La regulación IMO
Tier III, cuya entrada en vigor se producirá en 2016, restringirá aún más los
límites de emisión en las ECAs (EmissionControl Areas o Áreas de Control de Emisiones). En este caso se
quiere establecer una reducción del 80% de las emisiones de NOx en comparación
con la regulación IMO Tier I (de 17 g/kWh a 3.4g/kWh).
Man Diesel &
Turbo, junto con la colaboración de HHI-EMD (Engine and Machinery Division de Hyundai
Heavy Industries), ha presentado el
primer motor diesel marino que cumple con la normativa sobre emisiones IMO Tier
III utilizando el sistema EGR que fue diseñado, fabricado y montado en estrecha
colaboración con HHI-EMD, Alfa Laval, Siemens, GEA y Vestas Aircoil.
Recirculación Gases de Escape (EGR)
Se han investigado diversos métodos para la reducción de
emisiones de NOx y el potencial de la recirculación de los gases
de escape representa un hito en
el desarrollo para cumplir con la normativa Tier III.
El sistema EGR enfría y mezcla cantidades
dosificadas de gases de escape con el aire fresco de admisión, con el fin de
reducir la temperatura máxima de combustión del motor, reduciendo con ello la
proporción de óxidos de nitrógeno.
Esta técnica se basa en que la mayor capacidad
térmica y el menor contenido de oxígeno de los gases de escape recirculados
disminuye la temperatura máxima de combustión, responsable de la formación de
los denominados NOx térmicos.
Los barcos pierden una gran cantidad de
energía debido a la fricción del casco con el agua. En Posts
anteriores comenté la noticia de que Mitsubishi
Heavy Industries Ltd. (MHI) había botado el buque portacontenedores Yamatai, equipado con un innovador
sistema, con el objeto de reducir la resistencia friccional entre el casco del
buque y el agua del mar. El desarrollo de esta tecnología permite un ahorro importante en el
consumo de combustible.
El sistema llamadoMitsubishi
Air Lubrication System que es conocido con el acrónimo de "MALS", introduce una capa de
burbujas de aire entre el casco de la nave y el agua de mar reduciendo la resistencia
a la fricción entre ambos.
Para ampliar la gama del uso de MALS, MHI
procedió a desarrollar un sistema aplicable a las naves de alta velocidad, con un coeficiente relativamente pequeño del bloque
(Cb) (slender hull-form ship), que tienen un área plana comparativamente
más pequeña en el fondo de la nave, y en principio, se considera
tecnológicamente más difícil aplicar el sistema con eficacia.
El sistema se ha instalado con éxito por primera vez en el Ferry NAMINOUE de 8.072 Gross Tonnage, 145 mts. de eslora y 24 mts. de manga.
Durante la prueba de ensayo de la velocidad
en el mar, la mejora de la consumición de combustible (reducción en la fuerza propulsora
requerida) fue del 5% incluso con las ondas de hasta 2.5-3m.
Al disminuir el consumo de combustible,
logramos una considerable reducción de CO2 de la emisión de las naves.
También se comprobó que las burbujas de aire funcionan
como un amortiguador y que el ruido y la vibración se reducen, permitiendo
mejoras en la comodidad del pasajero.
En el video podemos
apreciar cómo funciona el sistema
El estudio de diseño e ingeniería noruego Multi Maritime, en
cooperación con el operador de ferries Fjord1, ha desarrollado un nuevo
concepto de ferry ecológico para operar entre los puertos Lavik-Oppedal en la
costa oeste de noruega.
Con 110 metros de eslora y 17 metros de manga, la capacidad del ferry es de
125 coches.
Entre las características introducidas más llamativas se encuentran los dos
Rotores Flettner que actúan como
velas.
Un poco de historia
de los Rotores Flettner
Herr Anton Flettner (1885-1961) fue un famoso físico alemán que
había experimentado con velas metálicas, que aumentaban la eficiencia del buque
en un 50%, pero se mejoró con las velas rotatorias.
Éstas se originaron en el "Efecto
Magnus", que sostiene que "una esfera o cilindro que rota en una
corriente de aire desarrolla una fuerza en un ángulo recto a la dirección del
aire en movimiento". Cuando el viento sopla en ángulos rectos hacia el
cilindro, crea un vacíio en el área frontal de los mismos y una presión alta en
la parte trasera, por lo que el buque es literalmente empujado hacia adelante.
Para demostrar la factibilidad de este sistema, en 1926 Flettner le quitó
al velero "Buckau", de 52 metros de eslora, sus palos y velamen
y le colocó dos rotores de 18 mts de altura y 2,7 mts de diámetro. Todo el
sistema pesaba sólo 7 toneladas, comparados con 35 tons de todo el sistema de
mástiles y velas. También era unos 42 pies más corto, por lo que la estabilidad
del buque mejoró.
Para demostrar la factibilidad de su nuevo invento, Flettner corrió una
carrera contra el buque gemelo accionado con velas, Anon, de Danzig a Leith con
una carga de madera. Aunque el viento fue en un momento tan fuerte que se
debieron parar los rotores, el Buckau ganó.
Hoy Multi Maritime y Fjord1aplican este sistemapara la conexión
Lavik-Oppeda, que tiene las condiciones de viento adecuadas para los rotores
Flettner. Se ha calculado que estos contribuirán con un mínimo de 12% del
consumo energético total del ferry.
Casco y Propulsión
Se han desarrollado una nueva forma de casco y un nuevo concepto de
propulsión. La energía proviene de un eficiente motor que utiliza solamente gas
natural como combustible.
Normalmente, en un ferry con “proa-popas” iguales (double end), los
propulsores de ambos extremos producen el empuje necesario para la
navegación en cualquier sentido.
Sin embargo, la propulsión de “proa” es significativamente menos eficiente
que la de “popa”. El nuevo concepto tiene propulsores con hélices de paso
variable que se pueden poner en la posición en que, alineadas con la dirección
de navegación, no ofrecen ninguna resistencia al avance (feathering) y la
propulsión de popa ejerce todo el empuje durante la navegación.
Esto aumenta significativamente la eficiencia de
la propulsión. Cuando se atraca o desatraca el barco, ambos propulsores se
pueden emplear para una maniobrabilidad óptima.
Recuperación del
calor de los gases de escape
El calor
residual es una enorme fuente de energía: más del 50% de pérdidas residuales en
industria son calor y residuos de equipos asociados (Calderas, Motores).
En este proyecto, el calor de los gases de
escape del motor, se recupera y transforma en electricidad con un sistema de
recuperación de calor ORC (Organic Rankine Cycle).
El ORC (Organic Rankine Cycle) es similar al
ciclo de Rankine de vapor de agua, que sustituye el agua por un fluido orgánico
de menor temperatura de vaporización(hidrocarburos como isopentano, isooctano, tolueno y
aceite de silicona),
para producir el vapor que mueve una turbina y generar electricidad. El sistema
se utiliza cuando las temperaturas de la energía a recuperar no son muy altas.
En la figura podemos ver el croquis de un
sistema con economizador
Fuente de la figura RESITE, S.L. C/ Navales, 51 Pol. Ind. Urtinsa II 28923 10 Alcorcón (MADRID)
El equipo
consume cero combustible adicional, y produce cero emisiones.
El motor es una parte del sistema
híbrido que incluye un banco de baterías. Este banco puede ser dimensionado
para poder ser cargado con una cantidad determinada de energía de la red de
tierra.
La electricidad se distribuye
mediante un sistema de corriente continua (DC), que reduce las pérdidas eléctricas
en comparación con los sistemas convencionales.
El Viking
Ladyes un barco de la
compañíanoruega Eidesvik ASA y utilizado como apoyo a plataformas petroleras en el
Mar del Norte, nada fuera de lo común.
Sus
principales características son:
Eslora total92 m
Eslorap.p: 84 m
Manga mid: 21,00 m
Puntal en la cubierta principal: 9,60 m
Gross tonnage:
6125 GT
Velocidad: 15,5
knots
Motores
principales: 4 x Wärtsilä 6R32DF 2010kW
Generadores Principales: 4 x Alconza
NIR 6391 A-10LW 1950kW
Sistema de Hélice: 2 x Rolls Royce AZP
100FP
Motores Eléctricos: 2 x Alconza QD 560
M2-6W 2300kW
Generador de Emergencia: Volvo Penta D9-MG-RC
160 kW
Los motores Wärtsilä Dual LNG/Diesel con los
generadores Alconza proporcionan la energía eléctrica para la propulsión y
todos los sistemas de abordo.
