Motor
diésel marino
El término motor diésel marino se
refiere a unos motores diésel que sirve como el motor principal o auxiliar en
un barco.
Existen
dos grandes grupos los utilizados en la marina comercial o militar, que suelen
ser grandes motores diseñados a propósito con ese fin. Motores idénticos o
similares se emplean también estacionarios en centrales energéticas,
especialmente en el Tercer Mundo o en las islas y otros lugares remotos, y
también se utilizan como generadores de emergencia para hospitales, bancos,
centros de datos y centrales nucleares. Los motores de tamaño mediano también
se han empleado directamente, o con alguna pequeña modificación, para la
propulsión de locomotoras diésel.
Otro
grupo son los motores para barcos pequeños o embarcaciones y se utilizan
pequeños motores diésel, con características son muy similares a las de los
motores de vehículos terrestres pero con alguna modificación para adaptarlos al
ambiente marítimo.
Los
motores diésel marinos pueden funcionar con gasóleo, aceite pesado combustible
o, más recientemente, con gas natural. Hasta el final de 2006 fue también la
orimulsión como combustible. El término "diesel" se refiere al
proceso de trabajo, que, por definición, por la succión de aire, cuya compresión
con calefacción concomitante y encendido caracterizado por la inyección del
combustible.
HISTORIA
El
primer buque que empleo un motor diésel como propulsor fue el petrolero fluvial
Vandal En 1915 el "Fritz" (1915), fue primer buque mercante con
motores diésel de dos tiempos de doble efecto. Pero Alemania estaba sumida en
la Primera Guerra Mundial.
La
aplicación militar empezó en los submarinos. Su éxito frente a su principal
competidor el motor de gasolina se debió a esta forma vapores explosivos con el
aire y provoco varios accidentes, lo que acabo desterrando a estos motores de
los submarinos. Durante la Primera Guerra Mundial planeo equipar uno de sus
acorazados con un motor diésel, el Prinzregent Luitpold, pero al final no se
completo y el buque disponía de dos hélices cada una movidas por una turbina de
vapor y una sala de máquinas vacía donde debía ir el motor diésel que
accionaria la tercera hélice.
Donde
se vio su potencial fue en los acorazados de bolsillo: Deutschland, Admiral
Scheer y Admiral Graf Spee diseñados antes de la Segunda Guerra Mundial con los
condicionantes del Tratado de Versalles. Los acorazados de la proyectada clase
H también iban a ser impulsados mediante motores diésel.
Para responder las siguientes interrogantes se hizo la siguiente investigación de los motores disel marinos utilizados en la industria naval.
REQUISITOS
Ø Los requisitos de seguridad de
funcionamiento y fiabilidad son mucho más altos que los utilizadas en vehículos
o motores diésel estacionarios. Si el motor de un buque falla, al disminuir la
velocidad el timón es ya no gobierna, y el buque se encuentre en total poco más
difícil de manejar. En mar gruesa, la nave puede ser puesto a través al mar y
puesto en peligro. Al menos incurrir en gastos elevados para el salvamento y el
daño a la carga, e incluso el naufragio con la pérdida total del buque.
Ø De gran importancia es una larga
vida con los costos de operación a largo plazo ( en inglés TCO ) reducidos al
mínimo. Además, la reparación o la sustitución del motor es una inversión
importante, como el desmantelamiento de estructuras, cubiertas superiores o
laterales. Esto a su vez conduce a largas estancias en el dique durante los
cuales el buque no se encuentre disponible.
Ø Un motor debe poder proporcionar
una elevada potencia continua, es decir, realizar largas distancias a la
velocidad de crucero.
Ø Un bajo consumo de combustible es
importante, ya que el aumento del precio del petróleo, el precio del fuel oíl
pesado no han dejado subir significativamente. Un motor diésel marino actual
(2012) lograr el consumo específico de menos de 180 g/kWh.
Ø Relativo bajo precio potencia
entregada con respecto al precio de compra.
Ø El estado de la técnica permite
un alto grado de automatización. Los motores marinos son cada vez más
operaciones sin supervisión, abajo, de modo que las alarmas y otros eventos
procesados electrónicamente
y el oficial de guardia o ingeniero debe actuar una forma apropiada. En caso de
que surja un peligro, la máquina se para automáticamente y se reduce la carga.
Sin embargo, las alarmas y paradas también se pueden ignorar si la situación lo
requiere (parar / anular).1 Además, las instalaciones de motores marinos tienen
en su mayoría capacidad de arranque autógeno, al menos un generador diésel en
caso de emergencia se puede arrancar completamente de forma manual, para que
luego de alimentación para el funcionamiento del motor principal está
disponible.
Ø Para los motores interiores de
barcos, especialmente los barcos de vela, vamos, incluso los de muy baja
potencia se utilizan casi exclusivamente los motores diésel, debido a que el
combustible diésel a diferencia de la gasolina no produce vapores tóxicos y
explosivos, que pueden desprenderse del depósito y plantear un riesgo de
explosión al arranque. Las salas de máquinas de los buques equipados con
motores de gasolina deberán estar equipados con ventiladores que limpien la
atmósfera que debe encenderse mucho antes de que arranque el motor. Para los
motores diésel, estas disposiciones no son necesarias, por lo tanto - aparte de
un breve precalentamiento - siempre están listo para ir.
