martes, 28 de abril de 2009

Propulsión. Comportamiento de las embarcaciones con sistemas Waterjet

Una turbina utilizada en los sistemas de Waterjet es básicamente una bomba de agua adecuada al par y la potencia del motor propulsor y el paso de las palas del impulsor solo tiene relación con la potencia del motor, no teniendo relación con la velocidad del barco.

En los cascos de planeo, las prestaciones dependen de factores como la relación potencia/desplazamiento, eslora de casco, la eslora en flotación, la manga o la posición longitud del centro de gravedad de la embarcación.

Cuando los fabricantes de las turbinas utilizadas en los sistemas de waterjet tienen que seleccionar los impulsores lo hacen en función de la potencia nominal y las RPM que publican los fabricantes de motores en las especificaciones técnicas de los mismos.

En general se trata de optimizar el conjunto motor/impulsor para aproximadamente una variación del 1% de las RPM del motor a plena potencia.

Durante el servicio del barco pueden ocurrir diferentes situaciones que afectan a las RPM del motor pero que no incrementan la carga sobre el mismo.

Algunas de esas situaciones pueden ser:

Navegar contra las olas disminuirá la velocidad del barco, pero no afectara las RPM del motor.

Un aumento de la carga hará que la velocidad de barco disminuya, pero no variará la carga sobre el motor, por lo tanto no se verá afectado el número de RPM.

Un casco sucio, con incrustaciones marinas incrementará la resistencia al avance del barco, pero no aumentará la carga sobre el motor y no variará sus RPM.

En el caso de sobrecargar el barco, puede hacer que la velocidad del mismo disminuya hasta que el impulsor comience a cavitar, debido a insuficiente agua en el impulsor. En este caso las RPM del motor aumentarán.

Una toma de mar parcialmente bloqueada por crecimiento de organismos marinos, o por algún objeto que se pueda introducir durante la navegación, llevará como consecuencia un aumento de las RPM.

Un daño en las palas de impulsor, ya sea por rotura, o si por causa de desgaste aumenta el huelgo entre los extremos de las palas y el conducto, hará que éste disminuya su eficiencia provocando aumento de RPM.

La Maniobra del barco con Waterjet

Los barcos con este tipo de propulsión tienen una excelente maniobrabilidad, incluso a velocidad reducida debido al empuje vectorial del chorro de agua, que además se sitúa bien atrás del espejo de popa de la embarcación.

En el extremo final de la tobera del jet se encuentra una especie de cuchara (bucket), que al estar en la posición baja deja pasar libremente el chorro de expulsión del jet, impulsando al barco hacia avante.

Al subirla se enfrenta al chorro de expulsión y hace que rebote en ella, el chorro cambia de dirección y produce un impulso hacia proa, que nos permitirá parar el barco o ir hacia atrás.

Entre las dos posiciones extremas de los buckets se consiguen una serie de posiciones intermedias que varían la dirección del chorro y el empuje, pasando por una posición neutra en la que el barco se mantiene parado.

Dos cilindros hidráulicos (steerings) proporcionan a cada jet el movimiento horizontal de 30° de banda a banda, a modo de timón.

Este tipo de barcos van provistos en general de flaps (alerones), que comienzan a actuar cuando el barco ha alcanzado una cierta velocidad, normalmente por encima de los 10 nudos; con ellos graduamos el asiento del barco para conseguir mayor avance, mejor sustentación y estabilidad.

En un post anterior hice referencia a el sistema waterjet del Federico García Lorca; hoy me gustaría mostrar el montaje durante la construcción.


Ver también Parte I:

http://maquinasdebarcos.blogspot.com/2009/04/propulsion-waterjet.html


miércoles, 22 de abril de 2009

Propulsión. Waterjet

Un poco de historia

Desde que Bill Hamilton en 1955 instaló sobre una embarcación de 5.00 Mts., propulsada por un motor de 65 HP y que en las pruebas alcanzó una velocidad de 25 nudos, el sistema conocido como Waterjet se ha desarrollado como un nuevo sistema de propulsión que, actualmente, se utiliza con gran frecuencia para propulsar embarcaciones rápidas.

Después de la primera experiencia en 1957 logra un hidrojet con las características actuales capaz de alcanzar 45 nudos, atrayendo la atención sobre este tipo de propulsión.
Hamilton nunca se adjudicó el invento y siempre sostuvo que tal vez ese honor le corresponda a Arquímedes, que se acercó al concepto cuando inventó el tornillo para elevar agua.

Que es y como funciona la propulsión waterjet

El principio de conservación de la cantidad de movimiento, junto con el teorema de la acción y reacción, constituyen la base que ha permitido aplicar la propulsión por chorro de agua (waterjet) a la industria naval.

Lo anterior es posible, utilizando propulsores tipo chorro de agua (waterjets), que operan bajo el principio de impulso, es decir, que hidrodinámicamente estos se asemejan más a una bomba centrífuga de flujo semiaxial que a una hélice, a pesar que geométricamente son hélices entubadas, con las puntas de las palas más anchas para evitar pérdidas por circulación y estatores para alinear la vena de agua, que aspiran el agua desde el fondo del casco, y la expulsan cerca del espejo de popa del buque.






Una determinada masa de agua del mar es absorbida mediante una bomba de aspiración, siendo posteriormente acelerada en la tobera y expulsada de nuevo al mar por un conducto de pequeño diámetro, provocando la reacción del agua de mar, que se halla en reposo, produciéndose, así, el empuje necesario, para conseguir propulsar la embarcación.

Cuando el impulsor de la bomba es movido por el eje del motor diesel, impulsando el chorro de agua hacia atrás, el barco comienza a moverse y con independencia de cuán rápido se mueva, el empuje generado depende únicamente de la cantidad de agua expelida por la bomba, que estará dada por la potencia y RPM del motor.

En el caso de la propulsión por hélice, tenemos que tener en cuenta que ésta es muy sensible a la velocidad y dirección del flujo del agua que le llega, estado del mar, viento, calado etc., lo que no sucede en el caso de los waterjet

La principal aplicación de los Waterjet está en buques que desarrollen más de 24 nudos. Por debajo de esta velocidad disminuyen considerablemente su rendimiento propulsivo y en ese caso es preferible una hélice.

Un caso práctico

El Fast Ferry de BALEARIA, Federico García Lorca, que en estos momentos presta servicio en la línea Palma de Mallorca-Ibiza-Denia desarrolla una velocidad de 36 nudos y está propulsado por 4 Waterjet Lips LJ 114E acoplados a 4 motores diesel CAT 3618 de 9500 HP a 1000 RPM y caja reductora.






Sigue en Parte II:

http://maquinasdebarcos.blogspot.com/2009/04/propulsion-comportamiento-de-las.html


jueves, 16 de abril de 2009

Motores Diesel. Hablemos de las Válvulas de Aspiración y Escape

El trabajo de las válvulas de los motores no es nada fácil. Trabajan en condiciones adversas: bajo calor, alta presión, fricción y, a veces incluso sin lubricación suficiente.

Deben funcionar siempre, durante mucho tiempo y con la máxima seguridad posible. Al mismo tiempo, deben ser más leves a cada nueva generación de motores.

Deben conciliar las altas cargas mecánicas, térmicas y tribológicas resultantes del sistema y, como masa en movimiento, afectan directamente a las cargas mecánicas en el tren de válvulas y en las pérdidas por fricción.

En pocas palabras: Las válvulas tienen un trabajo duro.

Producción de válvulas: el material es lo que importa

Materiales de alta tecnología ofrecen soluciones convincentes... e ideas de diseño.

Dependiendo de dónde son usadas (en la admisión o escape, en motores sobrealimentados o naturalmente aspirados), las válvulas están hechas de materiales diferentes.

El material básico es la aleación cromo silicio.
Para válvulas de escape bajo alta carga, es usada una aleación de níquel Nimonic, lo que también genera nuevos patrones en términos de maleabilidad, soldabilidad y resistencia a la temperatura.

Referente a su construcción ¿Mono, bi o hueca?

Válvulas monometálicas.
Están fabricadas con un solo material, seleccionado para responder a las dos exigencias fundamentales: resistencia a las altas temperaturas y tener buenas cualidades de deslizamiento.
Válvulas bimetálicas.
En estas válvulas se combinan dos materiales. Uno de ellos presenta resistencia a las altas temperaturas (cabeza de la válvula), y el otro es acero templado con buenas características de deslizamiento (vástago de la válvula). La unión de los dos materiales se realiza mediante una soldadura de frio.

Las diferentes partes de una válvula bimetalica

La válvula hueca rellena de sodio. Enfriar con metal líquido.

Un proyecto innovador es la válvula hueca, con excelentes características de enfriamiento: la cavidad de la válvula es parcialmente rellenada con sodio, que se vuelve líquido a 97,5ºC y disipa mejor el calor de la cabeza caliente hacia el tallo.

En el funcionamiento del motor el sodio se hace líquido, convirtiéndose en un excelente transmisor de calor; mediante los movimientos de arriba a abajo, el sodio líquido transporta el calor desde la cabeza de válvula hasta el vástago de válvula, donde se disipa por las guías a la cabeza del cilindro y al circuito de refrigeración.

Asientos templados y recubiertos de estelita.

Las válvulas de escape están sometidas a elevados esfuerzos térmicos y químicos. Por esta razón es necesario reforzar su asiento, por templado o por recubrimiento de estelita.
En el primer caso, para los motores de alto rendimiento, se templa por inducción el asiento de las válvulas de admisión.
En el segundo caso es una capa de cobalto y cromo que es primeramente soldada y después mecanizada.


Primero la capa de estelita es soldada en la válvula y luego mecanizada

Punta del vástago.

El balancín mecánico o hidráulico somete a la punta del vástago a grandes esfuerzos. Para evitar un desgaste prematuro de esta zona de la válvula, se templa por inducción el extremo del vástago. Cuando el tipo de acero con que está fabricado el vástago no permite templar, se le recubre de estelita, o bien se le suelda una plaquita templada.Los grandes motores instalados en los barcos

En la parte naval, donde se utilizan grandes motores diesel, el motor de dos tiempos es reconocido como el más económico y fiable por parte de las flotas comerciales transoceánicas. Sin embargo, el objetivo de reducir las necesidades de mantenimiento y mejorar la fiabilidad en uso, es básico para la competitividad de las mismas.

Al quemar fuel-oil en un Motor Diesel se producen corrosiones , principalmente en las válvulas de escape , debidas al ataque químico de la aleación por compuestos formados a partir de las impurezas que contiene el fuel-oil, principalmente Vanadio, Sodio y Azufre , aunque otras impurezas metálicas también influyen en menor grado.

Estos compuestos, a las altas temperaturas que soportan las válvulas de escape (superiores a los 800º C en la combustión y 350-400º C en los gases de escape), son inevitablemente corrosivos.
Para evitar una excesiva velocidad de corrosión de válvulas, se utilizan aleaciones especiales de última generación en su construcción, las cuales han sido adoptadas por la generalidad de fabricantes como premisa fundamental para paliar en parte el problema de la corrosión. A pesar de ello, el problema no está resuelto totalmente y se siguen ensayando nuevos materiales y diseños.

El sistema de escape supone una parte sustancial del coste del motor, ya que su funcionamiento, en condiciones extremas de corrosividad y temperatura, plantea la necesidad de emplear materiales avanzados de elevado coste.

Para la construcción de las válvulas de escape, por ejemplo, se requieren materiales capaces de resistir tanto las condiciones extremas de erosión y la adhesión de depósitos corrosivos, como las elevadas presiones del sistema. El material más apropiado para este tipo de válvulas es una aleación Nimonic, aunque para la construcción de válvulas estándar se utilicen aún, preferentemente, aceros para alta temperatura, con un endurecimiento local del asiento de la válvula.

El coste de estos materiales y la necesidad de optimizar los intervalos de revisión justifican el desarrollo de procedimientos efectivos de mantenimiento y de reacondicionamiento de los componentes de las válvulas.

Con el objetivo de superar las limitaciones técnicas y económicas que se ofrecen en la actualidad, INASMET-Tecnalia ha iniciado el proyecto OFIENGINE, cuyo objetivo final es incrementar la duración de diversos componentes del sistema de escape y del motor en su conjunto, mediante la aplicación de una nueva tecnología de recubrimiento por proyección térmica, la tecnología OFI (Oxy-Fuel Ionisation).

Esta tecnología está basada en un proceso de combustión supersónico asistido por plasma y se prevé que sea capaz, no sólo de generar los recubrimientos técnicos necesarios para combatir los mecanismos de desgaste identificados, sino también para competir con los procesos de proyección térmica actuales en coste, fiabilidad y accesibilidad industrial.

En la actualidad, los procedimientos habituales implican la realización de recargas de estelite mediante soldadura en los asientos de las válvulas y el uso de recubrimientos ceramometálicos, aplicados sobre el eje de la válvula mediante la técnica de proyección térmica de alta velocidad HVOF (High Velocity Oxy-Fuel).

Si bien estas técnicas están incluidas en las especificaciones de muchos de los fabricantes de equipos y de las empresas de mantenimiento más avanzadas, su uso está condicionado por una serie de limitaciones técnicas y económicas que limitan su aplicación generalizada en la fabricación de estos componentes.

