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/

Leer también nota relacionada:

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


lunes, 30 de marzo de 2009

Campaña de la OMI - Organización Marítima Internacional -. El Buque y sus Tripulaciones

En este espacio siempre trato de comentar aspectos tecnológicos de los barcos, pero hoy quisiera referirme a la gente que tripula esos barcos. Quiero pedirles perdón a todas las personas que leen este blog y no son marinos o futuros marinos, pero tal vez estos comentarios también puedan ayudarlos a ellos.

El pasado mes de noviembre la OMI anunció el lanzamiento de la campaña “EMBÁRCATE”, en la que han colaborado la OIT (Organización Internacional del Trabajo) y organizaciones no gubernamentales reconocidas como entidades consultivas ante la OMI como ICS/ISF; BIMCO; INTERTANKO; INTERCARGO e ITF; con el objeto de atraer nuevos marinos a la profesión y conservar a los marinos en servicio en la Marina Mercante.

El 90% del comercio mundial, más de 8.000 millones de toneladas/año, se transporta por vía marítima. Aproximadamente unos 100.000 buques mercantes tripulados por 1.250.000 marinos de todo el mundo se encargan de esta ingente e importantísima tarea.

Un estudio realizado por BIMCO e ISF en 2005 estimó que en 2015, faltarían en el mundo unos 27.000 oficiales y un estudio más reciente, estima que posiblemente la cifra superará los 83.000 oficiales antes de la citada fecha.

La campaña de la OMI pretende poner en conocimiento de gobiernos, organizaciones internacionales y empresas navieras, la naturaleza y alcance del problema de escasez mundial prevista de marinos, en particular de oficiales.

El auge que experimenta la construcción naval, con buques que cada vez son técnicamente más sofisticados, se deberán confiar a marinos capaces de operarlos en forma segura, racional y eficiente desde el punto de vista medioambiental.

Aunque la aplicación global de Convenio de Formación y Guardia STCW permite en principio asegurar que la gente de mar recibe la formación y adiestramiento adecuados para responder a las necesidades operativas de los buques, la disponibilidad de marinos, especialmente la de oficiales cualificados, en número suficiente, sigue siendo motivo de gran preocupación.
Resumiendo, sabemos que el sector naviero canaliza el 90% del comercio mundial, que es un transporte limpio y eficiente, es el medio de transporte más económico de mercancías y que la gente de mar esta prestando un servicio esencial a este sector, que contribuye significativamente al desarrollo sostenible y a la prosperidad global mediante el transporte del comercio mundial de forma segura y eficiente, con una repercusión y costo medioambiental muy inferiores a otros medios.

Con estos datos, el sector naviero debe analizar en detalle los estilos de vida actuales y tomar más medidas para que la vida del marino alejada de su hogar sea más parecida a la que se disfruta en trabajos en tierra, lo que probablemente se podría conseguir acortando los periodos de embarque, ofreciendo contratos a largo plazo, vacaciones pagadas más frecuentes y seguridad social, mejorando las comunicaciones, incluido el acceso a Internet.
Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

viernes, 27 de marzo de 2009

Motores Diesel. Avería por Rotura de las Válvulas de Aspiración

Hoy me quiero referir a una avería que se produjo el día miércoles en un motor Cat 3618. En este caso se cortaron los vástagos de las válvulas de aspiración.

La Causa Raíz por el cual se produjo la avería se está tratando de determinar.




En esta primera ilustración les muestro la parte de abajo de una culata nueva, con las válvulas de aspiración y escape en primer plano.








En las dos siguientes ilustraciones muestran la culata con la avería ya producida. Se puede apreciar los vástagos cortados de las dos válvulas de aspiración.

















Ahora podemos ver la cabeza del pistón nuevo







Y en las próximas dos ilustraciones el pistón después de la avería.
















Como en el post anterior, creo que las fotos son bien explicitas y que no necesitan ningún comentario.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

martes, 24 de marzo de 2009

Motores Diesel. Avería por desprendimiento de material que impacta con las paletas de la turbina del Turbosoplante.

Hoy quería comentar sobre una avería que siempre escuchamos y que pocas veces podemos verla personalmente. 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.

En el día de ayer cambiamos un rotor completo de un Turbo ABB montado sobre un Motor CAT 3618 afectado por esta avería.
Este motor, de 9500 HP y 1000 RPM, de 18 cilindros en V tiene montado dos turbos ABB.
El comienzo de la avería se produce por la rotura de la tobera de inyección de uno de los inyectores.






En esta imagen podemos apreciar la tobera sin la rotura










En esta imagen podemos apreciar la tobera con la rotura





En la siguiente imagen podemos ver el estado de la rueda de los difusores fijos.

Y por último, las paletas de la turbina.


Creo que con las imágenes no es necesario ningún comentario más.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor
Naval Jefe de Máquinas


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