TIPOS
Dependiendo
del tamaño del buque y tipo de motores diesel de accionamiento de diferentes
tipos se utilizan, están generalmente equipados con un turbocompresor.
v Para medianas y grandes buques de
carga, tales como petroleros, graneleros y portacontenedores venir corredores
lentos utilizados. El rango de velocidad de estos motores es de entre 60 y 250
revoluciones por minuto. Trabajan en operación de dos tiempos con una
comparativamente baja compresión, son reversibles y actúan directamente sobre
la hélice. Por lo que no es necesario un engranaje de reducción de velocidad.
Hay versiones de 4 a 14 cilindros de hasta 100 MW. Las oscilaciones a bajas
velocidades son menores que en los otros tipos.
v Velocidad media, motores diésel
de cuatro tiempos con un rango de velocidad de hasta 1200 revoluciones por
minuto son principalmente de pequeñas y medianas dimensiones, empleados los
buques de carga, buques de pasaje y en buques de guerra. Dependiendo del tamaño
de la serie o como motor en V que tiene hasta 20 cilindros. La perforación de
hasta 640 mm velocidad de pistón, a 11 m/s, y una potencia de 100 a 2150 kW.
Estos motores requieren un engranaje reductor o generador de accionamiento para
la propulsión diesel-eléctrico de los cruceros como propulsores azimutales, a
menudo en combinación con hélices de paso variable o de propulsión de chorro de
agua. Otro uso importante de los motores diesel turboalimentados este tipo es
la producción de electricidad a bordo. La llamada unidad generador diésel
auxiliar que gira a una velocidad única constante. (Ejemplo: 1800 rpm de
velocidad del motor de generadores de cuatro polos para producir corriente
alterna de 60 ciclos).
v Alta velocidad de hasta 2000 rpm
se pueden dar en la navegación interior y en las náuticas deportivas y de
recreo.
ü Los motores se distinguen por su principio de
funcionamiento y según la disposición de su cilindro. Dos carreras se
construyen siempre como una máquina de la serie (excepto como el motor de
pistones opuestos, por ejemplo el Napier Deltic).
ü En motores diesel de propulsión
marina grande son generalmente a baja velocidad de 2 tiempos motores con
cruceta, que se construyen como motores en línea de 5 a 14 de cilindros. Los
grandes motores de 2 tiempos con cruceta deban calentar las líneas de
combustible. Los inyectores y las bombas son especiales ya están usando aceite
combustible pesado (HFO, de inglés Heavy Fuel Oíl). Los motores más antiguos se
ponían en marcha con combustible diésel y se cambiaba al petróleo pesado sólo
en el mar. Marchan generalmente lenta acoplados directamente al eje de la
hélice. El sentido de giro del motor puede cambiarse, para lo cual el motor
debe pararse. Para invertir el motor, el árbol de levas puede ser movido
hidráulicamente o neumáticamente, o ajustar los rodillos seguidores sobre el
otro flanco de la leva de inyección y el motor se arranca. Los grandes diésel
modernos se fabrican parcialmente sin árbol de levas de modo que elimina el
proceso de reversión de esta forma.
ü A medida que la máquina principal
en grandes barcos de contenedores, cargueros de mineral, petroleros y cisterna
se utilizan motores en línea con hasta 14 cilindros, con diámetro del cilindro
de hasta 1,08 m y carreras de hasta 3,10 m, con potencias de hasta 100 MW ( MAN
Diesel 14K108ME-C ). Este motor mide 32,65 metros de largo, 13,80 metros de
alto y tiene un peso de 2828 toneladas. Con de más de 10.000 litros de aceite
lubricante. Este motor diésel marino dispone de un turbocompresor para aumentar
la eficiencia y la potencia específica. Puede tener una vida de más de 20 años,
que es llegar a cerca de 150.000 horas de funcionamiento. El motor mas grande
en la actualidad (2012) es el Wärtsilä - Sulzer 14RTFLEX96 - C.
ü Los motores de cuatro tiempos
durante mucho tiempo también puede ser operado con la demanda de petróleo
pesado, pero necesitan un engranaje en el tren de transmisión, pues la hélice
requiere una velocidad significativamente menor. Hay motores de cuatro tiempos
como una serie y como motores V-tipo, así como en algunos arreglos exóticos,
tales como motores radiales (seis estrellas, cada una con siete cilindros de una
fila) para lanchas rápidas.
Para
aplicaciones fijas también son interesantes motores de cuatro tiempos
alimentados por un depósito de gas natural licuado. Desde hace algún tiempo,
varios fabricantes de motores ofrecen los llamados motores de combustible doble
(DF). En cuanto a motores de cuatro tiempos, sin embargo, vendrá en un futuro
próximo, un motor de dos tiempos en el mercado. El gas es por medio de una
inyección piloto con combustible diésel se enciende. La proporción de
combustible diésel en el proceso de combustión es sólo alrededor de 1%, el
resto de la energía se extrae del gas. Además, el motor está en una posición
para quemar también el combustible diésel como combustible principal. Este
método tiene la ventaja de que un metanero puede utilizar durante el viaje con
carga el "gas que hierve" y durante el viaje en lastre combustible
diésel. Motores de triple combustible están en desarrollo, estos motores
también están en una posición para quemar el aceite pesado.