Las finalidades prácticas del proyecto OFIENGINE se centran en reducir las necesidades de mantenimiento requeridas para componentes críticos en motores diesel marítimos a través de su adecuación superficial, entre los que cabe destacar, un aumento de la resistencia a la corrosión y al desgaste en ejes y asientos de válvulas.


lunes, 13 de abril de 2009

Motores Diesel-Causas de Fallos en los Cojinetes de Fricción IV

Corrosión

Parte de los gases de la combustión pasan al carter, estos gases contienen vapores de agua. Cuando la temperatura es baja esos vapores de agua se condensan y originan complejos procesos que dan lugar a la formación de ácidos fuertes en el carter y la consiguiente corrosión sobre aros, pistones, cojinetes, árboles de leva y botadores.
Los materiales para cojinetes deben tener, por lo tanto, buena resistencia a la corrosión, y el metal blanco es excelente en ese sentido, como lo es también la aleación de aluminio al estaño reticular Glacier.
Cavitación

En determinadas condiciones de funcionamiento, la presión de aceite disminuye localmente y se originan burbujas de vapor que dañan la superficie del cojinete.

Este daño se presenta en las zonas del cojinete donde el flujo de aceite presenta discontinuidades, como ranuras de engrase o taladros.

En este caso, verificar que las condiciones de lubricación, como la presión, el caudal y el tipo de aceite se ajusten a las exigidas por el fabricante del motor.
Fuente NB Cojinetes de Fricción

Ultimas consideraciones sobre las propiedades de los cojinetes

Las propiedades más importantes de los cojinetes a considerar son: incrustabilidad, conformabilidad, alto punto de fusión, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga.

Incrustabilidad

Es difícil mantener completamente limpio el aceite del motor, aún con manutención meticulosa, por lo tanto, los cojinetes se deben construir de un material que permita que una partícula abrasiva de basura quede completamente incrustada en el mismo de manera que el árbol no sufra ni ralladuras ni desgaste. Esta propiedad es importante y tiene influencia sobre la duración del cojinete.

Conformabilidad

Muchas veces existen pequeños desalineamientos entre cojinetes y árbol o un árbol que está ligeramente deformado. Si el material del cojinete no puede amoldarse a la carga resultante en el borde del cojinete, fallará rápidamente en la pequeña área de contacto.

Alto punto de fusión

El aceite del motor puede llegar a tener temperaturas elevadas. El material del cojinete por lo tanto debe resistir cargas pesadas sin fundirse a temperaturas de hasta 200°C.

Resistencia a la fatiga

La propiedad más importante de un cojinete es probablemente la de resistencia a la fatiga, que es la característica de resistir cargas repetidas, cambiándose continuamente, o invirtiéndose continuamente.

Para la mayoría de materiales se llega eventualmente a un punto en el cual la carga aplicada es suficientemente liviana para no causar falla aún cuando se aplica un número infinito de veces.


sábado, 11 de abril de 2009

Motores Diesel-Causas de Fallos en los Cojinetes de Fricción III

Desalineación entre el eje cigüeñal y alojamiento

Pueden ser varias las causas que originan una desalineación entre el cigüeñal y los alojamientos del bloque: errores de mecanizado, flexión del cigüeñal, deformación del bloque...
Estos defectos producen desgaste localizado en algunos cojinetes de bancada, que tiende a disminuir en los cojinetes contiguos.

En la figura se puede apreciar una fuerte marca en el tercer cojinete, diminuyendo en el segundo y el cuarto.



Apriete insuficiente

El contacto total entre el respaldo del cojinete y el alojamiento es fundamental para que exista una buena transmisión del calor y un correcto asentamiento de la pieza.

Si el ajuste es insuficiente, el cojinete se moverá dentro del alojamiento y se observarán en el respaldo brillos, debido al rozamiento con el alojamiento. En otras ocasiones se observarán manchas oscuras, debidas a aceite quemado que se ha introducido entre ambas superficies.

Siempre verificar que las medidas del alojamiento y el par de apriete son las recomendadas por el fabricante.
Funcionamiento con sobrecarga

Cuando las condiciones de funcionamiento provocan una carga excesiva sobre los cojinetes, se produce el daño por fatiga del material. La rotura se inicia perpendicular a la superficie del cojinete y progresa en otras direcciones, originando el desprendimiento de pequeños trozos de aleación.

Siempre revisar que las holguras durante el armado sean las correctas y que el material del cojinete sean los especificados para la aplicación.

También es importante respetar las condiciones de puesta a punto del motor.


viernes, 10 de abril de 2009

Motores Diesel. Causas de Fallos en los Cojinetes de Fricción II

Fallo en el circuito de lubricación

Sabemos que la ausencia total de lubricación del sistema eje-cojinete conduce al gripado de los cojinetes.

