martes, 9 de junio de 2015

El Motor Wärtsilä 31 4-tiempos, un gran paso adelante en eficiencia

Wärtsilä ha lanzado al mercado un nuevo motor de velocidad media de 4 tiempos, con la tecnología más avanzada, que reduce significativamente las necesidades de mantenimiento,  aumenta la eficiencia, la flexibilidad en el uso de combustibles y la optimización operativa hasta unos niveles totalmente nuevos que están mucho más allá de cualquier otra opción disponible actualmente.

El Motor Wärtsilä 31 4-tiempos
Se puede disponer en tres versiones: Diesel, Dual Fuel (DF) y Gas (SG) y en configuraciones de 8, 10, 12, 14 y 16 cilindros en V. La tecnología permite que el motor pueda funcionar con gas natural, fuel-oil ligero (LFO) o combustible pesado (HFO), entregando la misma potencia, independientemente del combustible utilizado.

El cambio entre combustibles se puede efectuar durante el funcionamiento sin problemas, sin pérdida de potencia o velocidad. Esto garantiza la seguridad de la instalación y la operatividad continua.

Los motores duales o “Dual Fuel” (DF), son motores que pueden funcionar tanto con gas como con combustible líquido. Cuando se opera con gas, los motores utilizan un proceso de combustión en ciclo Otto de mezcla pobre. El gas a baja presión se mezcla con aire antes de las válvulas de admisión y la mezcla de aire-gas se enciende mediante la inyección de una pequeña cantidad de combustible piloto líquido.

ciclo Otto

Si se interrumpe el suministro de gas a cualquier nivel de carga, el motor pasa inmediata y automáticamente a funcionar con combustible líquido. Al operar con combustible líquido, los motores DF utilizan el ciclo Diesel convencional.

ciclo Otto

Los motores Wärtsilä SG son motores de gas de ciclo Otto con encendido por bujía y mezcla pobre. El gas a baja presión se mezcla con el aire antes de las válvulas de admisión y durante la etapa de admisión. También se introduce gas en una pequeña precámara donde la mezcla es más rica que en el cilindro. Al final de la fase de compresión, la mezcla de gas y aire en la precámara es encendida por una bujía y las llamas que salen por la boquilla de la precámara producen la combustión de la mezcla aire-gas del cilindro.

Con la combustión de una mezcla pobre, las temperaturas máximas se reducen y se produce menos NOx. A medida que el gas se inyecta a través de la válvula de entrada, el aire y el combustible se mezclan antes de alcanzar la cámara de combustión. Esto significa que los niveles de NOx generados durante la combustión son insignificantes debido a que cada molécula de gas está rodeada por la cantidad óptima de aire.

ciclo Otto

Cuidado del Medio Ambiente
Utiliza los últimos avances en sistemas de inyección de combustible, sistemas de control y tecnologías de aire de combustión. Las evidentes ventajas medioambientales que permite el funcionamiento a gas son otro factor en el éxito de esta tecnología.
Cuando se opera en modo gas, las emisiones de óxido de nitrógeno (NOx) son al menos un 85 por ciento inferiores a las especificadas en la normativa vigente de la IMO, y las emisiones de CO2 son un 25 por ciento inferiores a las de un motor marino convencional funcionando con combustible diesel. Además, las emisiones de partículas y de óxido de azufre (SOx) son insignificantes rozando el cero por ciento.
Consumo de combustible
La capacidad multi-combustible amplía las posibilidades para que los operadores utilicen combustibles de distintas calidades, desde gasóleo muy ligero hasta fuelóleo muy pesado, así como una gama de diferentes calidades de gas. En su versión diesel su eficiencia consigue un consumo de combustible tan bajo como 165 g/kWh.
Mantenimiento
El amplio trabajo de desarrollo y el diseño modular han hecho posible aumentar los componentes comunes entre los diferentes modelos, lo que permite a este motor satisfacer los requisitos de los más complejos proyectos. Además, se pueden simplificar los procedimientos de mantenimiento mientras que se pueden minimizar los costes y plazos de posibles conversiones.
Los notables aumentos en la eficiencia y flexibilidad en el uso de combustibles son igualados por reducciones significativas en los costes de mantenimiento. Por ejemplo, el primer mantenimiento solamente se requiere después de 8000 horas de funcionamiento, mientras que la alternativa con motores marinos estándar requieren de un mantenimiento tras 2000 horas de funcionamiento.
Utilización en buques
Está diseñado para ser usado como motor principal en petroleros, graneleros y portacontenedores de tamaño pequeño y medio, que requieren de un motor propulsor en el rango de potencias de 4,2 a 9,8 MW.
En el sector offshore, es ideal para buques de apoyo a plataformas, AHTS (remolcador de suministro y manipulación de anclas), de perforación y semi-sumergibles, donde se necesita flexibilidad operativa, alta concentración de potencia, largos intervalos entre revisiones y altos niveles de seguridad.
En el sector de los cruceros y ferrys permite a los armadores y operadores reducir los gastos de combustible manteniendo unos altos estándares medioambientales. 


sábado, 30 de mayo de 2015

MAN Diesel&Turbo: Turbocompresores TCT versus TCA

La nueva gama de turbocompresores MAN TCT ha sido diseñada para cumplir con los requisitos de la norma Tier III  de la OMI y será exclusivamente para motores de DOS TIEMPOS.

