martes, 30 de agosto de 2011

Maersk y los Barcos PortaContenedores Clase “Triple-E”

Buques más grandes, más eficientes y de mayor rendimiento ecológico.

Maersk ha encargado la construcción de 10 buques, que cuando entren en servicio (entre 2013 y 2015), cambiará por completo los conceptos de tamaño y eficiencia de la industria del transporte marítimo.

Hablamos de los barcos de transporte de contenedores que serán los más grandes y eficientes del mundo.

La clase se denomina "Triple-E” por los tres principales objetivos que hay detrás de su creación: Economía de escala, Eficiencia energética y rendimiento Ecológico.

Economía de Escala

Con 400 metros de largo, 59 metros de ancho y 73 metros de altura, los Triple-E serán los buques más grandes de la actualidad. Tendrán una capacidad para 18.000 contenedores de veinte pies, un 16 % más (2.500 contenedores) que el mayor buque portacontenedores actual, el Emma Maersk.

Al pensar en el diseño, la capacidad de contenedores fue la prioridad superior. Se partió del diseño del Emma y se efectuaron cambios para aumentar la capacidad de carga de contenedores.

Con solo 4 mts. más de Eslora, pensar en un casco más ancho fue esencial. El casco en forma de V de Emma Maersk es muy bueno para la resistencia en el agua pero limita el espacio para los contenedores hacia el fondo del “V”. En el nuevo diseño, el casco tiene mas forma de “U” y modificaciones en la proa bulbo.

Con esta forma del casco, una fila adicional de contenedores fue agregada, quedando en 23, contra las 22 del Emma. El casco más espacioso y la fila adicional proporcionan por este medio la capacidad adicional para 1.500 de contenedores.

El resto del espacio adicional para 1.000 contenedores más ha sido creado con el concepto de ‘two-island’ separando el Puente de Navegación/Acomodación más a Proa y la Sala de Máquinas con las chimeneas más a Popa.

Con el puente más a Proa, los contenedores se pueden apilar más arriba, delante del puente (aproximadamente 250 más) sin perder la visibilidad.

Aproximadamente 750 contenedores más llenan el espacio detrás del puente sobre cubierta y debajo de la cubierta usando el espacio creado por la posición de la Sala de Máquinas más a Popa.

La figura  y el video nos muestran más claramente los cambios.



En los próximos Post trataré de explicar cómo logra mayor Eficiencia energética (modificaciones en la propulsión) y rendimiento Ecológico, (el concepto de “cradle to cradle”: diseño ecológicamente inteligente, “de la cuna a la cuna” en español).

lunes, 22 de agosto de 2011

Corrosión o Erosión por Cavitación (pitting) en Camisas de los Motores

Sólo la tercera parte de la energía liberada en la combustión se convierte en energía mecánica útil. Otra tercera parte se pierde en los gases de escape y en energía radiante, y el resto es calor que debe eliminarse para evitar el sobrecalentamiento y colapso del motor.

El sistema de refrigeración de los motores es el que cumple la importante función de extraer del motor este exceso de calor.

Las personas a cargo de la conducción o del mantenimiento de un motor conocen la importancia de cumplir con los intervalos regulares de mantenimiento de los mismos. Sin embargo, durante estas operaciones se presta especial atención principalmente a los sistemas de aire, lubricación, y combustible.

Un correcto mantenimiento del sistema de enfriamiento es la clave para reducir costos de operación, minimizar tiempos de parada y asegurar un mejor rendimiento y durabilidad de los motores.

En referencia a este sistema, en un post anterior comenté los problemas de la corrosión electrolítica y cómo afecta a las distintas partes del motor que forman el sistema de refrigeración del mismo.

Hoy comentaré los referentes a la Corrosión o Erosión por Cavitación.

El deterioro en la parte superior e inferior del bloque de cilindros en el área de las camisas y el deterioro prematuro y picaduras en las camisas es el problema causado por la corrosión por cavitación.
La cavitación es un tipo particular de corrosión por erosión y es, frecuentemente, la causa de picaduras en las paredes de los cilindros de los motores de combustión interna.