Pero hoy, elViking Ladyes un
barco muyespecial, ya que a partir del
2011 es el primer barco que tiene instaladas celdas de combustible de alta
temperatura alimentadas con LNG para generar parte de la energía utilizada a
bordo.
Cada vez más, los
propietarios y operadores de barcos están buscando diferentes formas de generar energía abordo de
sus buques debido a las preocupaciones acerca de los altos precios del petróleo
y los combustibles fósiles que se agotan.
¿Qué son las Celdas (Pilas) de combustible?
Se trata de un dispositivo electroquímico que
transforma de forma continua la energía química de un combustible (hidrógeno) y
oxidante (oxígeno) directamente en energía eléctrica y calor, sin combustión.
El proceso eléctrico
hace que los átomos de hidrógeno cedan sus electrones. Es parecido a una
batería en el sentido de que tiene electrodos, un electrolito y terminales
positivos y negativos. Sin embargo no almacena energía en la forma en la que lo
hace una pila.
En síntesis, las celdas
(pilas) de combustible producen energía eléctrica mediante la combinación de
hidrógeno y oxígeno que convierten en agua, produciendo en una energía limpia
que no daña el medioambiente y es silenciosa.
Generan menos emisiones que lasproducidas
por los motores diesel y utilizan menos energía que los generadores tradicionales, haciéndolas más
amigables con el medio ambiente pudiendo incrementar la eficiencia del sistema
de propulsión de un barco.
En el año 2003
comenzó un proyecto para instalar a bordo de un barco un sistema de Celdas (Pilas) de Combustible que
generara parte de la energía eléctrica utilizada, pensando en las consecuencias
para el medio ambiente.
El barco elegido fue el Viking Ladyyen
el proyecto se unieron:
En proyectos
navales anteriores con Celdas (Pilas) de Combustible, a los buques se les
proveía directamente de hidrogeno que almacenaban en tanques especiales.
Esto pasa por ejemplo, en el submarino convencional tipo 212 de la Armada de Alemania que posee
un sistema de propulsión diesel y un sistema adicional que utiliza una membrana
de intercambio de protones en células de combustible alimentadas por hidrógeno.
También en
el FCS Alsterwasser que surca las aguas del lago Alster, en
Hamburgo o en el Nemo H2, que navega por los canales de Amsterdam.
En el caso
del Viking
Lady utiliza una Celda de Carbonatos Fundidos
(MCFC).Hasta hoy, este tipo
de celdas han sido operadas con hidrógeno, monóxido de carbono, gas natural,
propano, gas de relleno sanitario y diesel marino. Como el barco utiliza LNG para el consumo de
los motores, una celda de combustible
que funcionara con LNG era la opción lógica.
Estas celdas de combustible usan una solución
líquida de carbonatos de litio, sodio y/o de potasio, embebidos en una matriz
para formar un electrolito.
Operan a unos 650 ºC. La alta temperatura de
operación es necesaria para alcanzar una suficiente conductividad del
electrolito. Debido a esta alta temperatura, los catalizadores de metales
nobles no son requeridos para los procesos electroquímicos de reducción y
oxidación en la celda de combustible.
Las altas temperaturas de operación, tienen una gran ventaja ya que ello
implica mayores eficiencias y flexibilidad para usar más tipos de combustibles
y catalizadores menos costosos, ya que las reacciones para romper los enlaces
entre el carbono de hidrocarburos de cadenas más largas, ocurren más rápido a
medida que la temperatura se incrementa.
Una desventaja a ello es sin embargo, que las altas temperaturas
aumentan la corrosión y la falla de componentes de la celda de combustible.
Estas celdas prometen altas eficiencias de
conversión de combustible a electricidad, cerca del 60% normalmente u 85% con
cogeneración.
Bombas sumergibles de hélice
-
*Bombas para grandes caudales (hasta 5.500 l/s) y pequeñas alturas*
El concepto de bomba sumergible es que trabajan directamente en el líquido
bombeado, es...