En comparación con los turbocompresores TCA, los TCT muestran un aumento de la eficiencia del 5% anual y un incremento del 30% en la recuperación de la potencia del calor, gracias al uso de un nuevo compresor y a la geometría de la rueda de la turbina.

Además, también ofrecerán un 10% más de flujo de aire a una presión de sobrealimentación un 25% mayor, mientras que serán un 30% más pequeños, para facilitar su instalación, y un 40% más ligeros que la gama de TCA.

Estos nuevos turbocompresores cubrirán una amplia gama de potencias de motor. Para ello, los fabricantes podrán utilizar un solo tamaño para el diferente número de cilindros del turbocompresor y su adaptación al motor será posible gracias a su variedad de piezas intercambiables.

Turbocompresor TCA de MAN Diesel&Turbo

Por otro lado, se ampliará la vida de las piezas, gracias al uso de componentes de alto rendimiento.

La compañía prevé que llegue al mercado en 2016, después de realizar un extenso programa de validación y varias pruebas de campo.

lunes, 26 de enero de 2015

Azipod XO de ABB. Desarrollo y construcción

El desarrollo del sistema Azipod de ABB comenzó hace unos 20 años y ha demostrado su eficacia en el sector naval.

El sistema es conocido por su gran maniobrabilidad, inmediata respuesta, rápidas velocidades de crucero y operaciones suaves y silenciosas. La unidad ha permitido una mayor eficiencia, menos emisiones y tiempo de construcción y mejor diseño de las embarcaciones.

En el año 2006 ABB comenzó un programa de desarrollo con el fin de crear una nueva generación de Azipod.

La estrategia consistió en no centrarse sólo en los aspectos técnicos, sino abordar también la seguridad, facilidad de mantenimiento, fiabilidad, producción, interfaz humana, costes del ciclo de vida y factores medioambientales.

El resultado es un sistema de propulsión de última generación diseñado para optimizar el rendimiento del barco. El Azipod® XO.

Azipod XO de ABB. Desarrollo y construcción

En el siguiente video se puede apreciar la construcción de una barquilla Azipod® 


viernes, 9 de enero de 2015

Óxidos de Azufre en Zonas de Control de Emisiones (Sulphur Emission Control Areas - SECAs)

Desde hace años, existe una comprensible preocupación por los efectos sobre el medio ambiente de las emisiones a la atmósfera de los gases de escape procedente de los motores de los buques, en particular, por las emisiones de óxidos de azufre (SOx).
Los SOx, se forman debido al contenido en azufre del combustible empleado. Cuando se produce la combustión, dentro del cilindro, el azufre reacciona con el oxígeno formando Óxido de Azufre, que se descargan a la atmósfera con los gases de escape. Cuando entra en contacto con el agua existente en la misma en forma de humedad o lluvia, forma acido sulfúrico.
La lluvia ácida es causa de deforestación, erosión de edificios construidos en piedra caliza y se cree que tiene también un efecto negativo sobre la salud humana.
Con el fin de reducir estas emisiones, la Organización Marítima Internacional y la Unión Europea han introducido nueva legislación para obligar a las navieras a reducir sus emisiones de SO2.
El desarrollo de la normativa sobre seguridad y medio ambiente en el ámbito internacional, se ha encomendado a una agencia dependiente de las Naciones Unidas, la Organización Marítima Internacional (OMI). Sus trabajos para regular las emisiones a la atmósfera procedentes de los buques arrancan en noviembre de 1991, con la adopción de la resolución de la Asamblea A.719(17), sobre Prevención de la contaminación del aire por los buques.
Mediante dicha resolución, se encargó al Comité de Protección del Medio Marino (Marine Environment Protection Committee - MEPC) preparar el proyecto de un nuevo Anexo al Convenio MARPOL 73/78 dirigido específicamente a la prevención de la contaminación atmosférica y que recogiese reglas para limitar y contener la emisión de substancias perjudiciales procedentes de los buques.

Este trabajo se desarrolló a lo largo de los años siguientes y finalmente, en una Conferencia celebrada en septiembre de 1997, se adoptó el Protocolo que incluye el Anexo VI del Convenio MARPOL (Reglas para prevenir la Contaminación Atmosférica ocasionada por los Buques).

Con respecto a los óxidos de azufre, el 1 de enero de 2015 entró en vigor el requisito del Anexo VI de MARPOL que limita al 0,1% el contenido máximo de azufre de los combustibles marinos en las zonas de control de emisiones de azufre (SECAs) (límite hasta fin 2014: 1.0%).