Los constructores de motores tratan de evitar esta circunstancia; por ejemplo, en el motor CAT 3618 está montada una válvula compensada que si disminuye la presión general, además de actuar el sistema de alarma, la válvula modifica su posición y deja de mandar aceite a las partes menos comprometidas, como serían los balancines.

En una segunda acción, si la presión sigue baja, deja de mandar aceite a otras partes del circuito, pero siempre alimentando los cojinetes de cigüeñal, hasta que el sistema de seguridad para el motor.

Es más frecuente el fallo por lubricación insuficiente, en el que la cantidad de lubricante que llega a alguna parte del sistema, no permite mantener la película de aceite y se produce el contacto entre las dos piezas.
Esto se puede deber a un conducto de lubricación obstruido, un cojinete mal posicionado, fallo en el funcionamiento de la bomba, un retén roto, etc.

El funcionamiento prolongado en esas condiciones también produce la destrucción total del conjunto.

Rotura del retén de bancada

En la figura podemos notar que la rotura del retén de bancada provocó el escape del aceite por ese extremo.

La pista de la pareja de semi-cojinetes próxima al retén presenta síntomas de gripado, debido a la rotura de la película lubricante por pérdida de presión de aceite.

La ranura de engrase circunferencial actuó de barrera del defecto, de forma que la otra pista de los semi-cojinetes junto con las otras dos parejas del juego presentan sólo zonas brillantes, signo de una lubricación insuficiente.

Error al montar los cojinetes

Cuando por error se coloca un cojinete en una posición no correcta, por ejemplo, intercambiando la posición superior e inferior de una pareja de semicojinetes de bancada, se anula completamente la entrada de lubricante a ese apoyo.
En consecuencia, también se anula la lubricación a la muñequilla a través de estos agujeros, resultando el gripado del cojinete afectado.

Se puede observar en el segundo cojinete de la figura que el orificio de lubricación ha sido obturado.


Otros errores de montaje

Los errores de montaje que se muestran a continuación aparecen con relativa frecuencia al reparar motores. Existirán zonas donde la lubricación sea insuficiente, apareciendo un excesivo desgaste localizado


Siempre debemos extremar las precauciones durante el montaje de todas las parte, comprobando la correcta posición de cada una de ellas.

Fuente NB Cojinetes de fricción


jueves, 9 de abril de 2009

Este no es un post sobre Máquinas de Barcos, ni sobre Motores, solamente una noticia que me pareció sensacional.

Laptops en la Escuela Uruguaya

Rodrigo Arboleda
El autor es investigador del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
Para LA NACION

Los médicos adquieren instintos que el resto de los mortales no tenemos. Uno de ellos es el sentido de la urgencia. Saben que si no actúan rápido el paciente se les puede morir. Aquellos que trabajan con epidemias adquieren adicionalmente la necesidad de buscar antídotos o vacunas. Buscan, investigan, experimentan y si no son ellos los que las descubren, saben quién lo ha hecho. Y cuando finalmente encuentran una, se les dispara un tercer y contundente instinto, el de vacunar a todo ser humano que se les atraviese por su lado. El caso que más rápido se nos hace presente es el de la vacuna Salk contra la polio.

Se necesitó entonces que un médico, oncólogo para más datos, quien todavía practica su medicina los viernes de cada semana y (por caprichos del destino y vaya uno a saber por qué otro bicho que lo picó) se metió en política, llegara a ser presidente de su país y tuviera el olfato de descubrir que había una vacuna que nadie más había detectado. El decidió aplicársela a toda la población, que la necesitaba. ¡Descubrió la vacuna contra la ignorancia!

El médico del que hablamos es el Doctor Tabaré Vázquez, presidente de Uruguay. Los pacientes, los chicos de primaria de su país.

Hace unos dos años y medio se enteró en Davos, Suiza, del proyecto One Laptop Per Child o "Una computadora portátil para cada niño", cuando Nicholas Negroponte lo presentó ante el World Economic Forum. El proyecto, que, como su nombre lo dice, aspiraba a dotar de una computadora portátil a cada niño en edad escolar de primaria, conectada a Internet de alta velocidad y banda ancha, se presentó como una verdadera revolución educativa y una redención para los países en vías de desarrollo.

Tabaré Vázquez entendió inmediatamente, y sin que nadie se lo hiciera saber, que este proyecto proporcionaba lo más cercano que había encontrado como antídoto o vacuna contra la ignorancia. Hablamos de esa ignorancia crasa que genera miseria y esa miseria extrema que lleva a las gentes a la violencia. Ese mal endémico, esa patología dramática que se ha convertido en la maldición de los países en vías de desarrollo.

Hizo cuentas rápidas: Uruguay, tiene unos 3.700.000 habitantes, con unos 260.000 chicos en edad escolar primaria. Regresó a su país y, sin pensarlo mucho ni hacer muchísimos estudios de factibilidad ni crear comisiones de notables ni paneles de expertos que discutieran hasta la saciedad la bondad o maldad de una vacuna de este tipo, armado simple y llanamente con su instinto de médico, que tiene el sentido de la urgencia y de vacunar a las personas cuando se encuentra una vacuna efectiva contra una epidemia, ordenó precisamente 260.000 computadoras portátiles y toda la parafernalia necesaria para conectarlas a Internet de alta velocidad y banda ancha.

Entre el momento en que escuchó la propuesta de Negroponte y la llegada a puerto uruguayo de las primeras laptops pasó menos de un año.
Un año y tres meses después de la llegada de la primera de estas computadoras a suelo uruguayo, la transformación de la sociedad es patente. Se han entregado más de 170.000 portátiles, con una eficiencia y velocidad que en la actualidad ronda las 1500 computadoras diarias entregadas a los docentes y a los estudiantes de primaria.

Los chicos son los dueños de las portátiles. Las llevan a sus casas y, en muchos casos, son ellos los que están enseñando a sus padres, pues muchos de éstos nunca fueron a la escuela y no saben leer ni escribir. No se han perdido, ni robado ni vendido ni empeñado casi ninguno, pues un inteligente sistema de control posibilita desactivarlo a control remoto, por lo que la computadora robada sólo puede ser usada como pisa papeles.

Se ha duplicado, en muchos casos, la asistencia escolar. Se ha minimizado la deserción de estudiantes; se ha observado un aumento de hasta el 50 por ciento del número de horas que los chicos permanecen en la escuela.

Para poder entregar una computadora portátil, tiene que haberse llevado a cabo un intenso proceso de inducción y entrenamiento con los docentes, quienes son los primeros en recibir una máquina y, obviamente, con los alumnos. Las escuelas deben haber sido dotadas de un servidor y de los puntos de acceso de la señal de Internet, y la corriente eléctrica debe haber sido estabilizada para no fundir los equipos.

Las portátiles vienen cargadas con hasta doscientos libros de todo tipo, escogidos por país, y esto permite un ahorro de dinero que facilita la financiación.

Para septiembre, Uruguay será el primer país del mundo en el cual la totalidad de los niños de primaria tendrá una computadora portátil personal conectada a Internet de banda ancha. Si lo conocíamos como la Suiza de América, tendremos que cambiarle el eslogan, porque tocará llamarlo la Finlandia de América o, mejor, llamar a Finlandia "la Uruguay de Europa", porque ningún país del Viejo Continente podrá darse el lujo de decir, como Uruguay, que tiene vacunados a todos sus niños de primaria contra la epidemia de la ignorancia.

miércoles, 8 de abril de 2009

Motores Diesel-Causas de Fallos en los Cojinetes de Fricción I

Los cojinetes de cabeza de biela y de apoyo de bancada son, probablemente, los elementos más analizados de todos los que intervienen en el sistema de lubricación de un motor de combustión interna.

Las complejas exigencias y las cada vez más elevadas cargas a las que son sometidos los cojinetes de las partes móviles de un motor, como son los cigüeñales, las bielas, los empujadores y el eje de levas, obligan hoy en día a la utilización de materiales perfectamente adaptables a la aplicación requerida.

La mayoría de los fabricantes de cojinetes y motores emplean programas de cálculo, conjuntamente con su experiencia en servicio, para establecer los objetivos de diseño en cuanto a espesor mínimo y presión de película lubricante.

Nuestro problema comienza cuando el fabricante nos entrega el motor y debemos conducirlo, mantenerlo y repararlo si se producen averías.

En los siguientes post trataré de dar algunas ideas para poder diagnosticar posibles causas de fallo cuando se producen averías, por el aspecto que puedan presentar los cojinetes de fricción.

Quiero aclarar que los comentarios, son solo ideas, y que siempre se debe tener en cuenta que para la realización de un correcto diagnóstico, además de conocer el aspecto de los cojinetes dañados, se necesita más información sobre otros componentes y sobre las condiciones de funcionamiento.

Me referiré a algunas de las principales causas de fallo, aclarando que algunos fallos se producen por combinación de algunas de ellas.

Suciedad en el circuito de lubricación

La presencia de partículas de suciedad en el circuito de lubricación es una de las
causas más frecuentes de daño de los cojinetes.