MOTORES EN LÍNEA
Los
motores en línea cilindros están dispuesto uno después del otro (en serie). El
número del cilindro se empieza a contar desde el lado del volante de inercia.
MOTORES EN V
En
el motor en V los cilindros, o los bancos de cilindros, forman un ángulo entre
sí de entre 15 ° y 180 °, pero usualmente 40 a 90 ° (de acuerdo con el número
de cilindros), y - si las dos bielas directamente actúan sobre el mismo gorrón
del cigüeñal - están ligeramente desplazadas.
Para
motores en V, las bielas de los pares de cilindros deben conectarse al cigüeñal
de forma independiente aunque vayan al mismo gorrón. Ocasionalmente sólo una de
las bielas de un par de cilindros se acopla directamente a la muñequilla del
cigüeñal, la biela del segundo cilindro, que es ligeramente más corta, está
articulado sobre la otra.
TRANSMISIÓN
Existen
principalmente tres formas de transmitir la potencia del motor a la hélice.
Ø Directa
Se trata de conectar de una manera rígida el motor a
la hélice mediante un eje. La dirección de rotación de la hélice puede, por ejemplo,
para la inversa, aquí cambió por la inversión del motor. El motor debe ser
detenido, mover el árbol de levas, y volver ponerlo en marcha para el reverso.
Esto se aplicará en todos los casos con conexión rígida del motor y la hélice.
Otra
posibilidad es que la hélice para cambiar la velocidad de la embarcación y la
dirección de avance, varié el ángulo de inclinación de las palas. El motor gira
a una velocidad constante. Esta velocidad puede ser mayor que la adecuada de la
hélice. Por lo tanto, la velocidad debe ser reducida en tal caso con una
transmisión. Para la velocidad de la hélice es crucial el diámetro y el paso
junto a la cavitación. La cavitación es el colapso (implosión) de burbujas de
vapor, que puede causar daño a las superficies de las palas.
Ø Eléctrica
El
accionamiento diésel-eléctrico, generalmente un motor de cuatro tiempos, mueve
un generador. El actual proporciona energía para el motor de tracción, que a su
vez mueve las hélices. Existe una variante particular el sistema de
multi-motor, habitual en buques de pasajeros. Las unidades generadoras
individuales se pueden instalar en cualquier punto de la nave. También generan
energía para la operación del hotel, que en los buques de pasaje constituye una
parte importante de la demanda total de energía. Los generadores se pueden
apagar y encender de forma individual. Es posible el mantenimiento y la
reparación de una máquina mientras el buque navega en el mar. Hélice dirección
de rotación y la velocidad son la velocidad del motor de combustión interna de
forma independiente, de manera que el motor de combustión interna puede
trabajar en los rangos de más alta eficiencia. Debido a las pérdidas en la
producción y transformación de la energía eléctrica, la eficiencia global es
algo peor que en el accionamiento directo.
Por
ejemplo: el Queen Elizabeth 2 de la Cunard Line: en la década de 1980 se
reconvirtió de emplear turbina de vapor a diésel. Nueve máquinas MAN 9L58/64 (9
cilindros en línea 580 mm de diámetro, 640 mm de carrera) de alrededor de 1200
kW por cilindro para impulsar dos generadores de 44 MW de GEC Alstom - Dos
Motores de tracción con hélices. Además de la hélice de paso variable una forma
especial de un recién desarrollado POD.
ASPECTOS
MEDIOAMBIENTALES
Gran
parte del comercio mundial se realiza por vía marítima. Con el fin de reducir
la contaminación de los mares y el aire es necesaria la emisión cada vez menor.
Por la Organización Marítima Internacional (una organización de la ONU) aprobó
nuevas directrices en el futuro más estrictas límites en la emisión de
contaminantes que se cumplan ciertas (incluyendo, en particular los óxidos de
nitrógeno que se traducen en disminución de la temperatura de combustión.)
Además, una limitación indirecta de las emisiones de dióxido de azufre por
parte de los nuevos límites del azufre que se encuentra en el combustible. La
Comisión Europea publicó el 15 de Julio de 2011, una "Propuesta de
Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo que modifica la Directiva
1999/32/CE en lo relativo al contenido de azufre de los combustibles para uso
marítimo". La iniciativa del empresario británico Richard Branson creó la
base de datos Shippingefficiency para comparar los tipos diferentes de buques.
El objetivo es que en el futuro los puertos gradúen sus cuotas de acuerdo a las
emisiones.
Referencias:
http://www.triple-x-marine.com
http://ec.europa.eu
http://www.paranauticos.com/notas/Tecnicas/Motores/motores-pub-6.htm
http://www.libreriadenautica.com/subfamilias/motores_marinos.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_diésel_marino
Muy buena informacion =)
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