Límites del contenido en azufre de los combustibles por el ANEXO VI de MARPOL


En la figura podemos apreciar los límites de azufre dentro y fuera de las Áreas de Control de Emisiones (ECAs) y señalan la reducción progresiva del contenido máximo de azufre (SOx) del combustible, tal como lo indica la Organización Marítima Internacional (IMO) en MARPOL Anexo VI Reg. 14.


¿Qué áreas geográficas se ven afectadas?
Las áreas afectadas incluyen el área de Mar del Norte, el área del Mar Báltico, el área del Mar del Caribe, Alrededor de Puerto Rico y de las Islas Vírgenes, y el área que incluye 200 millas náuticas de las costas de Canadá y de los E.E.U.U.


Las zonas marcadas en azul muestran las Áreas de Control de Emisiones (Emission Control Areas (ECAs)), en las cuales los buques deben contar con límites especiales de SOx (Status Nov. 2013).

Los armadores tienen tres opciones para cumplir estas normas:
1) La utilización de combustibles destilados de bajo contenido en azufre (MGO), cuyo precio es un 55% superior al del fuel oil. (fuel oil pesado con un precio aproximado de 565 dólares/tonelada a diesel oil, que cuesta actualmente unos 870 dólares/tonelada).
2) La instalación de depuradores de gases de escape (scrubbers). 
3) La utilización de GNL como combustible.
La primera opción aumentará el costo de combustible, a igualdad de velocidad, aproximadamente en un 55%, por lo que se verán obligados a aumentar sus tarifas.
La compañía Maersk, operador mundial de líneas de portacontenedores, ha anunciado que usará MGO en sus buques debido a que los scrubbers son una tecnología que no está suficientemente desarrollada y el GNL carece de una infraestructura que garantice el suministro de combustible en el norte de Europa.
Maersk, ha anunciado que usará MGO en sus buques y que tendrá que aplicar un recargo de entre 100 y 300 dólares por TEU en sus servicios desde y hacia los principales puertos del norte de Europa y de Norteamérica, dependiendo del tiempo de tránsito en la SECA.
Otras compañías están anunciando aumentos de entre el 5% (por ejemplo, para el transporte de un contenedor Asia-Norte de Europa) y hasta más del 25% (para un servicio ferry rápido que tenga todo su itinerario en la SECA), dependiendo del tipo de servicio, la velocidad del buque y el porcentaje del servicio de transporte que se preste en el interior de la SECA.
En la segunda opción  hablamos de los depuradores de los gases de escape (scrubbers):

Seawater Scrubbing (SWS): Si se ponen en contacto los gases de escape de los motores con agua de mar, se produce una rápida y eficaz reacción entre el SOx y el Carbonato cálcico (CaCO3) contenido en el agua, para formar Sulfato cálcico (yeso) y CO2. Esta reacción neutraliza la acidez del SOx y consume algo de la capacidad neutralizadora del agua de mar. La reacción acaba en un tiempo muy corto, por lo que los equipos para tratar los gases de escape mediante este procedimiento, que se conoce como Seawater Scrubbing (SWS), pueden ser compactos y aún lograr una alta eficacia en la reducción (sobre el 95 %).

Esta depuración cortocircuita todo el ciclo del SOx y retorna el azufre a la mar de una manera segura, rápida y no dañina. Ésta es la principal ventaja medioambiental de este sistema de depuración.

La tercera opción es utilizar gas como combustible:

Al tratarse de una solución bastante reciente, la normativa internacional IMO se encuentra aún en fase de desarrollo a pesar de que las Sociedades de Clasificación ya han establecido sus propias normas basadas en su experiencia.

Un obstáculo para la flota existente es el coste del cambio a motores duales. Esto puede hacerse cambiando los motores o en algunos casos modificando algunas partes de los existentes, si bien los armadores generalmente prefieren el cambio total, porque así el motor que se quita aporta un valor residual. Se estima que esta operación tiene un período de retorno de la inversión de unos 4 años para buques que navegan entre puertos europeos.

Otro  factor que está retrasando el desarrollo del consumo de LNG por los buques es la falta de infraestructura de abastecimiento en los puertos, aunque las empresas proveedoras de gas ya están dedicando importantes inversiones para adaptar las terminales portuarias de los países más desarrollados. En cualquier caso los buques que naveguen por zonas donde no exista garantía de suministro de gas tendrán que seguir consumiendo combustibles líquidos.

Por último no podemos dejar de mencionar el hecho de que todo lo que suena a gas lo consideramos equivalente a riesgo de accidentes. Sin embargo, en el caso del gas natural no debería ser así por el excelente nivel de seguridad que han demostrado los buques metaneros.

Desde el punto de vista del almacenamiento, el LNG precisa mayor espacio que su equivalente en combustible líquido, ya que un litro de LNG viene a ser equivalente a 0,6 litros de gas oil y requiere tripulaciones con formación adecuada.

En la figura se puede ver como se reduce el SOx al utilizar LNG como combustible.



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