Los pistones de un motor suben y bajan. Al tiempo que se mueven verticalmente, el eje cigüeñal realiza un movimiento completamente diferente, girando horizontalmente. Estos movimientos contradictorios provocan muchas vibraciones en las camisas del motor.

El espacio libre entre el pistón y la camisa y entre la camisa y el bloque, permite que se produzca una vibración de alta frecuencia del émbolo. Cuando explota la mezcla de combustible en la cámara de combustión, la pared del cilindro se flexiona y vibra, lo cual produce burbujas de aire en el refrigerante.

El lado de la camisa en contacto con el refrigerante se mueve primero en dirección al refrigerante, y luego se aparta de éste. Este rápido movimiento puede ocasionar pequeñas burbujas de vapor a medida que la camisa se aparta y produce la implosión cuando la camisa regresa a su lugar.

Aunque la pared exterior de la camisa está rodeada por líquido refrigerante, su inercia crea pequeños huecos de vacío que producen burbujas de vapor en la pared de la camisa.

Cuando la camisa vibra hacia atrás, estas burbujas implosionan bajo una enorme presión de 1.000 bars y desprenden pequeños fragmentos de la camisa.

Este fenómeno que se conoce como “pitting” o erosión por cavitación.

Cuando el motor funciona en frío, se aumentan las vibraciones a causa del mayor espacio libre entre el pistón y el cilindro. Las vibraciones aumentan también cuando el motor se sobrecarga.

En este tipo de daño, las picaduras suelen encontrarse en la zona del punto muerto superior e inferior del pistón. Cuando estas picaduras o corrosiones aparecen hablamos de daños por cavitación.


Si se permite que este proceso avance, los huecos atravesarán la pared, y al hacer funcionar el motor, el aceite afluirá en el refrigerante y al apagarse el motor el refrigerante afluirá en el aceite.

El grado, tamaño, forma y distribución de las áreas erosionadas pueden variar de motor a motor y aún entre camisas del mismo motor.

Con frecuencia, se encuentra la picadura del lado de la camisa donde el pistón golpea después que empieza la combustión y ocurre en un menor grado en el lado opuesto donde el cilindro golpea de manera ascendente. Sin embargo, la picadura puede ocurrir en cualquier parte de la camisa donde sufre la más alta vibración.

Cómo Prevenir las Picaduras de las Camisas

No se pueden cambiar las leyes de la física, pero tratemos de neutralizar las consecuencias.

Desde el inicio de la fabricación de motores diesel, se han utilizado los aditivos refrigerantes suplementarios a fin de prevenir las picaduras de las camisas.

Básicamente, todos estos aditivos funcionan de la misma manera ya que forman una capa microscópica protectora en la parte de la camisa que está en contacto con el refrigerante que ayuda a reducir el daño por cavitación.

Normalmente el refrigerante tiene una base de anticongelante tal como el etilenglicol o propilenglicol.

El anticongelante basado en propilenglicol, suministra una protección superior contra la cavitación/corrosión.

Con el tiempo se reduce la concentración de los aditivos en el sistema, por lo tanto se hace necesario seguir las recomendaciones para mantenerlos en los niveles adecuados.

De esta forma brindarán:

• Control del Ph para evitar la corrosión.

• Control de dureza para evitar la formación de depósitos minerales.

• Protección contra cavitación.

Los programas de análisis del agua de enfriamiento son muy importantes y deberían realizarse regularmente en base a una programación preestablecida.


sábado, 20 de agosto de 2011

La corrosión electrolítica en los motores de combustión interna

En un sistema de enfriamiento, la corrosión es una acción química o electroquímica que tiene lugar entre el refrigerante y las superficies de metal y que con el tiempo desgasta las superficies metálicas.

Entre los diferentes tipos de corrosión figura la corrosión electrolítica.

En los motores de combustión interna la electrólisis se genera cuando una corriente eléctrica circula a través del líquido refrigerante en busca de una conexión a tierra.

El flujo de electricidad en un punto determinado causa picaduras. Las picaduras dañan los componentes más que ningún otro tipo de corrosión.

Cuando las picaduras se van haciendo profundas durante un periodo prolongado, no hay ninguna manera práctica de detenerlas antes de que den lugar a perforaciones.

Como un solo amperio de electricidad que fluye durante treinta horas puede eliminar unos 28 gramos de hierro, el flujo de electricidad que se concentra en un área pequeña es muy destructivo.

Muchos problemas son resultado de una conexión a masa inadecuada de los componentes eléctricos o conexiones corroídas en los cables de conexión a masa.

Un block de motor mal conectado a masa, puede hacer pasar la suficiente corriente por el sistema de enfriamiento como para producir grandes daños en muy poco tiempo.

Con frecuencia, no le damos la suficiente importancia al mantenimiento regular y apropiado del sistema de enfriamiento de un motor.

Esto puede tratarse de un error por el que se va a pagar un precio muy alto. Las investigaciones han demostrado que el 40% de los problemas de los motores diesel para trabajos pesados están relacionados, directa o indirectamente, con el mantenimiento de este sistema.

Propiedades del refrigerante utilizado

El refrigerante consiste por lo general en agua combinada con inhibidores de corrosión o en agua combinada con anticongelantes e inhibidores de la corrosión. El tipo de refrigerante que se selecciona influye directamente en la eficacia y la duración del sistema de enfriamiento y del motor.

Nunca utilice solo agua como refrigerante. Se requiere una mezcla de agua y aditivos refrigerantes suplementarios, porque el agua es corrosiva a las temperaturas de funcionamiento del motor.

Se usa agua en la mezcla de refrigerante porque es el agente de transferencia de calor más eficiente, mejor conocido y más accesible en todo el mundo. Sin embargo, cada fuente de agua tiene diferentes niveles de contaminantes. A una temperatura elevada, como la que se origina en el funcionamiento de los motores, estos contaminantes forman ácidos que puede reducir la vida útil del sistema de enfriamiento.

El contenido de acidez y alcalinidad de una mezcla de refrigerante se mide según su nivel de pH y puede variar entre 1 y 14, indicando el grado de acidez o alcalinidad del mismo.

La corrosión en un motor se produce generalmente cuando el pH del líquido refrigerante es inferior a 7.

Con el tiempo, los inhibidores de la corrosión en todo tipo de refrigerante se desgastan. El líquido refrigerante se vuelve ácido debido a la degradación del anticongelante y los sulfatos que entran en el sistema de enfriamiento.

Una vez que el refrigerante pasa de alcalino a ácido, la electrólisis comienza a corroer las superficies de metal dentro del sistema.

Esto produce una corrosión general de las camisas, monoblock del motor, culatas y conductos de agua.

Un pH muy alto también es negativo, ya que se pueden dañar las juntas y los componentes de metales más blandos.

Por lo tanto, el pH ideal de un sistema de refrigeración debe de mantenerse siempre entre 8 y 10.

Para lograrlo, el líquido refrigerante debe contener agentes químicos que neutralicen la formación de ácidos o álcalis.

La temperatura afecta el nivel pH. A temperaturas mayores, el pH es, por lo general, menor.

Un refrigerante en mal estado es más conductor de la electricidad que un refrigerante en buenas condiciones y puede servir como ruta alternativa a tierra si no hay una buena conexión a tierra del motor.

Debemos tener en cuenta que cualquiera que sea la calidad de la mezcla del refrigerante, la presencia de un potencial eléctrico puede dañar, por corrosión electrolítica, los materiales del sistema de enfriamiento. La solución correcta para evitar este problema es la identificación y posterior eliminación de la fuente del voltaje circulante.

Para reducir los costos operativos y tiempos de parada por avería del motor, es muy importante un correcto mantenimiento del sistema de enfriamiento del mismo.


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