martes, 30 de abril de 2013

El Turbosoplante: ¿Por qué considerarlo como una parte integral del motor?

El motor y turbosoplante son mutuamente dependientes; el turbo fue diseñado en cooperación con el fabricante del motor para adaptarlo a la tarea que éste debe cumplir.

Los turbos son máquinas tremendamente sencillas, pero que requieren de un gran cuidado en su mantenimiento. En general su peor enemigo es la suciedad, que en la mayoría de los casos es motivada por las pérdidas de gases en los colectores de escape, que son succionados por las turbinas (compresor), o bien por mala combustión, y consecuentemente, depósito carbonoso en los álabes o en las directrices.

Para garantizar que la vida útil del turbo se corresponda con la del motor, deben cumplirse de forma estricta las siguientes instrucciones de mantenimiento del motor que proporciona el fabricante:

• Intervalos de cambio de aceite.
• Mantenimiento del sistema de filtro de aceite.
• Control de la presión de aceite.
• Cambio del filtro de aire en cada cambio de aceite.


No culpe precipitadamente al turbosoplante cuando las cosas andan mal
Si el motor no funciona de forma correcta, no se debe dar por asumido que la falla viene provocada por el turbosoplante.
Muchas veces se desmonta un turbosoplante en perfectas condiciones para repararlo por una sospecha de falla cuando en realidad la falla no se encuentra en éstos, sino en el motor o en la inyección.

Solamente tras verificar todos estos puntos se debe revisar la presencia de fallas en el turbo.

El 90% de todas las fallas que se producen en los turbos se debe a las siguientes causas:

• Penetración de cuerpos extraños en la turbina o en el compresor.
• Suciedad en el aceite.
• Suministro de aceite poco adecuado (presión de aceite/sistema de filtro).
• Altas temperaturas de gases de escape (sistema de arranque/sistema de inyección).

La ingestión de objetos extraños destroza o deforma los álabes de las ruedas de turbina y compresora, ocasionando desbalanceo, inestabilidad rotacional y finalmente averías en los sellos y cojinetes.
El aceite contaminado causará ralladura en el eje y los cojinetes, tapará los orificios de paso del aceite lo que producirá grandes pérdidas de aceite.
La falta de aceite va a aparecer primero como avería de los cojinetes lo que conducirá a rozamiento de la rueda, avería en los sellos y aún rotura del eje.
Siguiendo las instrucciones en el manual de servicio del fabricante del motor en cuanto al mantenimiento de los sistemas de entrada de aire y filtrado de aceite se pueden evitar las averías por ingestión de objetos extraños y aceite contaminado. 
Quería comentar sobre una avería que siempre escuchamos y que pocas veces podemos verla personalmente.
En las fotos podremos ver cómo afecta a las paletas de la turbina el desprendimiento de algún trozo de material, que, a través del escape, impacta sobre las paletas del turbosoplante.
 
Ataque las fallas antes de que éstas empiecen
Al notar una pérdida de aceite, una vibración no usual o un sonido no acostumbrado que provenga del turbo, detenga el motor.
El inconveniente puede ser fácil de corregir en ese momento, pero si se permite que continúe, puede llegar a ser necesaria una reparación costosa.
Puesto que el turbosoplante funciona a muy altas velocidades, la más pequeña falla puede ser transmitida a través del conjunto rotante a otras partes, cojinetes, sellos, etc.
El problema puede complicarse aún más cuando se incrementan las velocidades y cargas del motor. A altas velocidades, por ejemplo, un turbosoplante desprovisto de aceite puede sufrir daño en sus cojinetes en solo unos pocos segundos.
En el gráfico podemos ver las fallas más comunes de los turbos, sus causas y soluciones:
Fallas del Turbosoplante    Fallas del Turbosoplante
Norberto Sánchez

domingo, 7 de abril de 2013

Propulsión diesel eléctrica. Reducción del Consumo y la Contaminación Ambiental

Por primera vez en la historia, los costos operativos diarios de los buques han sobrepasado a los costos diarios de la inversión para su construcción. El consumo de combustible es ahora el mayor gasto operativo y uno de los mayores problemas medioambientales.

La reducción del consumo de combustible de solo un 1 por ciento puede significar un ahorro anual de 50.000 dólares para un petrolero mediano y 300.000 dólares al año para un portacontenedores de gran tonelaje.

Propulsión diesel eléctrica del barco

La propulsión diesel eléctrica se utiliza desde hace décadas en las aplicaciones marítimas. La capacidad de un motor eléctrico para proporcionar un par elevado a baja velocidad es un argumento convincente en favor de la propulsión eléctrica.

La introducción de la propulsión eléctrica requiere la sustitución del eje entre el motor principal y la hélice por un sistema compuesto por generadores, cuadros de distribución, transformadores, accionamientos y motores.

Los motores diesel no tienen el mismo nivel de contaminación en todo su rango de trabajo. En el régimen óptimo de operación, el rendimiento del combustible es considerablemente mayor y la contaminación es menor que operando a baja velocidad.

Cuando los motores diesel operan a velocidad constante y óptima, el consumo de combustible es menor que cuando operan a velocidad variable.

Este objetivo no es posible con la transmisión mecánica tradicional, ya que la velocidad del motor está rígidamente acoplada a la velocidad de la hélice. Pero la situación cambia si se utiliza transmisión eléctrica (generadores y motores conectados mediante cables).

Además, las reservas de energía se pueden compartir con el suministro de los servicios de a bordo del barco, de modo que decrece la potencia total instalada y al mismo tiempo aumenta la fiabilidad. Con esto se puede incrementar la carga útil del barco o conseguir una carga y descarga más eficientes. 

Propulsión diesel eléctrica
El principio de la planta eléctrica

Tradicionalmente, la propulsión de buques y la generación de energía eléctrica las proporcionan dos instalaciones distintas e independientes.

La ubicación de los compartimentos de los motores está dictada por la línea de ejes de la transmisión y por los sistemas de escape de los motores.

En el principio de la planta diesel eléctrica no existe ninguna conexión mecánica directa entre el motor y la hélice, lo que da más flexibilidad para la disposición y la situación de la maquinaria, que se puede reorganizar, y conseguir más espacio para los camarotes o el cargamento. Esto aumenta la flexibilidad y productividad del barco.

También se reduce la potencia total instalada de los motores: los dos sistemas de plantas eléctricas pueden compartir reservas de energía, habiendo siempre suficiente potencia disponible para arrancar unidades de gran consumo, como los motores propulsores, sin someter a la red eléctrica a grandes fluctuaciones de tensión.

El número de motores diesel necesarios también es menor, ya que las unidades individuales pueden ser más grandes, lo que permite reducir el inventario de repuestos y los costos de mantenimiento.

Ahorro de combustible y ecología

El menor consumo de combustible en un sistema de propulsión eléctrico se puede atribuir a dos elementos fundamentales.

El primero es el control de velocidad variable de la hélice, que reduce al mínimo las pérdidas sin carga de las hélices en comparación con las hélices clásicas de paso variable y velocidad fija.

En una planta diesel-eléctrica, el motor de propulsión puede proporcionar en todo momento el par requerido en todo el rango de velocidades, incluso con velocidad cero y en marcha inversa. Por consiguiente, resulta ideal para impulsar una hélice de paso fijo. Esto contribuye a la eficiencia del sistema: cuando la velocidad del barco es baja, una hélice de paso regulable consume la energía justa para mantener el giro de la misma.

El segundo elemento es la puesta en marcha y parada automática de los motores diesel, lo que garantiza que la carga del motor se mantenga lo más próxima posible a su punto de trabajo óptimo, dentro de los límites de funcionamiento.

En barcos que operan en modo de posicionamiento dinámico, la potencia de propulsión es muy baja la mayor parte del tiempo. Los sistemas de propulsión eléctrica con paso fijo de hélice pueden proporcionar rápidamente un fuerte empuje cuando así se requiere, al tiempo que mantienen fijo, en un mínimo, el consumo de energía.

Además del consumo de combustible, las emisiones de los barcos a la atmósfera han pasado a ser un aspecto muy importante, especialmente en áreas ecológicamente vulnerables como Alaska y el Mar Báltico.

Las emisiones de un motor diesel aumentan radicalmente cuando el motor no opera a su velocidad y rango de potencia óptimos.

A este respecto, las ventajas de un sistema eléctrico de propulsión sobre un accionamiento directo son evidentes.

Propulsión mecánica
El sistema tiene una eficiencia de aproximadamente el 90%, lo que significa que hay otras pérdidas que deben tenerse en cuenta de algún modo.

La variación de pérdidas entre las diferentes topologías eléctricas es reducida. No obstante, las pérdidas eléctricas son siempre menores comparadas con las pérdidas hidrodinámicas de las hélices y la eficiencia de la combustión en los motores principales.

Por eso, aunque se crean pérdidas eléctricas, las menores pérdidas hidrodinámicas y de combustión se traducen en una reducción de las pérdidas totales del sistema.
En un mundo en el que el ahorro de combustible ya es uno de los requisitos de las compañías navieras, un buque con un sistema integrado eléctrico, de automatización y asesoramiento, puede ayudar a recortar su consumo de combustible hasta un 20%, lo que representa una ventaja competitiva considerable. 


Norberto Sánchez


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