Dependiendo de la naturaleza y el tamaño de las partículas de suciedad, el cojinete presenta rayas circunferenciales de mayor o menor entidad, normalmente acompañadas de restos del material contaminante que han quedado incrustados en su superficie.



Suciedad en el respaldo del cojinete

La presencia de una partícula atrapada entre el respaldo del cojinete y su alojamiento provoca una zona levantada con riesgo de interferir con el eje. Esto tiene su reflejo en la zona opuesta a la partícula, en la superficie interior del cojinete, que presenta un fuerte desgaste localizado.

Siempre se recomienda limpiar cuidadosamente los alojamientos donde se van a asentar los cojinetes, antes de montar los mismos.

Fuente NB Cojinetes de Fricción

Leer también:
Motores Diesel-Causas de Fallos en los Cojinetes de Fricción II

Motores Diesel-Causas de Fallos en los Cojinetes de Fricción III


viernes, 3 de abril de 2009

Wärtsilä, MAN Diesel y el Hercules-Beta Project

La eficiencia energética de los motores diesel que permita reducir el consumo de combustible y disminuir los gases contaminantes emitidos a la atmósfera es el objetivo principal de Wärtsilä y MAN, que ya en 2002 habían iniciado, junto a otras compañías relacionadas y organizaciones gubernamentales, el Proyecto HERCULES (High Efficiency R&D on Combustion with Ultra-Low Emissions for Ships).

La explicación del proyecto original la podemos ver en el siguiente video.

La segunda parte del proyecto, llamado HERCULES-beta, que tuvo comienzo el 1 de septiembre de 2008, y fue recientemente aceptado por la Comisión Europea, representa un esfuerzo mayor para desarrollar tecnologías que, aplicadas a los Motores Diesel Marinos, permita aumentar al máximo la eficacia del combustible y reducir al mínimo las emisiones de gases contaminantes.

El objetivo principal del proyecto es reducir el consumo de combustible utilizado en los Motores Marinos en un 10%, mejorar la eficacia de los sistemas de propulsión hasta un 60% y como resultado, reducir significativamente las emisiones de CO2.

También, para el año 2020, eliminar el 70% de NOx y 50% de materias en suspensión (MS) (son emisiones que pueden verse a simple vista como el hollín, restos de combustible no quemado y vapor de agua).

La pagina oficial del proyecto es http://www.ip-hercules.com/ y a partir de fin de abril http://www.hercules-b.com/

Artículos relacionados
http://maquinasdebarcos.blogspot.com/2008/12/motores-diesel-man-diesel-y-wrtsil.html

miércoles, 1 de abril de 2009

Propulsión, Las Celdas de Combustible a Bordo

Si bien la atención pública concitada por las celdas de combustible de hidrógeno tiene que ver en esencia con los automóviles y otros usos terrestres de la energía alternativa, los esfuerzos orientados a llevar fuentes de alimentación híbridas al mar navegan a todo vapor.

Desde el punto de vista de las aplicaciones, la más común es la conversión directa de la energía química del hidrógeno en electricidad a través de la pila de combustible, que presenta un elevado rendimiento al tratarse de un proceso electroquímico.

Si creemos que esta idea es nueva, estamos equivocados. En la novela La isla misteriosa, publicada en 1874, Julio Verne pone en boca de sus personajes el siguiente dialogo:

“Pero ¿qué se quemará en vez de carbón? -preguntó Pencroff. -¡Agua! -respondió Ciro Smith-. Agua descompuesta, sin duda, por la electricidad y que llegará a ser entonces una fuerza poderosa y manejable. (...) Sí, amigos míos, creo que el agua se usará un día como combustible, que el hidrógeno y el oxígeno que la constituyen, utilizados aislada y simultáneamente, producirán una fuente de calor y de luz inagotable y de una intensidad mucho mayor que la del carbón.(...)”

En la actualidad, esta idea ya ha dejado de formar parte del ámbito de la ciencia ficción para convertirse en una de las líneas de investigación y desarrollo más prometedoras, para reemplazar los hidrocarburos.

La forma más fácil de entender qué es una celda de combustible es compararla con una batería, por ejemplo, la que usan los autos.

En estas baterías ocurren transformaciones químicas y, como consecuencia de ellas, se produce energía eléctrica. Las sustancias que se oxidan y se reducen están dentro de la batería.

Una celda de combustible es, básicamente, una batería, pero en ella las sustancias químicas que se oxidan y se reducen se introducen desde afuera. Mientras ingrese hidrogeno por un lado, y oxígeno por el otro, puede seguir produciendo electricidad en forma indefinida.

Con respecto a la eficiencia energética, la celda de combustible es, además, más eficiente que un motor de combustión interna. Este tiene, por lo general, un rendimiento de 35 por ciento, mientras que una celda de combustible alcanza, aproximadamente, entre un 45 a un 50 por ciento.

Hasta ahora, su aplicación en navegación se ha limitado a unos pocos proyectos piloto.

La clasificadora internacional Bureau Veritas ha desarrollado nuevas pautas para garantizar una aplicación segura de las celdas de combustible a bordo, lo que podría generar importantes ventajas tanto ambientales como comerciales para propietarios y operadores navieros.

El Jefe de Producción de BV. Gijsbert de Jong, comentó:

“El principal obstáculo para una aplicación de las celdas o pilas de combustible más amplia en navegación se debe a la falta de un marco mayor que pueda cubrir los aspectos tecnológicos”. “A través del desarrollo de estas nuevas pautas, BV está rompiendo el círculo vicioso donde la falta de un marco regulatorio limita las posibilidades para construir y probar prototipos de aplicaciones que son esenciales para determinar la seguridad y el criterio de performance involucrados”.

La normativa que le es aplicable está razonablemente desarrollada para aplicaciones estacionarias, aunque presenta muchos vacíos en aplicaciones de transporte, lo que se está tratando de resolver mediante proyectos internacionales.

Las pautas de BV para una segura aplicación de las celdas de combustible en embarcaciones tienen en cuenta todas las convenciones y pautas IMO existentes, junto con un amplio rango de estándares internacionales no marítimos. Reflejan el profundo conocimiento y experiencia de la firma, y podrían tener un alto impacto comercial – así como ambiental – para propietarios y operadores marítimos.

Existen diversas tecnologías aplicables a las celdas de combustible, que se valen de diferentes combustibles. BV ha descubierto que el uso del hidrógeno, por ejemplo, ofrece un número de ventajas significativas, además del hecho de que existe una fuente ilimitada en forma atómica y de que libera una mayor energía química por unidad masa comparada con el gas natural, y además no es tóxico, no contamina y tampoco es venenoso.

Actualmente, BV participa en el proyecto Green Tag (Empujón Verde), una iniciativa liderada por el Grupo de Diseñadores Marítimos Offshore de los Países Bajos para producir un nuevo diseño de remolcador propulsado a hidrógeno con una emisión casi nula. Además de lograr una reducción significativa de las emisiones contaminantes, la tecnología de la celda de combustible utilizada en el nuevo diseño de remolcador también ayuda a aumentar la eficiencia de la propulsión en un 70% comparado con la tradicional instalación directa diesel.

Gisjbert de Jong afirmó, “El objeto de las pautas de BV es proveer de criterios para la adaptación e instalación de la maquinaria por propulsión y otros propósitos auxiliares, usando las instalaciones de la celda de combustible, que tienen un nivel equivalente de integridad en términos de seguridad, exactitud y confianza que los que pueden obtenerse de la maquinaria convencional a combustible. Actualmente las pautas tienen estado preliminar y están siendo sujetas a revisiones internas y externas. Luego de tener en cuenta todo el feedback relevante, se publicarán bajo el nombre “Guía para sistemas de baterías de combustible para embarcaciones comerciales”.

Las pautas están orientadas en primera medida a embarcaciones nuevas pero también pueden ser usadas para retroalimentar sistemas de celdas de combustible que se encuentren en barcos ya en uso. Son para ser utilizadas sumadas a todas las provisiones SOLAS relevantes. No hay límite respecto al tipo o potencia del sistema de celda de combustible utilizado, ni tampoco sobre el tipo de gas utilizado, a pesar de que las pautas pueden señalar al gas natural o al hidrógeno como los combustibles ideales.

Debido a la atención actual centrada en el impacto ambiental producido por la navegación, la industria está buscando formas de reducir las emisiones contaminantes. Además, la reciente volatilidad de los precios del petróleo, combinado con el hecho de que es un recurso escaso no renovable, están motivando a propietarios y operadoras marítimas para explorar medio alternativos para generar energía a bordo. Para este fin, las pilas de combustible, parecen ser una solución promisoria para la generación de energía limpia y eficiente en el mar.

Fuentes NUESTROMAR y en inglés sobre el proyecto de Bureau Veritas en:

http://www.maritime-executive.com/article/2009-03-05-bureau-veritas-develops-new-fuel-cell-guidelines-shipping/

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http://maquinasdebarcos.blogspot.com/2008/11/en-hamburgo-zarpa-el-primer-barco.html


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