Nuevas formas de Propulsión. Plantas Diesel Eléctricas en Buques

Elegir el sistema de propulsión ‘adecuado’ para un barco no es un asunto sencillo.

Los armadores de barcos desean un sistema que consuma el mínimo posible de combustible y cumpla con las normas internacionales de contaminación ambiental, pero además que el mantenimiento sea fácil, rápido, económico, con una gran maniobrabilidad y que los componentes del sistema no sean voluminosos.

Los motores diesel son la fuente principal de energía en la mayor parte de los barcos que navegan por el mundo, pero los costos de la energía no renovable y las restricciones a las emisiones de gases contaminantes de los motores por parte de las organizaciones internacionales, preocupadas por la contaminación ambiental, hace que se piense en otras formas de propulsión para los barcos.

Desde hace varios años, la eficiencia en el consumo de combustibles fósiles viene mejorando sustancialmente el provecho que se obtiene de cada gota de combustible; no obstante ello se están probando otras técnicas de propulsión y cada vez más alternativas surgen de los tableros de diseño.

La mayoría de las plantas propulsoras de los buques en servicio activo están equipadas con motores Diesel y línea de eje convencional. Esa forma demostró ser la más eficiente desde el punto de vista del costo-beneficio, pero desde el punto de vista ecológico, sin embargo, estos motores no son muy respetuosos con el medio ambiente.

Si tenemos en cuenta lo publicado por:
A. A. Wright, MEP Series, Volume 3, Part 20: ‘Exhaust Emissions from Combustion Machinery’,Published by The Institute of Marine Engineers,2000.
La contribución de los barcos a la contaminación atmosférica es:

5% del consumo total de petróleo en el mundo, unos 140 millones t

5% de la producción mundial de CO2 debida al petróleo, 450 millones de t/a de CO2.

2–3% del consumo mundial de combustibles fósiles.

13% de la producción global de NOx debida al consumo de combustible.

2–3% de las emisiones globales de SOx.

Una buena noticia es que los grandes 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.

Por consiguiente, la solución es conseguir que los motores operen en su régimen óptimo en cualquier situación. 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).

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

La propulsión diesel eléctrica se utiliza desde hace décadas en las aplicaciones marítimas. En el principio de la planta diesel eléctrica no existe ninguna conexión mecánica directa entre el motor diesel 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 haciendo que la compañía naviera gane competitividad.

La capacidad de un motor eléctrico para proporcionar un par elevado a baja velocidad es un argumento convincente en favor de la propulsión eléctrica. Este concepto de ‘planta eléctrica’ permite a los motores diesel funcionar en carga óptima, independientemente de la velocidad de la hélice. Los niveles de consumo conseguidos son bajos y el mantenimiento también queda muy facilitado ya que la vida de los motores eléctricos es muy elevada, y los generadores diesel pueden ser fácilmente controlados al estar situados en lugares más accesibles y por tanto se abaratan los costes de uso.

En estas instalaciones se adopta el principio de “estación de potencia” gracias a la cual la energía eléctrica generada para alimentar a los motores de propulsión también es utilizada para dar electricidad a las instalaciones del barco. Con ello evitamos el tener que instalar generadores dedicados exclusivamente a esas operaciones como ocurre en la mayoría de los buques dotados de propulsiones tradicionales, lo que nos permite reducir la potencia total instalada y al mismo tiempo aumentar la fiabilidad. Por otro lado, los cables son más flexibles que los ejes y permiten emplazar los motores con más libertad.

El número de motores diesel necesarios también es menor, ya que las unidades individuales pueden ser más grandes, que al no tener cajas de engranajes reductoras, ni ejes de gran longitud, nos permite reducir el inventario de repuestos y los costes de mantenimiento.

En un próximo post hablaré de los PODs, que son unidades sumergidas conteniendo el motor eléctrico, cuyo eje está unido directamente a la hélice, y que puede girar libremente 360º según un eje vertical, por tanto hace innecesario el timón. Dado que puede proporcionar todo el empuje en cualquier dirección la maniobrabilidad es extraordinaria.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas