Máquinas

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Escuela Universitaria de

Ingeniería Técnica Naval

C.A.S.E.M.

Pol. Río San Pedro

11510 Puerto Real (Cádiz)

Tel. 956016046. Fax. 956016045

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AVISO IMPORTANTE:

El único responsable del contenido de este proyecto es el alumno que lo ha realizado. La Universidad de Cádiz, La Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Naval, los Departamentos a los que pertenecen el profesor tutor y los miembros del Tribunal de Proyectos Fin de Carrera así como el mismo profesor tutor NO SON RESPONSABLES DEL CONTENIDO DE ESTE PROYECTO. Los proyectos fin de carrera pueden contener errores detectados por el Tribunal de Proyectos Fin de Carrera y que estos no hayan sido implementados o corregidos en la versión aquí expuesta. La calificación de los proyectos fin de carrera puede variar desde el aprobado (5) hasta la matrícula de honor (10), por lo que el tipo y número de errores que contienen puede ser muy diferentes de un proyecto a otro. Este proyecto fin de carrera está redactado y elaborado con una finalidad académica y nunca se deberá hacer uso profesional del mismo, ya que puede contener errores que podrían poner en peligro vidas humanas.

Fdo. La Comisión de Proyectos de Fin de Carrera Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Naval

Universidad de Cádiz

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DISEÑO DE LOS SISTEMAS AUXILIARES DE LA PROPULSIÓN Y GENERACIÓN DE ENERGÍA DE UN BUQUE VLCC DE MÁS DE 200.000 TPM.

ÍNDICE

FECHA: Enero 2011 AUTOR: Mohammed Amine Boulkheir TUTOR: D. Francisco J. Mazarro Alcalá

1. INTRODUCCIÓN: ..............................................................................................................1

2. METAS DEL PROYECTO: ....................................................................................................2

3. CARACTERISTICAS PRINCIPALES: ......................................................................................3

4. DETERMINACIÓN DE LA PLANTA PROPULSORA Y DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA: ........................................................................................................................10

4.1.1. Planta generadora principal: ............................................................................................16

4.4.2. Planta generadora de emergencia: ...................................................................................19

5. SERVICIOS EN CAMARA DE MÁQUINAS:.........................................................................26

5.1.1. Trasiego de Fuel‐ Oíl y Diesel Oíl:......................................................................................31

5.1.2. Almacenamiento de combustible:....................................................................................31

5.1.3. Purificación del combustible: ...........................................................................................33

5.1.4. Servicio de alimentación del combustible: .......................................................................36

5.1.5. Alimentación del motor auxiliar:......................................................................................38

5.1.6. Alimentación de combustible para calderas: ....................................................................40

5.1.7. Servicio de combustible para la incineradora: ..................................................................41

5.1.8. Sistemas de ventilación, reboses y derrames:...................................................................41

5.1.9. Tanques del servicio de combustible: ...............................................................................42

5.1.10. Equipos del sistema de combustible:..............................................................................47

5.1.11. Conclusión: ....................................................................................................................61

5.2.1. Lubricación del motor principal........................................................................................64

5.2.2. Sistema de lubricación de cilindros del MP:......................................................................65 5.2.2.1. Aceite lubricante de cilindros:......................................................................................................... 65 5.2.2.2. Elementos del sistema de lubricación de cilindros: ........................................................................ 69

5.2.3. Sistema de lubricación del MP: ........................................................................................71 5.2.3.1. Aceite de lubricación:......................................................................................................................71 5.2.3.2. Elementos del sistema de lubricación del cárter: ........................................................................... 73

5.2.4. Sistema de lubricación de los motores auxiliares:.............................................................78 5.2.4.1. Componentes de sistema de lubricación de los motores auxiliares: .............................................. 78

5.2.5. Lodos: ..............................................................................................................................81

5.2.6. Conclusión: ......................................................................................................................82

5.3.1. Agua dulce:......................................................................................................................86

5.3.2. Componentes del sistema de refrigeración central: ..........................................................86

5.3.3. Sistema de refrigeración de camisas del motor principal: .................................................91

5.3.4. Equipos del circuito de alta temperatura: .........................................................................93

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ÍNDICE


5.3.5. Circuito de baja temperatura de los motores generadores:.............................................103

5.3.6. Equipos del circuito de baja temperatura del motor auxiliar:..........................................106

5.3.7. Refrigeración de los cilindros de los motores auxiliares: .................................................108

5.3.8. Equipos del circuito de alta temperatura de los motores auxiliares: ...............................109

5.3.9. Conclusión: ....................................................................................................................112

5.4.1. Esquema del sistema de aire comprimido: .....................................................................115

5.4.2. Equipos del sistema de aire comprimido: .......................................................................117

5.5.1. Motor principal:.............................................................................................................123 5.1.1.1. Tuberías de exhaustación:............................................................................................................. 123 5.5.1.2. Caldereta de gases de escape: ...................................................................................................... 124 5.2.1.3. Silenciador: ................................................................................................................................... 128 5.5.1.4. Equipo apaga chispas: ................................................................................................................... 129

5.5.2. Maquinas auxiliares: ......................................................................................................131

6. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS.............................................................................. 132

6.1.1. Tuberías.........................................................................................................................132

6.1.2. Conexiones: ...................................................................................................................134

6.1.3. Accesorios:.....................................................................................................................139

6.1.4. Tubería Especial: ............................................................................................................140

7. ANEXOS ....................................................................................................................... 142 A.DENSIDADES Y CALORES ESPECIFICOS DE LOS FLUIDOS A CALENTAR .................................................... 143 B. INCREMENTOS DE PRESIÓN Y MÁX. TEMPERATURA DE TRABAJO ........................................................144 C. RENDIMIENTOS ESTIMADOS PARA LAS BOMBAS .................................................................................. 145 D. CALCULO DE LA AUTONOMIA................................................................................................................ 146 E. VELOCUDAD MÁXIMA EN LAS TUBERIAS, EN FUNCIÓN DEL FLUIDO..................................................... 148 F. VELOCIDADES MÁXIMAS EN TUBERIAS .................................................................................................. 149 G. SIMBOLOS PARA TUBERIAS.................................................................................................................... 157 H. Memoria Personal ................................................................................................................................. 160

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ................................................................................... 161

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ÍNDICE


Tabla 1. Consumo de Fuel Oíl y aceite lubricante......................................................................8 Tabla 2. Variación del consumo según la Temperatura ..............................................................9 Tabla 3. Dimensiones del motor principal..................................................................................1 Tabla 4. Dimensiones de los grupos electrógenos....................................................................18 Tabla 5. Características del combustible pesado ......................................................................27 Tabla 6. Características del combustible Diesel .......................................................................29 Tabla 7. Características de la caldera........................................................................................41 Tabla 8. Dimensiones del desaireador ......................................................................................60 Tabla 9. Diámetros de tuberías de sistema de combustible ......................................................61 Tabla 10. Capacidades de los tanques del sistema de combustible ..........................................62 Tabla 11. Características del aceite de lubricación de cilindros ...............................................66 Tabla 12. Características del aceite lubricante del MP.............................................................71 Tabla 13. Diámetros de tuberías del sistema de lubricación.....................................................81 Tabla 14. Tanques del sistema de lubricación ..........................................................................82 Tabla 15. Propiedades de agua dulce de alimentación .............................................................86 Tabla 16. Diámetros interiores de las tuberías del sistema de refrigeración .......................... 112 Tabla 17. Diámetros interiores de las tuberías del sistema de refrigeración .......................... 112 Tabla 18. Diámetros interiores de las tuberías del sistema del aire comprimido ...................121 Tabla 19. Diámetros de las tuberías tras el turbocompresor...................................................124 Tabla 20. Diámetros de tuberías de gas de escape..................................................................131 Tabla 21. Producción de vapor en las calderas en MA...........................................................131 Tabla 22. Espesores de las tuberías ........................................................................................133 Tabla 23. Materiales típicos de tubería ...................................................................................134 Tabla 24. Conexiones del motor con las tuberías de los diferentes servicios.........................139 Tabla 25. Tipo del material de los accesorios de las tuberías .................................................140

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ÍNDICE


Figura 1. Croquis de disposición general ...................................................................................1 Figura 2. Curvas características..................................................................................................1 Figura 3. Dimensiones del motor principal ................................................................................1 Figura 4. Sección transversal del motor principal ......................................................................1 Figura 5. Dimensiones del equipo electrógeno ..........................................................................1 Figura 6. Generador de cola .......................................................................................................1 Figura 7. Generador de cola Tipo PTO/ GCR/ BW IV.............................................................23 Figura 8. Valores máximos admisibles de NOx .......................................................................28 Figura 9. Viscosidad- temperatura............................................................................................30 Figura 10. Trasiego y purificación del Fuel- Oíl ......................................................................35 Figura 11. Esquema de alimentación de combustible ..............................................................37 Figura 12. Esquema general de alimentación...........................................................................39 Figura 13. Calderas de 45 t/h....................................................................................................40 Figura 14. Separadora combustible ..........................................................................................54 Figura 15. Diagrama temperatura-viscosidad...........................................................................57 Figura 16. Desaireador .............................................................................................................59 Figura 17. Lubricación de las camisas del MP.........................................................................66 Figura 18. Esquema del sistema de lubricación de los cilindros ..............................................68 Figura 19. Sistema de lubricación del MP................................¡Error! Marcador no definido. Figura 20. Sistema central de refrigeración..............................................................................85 Figura 21. Sistema de refrigeración de camisas .......................................................................92 Figura 23. Tanque de expansión, dispositivo de alarma...........................................................98 Figura 24. Tanque de desaireación ...........................................................................................99 Figura 25. Generador de agua dulce.......................................................................................101 Figura 26. Sistema general de refrigeración - Refrigeración motores auxiliares ...................105 Figura 27. Sistema de aire comprimido.................................................................................. 116 Figura 28. Sistema de aire comprimido general .....................................................................120 Figura 29. Esquema del sistema de exhaustación...................................................................123 Figura 30. Caldera de gas de escape tipo Pirotubular.............................................................126 Figura 31. Punto de rocío del ácido sulfúrico.........................................................................127 Figura 32. Curvas y la presión típica de sonido .....................................................................128 Figura 33. Pérdidas de presión y los coeficientes de resistencia en los tubos de escape .......130 Figura 34. Acoplamiento del MP con las tuberías..................................................................137

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CAPITULO : 1 INTRODUCCIÓN


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1. INTRODUCCIÓN:

El objetivo del presente proyecto es la definición y el dimensionamiento de los

sistemas auxiliares de la planta propulsora y generadora de energía de un buque petrolero tipo

VLCC, definido y dimensionado anteriormente. La planta propulsora está constituida por un

motor Diesel tipo B&W 7S80MC-C8 que acciona una sola línea de ejes con hélice de paso

fijo. En este proyecto se efectúa una descripción y el desarrollo / presentación de los cálculos

para el dimensionamiento de cada uno de los siguientes sistemas:

• Sistema de combustible

• Sistema de aceite lubricante

• Sistema de refrigeración

• Sistema de aire de arranque

• Exhaustación

Para el diseño se tienen en cuenta requerimientos típicos de un supuesto armador,

recomendaciones y guías de los fabricantes de los motores principales y auxiliares.


CAPITULO : 2 METAS DEL PROYECTO


PAGINA.2

2. METAS DEL PROYECTO:

La solución del ejercicio planteado, no se limita a los requisitos anteriores, sino que

adicionalmente son imprescindibles determinadas condiciones fijadas por los reglamentos a

cumplir que en este caso serán:

• SOLAS, que determina las condiciones de seguridad de las personas y la carga.

• Lloyd´s Register Of Shipping , que actúa en el proyecto como sociedad de

clasificación

• Marpol, que regula la contaminación del medio ambiente.

FIABILIDAD:

Se opta por instalar equipos comunes que hayan demostrado una experiencia previa de

trabajo sin problemas, evitándose en todo lo posible, aquellos que se encuentran en fase de

desarrollo o tipos experimentales a pesar de posible ventajas de coste de adquisición que

pudieran suponer.

El coste de explotación; es evidente que debería ser lo más pequeño posible, por lo que

se procurará reducirlo en la fase de proyecto. En la medida en que sea posible.

Se intenta ahorrar dinero en el bombeo de combustible, agua y aceite efectuando las

descargas por gravedad, siempre que sea posible, y reduciendo al mínimo las longitudes de las

tuberías.


CAPITULO : 3 CARACTERISTICAS PRINCIPALES


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3. CARACTERISTICAS PRINCIPALES:

3.1. TIPO DE BUQUE:

El buque es un petrolero tipo VLCC que cuenta con un total de 15 tanques de carga,

con una capacidad combinada de 366.032 m³ al 98 %. Además hay dos tanques de

decantación con una capacidad total de 7030 m³.

La carga del sistema de bombeo permite una capacidad de descarga máxima de 15.000

m³/h a través tres bombas principales.

Todos los tanques de carga están equipados con un tipo de nivel SAAB, y disponen

sistemas de detección de gases de hidrocarburos en los espacios adyacentes a los tanques de

carga. La cámara de maquinas y la acomodación se situarán a popa.

El buque será propulsado por un motor Diesel lento directamente acoplado a la hélice

de cuatro palas con diámetro de 9,7 m, a través de una línea de ejes.

También tiene dos calderas MAC-B Mitsubishi de doble colector con una capacidad

cada una de 45 t/h a 18 kg/ cm2 y una auxiliar de 2,5 t/h.

El buque está diseñado para navegar en todas las zonas del mundo excepto las zonas

de hielo y zonas GMDSS transportando petróleo.




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PAGINA.4

3.2. DISPOSICIÓN GENERAL:

El buque se considera dividido dentro en las siguientes áreas:

Casco:

El buque es de una sola cubierta, con cámara de maquinas, cámara de bombas y

acomodación a popa.

Doble Casco:

Todos los petroleros deben tener tanques y espacios de doble fondo y doble costado

para proteger los tanques de carga y no deben usarse para transportar cargas de crudo. Según

el Marpol (Regla 18 del Anexo I) los tanques de lastre tendrán una capacidad tal que:

Permita al buque navegar en condiciones de lastre sin necesidad de introducir agua de

lastre en los tanques de carga.

Los tanques de carga tendrán un tamaño y una forma tales, que una hipotética fuga de

petróleo del costado o fondo en cualquier punto de la eslora del buque produzca un daño

limitado. En esta zona de doble casco y doble fondo es donde se sitúan los tanques de lastre

independiente.

Además del doble casco los piques de proa y popa llevan lastre.

Habrá unos mamparos estancos obligatorios para todos los petroleros.

• Mamparo de colisión de proa.

• Mamparo de pique de popa

• Mamparo a cada lados de la zona de cámara de maquinas.

Guarda calor y Chimenea:

Estas estructuras se disponen teniendo en cuenta la situación del motor principal y las

calderas, por tanto están inmediatamente a popa de la superestructura destinada a la

habilitación.




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Superestructura:

La superestructura está dispuesta en cubierta principal sobre cámara de maquinas. En

ella se encuentra la habilitación que estará en una estructura separada de la chimenea evitando

así vibraciones y ruidos molestos para la tripulación. Se han dispuesto cinco cubiertas y un

puente de navegación (A, B, C, D, E).

Acomodación:

Esta zona comprende la acomodación de la tripulación con 28+6 camarotes y otros

espacios de servicio necesarios.

Cámara de Máquinas:

Como es habitual en este tipo de buques, la Cámara de maquinas se sitúa

completamente a popa .Esta zona comprende los tanques situados entre el mamparo del pique

de popa, incluyendo los tanques de doble fondo y costado, el interior del guardacalor y el

interior de la chimenea. El doble fondo y costado de la Cámara de maquinas incluye tanques

de combustible, de aceite, tanques de reboses, así como tomas de mar, pozos y tanque de

sentina y cofferdams.

A proa de la sala de maquinas, se sitúa la sala de bombas. En sala de maquinas se

disponen las plataformas horizontales alrededor del motor.

3.3. PRINCIPALES DIMENSIONES DE DISEÑO:

• Eslora total 332,00 m

• Eslora entre Pp 320,00 m

• Manga de trazado 58,00 m

• Puntal de trazado 31,00 m

• Calado de diseño 20,80 m

• Calado de escantillonado 22,00 m

• Peso muerto 300.000 t




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3.4. PROPULSIÓN, VELOCIDAD Y CONSUMO:

• MCR 29.260 kW

• Revoluciones por minuto 78 r/min

• Velocidad 15,8 Kn

• SFOC 167 g/kW.h

• Consumo de aceite 1,0-1,5 g/kW.h

Consumo de fuel del motor principal en el banco de prueba: 123 g/bhp.h con una

tolerancia de +3 % quemando combustible ligero de un poder calorífico inferior de 42.700

kj/kg = 10.200 kcal /kg, al 90 % MCR en las siguientes condiciones:

• Temperatura del aire ambiental 25 ºC

• Temperatura del agua del mar 25 ºC

• Presión relativa 0,1 Mpa

• Humedad relativa 30 %

• Consumo de fuel oíl y aceite lubricante:

Figura 1 . Croquis de disposición general




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Consumo especifico de Fuel Oíl

g/kWh Consumo de aceite lubricante

Con turbocompresor de alta eficiencia

Aceite del cilindros g/kWh

Carga

100 % 80 %

Sistema de aceite g/kWh Mecánico

Cil. lub Man B&W

Alpha L1 167 164 L2 166 157 L3 167 164 L4 160 157

0.15 1.0-1.5 0.7

Tabla 1. Consumo de Fuel Oíl y aceite lubricante

Aunque el motor desarrolla la potencia especificada en condiciones tropicales, el

consumo de combustible y aceite varía según las condiciones ambientales especificadas es

decir:

• Temperatura del aire ambiente 45 ºC

• Temperatura del agua del mar 32 ºC

• Presión atmosférica 0,1 Mpa

• Humedad relativa 60 %

Un aumento de 1 Cº de temperatura en el barrido supone un aumento del 0,06 %

SFOC si la Pmax, es ajustada al mismo valor.




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Con Pmax. Ajustada

Sin Pmax. Ajustada

Parámetro Condición de cambio SFOC Cambio

SFOC Cambio

Temperatura de refrigerante de aire de barrido Por 10 ºC de incremento +0.60 % +0.41 %

Temperatura de entrada a la turbosoplante Por 10 ºC de incremento +0.20 % +0.71 %

Presión de entrada a la turbosoplante

Por 10 milibar de incremento -0.02 % -0.05 %

Fuel Oíl bajo Aumento 5 %

Poder calorífico (42700 kj/kg) -1 % -1 %

Tabla 2. Variación del consumo según la Temperatura


CAPITULO : 4 DETERMINACIÓN DE LA PLANTA PR.Y DE GENR DE ENG ELECTR.


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4. DETERMINACIÓN DE LA PLANTA PROPULSORA Y DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA:

4.1. CONDICIÓN DE DISEÑO:

Se opta por una planta propulsora constituida por un motor Diesel lento, directamente

acoplado a la hélice.

Se instalan tres (3) generadores de energía eléctrica para hacer frente al consumo de

energía eléctrica durante la navegación en condiciones normales de carga y lastre, maniobras

en puerto y servicios de hotel.

La maquinaria deberá poder trabajar de forma desatendida por periodos superiores a

24 horas.

El propulsor principal y la planta asociada, hélice, ejes y todas las instalaciones

relevantes deben estar diseñados para trabajar de forma continua a las MCR del motor

principal, que en nuestro buque está estimada en 29.260 kW a 78 r/min.

Debido al ahorro que representa la utilización de fuel pesado se prima su uso tanto

para el motor principal y los auxiliares como con la caldera.

Aunque esto represente más mantenimiento a priori, el ahorro que se consigue es muy

importante. El combustible utilizado será (HFO) de viscosidad superior 700 cSt a 50 ºC.

El generador de emergencia trabajará con combustibles ligeros (DO).

4.2. PLANTA PROPULSORA

El motor propulsor es un Diesel tipo B&W7S80MC-C8 de dos tiempos estructura

soldada con cruceta, directamente reversible, de simple acción sobrealimentado. Se permite su

sobrecarga a 110 % de la potencia a MCR por un periodo de una hora cada 12 horas.

El grupo de propulsión estará compuesto de:

• Un (1) motor Diesel lento con potencia total de 29.260 kW a la máxima velocidad

de rotación de 78 r/min.




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• Una (1) línea de ejes.

• Una (1) hélice.

4.3. DESCRIPCIÓN DEL MOTOR PRINCIPAL:

Los motores MAN B&W 7S80MC-C8 son motores Diesel de 2 dos tiempos, lentos,

sobrealimentados

Designación del tipo de motor:

7 _____________________________________________ Número de cilindros

S _____________________________________________ Carrera corta

80 ____________________________________________ Diámetro del pistón en cm

MC ___________________________________________ Motor de programa

C _____________________________________________ Motor compacto

8 _____________________________________________ Versión de marca

Características Principales:

• MCR 29.260 kW

• Numero de cilindros 7


• Diámetro de cilindro 800 mm

• Presión máxima 150 bar

• Velocidad media del pistón 8,1 m/s

• Carrera 3200 mm

• Potencia por cilindro 4180 kW

• SFOC 123 g/bhp.h




PAGINA.11

Figura 2. Curvas características




PAGINA.12

En la siguiente figura aparecen los espacios necesarios para instalar el equipo

propulsor en la Cámara de maquinas con las dimensiones dadas en (mm). Asimismo aparece

el espacio necesario para que se mueva la grúa que se emplea para las revisiones y desmontaje

de piezas del motor:

Figura 3. Dimensiones del motor principal




PAGINA.13

Escogemos las dimensiones en la siguiente tabla:

Dimensión Descripción Valor (mm) A Eslora mínima 12.653 B El espacio libre requerido en el lado del turbocompresor, incluyendo

los arriostramientos altos 5.580

C Dimensión fijada por el turbocompresor 4.481 D Altura del eje cigüeñal sobre el fondo incluyendo un cofferdam de

una altura mínima 600 mm, de acuerdo a las reglas de clasificación 4.581

E Altura mínima libre desde el eje del cigüeñal hasta los refuerzos de cubierta

12.950

F Altura mínima de mantenimiento (altura de gancho de la grúa sobre el eje de cigüeñal)

14.325

G Espacio libre necesario en el lado de inyección 4.100 H Dimensión fijada por el turbocompresor seleccionado (MAN Diesel

TCA) 8.720

J Espacio para control de aprieto de los pernos de anclaje 510 K Debe ser igual o mayor que el eje de cola si este se desmonta por la

sala de maquinas

V Máximo 45º , cuando la sala de maquinas tiene altura mínima por encima del turbocompresor

0º , 15º , 30º , 45º , 60º ,75º,

90º

Tabla 3. Dimensiones del motor principal




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Figura 4. Sección transversal del motor principal




PAGINA.15

4.4. PLANTA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA- ELECCIÓN DE MOTORES AUXILIARES:

El número y capacidad de los generadores se define según los requerimientos de las

sociedades de clasificación.

El equipo de generación de energía eléctrica se compondrá de:

• Tres (3) motores Diesel de potencia máxima 1120 kW cada uno a una velocidad de

900 r/min

• Tres (3) alternadores con una potencia eléctrica de 1065 kW cada uno a 450 V, 60

Hz.

• Un (1) motor Diesel de emergencia de 440 kW a 1800 r/min.

• Un (1) alternador de emergencia de 352 kW a 450 V ,60 Hz

Los generadores principales se dispondrán en Cámara de maquinas y el generador de

emergencia estará localizado fuera de esta.

Cada generador consistirá en un motor directamente acoplado a un alternador.

4.1.1. Planta generadora principal:

Motores:

Consisten en motores Diesel de la casa MAN modelo 7L23/30H de cuatro tiempos,

simple acción, irreversible, con un enfriador de aire de sobre alimentación. Están preparados

para quemar fuel oíl con viscosidad máxima, del mismo valor que el motor principal (700 cSt

a 50 ºC).

Características:

Cada motor desarrolla 1120 kW a no más de 600 r/min.




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• Número de cilindros 7

• Carrera 300 mm

• Diámetro 225 mm

• Sistema de refrigeración Agua dulce

• Consumo de combustible al 100 % de carga 207 g/kW.h

El sistema de lubricación es independiente para cada motor.

Cada motor dispondrá de:

• bomba de aceite lubricante

• bomba de agua para refrigeración de cilindros

• enfriador de aceite lubricante

• enfriador de agua de camisas

También disponen de filtros automáticos de aceite lubricante, filtros de combustible y

un sistema de enfriamiento de tipo centralizado.

Cada enfriador tiene un sistema de control automático de la temperatura.

Se disponen termómetros para el sistema de aceite lubricante y agua dulce antes y

después de cada enfriador.

Generador:

Cada generador será accionado por un motor capaz de desarrollar una potencia

continua de 1065 kW a 450 v, 60 Hz y un factor de potencia de 0,8, capaz de trabajar con

una temperatura ambiental de 45 ºC.




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Características:

Tipo estándar (STANFORD)

• Ajuste de rango de voltaje > 5 %

• Regulación de voltaje NL-FL

• Grado de aislamiento H

• Grado de protección I P23

Dimensiones de los grupos electrógenos:

Dimensión Unidades Valor A (mm) 4109 B (mm) 2395 C (mm) 6504 H (mm) 2815

Peso Toneladas 22,8

Tabla 4. Dimensiones de los grupos electrógenos

Figura 5. Dimensiones del equipo electrógeno




PAGINA.18

4.4.2. Planta generadora de emergencia:

Motor:

Un motor Diesel MAN modelo D 2866 LE 203 de cuatro tiempos cuyas características

son las siguientes:

• Simple acción

• Numero de cilindros 6

• Relación de compresión 13.9:1

• Potencia máxima 440 kW


• Consumo de combustible al 100% de carga 204 g/kW.h

Estar provisto de dos sistemas diferentes de arranque, uno eléctrico y otro hidráulico.

Generador:

Potencia eléctrica de 320 kW a 450 v y 60 Hz.

Similares características eléctricas a los generadores principales.

Este generador tendrá un regulador automático, y es capaz de operar de la siguiente

forma:

• Acoplamiento y arranque del conmutador de emergencia, cuando se produzcan

fallos.

• Arranque manual con la batería cuando falla el sistema automático.




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4.5. ELEMENTOS ASOCIADOS DIRECTAMENTE A LA PLANTA PROPULSORA:

Los elementos asociados directamente a la planta propulsora son los siguientes:

Hélice:

La hélice debe absorber un 88 % de MCR del motor principal, es decir un 25.748,8

kW a las revoluciones nominales.

Material de construcción: Ni-Al-Br.

Línea de ejes:

La línea de ejes está constituida por un eje intermedio y un eje de cola.

El motor propulsor está directamente acoplado al eje intermedio de acero forjado.

La línea de ejes debe transmitir una potencia de como máximo 29260 kW sin que las

tensiones que aparecen en el material superen los valores establecidos por su resistencia a

torsión.

El material elegido para la construcción de los ejes es acero.

En general la resistencia a torsión del acero usado en la construcción de los ejes está

entre 400 y 800 N/mm². Por eso el diámetro mínimo de los ejes intermedios es D min =

652,69 mm.

Para el cálculo del diámetro utilizando el reglamento de Lloyd´s Register y para el

cálculo de los esfuerzos vibratorios torsionales permitidas, la carga de rotura se tomara el

valor de 415 N/mm², utilizando la siguiente fórmula:

d=

Donde:

K: 0,905 para instalaciones con motor Diesel lento.

H: Potencia.




PAGINA.20

R: Revolución por minuto.

C1: 560 para buque con 45,7 m o mas de eslora.

C2: 160

U: Tensión mínima especifica del eje (N / mm²).

Según tablas 415 N / mm²

d= = 646,96 mm.

Eje de cola:

Donde k= 1,22

d= 100 * 1.22 * = 872,15 mm.

Otras consideraciones:

La zona del eje de cola apoyada en la bocina se mantiene lubricada por aceite

procedente de un deposito en la parte alta de cámara de maquinas del tal manera que la

presión del aceite en la bocina sea mayor que la del agua para evitar que esta pase dentro en

caso de fallo de los cierres

Generador de cola:




PAGINA.21

Se dispone un generador de cola de categoría PTO / GCR que consta de acoplamiento

flexible, engranaje, acoplamiento de torsión y alternador.

La toma de fuerza GCR se utiliza para producir energía eléctrica con una frecuencia

constante durante el viaje, dado que la frecuencia producida por el alternador es proporcional

a la velocidad del motor. Esto solo es posible con una hélice de paso variable. Cuando se

utiliza una hélice de paso fijo, como el caso de nuestro buque, la velocidad del motor varia

con la velocidad necesaria del buque y las resistencias que actúa sobre el buque.

El PTO / GCR produce energía eléctrica con frecuencia variable, por ejemplo, entre

50-60 Hz, lo que significa que la velocidad del motor principal se permite variar entre 83 % y

100 % de la velocidad a la MCR especificada.

Figura 6. Generador de cola




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Características:

• Rendimiento total 92 %


• Peso 31.750 kg

• Potencia 700 kW

Tipo PTO/GCR – BW IV:

La toma de fuerza BW- IV se coloca detrás del motor

El acoplamiento flexible solo transfiere los pares correspondientes a la potencia del

generador de cola.

El eje intermedio se une directamente el eje de empuje del motor.

La toma de fuerza BW IV tiene una lubricación por sistema de aceite por separado.

Figura 7. Generador de cola Tipo PTO/ GCR/ BW IV




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Designación de PTO / GCR:

BW ___________________________________________ Marca, MAN Diesel

IV ____________________________________________ Disposición de la toma de fuerza

S 80 MC _______________________________________ Tipo de motor en los que se aplica

C7 ____________________________________________ Versión

GCR __________________________________________ Relación constante de reducción

700 ___________________________________________ kW del generador

60 ____________________________________________ 50:50 Hz / 60:60 Hz

Ventajas:

• Pequeño espacio requerido

• Larga vida de utilización

• Bajo nivel de ruido

• Bajo coste de inversión

• Las piezas de repuesto de bajo coste

• Bajo coste de instalaciones

• Fiabilidad.

Desventajas:

• No hay producción de energía en el puerto

• Disposición más compleja del eje.




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CAPITULO : 5 SERVICIOS EN CAMARA DE MAQUINAS


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5. SERVICIOS EN CAMARA DE MÁQUINAS:

5.1. SISTEMA DE COMBUSTIBLE:

La misión de este sistema es la proporcionar el suministro necesario de combustible en

las condiciones óptimas para la propulsión del buque, generación de energía eléctrica

(principal y de emergencia) y generación de vapor. Para la realización de este fin, deberemos

disponer de los medios necesarios de almacenamiento, trasiego, purificación y alimentación a

todos los receptores de combustible.

A bordo se utilizarán dos tipos de combustible, fuel oíl residual (HFO) y combustible

ligero destilado (DO).

La combustión de carburantes pesados necesita una pulverización de alta calidad lo

que solo se puede conseguir con presiones altas, además se necesita más tiempo para la

completa combustión, se realiza a temperaturas superiores (por tanto necesita una mayor

refrigeración) y las pérdidas de estanqueidad entre válvulas y asientos tienen un impacto

negativo mayor (partículas no quemadas y productos de combustión ácidos). Todo ello

conlleva una culata más rígida que en la combustión de carburantes ligeros.

El motor principal y motores auxiliares están diseñados para operar de forma continua

con el mismo tipo de combustible (HFO).

El motor del generador de emergencia trabaja con Diesel Oíl.

Las características que debe cumplir el combustible a bordo para conseguir resultados

satisfactorios en los motores seleccionados, son las siguientes:

El fabricante recomienda un (HFO) que sea acorde con las normas ISO-8217

(HFO700).




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Propiedad Unidad RMK 700 Densidad a 15 ºC kg/m³ ≤1010 Viscosidad Cinemática a 100 ºC cSt ≤55 Viscosidad Cinemática a 50 ºC cSt ≤700 Punto de Inflamación Espontánea ºC ≥60 Punto de Goteo ºC ≤30 Residuo de Carbono (m/m) % ≤22 Contenido de Cenizas (m/m ) % ≤0,15 Contenido de agua (v/v ) % <0,5 Azufre (m/m ) % ≤4,5 Aluminio y Silicio mg/kg ≤80 Contenido de Vanadio mg/kg ≤600 Sedimentos Totales (m/m ) % ≤0,1

Tabla 5. Características del combustible pesado

Además, el combustible no deberá contener finos de catálisis, sustancias extrañas o

residuos químicos peligrosos para la seguridad del buque o perjudiciales para el correcto

funcionamiento del motor.

En anexo VI del MARPOL (Reglas para la prevención de contaminación atmosférica

por buques) se estipula en la regla 13 (Óxidos de nitrógeno NOX) que los buques con motores

Diesel lentos consumirán un combustible cuyas emisiones tendrán un contenido máximo en

esta sustancia de 17 g/kWh (calculado en forma de emisión total ponderada de NO2). A

continuación figura una gráfica que registra los valores máximos de óxidos de nitrógeno en

función de la velocidad del motor.




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Figura 8. Valores máximos admisibles de NOx

A raíz de estas normas del anexo VI de MARPOL, los buques deben llevar al menos

dos tipos de combustibles pesados, en función de por dónde esté navegando para prevenir la

contaminación por azufre:

• En ningún caso se excederá 4,5 % (masa/masa) de contenido en azufre.

• En las zonas SECA (zonas de emisión controlada de azufre), no se superará el 1,5

% (masa/masa) de contenido en azufre.

Se ha seleccionado un combustible con un 1,5 % en masa de contenido en azufre, por

lo que cumplimos las premisas señaladas en navegación y no es necesario llevar más de un

tipo de combustible.

En cuanto al combustible Diesel, teniendo en cuenta que nuestros conjuntos Diesel-

generador consumen combustible pesado, tendremos combustible Diesel para arrancar el

motor o para largas estancias en puerto en las que compense el rellenar las tuberías de

combustible Diesel para que el pesado no quede en los conductos y pueda obstruirlos.

Se selecciona un Marine Diesel oíl también de acuerdo con la norma ISO 8217 de




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2005.

De entre las recomendaciones del fabricante, seleccionamos el tipo (DMA), que es el

que tiene el contenido en azufre inferior al 1,5 %, para poder cumplir con los requisitos del

MARPOL. Sus características son las siguientes:

Propiedad Unidad DMA Densidad a 15 ºC kg/m³ 890 Viscosidad cinemática a 40 ºC cSt 60 Punto de inflamación ºC 60 Punto de fluidificación ºC -6 Azufre (m/m) % ≤1,5 Ceniza (m/m) % ≤0,01 Agua (v/v) % ≤1,5

Tabla 6. Características del combustible Diesel

El valor máximo admisible de viscosidad del combustible depende de las

instalaciones de calentamiento disponibles en el buque. A modo de guía, la temperatura de

pre-calentamiento necesaria en función de la viscosidad se puede obtener del diagrama

viscosidad-temperatura que figura en la página siguiente.




PAGINA.28

Figura 9. Viscosidad- temperatura




PAGINA.29

Podemos dividir el sistema de combustible en tres partes: Trasiego, Purificación y

Alimentación

5.1.1. Trasiego de Fuel- Oíl y Diesel Oíl:

Los tanques almacén de fuel pesado están conectados entre sí, de forma que se pueda

mover el contenido entre ellos. Para ello se utilizan las bombas de trasiego encargadas

principalmente del trasvase de combustible pesado desde los tanques almacén hasta el de

sedimentación.

Las bombas de trasiego de fuel oíl, son capaces de aspirar de los tanques almacén de

fuel oíl, del tanque de sedimentación, del tanque de reboses y derrames y descargar a los

tanques almacén de fuel oíl por cuestiones de equilibrado de pesos, al tanque de

sedimentación de fuel oíl en caso de fallo de la bomba de relleno de FO y al exterior a través

de la boca de llenado, para el eventual vaciado de los tanques de fuel por limpieza.

Las bombas de trasiego de Diesel oíl, aspiran desde el tanque almacén y el tanque de

servicio diario de Diesel oíl y descargan al tanque para el incinerador y al tanque para el

grupo de emergencia.

5.1.2. Almacenamiento de combustible:

Los tanques destinados a almacenar el combustible del barco no solo son los tanques

almacén, sino que esta función también corresponde a los tanques de sedimentación y a los de

servicio diario.

En el caso de sistema de Diesel oíl, solo existe un tanque de almacén y otro de servicio

diario, pues debido a que la calidad de este combustible no es tan mala como la del fuel oíl

pesado, no es necesario colocar un tanque de sedimentación por el que pase para mejorar sus

características.

Este combustible ligero se utiliza solo en ocasiones especiales, tales como para

arrancar motores en frío, o para limpiar tuberías (antes) de una parada prolongada.

A causa de esto no es necesario llevar gran cantidad de Diesel oíl, por lo que bastara

con que este sea almacenado en los tanques mencionados anteriormente.




PAGINA.30

Tanto el tanque almacén como el de servicio diario se encuentran en cámara de

maquinas.

El fuel oíl pesado es el combustible que usaremos en la mayor parte del tiempo lo que

implica que la cantidad a transportar será importante.

Este tipo de fuel se genera a partir de los últimos productos de la destilación del

petróleo, por lo que tendrá una gran cantidad de residuos que debemos eliminar. Para ello hay

que introducir en el circuito tanques de sedimentación que (sirvan) para mejorar sus

características.

El fuel oíl se almacena en los tanques almacén, en los de sedimentación y en los de

servicio diario.

En los tanques de sedimentación de (HFO), se disponen nivostatos de alto y bajo nivel

que controlen el arranque y parada de las bombas, para mantenerlos entre 60 y 100 % de su

capacidad.

Todos los tanques dispondrán de tubos de ventilación y de rebose.

Capacidad de tanques:

La capacidad necesaria de los tanques almacén de FO se estima mediante cálculo

directo teniendo en cuenta:

• La autonomía y velocidad de servicio del buque.

• El consumo especifico de los motores principales y auxiliares.

• El consumo de la caldera.

El cálculo de la autonomía, puede verse en el anexo.

El sistema de tanques de fuel oíl estará compuesto por cuatro tanques de

almacenamiento.




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5.1.3. Purificación del combustible:

La elevada concentración de contaminantes sólidos y líquidos en los combustibles

empleados actualmente hacen absolutamente imprescindible la instalación a bordo de un

sistema para tratamiento y limpieza.

Para comenzar el proceso de purificación, el combustible se trasvasa, por medio de las

bombas de trasiego de HFO, de los tanques de almacén los tanques de sedimentación, donde

comienza su purificación por decantación (precipitación de las partículas solidas por

gravedad), proceso en el que ayuda la disminución de la viscosidad que produce un aumento

de la temperatura. Así se produce una primera separación de aquellos contaminantes que

debido a su pequeño tamaño no se eliminan por filtrado. La entrada del combustible

procedente de los tanques almacén debe hacerse por su parte superior, para reducir agitaciones

dentro del tanque de sedimentación.

En el tanque de sedimentación, se dispone un controlador de temperatura que nos

asegure un mantenimiento de la misma cerca de 50 ºC.

Del tanque de sedimentación el combustible es enviado hacia un pre calentador de fuel

oíl por medio de una bomba de alimentación, antes de pasar a las separadoras centrifugas.

En estas también se aprovecha la diferencia de densidad para purificarlo.

Para que tenga efecto el trabajo que se ha realizado en los tanques de sedimentación, la

aspiración las bombas de alimentación de las separadoras se sitúan a suficiente altura como

para impedir que los productos decantados sean trasladados a las mismas.

Es obligatorio que se instalen dos separadoras centrifugas, pues debemos tener una de

respeto en caso de que falle la que está funcionando.

La separadora de fuel oíl pesado aspira del tanque de sedimentación de fuel oíl pesado

y descarga el fuel oíl limpio en el tanque diario de fuel oíl.

El tanque de lodos, se dispone debajo de las separadoras tan cerca como sea posible.

El trazado de las tuberías que conducen las descargas de lodos de las separadoras debe

ser continuamente descendente sin ningún tramo horizontal.




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Las bombas de alimentación a las separadoras son de tornillo de alta resistencia

independientes de las separadoras y accionadas eléctricamente. La temperatura de operación

es de 98 ºC.




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Figura 10. Trasiego y purificación del Fuel- Oíl




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5.1.4. Servicio de alimentación del combustible:

Una vez el combustible ha sido purificado y almacenado en el tanque de servicio

diario está en condiciones de ser introducido en el motor a través del circuito de alimentación-

El combustible parte de los tanques de servicio diario (fuel oíl y Diesel oíl) hacia las

bombas de alimentación de fuel oíl, donde se aumenta la presión hasta alcanzar 4 bar, y pasar

por una válvula de tres vías. Para que en ningún momento hay una escasez de fuel, el caudal

de la bomba de alimentación es ligeramente superior al máximo consumo de los motores, por

lo que la descarga de las bombas hay colocado un bypass que dirige el exceso hacia su

aspiración.

Cuando el combustible ha pasado por las bombas de alimentación se encuentra con las

de circulación, en las que se vuelve a aumentar la presión esta vez hasta aproximadamente 10

bar. Después de pasar por las bombas de circulación el combustible entra en un pre calentador

donde se calienta hasta alcanzar la viscosidad requerida en la entrada de los motores,

calentándole hasta temperaturas del orden de 150 ºC, en el caso de los combustibles pesados

de mayor viscosidad.

Realmente se controla la temperatura final de salida del combustible con un

viscosímetro: la viscosidad se mantiene constante aunque la temperatura del combustible

varíe ligeramente.

La cantidad de combustible impulsado por las bombas de circulación es muy superior

al consumo de los motores, por lo que conduciremos el exceso hacia el tanque de servicio

diario o bien hacia la unidad de venteo. La finalidad de esta unidad es eliminar los gases que

puedan haberse formado en el seno del fluido para lo cual existe una válvula de

desgasificación que los dirige hacia el tanque de servicio diario, donde son eliminados por la

tubería de ventilación de dicho tanque. El combustible libre de gases que queda en la unidad

de venteo, donde se mezcla con la descarga de las bombas de alimentación y es aspirado por

las bombas de circulación.

El sistema de alimentación de combustible incorpora un filtro autolimpiable

automático.




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Figura 11. Esquema de alimentación de combustible




PAGINA.36

5.1.5. Alimentación del motor auxiliar:

La alimentación de fuel oíl y Diesel oíl se hará mediante un ramal que sale del circuito

principal de alimentación, preparado después de pasar por el pre calentador donde se calienta

hasta la viscosidad requerida y filtrado en cada motor auxiliar.

El fuel retorna desde cada motor Diesel al tanque de servicio diario de fuel. Y el Diesel

oíl al tanque de servicio Diesel oíl.

Los derrames de fuel oíl de los motores Diesel auxiliares irán al tanque reboses y

derrames.

El generador Diesel de emergencia recibirá el combustible Diesel por gravedad desde

su tanque de servicio que se rellena mediante la bomba de trasiego desde tanque de almacén

DO.




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Figura 12. Esquema general de alimentación




PAGINA.38

5.1.6. Alimentación de combustible para calderas:

La bomba de alimentación de la caldera aspira directamente el combustible de los

tanques de servicio diario de fuel oíl y Diesel oíl y descarga al quemador de la caldera,

retornando el exceso de combustible al lado de aspiración de dicha bomba, antes del filtro.

Figura 13. Calderas de 45 t/h




PAGINA.39

Características Unidades Valor Capacidad Tons/h 45 Presión de trabajo kg/cm² 18 Vapor producido Saturado Rendimiento % 82,5 Temperatura agua alimentación ºC 60 Temperatura aire ºC 38 Consumo combustible kg/h 3.407

Peso Tons 46,6

Tabla 7. Características de la caldera

5.1.7. Servicio de combustible para la incineradora:

La incineradora estará provista de un tanque de servicio Diesel oíl, bomba de

inyección de combustible Diesel y un quemador.

La incineradora será capaz de quemar aceite solido / liquido. Se dispone de un tanque,

un quemador y una bomba de inyección de aceite líquido. Los conductos de aceite líquidos y

los derrames irán con tubería de acompañamiento de vapor.

5.1.8. Sistemas de ventilación, reboses y derrames:

Para evitar que por descuido se pueda derramar combustible procedente de los tanques

que pueden ser alimentados mediante descarga de bombas se dispone de un sistema de

reboses y derrames que descarga al tanque de reboses y derrames del doble fondo. El

contenido de las bandejas en las que se recogen los derrames de las purgas de los tanques,

filtros, calentadores también es dirigido hacia dicho tanque.

Toda la tubería de combustible está aislada y acompañada de una línea de vapor. Los

reboses de los tanques de servicio diario del fuel pesado desembarcan en los tanques de

sedimentación, y el correspondiente al tanque Diesel oíl irá a parar al almacén de ese mismo

tipo de combustible.

La razón de utilizar distintos tanques de almacenamiento de fuel oíl es con el objetivo




PAGINA.40

de independizar fuel oíl de diferentes procedencias en el caso de que estos fueran

incompatibles. Además esto nos permite reducir las superficies libres con el beneficio

consiguiente en la estabilidad.

Las ventilaciones de los tanques de fuel oíl y Diesel oíl se llevan directamente hasta un

colector debidamente aislado y de este hacia el guarda calor cumpliendo con los requisitos de

la sociedad de clasificación.

Además, al tanque de reboses y derrames irán a parar las fugas del sistema de

inyección y al tanque de agua aceitosas los drenajes de los intercambiadores de calor y de los

filtros.

5.1.9. Tanques del servicio de combustible:

El convenio MARPOL en su Anexo I ( Regla para prevenir la contaminación por

hidrocarburos), Capítulo III ( Prescripciones aplicables a los espacios de maquinas de todos

los buques), Regla 12 A ( Protección de tanques de combustible liquido), aplicable a buques

con una capacidad total de combustible igual o superior a 600 m³ , establece que la capacidad

máxima de cada tanque no sea superior a 2500 m³ en caso de los buques cuya capacidad total

de combustible liquido sea igual o superior a 600 m³, los tanques de combustible liquido irán

dispuestos por encima de la línea de trazado de las planchas de forro del fondo, y en ningún

caso a menos de la distancia h indicada a continuación:

• h= b/20 m , o bien

• h= 2,0 m si este valor es inferior

• valor mínimo de h= 0,76 m.

Respecto a la zona de la curva del pan toque, en buques con capacidad de combustible

liquido superior a 5000 m³, estos tanques irán dispuestos por dentro de la línea de trazado de

las planchas del forro del costado y en ningún caso a menos de la distancia w medida en

cualquier sección transversal perpendicularmente al forro del costado, como se indica a

continuación:

• w = 0,5 + c/20.000 m ( Siendo c la capacidad total de combustible) o bien




PAGINA.41

• w = 2 m, si este valor es inferior

• valor mínimo de w = 1,0 m

A hora de dimensionar los tanques consideraremos que un 5% del combustible está en

las tuberías.

Tanque de servicio diario:

Este tanque contendrá suficiente combustible para abastecer al motor principal y a los

motores auxiliares durante 8 horas según las normas de L.R.S (parte 5; capitulo 14; sección

4.18), además se le da un 10 % adicional de capacidad ya que en este tanque se acaban

almacenado al fondo los lodos y así aseguramos el abastecimiento del motor durante las

horas requeridas. Además para asegurar un vaciado adecuado, el fondo del tanque está

ligeramente inclinado.

La capacidad de este tanque, por tanto responde a la siguiente expresión:

Según las especificaciones del motor, el consumo especificado del motor principal a la

máxima presión media efectiva (20bar) es de 167 g/kW.h.

En este punto debemos tener en cuenta también el consumo de los motores auxiliares,

que trabajan también con combustible pesado. El consumo de cada uno de los tres motores

auxiliares es de 207 g/kW.h, siendo la MCR de 1120 kW.

Supondremos un 4 % de margen para considerar ciertas condiciones que hacen que el

consumo en condiciones ideales se diferencie de aquel en condiciones reales (Contenido de

agua en el combustible pesado, perdidas en el circuito, etc).

10-6 = 48,933 tons

Se dispondrá de (2) tanques de la misma capacidad para asegurar un abastecimiento

constante del motor.

Para calcular la capacidad cubica de este tanque tendremos en cuenta que se pierden




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del orden de un 4 % entre refuerzos internos y serpentines, por lo que el volumen

ocupado por dichos tanques será:

V = 1,04 * C / ρ = 1,04 * 48,933 t / 1.01 t/ m³= 51 m³

Estos tanque están situados en la zona de cámara de maquinas.

Tanque de sedimentación:

El tanque de sedimentación contendrá suficiente combustible para abastecer al motor

principal y a dos motores auxiliares durante 24 horas. Por la misma razón que el tanque de

servicio diario, tienen el fondo ligeramente inclinado.

Para su dimensionamiento se toma un margen mayor del 20 %, porque los lodos que

se acumulan en su fondo son mayores.

C= 1,2 Ce * MCR * 24 = 1,2 (167 * 29260 + 2 * 207 * 1120) * 24 * 10-6 = 154,08 t

V = 1,04 * C/ ρ = 1,04 * 154,08 / 1,01= 159 m³

Al igual que el caso anterior y por la misma razón, se dispondrán dos tanques de la

misma capacidad.

Tanque de reboses de combustible:

Este es el tanque que recoge los reboses que se producen en operación durante el

trasiego de combustible, también los que provienen de diversos lugares y desde él se trasiega

periódicamente al tanque de sedimentación.

Dimensionamos este tanque de forma que sea capaz de almacenar el equivalente a 10

minutos de consumo del motor principal.

10-6 = 0,88 Tons

m³

Tanque de lodos:

El tanque de lodos almacena los lodos que se obtienen al vaciar el fondo de los




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tanques de sedimentación y de servicio diario, así como los residuos de la depuración del

combustible.

Para su dimensionamiento recurrimos al convenio MARPOL de la OMI. En el Anexo I

de este convenio (Regla para la prevención de contaminación por hidrocarburos), la regla 17

(Tanques para residuos de hidrocarburos – fangos) especifica que para buques construidos

posteriormente al 31 de Diciembre de 1990, y que no lleven agua de lastre en los tanques de

fuel oíl, la capacidad de los tanques de lodos se calcula con la siguiente fórmula:

V = K¹ * C * D (m³)

Siendo K¹ un coeficiente igual a 0,015 para buques en los que se purifique fuel oíl

pesado destinado la máquina principal, C el consumo diario de fuel oíl en (m³) y D la

duración máxima del viaje en días del buque entre puertos en que se puedan descargar los

fangos a tierra (35 días). Haciendo cálculos, incluyendo también el consumo de la planta

generadora, obtenemos un valor de:

Las descargas del tanque de lodos se deben poder enviar a:

• Tanques de recepción en tierra

• Incinerador

• Tanque de decantación (“slop”) a través de una manguera con una válvula de no

retorno, una válvula de cierre y un sifón.

El tanque de lodos deberá ubicarse justo debajo de las separadoras de combustible o lo

más cerca posible. En nuestro caso, se decide situarlo en el doble fondo debajo de los tanques

de sedimentación y servicio diario y en la misma banda que el local de las separadoras.

Tanque colector de retornos:

En el colector de retornos se mezcla combustible: el que viene del tanque de servicio

diario (descarga de las bombas de alimentación) y el excedente de circulación que no

consume el motor. La capacidad de este tanque es la cantidad de combustible consumida por




PAGINA.43

el motor y los grupos generadores en 20 minutos de funcionamiento:




PAGINA.44

* 10-6 = 1,85 T

Tanque de Diesel oíl:

El Diesel oíl se emplea solo para arrancadas y paradas del motor principal y de los

auxiliares. Para este combustible, se dispone un tanque almacén y otro de servicio diario. En

la especificación del buque el tanque de almacén se define con una capacidad de 472 m³.

El tanque de servicio diario se dimensiona para que tenga la capacidad suficiente para

abastecer al motor principal durante diez horas:

* 10-6 = 50,818 T

Dos (2) tanques de servicio diario con capacidad de 60 m³ para cada uno.

Tanque de Diesel oíl- grupo de emergencia:

Es un tanque situado fuera de la cámara de maquinas, para el grupo de emergencia con

una capacidad que permite al motor Diesel trabajar durante 24 horas.

* 10-6 = 2,24 T

5.1.10. Equipos del sistema de combustible:

Bombas:

Según Lloyd’s Register las bombas de combustible son independientes de las de lastre,

sentina y alimentación.

Todas las bombas de combustible (pesado o destilado) deberán ser de desplazamiento

positivo, bien de engranajes, bien de husillos, con comunicación de aspiración y retorno a

través de una válvula tarada integrada. Para definir las bombas del circuito necesitamos




PAGINA.45

conocer su caudal y la potencia de trabajo (fijada por el fabricante del motor). La

potencia necesaria para accionarlas se obtendrá en consecuencia.

Bomba de trasiego de HFO:

Esta bomba es la que aspira del tanque de almacén y descarga en el de sedimentación

de combustible. El caudal de las bombas de trasiego es el mayor de las siguientes opciones

(deben ser capaces de llevar a cabo las actividades):

• Achique completo de un tanque de almacén de combustible en 12 horas trabajando

las dos simultáneamente:

• Llenado de un tanque de sedimentación en una guardia de 4 horas:

• Garantía de caudal igual a diez veces el consumo del motor principal:

10-6 = 50,315

Vemos que el primero es el mayor, con lo que bombas de trasiego deberán ser capaces

de suministrar 100,67 m³/h.

• Unidades instaladas 2

• Unidades en servicio 1

• Tipo de bomba rotativa

• Caudal 101 m³/h

• Densidad del fluido 1010 kg/m³

• Presión de trabajo 3 bar



FECHA: AUTOR: TUTOR:

PAGINA.46

• Potencia en el eje 24,034 CV

• Potencia absorbida por la red 19,642 kW

• Rendimiento de la bomba 47 %

• Rendimiento eléctrico 90 %

) = 24,037 CV

Donde:

Pe: Potencia en el eje en CV

Q: Caudal en m³/h

: Peso especifico bombeado en kg/dm³

H: Altura total manométrica en mdcl

η: Rendimiento de la bomba

Pab: Potencia absorbida

ηel: Rendimiento eléctrico

Los rendimientos pueden obtenerse del anexo.

Bomba de trasiego de (DO):

Estas bombas se dimensionan, usando el tanque de servicio diario de (DO) que es de

60 m³, como referencia de llenado. Uno de los criterios más comunes para este tipo de buques

es que la bomba sea capaz de rellenar el tanque de servicio diario en dos horas:




PAGINA.46



• Caudal 30 m³/h

• Presión de descargara 3 bar






CV

Bomba de alimentación o de baja:

Esta bomba absorbe combustible del tanque de servicio diario y descarga en el sistema

de inyección del motor, en el colector de retorno y su caudal será ligeramente superior a

máximo consumo del motor. El circuito de baja se mantiene a una presión de 4 bares para

evitar la gasificación del combustible y asegurar que las bombas de circulación nunca trabajan




PAGINA.48

en vacío.

El fabricante recomienda un caudal de 8 m³/h. Así las características de esta bomba

serán las siguientes:




• Caudal 8 m³/h

• Max. Temperatura de trabajo 100 ºC

• Incremento de presión 4 bar

• Fluido Fuel oíl

• Densidad de fluido 1010 kg/m³


• Potencia absorbida 2,5 kW



Bomba de circulación o de alta:

Esta bomba aspira del colector de retornos y descarga en el calentador que proporciona

al combustible la temperatura necesaria para que la viscosidad sea la adecuada para entrar ya

en el motor.

Su caudal será superior al consumo del motor, y trabaja a una presión de 10 bar de tal

forma que la presión medida en el motor a la altura de las bombas de fuel oíl no sea inferior a

(7-8) bar.




PAGINA.48

El fabricante recomienda un caudal de 13,5 m³/h, las características serán:




• Caudal 13,5 m³/h


• Presión de descarga 10 bar

• Temperatura de trabajo 150 ºC


• Potencia del eje 6,733 CV



• Rendimiento eléctrico 83

Bomba de lodos:



• Caudal 5 m³/h







PAGINA.49




Las formulas para las potencias son las mismas que para los casos anteriores de

bombas rotativas.

Sistema de depuración de combustible:

Los combustibles pesados tienen en general muchas impurezas y contenidos en agua

que pueden llegar a un 2 % pudiendo ser agua salada y por tanto con alto contenido en sodio,

además de las impurezas añadidas por transporte y almacenamiento. Estas sustancias pueden

dañar las bombas de combustible, los inyectores, las válvulas de exhaustación, etc, por lo que

es necesario depurar el combustible. Los sólidos por debajo de ciertos tamaños y los líquidos

no deseados, solo pueden ser eliminados por decantación aprovechando de diferencia de

densidad.

Se utilizará un sistema formado por dos separadoras de combustible de tipo auto

limpiable que aspiran del tanque de sedimentación y descargan al tanque de servicio diario,

con una capacidad mínima cada una de (115-120) % del consumo del motor, como

recomienda el fabricante del mismo. Estas separadoras se usan para eliminar las impurezas

que suelen incorporar los combustibles pesados, principalmente agua y lodos.

Previamente a la entrada de las depuradoras, se eleva la temperatura del combustible

haciéndolo pasar por un pre calentador que controlara la temperatura de separación en ± 2 ºC.

Separadora:

Cada separadora estará equipada con una (1) bomba de aspiración independiente.

La capacidad de las depuradoras se calcula mediante la siguiente expresión y con un

tiempo de separación de 23 horas.

10-3 (m³/h) =




PAGINA.50

= 10-3 = 5, 5 m³/h

Seleccionamos de entre los fabricantes la separadora de ALFA LAVAL modelo MPOX

309 cuyo esquema figura a continuación:

Figura 14. Separadora combustible

Bomba de alimentación de las separadoras (HFO):

Se instalara dos bombas de alimentación al 100%







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• densidad del fluido 1010 kg/m³






Calentador de la separadora:

Se disponen dos intercambiadores de calor de placas, uno (1) para cada separadora,

que sean capaces de elevar la temperatura (HFO), que proviene del tanque de sedimentación,

desde 50 ºC hasta 98 ºC.



• Tipo de intercambiador placas

• Caudal de combustible 5,5 m³/h

• Temperatura (HFO) salida 98 ºC

• Calor necesario 133901,76 kcal/h

• Consumo de vapor 271,33 kg/h




PAGINA.52

Donde:

Q: Calor necesario en kcal/h

C: Caudal de combustible a calentar en m³/h

: Peso específico del combustible 1010 kg/m³

Cp: Calor específico del combustible 0,5 kcal/kg.ºC

(Ts-Te): Diferencia de temperatura del combustible (Ts-Te) ºC

Entalpía de vapor a 7 bar 493,5 kcal/kg

Calentador de (HFO):

El cambiador de calor está incluido dentro del circuito de alta presión por lo que

trabajara a 10 bar como el resto de circuito. Este calentador será de tubos debido a su mayor

rapidez de respuesta y sirve para calentar el combustible y prepararlo para su entrada en la

inyección del motor. Utilizando el diagrama T-V obtenemos una temperatura 150 ºC que

corresponde a una viscosidad de 15 cSt




PAGINA.54

Figura 15. Diagrama temperatura-viscosidad

Las características del calentador serán las siguientes:





• Temperatura de entrada 100 ºC




PAGINA.55

• Temperatura de salida 150 ºC

• Presión de suministro de vapor saturado 7 bar

• Calor necesario 340875 kcal/h


Siendo m el caudal másico = 13,5 m³/h x 1010 kg/m³ = 13635 kg/h

Filtro de limpieza:

El filtro que seleccionamos es de limpieza automática y se sitúa lo más cerca posible a

las inyectoras del motor a fin de protegerlas lo más posible. Sus características son las

siguientes:

• Flujo de combustible 13,5 m³/h



• Perdida de carga en el filtro 0,3 bar

• Viscosidad del fuel 15cSt

El sistema está dimensionado para soportar las caídas de presión durante los periodos

de auto limpieza.

Válvula de control de presión:

La presión en el sistema de circuito del fuel oíl y Diesel oíl debe ser mantenida en

torno a los (3-5) bar indica el fabricante del motor principal.




PAGINA.56

Desaireador:

El diseño de la caja de ventilación de fuel oíl se muestra en la siguiente figura.

Figura 16. Desaireador

El tamaño se elige de acuerdo con el caudal máximo de combustible de la bomba de

circulación. En nuestro caso es de 13,5 m³/h.




PAGINA.57

Dimensiones en (mm) Caudal

(m³/h) D1 D2 D3 H1 H2 H3 H4 H5 13,8 400 90 15 150 1200 333,5 1.800 1.100

Tabla 8. Dimensiones del desaireador

Viscosímetro:

Para controlar la viscosidad del fuel suministrado al motor principal. Actuando sobre

el control de alimentación de vapor a los precalentadores.

Tuberías del sistema de combustible:

El diámetro interno de los diferentes tramos del sistema de combustible, se calculan

con los diagramas del anexo.




PAGINA.58

Servicio D. exterior Espesor D. interior Velocidad

fluido (m/s)

Caudal (m³/h)

Aspiración bomba de trasiego de F.O 273 6,3 260,4 0,975 101

Descarga bomba de trasiego de F.O 219,1 7,1 204,9 1,298 101

Aspiración bomba de circulación de F.O 114,3 4,5 105,3 0,62 13,5

Descarga bomba de circulación de F.O 88,9 4 80,9 0,815 13,5

Aspiración bomba de alimentación de F.O 88,9 4 80,9 0,543 8

Descarga bomba de alimentación de F.O 76,1 3,6 68,9 0,502 8

Aspiración bomba de la separadora 76,1 3,6 68,9 0,502 5,5

Fuel

Oíl

Descarga bomba de la separadora 60,3 3,6 53,1 0,661 5,5

Aspiración bomba de trasiego D.O 114,3 4,6 105,1 1,24 30

Die

sel

Oíl

Descarga bomba de trasiego D.O 76,1 2,9 70,3 2,53 30

Tabla 9. Diámetros de tuberías de sistema de combustible

5.1.11. Conclusión:

De acuerdo con los cálculos realizados en el presente documento, el servicio de

combustible de la propulsión principal y auxiliar del buque dispone de suficiente capacidad de

almacenamiento de combustible en los tanques de servicio.




PAGINA.59

La siguiente tabla resume la capacidad de tanques.

Tanques Capacidad total (m³)

Cuatro (4) Tanques estructurales almacén de fuel oíl 10068 Dos (2) Tanques de sedimentación de fuel oíl 318 Dos (2) Tanques de servicio diario de fuel oíl 102 Un (1) Tanque de reboses de fuel oíl 1 Un (1) Tanque de lodos para la purificadora tanque de sedimentación y tanque de servicio diario 69,5

Un (1) Tanque colector de retorno de fuel oíl 2 Un (1) Tanque de almacén de Diesel oíl 472 Dos (2) Tanques de servicio diario de Diesel oíl 120 Un (1) Tanque de servicio de Diesel oíl para la incineradora 2 Un (1) Tanque de derrame 6 Un (1) Tanque de Diesel oíl para el grupo de emergencia 3

Tabla 10. Capacidades de los tanques del sistema de combustible

Equipos del sistema de combustible:

• Dos (2) bombas rotativas accionadas eléctricamente, con capacidad de 101 m³/h

cada una a 3 bar para el trasiego de (HFO)

• Un (1) bomba rotativa accionada eléctricamente, con capacidad de 30 m³/h para

trasiego de Diesel oíl a 3 bar

• Dos (2) bombas rotativas accionadas eléctricamente, cada una de 8 m³/h para

suministro de fuel oíl de los motores auxiliares y principal a 4 bar

• Dos (2) bombas rotativas accionadas eléctricamente, con capacidad de 13,5 m³/h a

6 bar para la circulación de fuel oíl del motor principal y auxiliares; deberán

descargar a 10 bar

• Dos (2) bombas de separación de fuel oíl de 5,5 m³/h cada una a 4 bar para el

suministro de F.O de las separadoras.




PAGINA.60

• Una (1) bomba accionada eléctricamente para el sistema de descarga de lodos de

capacidad de 5 m³/h a 4 bar

• Dos (2) intercambiadores de placas de vapor para el calentamiento de fuel oíl a

purificar

• Dos (2) separadoras centrifugas auto limpiables de capacidad de aproximadamente

de 5,5 m³/h, cuando trabajan con fuel oíl de más de 600 cSt a 50 ºC, y 1010

kg/dm³ de densidad a 15 ºC. Las separadoras estarán provistas con control

automático para la descarga de lodos a intervalos preestablecidos.

• Un (1) controlador termostático y una válvula de vapor que se instalan con el fin

de ser capaz de mantener la temperatura dentro de una banda 2 ºC en torno a la

temperatura de precalentamiento del F.O.

• Dos (2) Calentadores de vapor, para elevar la temperatura de 100 ºC a 150 ºC con

la misma capacidad de las bombas de circulación de fuel oíl (13,5 m³/h).

• Un (1) Filtro automático colocado en la descarga de las bombas de circulación.

• Un (1) Viscosímetro para controlar la viscosidad de fuel oíl suministrado al motor

principal.

• Un (1) Controlador de presión (válvula) para mantener la presión en torno de (3-5)

bar.

• Un (1) Desaireador.




PAGINA.61

5.2. SISTEMA DE ACEITE LUBRICANTE:

El servicio de lubricación afecta tanto a la maquina principal como a las máquinas

auxiliares; en particular en la maquina principal habrá que lubricar el cárter, los cilindros y las

levas, en este tipo de motor principal se realiza conjuntamente la lubricación del cárter, levas

y cojinetes.

En un motor Diesel de dos tiempos como el de propulsión del buque, el espacio del

cilindro y el del cárter están separados de tal forma que la única zona la que puede existir

contacto, el vástago del pistón, está rodeado por una serie de empaquetados y aros roscados

para evitar la comunicación. Por esta razón la lubricación de ambos espacios se lleva a cabo

por medio de subsistemas distintos (lubricación de cilindros y lubricación de cárter o

cojinetes) e incluso con aceites diferentes, según sea lo más adecuado.

5.2.1. Lubricación del motor principal

El sistema general de lubricación del motor principal es un sistema cerrado, con cárter

abierto y tanque de retorno, pero el mismo aceite recircula permanentemente en un circuito

cerrado. Hay pérdidas pero no consumo.

Incluye un tanque de retorno de aceite y un tanque de aceite sucio, localizados en el

doble fondo.

Cada bomba de este sistema, aspira directamente del tanque de retorno y descarga a

una línea común; el aceite pasa al enfriador y a través de un filtro retorna al motor principal.

El aceite debe entrar al motor con una temperatura adecuada, que en este motor

principal está fijada por el fabricante en 45 °C. Por ello hay un dispositivo de control

automático, además del enfriador, puesto que ni la carga del motor, ni las temperaturas son

constantes. Se sitúa cerca del enfriador para regular la temperatura del aceite de lubricación.

Se colocara una bandeja bajo el filtro del motor principal. Las pérdidas de esta bandeja

se envían al tanque de retorno.

Las tuberías de derrame desde el filtro del motor principal, llevan el aceite al tanque de




PAGINA.61

aceite lubricante sucio a través de un sifón.

Un buen diseño del sistema de lubricación con una calidad alta de separación y filtrado

reduce el riesgo de desgaste y corrosión en las partes móviles del motor.

5.2.2. Sistema de lubricación de cilindros del MP:

El aceite de este subsistema se inyecta directamente sobre la superficie de las camisas

y sus características físicas y químicas van determinadas por la misión que debe cumplir:

• Reducir la fricción y el desgaste entre aros y camisas.

• Colaborar con la estanqueidad entre aros y pistones.

• Proteger las camisas de la corrosión en frío, consecuencia del contenido en

azufre de los combustibles empleados en el motor.

5.2.2.1. Aceite lubricante de cilindros:

El aceite empleado en este subsistema será de alta basicidad con el objeto de

contrarrestar la acidez debida al ácido sulfúrico que se forma tras la combustión, al

combinarse agua y SO2. Esta última sustancia es relativamente abundante debido alto

contenido en azufre que suelen tener los combustibles residuales. El fabricante del motor

recomienda un BN (numero básico) alto, además de la razón anteriormente apuntada, por la

relación entre esta cifra y el efecto detergente del aceite. Debido a las grandes relaciones

carrera-diámetro de los motores modernos se requiere una gran acción detergente en el aceite

de cilindros.

Según recomendaciones del fabricante, seleccionamos un aceite de lubricación de

cilindros SAE 50 y BN 70, más en particular, una de sus propuestas, que es el aceite de BP Y

ENEGOL CLO 50 M, que tiene las siguientes características:




PAGINA.63

Propiedad Unidad Valor Densidad a 15°C kg/l 0,94 Punto de inflamación °C 197 Viscosidad cinemática a 40°C cSt 225 Viscosidad cinemática a 100°C cSt 19,5 Índice de viscosidad 98 TBN 70

Tabla 11. Características del aceite de lubricación de cilindros

En cada uno de los cilindros existen unos orificios por los que se introduce el aceite y

se distribuye por el mismo aprovechando el paso de los aros del pistón en su carrera

ascendente.

Figura 17. Lubricación de las camisas del MP




PAGINA.63

El sistema de lubricación de cilindros del motor principal es totalmente independiente

y se proveerá de un tanque de almacén y un tanque de servicio diario.

El aceite sale del tanque almacén que previamente se ha llenado mediante dos líneas

de llenado independientes una en babor y otra en estribor. Y pasa por unos filtros que eliminan

las partículas en suspensión y posteriormente es impulsado por medio de la bomba manual

para realizar este servicio, en caso de que fallara la eléctrica.

En la descarga de la bomba de trasiego, al ser rotativa según el Lloyd´s Register, se

deberá disponer una válvula de no retorno, para evitar el contra flujo.

Desde el tanque de servicio, el aceite es conducido hasta el motor, en donde está

integrado el equipo que lleva el lubricante hasta las cánulas de suministro.

Para impulsar el aceite desde el tanque de servicio diario no se dispondrá de bomba

alguna, el lubricante fluye por gravedad, aprovechando la presión que proporciona la

diferencia de cotas a las que se encuentran tanque y motor.

Las bandejas de derrame del tanque de servicio diario del motor principal y el tanque

de almacén están conectadas a la bandeja de derrames de los otros tanques localizados al

mismo nivel y que llevaran al tanque de derrame.

El derrame del tanque de almacén de aceite de los cilindros del motor principal va al

tanque de reboses de combustible y derrames de aceite.




PAGINA.64

Figura 18. Esquema del sistema de lubricación de los cilindros




PAGINA.66

5.2.2.2. Elementos del sistema de lubricación de cilindros:

A efectos de cálculo, se considera un consumo especifico de 1,25g/kWh que es una

cifra que media dentro del rango recomendado por el fabricante, (entre 1-1,5g/kW.h).

Tanque de almacén: La capacidad de este tanque depende de la autonomía del buque y del

consumo del motor principal. La capacidad de este se establece de 35 días de consumo del

motor principal es decir:

106 g/m³] = 33 m³

Se disponen (2) tanques de almacenamiento de 33 m³ cada uno (babor y estribor)

Tanque de servicio de aceite: se dimensionará un tanque de servicio con capacidad necesaria

para satisfacer el consumo del motor principal durante dos días.

10-6 g/m³] = 2 m³

Se disponen (2) tanques de servicio de 2 m³ cada uno.

Bomba de trasiego: la bomba de trasiego aspira aceite del tanque de almacén y descarga en

el servicio de aceite.

Consideramos una diferencia de presión de trabajo de 3 bar y un caudal de la bomba

tal que se llene la capacidad mínima del tanque de servicio (dos días de consumo del motor

principal) en dos horas

106)] / 2 = 1 m³/h

Así la potencia necesaria para mover esta bomba es:




PAGINA.67

Donde:

Q: Caudal en m³/h

H: Altura manométrica en mdcl

γ: Peso específico bombeado en kg/dm³

η: Rendimiento de la bomba

ηel: Rendimiento eléctrico

Pe: Potencia en el eje en CV

Pab: Potencia absorbida en CV

Características:



• Caudal 1 m³/h


• Temperatura de trabajo 45 °C








PAGINA.68

5.2.3. Sistema de lubricación del MP:

El aceite de lubricación del motor tiene otra misión diferente:

• Reducción de la fricción entre los elementos en rozamiento

• Eliminación del calor producido por la fricción

• Protección antioxidante de los elementos de acero no recubierto del motor

• Refrigeración del pistón

5.2.3.1. Aceite de lubricación:

El aceite de lubricación recomendado por el fabricante y seleccionado es el de la

marca BP al igual que en el caso anterior. Es el ENERGOL OE- HT 30 cuyas características

son las siguientes

Propiedad Unidad Valor Densidad a 15°C kg/l 0,9 Punto de inflamación °C 230

Viscosidad cinemática a 40°C cSt 105 Viscosidad cinemática a 100°C cSt 11,5 TBN 60

Tabla 12. Características del aceite lubricante del MP

Este subsistema es el encargado de lubricar los cojinetes de bancada, cojinete de

empuje amortiguador de vibraciones axiales, cojinetes de cruceta, cojinetes de pie de biela,

refrigeración de pistones, eje de levas y cojinetes de las turbosoplantes. Se instalan dos

bombas que aspiran aceite del cárter y lo envíen al enfriador de aceite. Posteriormente pasa

por un filtro y finalmente retorna al motor principal.




PAGINA.69

Figura 19. Sistema de lubricación del MP




PAGINA.70

El aceite se almacena en el tanque de retorno, situado en el doble fondo, debajo del

motor a una altura mínima 0,5 m y en el cual descarga el cárter por gravedad. De este tanque

de servicio aspiran las bombas de aceite (una de servicio y otra de respeto). Previamente pasa

por el filtro de aspiración y de la descarga de las bombas, al enfriador.

A la salida del enfriador hay una válvula de tres vías con control de temperatura para

mantener la temperatura a la salida del enfriador a unos 60 °C, y posteriormente el aceite pasa

por un filtro DUPLEX antes de entrar al motor.

5.2.3.2. Elementos del sistema de lubricación del cárter:

Tanque de servicio (o de retorno):

Este tanque es estructural y se sitúa en el doble fondo, inmediatamente bajo el motor y

para evitar posibles contaminaciones, protegido por un cofferdam.

El fabricante recomienda un tanque de 47 m³.

Tanque de aceite sucio:

En ese tanque se almacenara una posible carga de aceite contaminado, comunicado

con la separadora centrífuga ya que en ocasiones, una carga de aceite contaminado puede ser

recuperada en un elevado porcentaje mediante las purificadoras.

Tiene que contener una cantidad de aceite igual a la suma del aceite contenido en el

tanque de retorno con las bombas paradas (47m³) y del resto de aceite contenido en las

tuberías exteriores al motor y que estiman en un 15% de la cantidad anterior. El volumen será,

por tanto mínimo, de 54,05 m³.

Purificadora de aceite del motor principal:

Es la encargada de eliminar los lodos, partículas y contenido de agua que pueda tener

o haber contraído el aceite motor en operación. Esta función se realiza con una purificadora

centrifuga, la cual realiza la separación por la rotación del aceite sucio a elevadas velocidades

y debido a la fuerza centrifuga, se produce la separación de los elementos no deseados de

mayor densidad. Normalmente cada purificadora de aceite se suministra en módulos,

acompañada de todo el equipo auxiliar y del sistema de control. Entre los elementos que

componen estas unidades: se encuentran una bomba de alimentación y un calentador.




PAGINA.71

Las bombas para la purificación de aceite, aspiran de forma selectiva en función del

servicio que se debe realizar en cada momento, del tanque de derrames, tanque de aceite

purificado, tanque de recogida de purgas, tanque de aceite sucio y del eje de levas del motor

principal. Se instala una separadora centrifuga auto limpiable y otra de respeto cuya capacidad

se puede estimar con la recomendación del fabricante del motor, de que sea capaz de tratar la

cantidad de 0,136 litros/kW.h:

Bomba de alimentación de las separadoras:

Las bombas de la purificadora de aceite descargan a la purificadora y tanque de aceite

sucio. Accionadas eléctricamente, cada una de ella será de 4 m³/h a 4 bar.

Características:




• Caudal 4 m³/h


• Densidad de fluido 0,9 kg/dm³







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Calentador de la separadora MP:

Se dispondrán dos (2) intercambiadores de calor de placas, uno para cada separadora

del motor principal, que serán capaces de elevar la temperatura del aceite lubricante, desde

40 °C hasta 80 °C.

Donde:

Q: Calor necesario en Kcal/h

C: Caudal de combustible a calentar dm³/h

σ: Peso especifico del aceite 0,9 kg/dm³

Cp.: Calor especifico del aceite 0,47 kg/dm³

(Ts-Te): Diferencia de temperatura de aceite en °C

q: Consumo de vapor en kg/h

Características:




• Caudal de aceite 4000 l/h

• Temperatura aceite salida 80 °C

• Calor necesario 67680 kcal/h




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Bombas principales:

Estas bombas (una de ellas de respeto) aspiran del tanque de retorno y su capacidad

siguiendo las recomendaciones del fabricante del motor principal, es de 520 m³/h y trabajando

a 4,5 bar.

Características:



• Tipo de bomba rotativa- tornillo


• Incremento de presión 4,5 bar

• Máxima temperatura de trabajo 70 °C


La potencia necesaria para hacer funcionar esta bomba será:

• Potencia en el eje 104 CV



• Rendimiento eléctrica 92 %

Enfriador del aceite de lubricación:




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El enfriador de aceite está dispuesto en el circuito de baja presión y justo antes de la

ramificación del circuito de alta. Será de tubos y el refrigerante será agua dulce. Las

características del enfriador son:



• Disipación de calor 2270 kW

• Presión de trabajo 4,5 bar

• Viscosidad del fluido 75 cSt a 50 °C

• Perdida de carga de aceite 0,5 bar

• Temperatura de entrada de agua dulce 36 °C

• Flujo de agua de refrigeración 321 m³/h

• Perdida de carga del agua 0,2 (máx) bar

• Temperatura de salida del aceite 45 °C

Válvula de control de temperatura del aceite:

Previo al filtro y tras el enfriador, se colocara una válvula termostática de tres vías que

en función de la temperatura, controla el flujo de aceite que no tiene que pasar por el

enfriador, los parámetros en los que va a trabajar esta válvula son los siguientes:

• Caudal de aceite 520 m³/h

• Rango de temperatura a la entrada del motor (40-47) ºC




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Filtro de aceite lubricante:

El último elemento de este sistema es un filtro situado a continuación de la válvula de

control de temperatura, pero previo a la separación entre las dos ramas del circuito y tratando

de que este lo más cerca posible del motor para que su eficacia sea mayor. Las características

del filtro son las siguientes:

• Caudal de aceite 520 m³/h

• Finura 50 μm



• Caída de presión con filtro limpio 0,2 bar (máx)

• Caída de presión máxima 0,5 bar

5.2.4. Sistema de lubricación de los motores auxiliares:

Los motores auxiliares instalados a bordo emplearan un aceite SAE 40 con un índice

de basicidad entre 30 y 55, disponen de su propio sistema de lubricación y serán de cárter

húmedo, con un esquema similar al ya visto para el motor principal.

Las funciones que debe cumplir el aceite son reducir rozamiento y desgaste, refrigerar

componentes, sellar el espacio entre segmentos y camisas y proteger de la corrosión.

El aceite sucio de los cárteres de estos motores, descarga al tanque de derrames. El

aceite contenido en el cárter de estos motores se llena por gravedad desde el tanque almacén

de aceite limpio de los motores auxiliares.

5.2.4.1. Componentes de sistema de lubricación de los motores auxiliares:

Resumimos los componentes y sus características, según las recomendaciones del

fabricante en los siguientes:




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• Tanque de aceite limpio para cada motor 1,5 m³

• Bomba de aceite 18 m³/h



• Presiona de trabajo 4,5 bar


• Potencia absorbida 14,993 CV



Separadora centrifuga:

Teniendo en cuenta la potencia de los auxiliares, el número de estos y el 0,136 litro por

Kw, tendremos un total de 456,96 l/h.

Se instala una (1) separadora centrifuga autolimpiable de aceite.

Calentador de la separadora de motores auxiliares:

Se dispondrán un (1) intercambiador de calor de placas, que serán capaces de elevar la

temperatura del aceite, desde 40 ºC hasta 80 ºC.



• Caudal de combustible 500 l/h



FECHA: Diciembre 2010 AUTOR: Mohammed Amine Boulkheir TUTOR: D. Francisco J. Mazarro Alcalá

PAGINA.75

• Temperatura de salida del aceite 80 °C

Bomba de alimentación de las separadoras de MA:










Enfriador de aceite lubricante del motor auxiliar:

• Caudal 18 m³/h



• Viscosidad del fluido 75 cSt a 50 °C


• Temperatura de entrada de agua dulce 36 °C




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• Flujo de agua de refrigeración 8,8 m³/h

• Temperatura del aceite a la entrada del enfriador 67 °C


• Perdida de carga del agua dulce 0,2 bar (máx)

Tuberías del sistema de lubricación:


fluido (m/s)

Caudal (m³/h)

Aspiración bomba de aceite lubricante cilindros MP 42,4 3,2 36 0,362 1

Descarga bomba de aceite lubricante cilindros MP 33,7 3,2 27,3 0,632 1

Colector de aceite lubricante eje de levas, cojinetes y refrigeración de pistones

355,6 8 339,6 2,229 520

Aspiración bomba de la purificadora de aceite lubricante

76,1 3,6 68,9 0,502 4

Descarga bomba de la purificadora de aceite lubricante

60,3 3,6 53,1 0,881 4

Aspiración bomba circulación de aceite lubricante MP 406,4 8,8 388,8 1,192 520

Ace

ite

lubr

ican

te

Descarga bomba circulación de aceite lubricante MP 355,6 8 339,6 2,229 520

Tabla 13. Diámetros de tuberías del sistema de lubricación

5.2.5. Lodos:

En los motores que emplean combustible fuel oíl pesado, el aceite de los vástagos,

etc., no se lleva directamente al tanque de derrames, puesto que el contenido de lodos puede

ser demasiado alto. Se hace necesario pues el tratamiento de dichos drenajes antes de

introducir el aceite en el sistema general. En los motores de la serie a la que pertenece el

seleccionado, la cantidad de aceite drenado depende del número de cilindros, en cantidad que

oscilan entre los 5 y 10 litros/cilindro cada 24 horas.




PAGINA.78

Las bombas de lodos aspiran del tanque de sentina, tanque de lodos de la purificadora,

tanque de derrame, y tanque de aceite sucio y descarga al tanque de sentina, a la

incineradora y a ambas descargas de lodos de cubierta.

5.2.6. Conclusión:

Tanques Capacidad total (m³)

Dos (2) Tanques de almacenamiento de aceite para cilindros MP 66 Dos (2) Tanques de servicio diario de aceite para cilindros MP 4 Un (1) Tanque de aceite de reserva para el MP 54 Un (1) Tanque de retorno para cárter del MP 47 Un (1) Tanque de almacenamiento de aceite sucio para el motor principal 54,5

Tres (3) Tanques de almacenamiento de aceite para los motores auxiliares 4,5

Un (1) Tanque de compensación de aceite para el tubo de bocina 0,25 Un (1) Tanque de derrame de aceite lubricante 1

Tabla 14. Tanques del sistema de lubricación

Elementos instalados:

• Una (1) Bomba rotativa de 1 m³/h a 3 bar para el trasiego de aceite a los cilindros

del motor principal.

• Dos (2) Bombas rotativas, accionadas eléctricamente, cada una de 4 m³/h a 4 bar,

para alimentación de las purificadoras de aceite a través de los calentadores.

• Dos (2) Bombas de tornillos, accionadas eléctricamente cada una de 520 m³/h a

4,5 bar para circulación del aceite, una para stand-by.

• Dos (2) Bombas rotativas accionadas eléctricamente cada una de 0,5 m³/h a 4 bar

para alimentación de la purificadora de aceite para motores auxiliares.

• Dos (2) Separadoras centrifugas autolimpiables de aceite, provistas con

mecanismos de descarga automático de lodos a intervalos preestablecidos con una

capacidad de 4000 l/h para el sistema de purificación de aceite del motor principal.




PAGINA.80

• Una (1) Separadora centrifuga autolimpiable de aceite, con control parcial de

descarga, de 500 l/h de capacidad para el sistema de aceite de los motores

auxiliares.

• Tres (3) Calentadores de vapor para la calefacción de aceite lubricante de las

purificadoras dos (2) para el motor principal y uno (1) para los motores auxiliares.

• Un (1) Enfriador de tubos para el servicio de lubricación del motor principal con la

superficie necesaria para una carga térmica aproximada de 2270 kW, (cárter).

• Un (1) Enfriador de aceite lubricante para cada motor auxiliar de 137 kW.

• Un (1) Filtro doble para el servicio de aceite del cárter del motor principal.

• Tres (3) Filtros automáticos tipo rotativo capaz de filtrar continuamente el aceite

de lubricación de motores auxiliares.

• Un (1) Filtro doble para el servicio de aceite de cilindros.

• Válvula de control de temperatura del aceite con rango de temperatura a la entrada

del motor (40-47) °C.

• Una (1) Bomba accionada eléctricamente de 18 m³/h a 4,5 bar para circulación del

aceite al motor auxiliar.




PAGINA.81

5.3. SERVICIO DE REFRIGERACION:

El agua salada es por excelencia la fuente fría de todos los procesos térmicos a bordo

del buque, pero debido a las problemas que da el hecho de que la temperatura del agua salada

no sea constante y de que el agua salada ataca a los materiales férreos, se opta por una

refrigeración centralizada que en esencia consiste en un circuito corto de agua salada en el que

se incluye un intercambiador de calor en el cual el fluido secundario es agua dulce, que es la

que realmente refrigera lo que sea necesario en el buque.

Las principales ventajas y desventajas de este sistema de refrigeración son:

• Abaratamiento de las conducciones

• Posibilidad de regular la temperatura aun con restricción de flujo

• Necesidad de un salto térmico adicional, es decir temperaturas superiores de

refrigeración e intercambiadores adicionales

Este sistema está compuesto por un circuito de agua salada, otro de agua dulce de baja

temperatura y otro de agua dulce de alta temperatura. El circuito de baja temperatura se

encarga del enfriador de aire de carga, y del de aceite mientras que el de alta temperatura,

incluye la refrigeración de las camisas y culatas. Los circuitos de agua dulce de alta y baja

temperatura están conectados de tal forma que en las paradas, precalienten el motor principal

y los auxiliares.




PAGINA.82

Figura 20. Sistema central de refrigeración




PAGINA.83

5.3.1. Agua dulce:

Antes de pasar a formar parte de los circuitos cerrados de agua dulce de los sistemas

centralizados de enfriamiento, el agua debe estar tratada químicamente, libre de partículas

extrañas, aire y gases conforme a la siguiente especificación:

Propiedad Unidad Cloro (Cl) (mg/l) máx. 80 Contenido de azufre (S) (mg/l) máx. 150 PH Min 7 Dureza (D) 2-12 Equivalente

(mg/l) CaCo₃ 35-

170

Tabla 15. Propiedades de agua dulce de alimentación

5.3.2. Componentes del sistema de refrigeración central:

Dimensionamiento de bombas:

Las bombas de este sistema son centrifugas, no auto aspirantes y de eje vertical

Bomba de agua salada:

Se dispone dos (2) bombas de agua salada, una de ellas de reserva y una tercera

adicional y más pequeña para que funcione durante las estancias en puerto.

Se sitúan lo más cerca posible al colector y las características de las mismas, de

acuerdo a lo requerido por el fabricante del motor, son:



• Tipo centrifugas




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• Fluido agua salada



• Temperatura de trabajo normal 32 °C

• Temperatura de trabajo máxima 50 °C





La capacidad tiene una tolerancia de 0% a + 10%.

Bomba de agua salada (adicional):



• Tipo centrifuga







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Bomba de agua dulce:

Al igual que en el caso de las de agua salada, se dispondrán de dos bombas de agua

dulce, una de ellas de reserva, y otra de menor tamaño para la estancia en puerto. Las

características de estas, de acuerdo a lo requerido por el fabricante del motor, son:



• Tipo centrifugas


• Fluido agua dulce




• Temperatura de diseño 100 °C








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Bomba de agua dulce (adicional):


• Tipo centrifuga








Definición de enfriadores:

Los enfriadores serán de placas. Las características de los distintos enfriadores de este

sistema se definen a continuación:

Enfriador central:

Este es el principal elemento del sistema, que se encarga de enfriar con agua salada el

agua dulce que se empleara para enfriar los distintos elementos. Debido a que trabaja con

agua salada, su material será resistente a las agresiones de la misma, cubrirá las necesidades

de disipación del motor principal y los motores auxiliares.


• Flujo del sistema central (a.d) 720 m³/h

• Temperatura de entrada (a.d) 80 °C




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• Temperatura de salida (a.d) 36 ºC

• Caída de presión 0,2 (máx)bar

• Flujo de agua salada 910 m³/h

• Temperatura de entrada (a.s) 32 °C

• Temperatura de salida (a.s) 50 ºC máx.

• Caída de presión 0,2 (máx)bar

Enfriador del aceite lubricante

Este enfriador ya ha sido definido en el tema de sistema de lubricación.

Enfriador de aire de barrido:

El último enfriador de este sistema es el que refrigera el aire de barrido del motor que

emplea agua dulce del sistema central como refrigerante y cuyas características son las

siguientes:




• Caída de presión 0,5 bar

Este enfriador forma parte integrada del motor principal.

Enfriador del agua de cilindros:

Este enfriador se va definir posteriormente en el circuito de alta temperatura.

Válvula de control del agua de refrigeración central:




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El sistema de refrigeración a baja temperatura está equipado con una válvula de tres

vías, montada como válvula de mezcla que permite pasar todo o parte del agua dulce por el

enfriador central. El sensor se encuentra en la tubería de salida de la válvula termostática y se

establece con el fin de mantener un nivel mínimo de temperatura de 10 °C con un rango (10-

36) °C.

Tanque de expansión:

El sistema como se muestra en el esquema, dispone de un tanque de expansión que

sirve para acomodar la diferencia de volumen debido a los cambios de temperatura en el agua

y para compensar las pérdidas.

5.3.3. Sistema de refrigeración de camisas del motor principal:

El sistema está provisto de un separador de aire de tipo centrífugo, como des aireador

a la salida del motor principal. La tubería de aire de esta unidad guía el aire hacia el tanque de

expansión del agua de refrigeración de los cilindros del motor, y el agua la lleva hacia las

bombas. La descarga de las bombas de refrigeración de los cilindros puede circular el agua de

alta por el generador de agua dulce para pasar después al enfriador.

Se dispone de un generador de agua dulce, que funciona durante la navegación de

forma continua, y de un pre calentador eléctrico en bypass en la entrada del motor para el

arranque en condiciones ambientales frías, para así elevar la temperatura del agua y que no

entre en el motor a una temperatura demasiada baja.

La válvula de control termostática de tres vías se coloca cerca del enfriador de agua de

los cilindros para, de forma automática, controlar la temperatura del agua a la salida del

motor. Los reboses y derrames de este sistema, irán hacia el tanque de expansión y de allí a la

sentina.




PAGINA.88

Figura 21. Sistema de refrigeración de camisas




PAGINA.90

5.3.4. Equipos del circuito de alta temperatura:

Bomba de agua para las camisas:

Para la refrigeración de las camisas dispondremos de dos bombas de las siguientes

características de acuerdo a lo requerido por el fabricante del motor:



• Tipo de bomba centrifugas




• Temperatura de diseño 100 °C





Enfriador del agua de camisas:

Este enfriador se encarga de bajar la temperatura del agua dulce que refrigera las

camisas de los pistones, empleando como refrigerante agua dulce del sistema central. Las

características de este enfriador, de acuerdo a lo requerido por el fabricante del motor, son:




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• Disipación de calor (a.d) 4310 kW


• Temperatura de entrada (a.d) del sistema central 42 °C

• Caída de presión 0,2 bar (máx)

• Flujo de agua de camisas 250 m³/h

• Temperatura de entrada del agua de camisas 80 °C


Válvula termostática del agua de camisas:

El sistema de control de temperatura está equipado con una válvula de tres vías

montadas como una válvula de desvío by-pass, que permite circular toda la cantidad o parte

del agua de refrigeración en el enfriador de camisas; el sensor se encuentra en la salida del

motor principal y el nivel de temperatura debe ser ajustado en el rango de (70-90) °C.

Precalentador del agua de camisas:

Se instala un pre calentador en el sistema de refrigeración del agua de camisas. Su

caudal y así la capacidad de la bomba de circulación debe ser del 10% de la capacidad de la

bomba principal del agua de camisas. Basándose en la experiencia, se recomienda que la

caída de presión en el precalentador sea aprox 0,2 bar. La capacidad de precalentador depende

de la temperatura que requiere aumentar en el circuito del agua de camisas, y el tiempo de

precalentamiento.

La temperatura y las relaciones de tiempo se muestran en la figura.

En general, se dispone para un aumento de la temperatura alrededor de 35 °C (de 15

°C a 50 °C).

Es necesario un precalentamiento de 12 horas de tiempo, que requiere de una




PAGINA.91

capacidad de pre calentador de alrededor del 1 % de la potencia MCR del motor.




PAGINA.92

Figura 22. Recalentador de agua de camisas

Arranque normal del motor:

Normalmente la temperatura mínima del agua de camisas del motor es de 50 °C. Se

recomienda elevar revoluciones de forma gradual al 90 % de la velocidad especificada.

Para el funcionamiento entre 90 % y el 100 % del MCR se recomienda que la carga se

aumente lentamente es decir durante un periodo de 30 minutos.




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Arranque del motor en frío:

En circunstancias excepcionales, se puede aceptar un mínimo de 20 °C.

El motor se arranca y aumenta lentamente de velocidad hasta el 90 % de la velocidad

especificada.

Sin embargo antes de subir por encima del 90 % de la velocidad, la temperatura

mínima he de ser de 50 °C del motor, obtenida poco a poco, durante un periodo de al menos

30 minutos.

El periodo del tiempo necesario para el aumento de la temperatura del agua de camisas

de 20 °C a 50 °C dependerá de la cantidad del agua de refrigeración de camisas y la carga del

motor.

Bomba de circulación:

Se dispondrá de (1) bomba de centrifuga para el sistema de precalentamiento del agua

de las camisas del motor principal, que funcionara en la carga y descarga en puerto.


• Tipo centrifuga

• Caudal 25 m³/h










PAGINA.94

• Rendimiento absorbida 80 %


El tanque de expansión proporciona una adecuada desairacíon y desgasificación des

los gases incondensables del agua de refrigeración. Mantiene una presión estática suficiente

en la admisión de las bombas de refrigeración, además absorbe los pequeños cambios de

volumen dentro del sistema de refrigeración. Las tuberías de ventilación deben seguir un

camino continuamente ascendente hacia el tanque. El tanque de expansión no debe ser

utilizado para mezclar aditivos en el agua de refrigeración. El volumen del tanque debe ser

como mínimo 10% del volumen de agua del sistema.

El fabricante del motor principal recomienda una capacidad mínima de 1 m³

Figura 23. Tanque de expansión, dispositivo de alarma

Tanque de desaireacion:

La misión de este tanque es evitar la acumulación de gases y vapores en el circuito de

agua dulce, pues el agua alcanza temperaturas aproximas a su punto de ebullición. El tanque




PAGINA.95

estará conectado con el de expansión mediante dos tubos, uno para llevar los vapores

producidos y otro para rellenar la pérdida de líquido que supone la evaporación.

Figura 24. Tanque de desaireación

Tanque de alimentación del agua de refrigeración:

Según las especificaciones del fabricante del motor principal, este tanque tendrá una

capacidad mínima de 7 m³.

Generador de agua dulce:

Instalaremos un generador de agua dulce de tipo evaporador que aprovecha el agua de

refrigeración de las camisas del motor principal.




PAGINA.96

El generador de agua dulce consta de un evaporador, separador, condensador, bomba

de vacío, bomba de extracción de salmuera, bomba de agua destilada, válvula y otros

accesorios. El agua de refrigeración de las camisas pasa por los tubos exteriores del

intercambiador de calor; según la cantidad de agua que pase, la caída de la temperatura será

de 3 a 10°C antes de retornar al sistema de refrigeración. A continuación figura un esquema

de este elemento:




PAGINA.96

Figura 25. Generador de agua dulce




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El generador de agua dulce consta de:

El evaporador y el condensador: están al vacío por medio de una bomba de agua de

mar eyectora. La presión absoluta debe permanecer aproximadamente en 0,1 bar. A esta

presión y a 40 °C, el agua de mar se evapora. La parte del evaporador abierta al tanque de

vacío, es alimentada con agua de mar.

En la otra parte del evaporador circula el agua de refrigeración del motor a una

temperatura entre 60 y 80°C. Parte de esta agua hierve cuando entra en contacto con la zona

caliente de las placas y abandona el evaporador en forma de vapor a través del lado abierto de

paquete de placas. La cantidad remanente de agua de mar contiene una importante

concentración de sal (salmuera) que es drenada y descargada al mar por el eyector.

El vapor producido en el evaporador pasa a través de un separador al condensador, que

está construido igual que el evaporador con un lado abierto en la parte superior al tanque de

vacío; el lado opuesto está completamente cerrado donde circula el agua del mar fría, y vuelve

a salir. Cuando el vapor hace contacto con las placas frías se condensa el agua dulce.

El agua dulce es bombeada al tanque de agua dulce del buque pasando por un sensor

que se encuentra conectado al salinómetro, que mide la salinidad del agua dulce. Cuando esta

es superior al valor establecido (normalmente 50 ppm) una válvula solenoide se abre y el agua

producida retorna al evaporador.

Según el fabricante del motor, el generador de agua dulce puede aprovechar el 38 % de

la energía disipada por esta agua dulce del circuito de refrigeración, es decir 1637,8 kW.

Podemos considerar que la cantidad de agua dulce que se puede obtener utilizando un

condensador vacío de simple efecto se puede estimar un 0,03 t/dia.kW por lo tanto, una

capacidad de:




PAGINA.99

Se instalara a bordo, pues un generador de agua dulce de 50 t/día que es suficiente

para el consumo estipulado para la tripulación así como para los circuitos de agua dulce de las

distintas maquinas. Del mercado seleccionamos el modelo KF-50 cuyas características son las

siguientes:

• Capacidad 50 t/día

• Salinidad máxima 10 ppm

• Temperatura de agua salada < 32 °C

• Temperatura de entrada (a.d) > 80 °C

• Temperatura de salida (a.d) 70 °C

• Capacidad agua refrigeración camisas 110 m³/h

• Capacidad de bomba destilado 2,5 m³/h

• Velocidad 3550 rp/min

• Potencia del motor 1,5 kW

• Capacidad de bomba eyectora 120 m³/h

• Velocidad 3550 rp/min

• Potencia del motor 30 kW

5.3.5. Circuito de baja temperatura de los motores generadores:

Cada Diesel generador dispondrá de su propio sistema de circulación del agua dulce

de baja temperatura para refrigeración que está de acuerdo con las recomendaciones del

fabricante de los mismos. La función del sistema de circulación de baja temperatura es

eliminar el calor generado por el sistema de refrigeración de agua dulce, el aceite lubricante y




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refrigerar la carga de aire de cada motor auxiliar. El sistema consiste fundamentalmente en

una bomba centrifuga de circulación del agua dulce de baja temperatura para cada motor

Diesel generador.




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Figura 26. Sistema general de refrigeración - Refrigeración motores auxiliares




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5.3.6. Equipos del circuito de baja temperatura del motor auxiliar:

Enfriador central auxiliar:

• Disipación del calor 1566 kW


• Temperatura de salida (a.d) 36 ºC

• Caída de presión 0.2 bar

• Flujo de agua salada 155 m³/h

• Temperatura de entrada (a.s) 32 ºC

• Caída de presión 0.2 bar

Bombas de agua dulce:


• Unidad en servicio 1

• Tipo Centrífuga


• Incremento de presión 2.5 bar

• Potencia en el eje 15.91 Cv

• Potencia absorbida 13.297 kW






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Bombas de agua salada:


• Unidad en servicio 1


• Tipo Centrífuga

• Incremento de presión 2.5 bar

• Potencia en el eje 20.719 CV

• Potencia absorbida 16.93 kW



Bomba de circulación del agua dulce:

Para cada uno de los tres motores auxiliares contaremos con una bomba de 61 m³/h

con las siguientes características:

• Tipo centrifuga

• Caudal 61 m³/h


• Temperatura de trabajo normal 36 °C

• Temperatura de trabajo máxima 50 °C






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Enfriador de aceite de lubricación:

Este enfriador ya ha sido definido en el tema de sistema de lubricación en el

subapartado de lubricación de los motores auxiliares.

Enfriador de carga de aire:

El último enfriador de este sistema es el que refrigera el aire de barrido que emplea

como en el caso del motor principal agua dulce del sistema central como refrigerante y tiene

las siguientes características:




• Caída de presión 0,2 (máx) bar

5.3.7. Refrigeración de los cilindros de los motores auxiliares:

Se dispondrá un sistema completo e independiente de refrigeración con agua dulce

para los cilindros y turbocompresores en cada motor auxiliar de acuerdo con las

recomendaciones del fabricante. La función del sistema de agua dulce de refrigeración de los

motores Diesel de los grupos generadores será intercambiar el calor generado por el motor

Diesel con el sistema de circulación de agua dulce de baja temperatura y precalentar el motor

Diesel cuando esté en modo stand-by.

Cada sistema comprende una bomba de agua dulce del circuito de alta temperatura, un

equipo de precalentamiento, un tanque de expansión, un enfriador, y una válvula de control de




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temperatura de tres vías. El tanque de expansión estará preparado para la adición de productos

químicos al agua dulce de refrigeración.

El equipo de precalentamiento consta de una bomba de circulación accionada

eléctricamente, un calentador eléctrico de agua dulce y de un controlador automático de

temperatura.

5.3.8. Equipos del circuito de alta temperatura de los motores auxiliares:

Enfriador de camisas:

Cuyas características:


• Flujo de agua de refrigeración central 53 m³/h

• Temperatura de entrada de (a.d) central 40 °C


• Flujo de agua de camisas 35 m³/h

• Temperatura de entrada de agua de camisas 77 °C


Bomba de agua para las camisas:



• Caudal 35 m³/h






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Bomba del precalentador:


• Tipo centrifuga








Cuya capacidad, según la recomendación del fabricante de los motores Diesel

generadores, es de 250 l, cada uno.

Tuberías del sistema de refrigeración:




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Servicio Diámetro exterior Espesor Diámetro

interior Velocidad Fluido (m/s)

Caudal (m³/h)

Aspiración bomba agua dulce del enfriador central

323,9 7,1 309,7 3,192 720

Descarga bomba agua dulce del enfriador central

273 6,3 260,4 4,879 720

Descarga bomba agua dulce al enfriador de barrido del MP

210,1 5,9 207,3 4,353 399

Descarga bomba agua dulce al enfriador de aceite lubricante MP

193,7 5,4 182,9 4,089 321

Descarga bomba de agua dulce al enfriador del agua de camisas del MP

193,7 5,4 182,9 4,089 321

Aspiración bomba de agua de refrigeración cilindros

168,3 5 158,3 3,804 250

Descarga bomba de agua de refrigeración cilindros MP

139,7 5 129,7 3,443 250

Aspiración bomba de precalentamiento agua de camisas MP

76,1 3,6 68,9 1,505 25

Descarga bomba de precalentamiento agua de camisas MP

60,3 3,6 53,1

2,203

25

Descarga bomba de agua de refrigeración cilindros MP al generador de agua dulce

139,7 5 129,7 3,443 250

Agu

a du

lce

Descarga bomba de agua de refrigeración cilindros MP al enfriador de camisas MP

139,7 5 129,7 3,443 250

Aspiración bomba agua salada del enfriador central

355,6 8 339,6 2,74 910

Agu

a sa

lada

Descarga bomba agua salada del enfriador central

355,6 8 339,6 2,74 910




PAGINA.107

Tabla 16. Diámetros interiores de las tuberías del sistema de refrigeración

Tuberías del sistema de refrigeración M.A:


fluido (m/s)

Caudal (m³/h)

Aspiración bomba agua dulce del enfriador central auxiliar

168,3 5 158,3 2,28 122

Descarga bomba agua dulce del enfriador central auxiliar

139,7 5 129,7 3,44 122

Descarga bomba circulación agua dulce MA

88,9 4 80,9 2,719 61

Descarga agua dulce al enfriador de barrido del MA

114,3 4,5 105,3 3,1 53

Aspiración bomba de agua de refrigeración cilindros MA

88,9 4 80,9 1,631 35

Descarga bomba de agua de refrigeración cilindros MA

76,1 3,6 68,9 2,510 35

Aspiración bomba de precalentamiento agua de cilindros MA

48,3 3,2 41,9 1,163 3,5

Agua dulce

Descarga bomba de precalentamiento agua de cilindros MA

42,4 3,2 36 1,088 3,5

Aspiración bomba agua salada del enfriador central auxiliar

193,7 5,4 182,9 2,45 155 Agua salada

Descarga bomba agua salada del enfriador central auxiliar 168,3 5 158,3 2,74 155

Tabla 17. Diámetros interiores de las tuberías del sistema de refrigeración

5.3.9. Conclusión:

Elementos instalados:




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• Dos (2) Bombas centrifugas de 910 m³/h cada una a 2,5 bar, accionadas

eléctricamente para circulación agua salada en el enfriador central.

• Una (1) Bomba centrifuga de 650 m³/h a 2,5 bar, accionada eléctricamente de agua

salada para que funcione durante la estancia en puerto.

• Dos (2) Bombas centrifugas cada una de 720 m³/h a 2,5 bar, de agua dulce para

disipar el calor producido de distintas maquinas.

• Una (1) Bomba centrifuga de 492 m³/h a 2,5 bar, accionada eléctricamente de agua

dulce para que funcione durante la estancia en puerto.

• Dos (2) Bombas centrifugas cada una de 250 m³/h a 3 bar accionadas

eléctricamente, de agua dulce para la refrigeración de las camisas del motor

principal.

• Una (1) Bomba centrifuga de 25 m³/h a 2,5 bar accionada eléctricamente, de agua

dulce para calentamiento del motor principal en frío.

• Tres (3) Bombas centrifugas cada una de 35 m³/h a 3 bar accionadas

eléctricamente, de agua dulce para la refrigeración de las camisas, una para cada

motor auxiliar.

• Tres (3) Bombas centrifugas cada una de 3,5 m³/h a 2,5 bar accionadas

eléctricamente, de agua dulce para calentamiento del motor auxiliar una para cada

sistema de refrigeración del Diesel generador.

• Un (1) Enfriador Central de placas, principal elemento del sistema que se encarga

de enfriar con agua salada el agua dulce que se emplea para enfriar MP y MA, con

la superficie necesaria para una carga térmica de 18460 kW.

• Dos (2) bombas centrífugas de 155 m³/h cada una a 2.5 bar, accionadas

eléctricamente para la circulación de agua salada en el enfriador central auxiliar.

• Dos (2) bombas centrífugas de 122 m³/h cada una a 2.5 bar, agua dulce de baja

temperatura de los motores auxiliares.




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• Un (1) enfriador central auxiliar de placas, que se encarga de enfriar los motores

auxiliares para una carga térmica de 1566 kW

• Un (1) Enfriador del agua de camisas se encarga de bajar la temperatura del agua

dulce que refrigera las camisas del motor principal, de 4310 kW.

• Tres (3) Enfriadores de aire de barrido cada uno de 428 kW, uno para cada motor

auxiliar.

• Tres (3) Enfriadores del agua de camisas cada uno de 218 kW, uno para cada

sistema de refrigeración del motor Diesel generador.

• Un (1) Calentador para arranque del motor principal en condiciones ambientales

frías, su capacidad depende del tiempo de precalentamiento y de la temperatura

que requiere aumentar en el circuito, tipo eléctrico.

• Tres (3) Calentadores, cada uno para el sistema de refrigeración del motor auxiliar.

• Un (1) Tanque de expansión con capacidad de 1 m³ para el sistema de

refrigeración de camisas del MP.

• Un (1) Tanque de desaireación del agua de camisas del MP.

• Un (1) Tanque de expansión para el sistema de refrigeración central.

• Tres (3) Tanques de expansión cada uno de 250 l para los motores auxiliares.

• Un (1) Tanque de alimentación de agua de refrigeración con capacidad de 7 m³.

• Un (1) generador de agua dulce de tipo evaporador, para los circuitos de agua

dulce de las distintas maquinas, con capacidad de 50 t/día.

• Un (1) Válvula de control del agua de refrigeración central con un rango (10- 36)

°C.

• Una (1) Válvula termostática del agua de camisas del MP con un rango (70-90)

°C.




PAGINA.111

5.4. SERVICIO DE AIRE COMPRIMIDO: Los grandes motores marinos como el nuestro, requieren un servicio de aire

comprimido para arrancar el motor; este sistema exige la existencia de compresores y de

botellas que acumulen el aire, además existen otros servicios adicionales que requieren aire

comprimido como el control y actuación de instrumentos, accionamiento de herramientas, etc.

Dicho esto tendremos que suministrar aire a distintas presiones, una elevada, de unos

30 bar, para el arranque del motor principal y los auxiliares. Y otra menor, de unos 7 bar, para

servicio de control y demás equipos y herramientas.

5.4.1. Esquema del sistema de aire comprimido:

El aire de arranque del motor a 30 bar alimenta directamente a las botellas de

arranque; de cada compresor de arranque sale una línea que se une para alimentar

indistintamente a cualquiera de las botellas y de ahí llega a la entrada de aire de arranque del

motor principal, punto (A).

El aire comprimido a 30 bar, tras pasar por la estación reductora de presión, pasa a

tener una presión de unos 7 bar, y este aire es el que se usa para el sistema de gobierno, para

el muelle de aire de las válvulas de exhaustación y como aire de seguridad para la parada de

emergencia, punto (B y C). Y a través de una válvula de reducción, se suministra aire

comprimido a 7 bar para limpieza de turbocompresor, (AP). Este aire además sirve para otros

servicios, como soplado de los inyectores del sistema de CO₂, limpieza de filtros,

compensación de presión, y para equipos como las bombas de lastre, válvulas neumáticas

accionadas a distancia, servicio a cubierta para la alimentación estacionamiento de chigre de




PAGINA.111

botes, herramientas, etc..

A continuación figura un esquema de este servicio:

Figura 27. Sistema de aire comprimido




PAGINA.112

5.4.2. Equipos del sistema de aire comprimido:

Compresores de aire comprimido:

Ante todo habrá que cumplir con la exigencia de la sociedad de clasificación (Parte 5;

Capitulo 2; Sección 8) a este respecto. Se establece que habrá al menos dos compresores de

una capacidad tal que sean capaces de llenar las botellas en 1 hora a partir de aire a presión

atmosférica. Al menos uno de ellos será independiente del motor principal y la capacidad

restante se dividirá equitativamente entre el número de compresores. La temperatura del aire a

la salida del compresor no deberá exceder los 93 °C en servicio; cada compresor estará

dotado de una válvula de seguridad de forma que, con la válvula de escape cerrada, la

acumulación no exceda en más de un 10 % de la presión de trabajo.

El fabricante del motor recomienda una capacidad total de los compresores de 720

m³/h; repartimos esta capacidad entre dos compresores de 360 m³/h de capacidad unitaria, de

la marca J.P.Sauer & Sohn (modelo WP 400) de dos etapas y con refrigeración intermedia de

agua.

Las características del compresor son las siguientes:

• Presión final 30 bar

• N° etapas 2

• N° Cilindros 3

• Velocidad 1470 r/min

• Capacidad 360 m³/h

• Consumo 70 kW



FECHA Enero 2011 AUTOR: Mohammed Amine Boulkheir TUTOR: D. Francisco J. Mazarro Alcalá

PAGINA.114

Botellas de aire comprimido:

Según exigen las normas de la sociedad de clasificación, la capacidad de la botella

será tal que se puede arrancar el motor principal doce veces consecutivas sin llenarlas. Por

recomendación del fabricante se instalaran dos botellas de 12 m³ de capacidad cada una a 30

bar. Estará provista de registros de hombre y bridas para las conexiones de tubería.

El volumen es a 25 °C y 1.000 mbar.

Estación de reducción:

• Reducción desde 30-10 bar a 7 bar

• Filtro- finura 40µm

Válvula de reducción:

• Reducción desde 30-10 bar a 7 bar.

(tolerancia± 10%)

Separador:

Si el aire aspirado por los compresores de aire es de alta humedad, un separador de

aceite y agua eliminara gotas de humedad presente en la zona de aire comprimido a 30 bar.

Cuando la presión se reduce posteriormente a 7 bar, la humedad en el aire comprimido

será muy leve.

5.4.3. Esquema del sistema de aire comprimido para los motores auxiliares:

Para los motores auxiliares se suministrara aire comprimido de 30 bar, desde las

mismas botellas principales, para el arranque de los mismos, y también aire comprimido de 7

bar para el control a través de válvulas reductoras que le disminuyen a un valor adaptado a la

naturaleza de los motores MAN B&W de cuatro tiempos instalados. Se dispone también de un

compresor de arranque de emergencia y una botella de aire para arranque de emergencia,

cuyas características:




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Compresor auxiliar:

• Modelo Yamaha SC15 N

• Cantidad 1

• Tipo Compresión en dos etapas,

simple efecto

• Refrigeración Agua dulce

• Capacidad 84 m³/h

• Potencia 22 kW

Botella auxiliar:

• Capacidad 2.5 m³/h a 30 bar




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Figura 28. Sistema de aire comprimido general




PAGINA.116

Tuberías del sistema de aire comprimido

Servicio D. exterior Espesor D. interior Velocidad fluido (m/s)

Caudal (m³/h)

Descarga aire comprimido a las botellas 114,3 5,4 103,5 18,82 350

Aspiración válvula reductora aire comprimido 76,1 4,5 67,1 14,57 154,8

Descarga válvula reductora aire comprimido 60,3 4,5 51,3 15,64 154,8

Aire comprimido

Descarga estación de reducción aire comprimido 48,3 4 80,3 12,99 126

Tabla 18. Diámetros interiores de las tuberías del sistema del aire comprimido




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•

5.5. SERVICIO DE EXHAUSTACIÓN DEL MOTOR PRINCIPAL:

El servicio de exhaustación está compuesto por los elementos que conducen los gases

de escape desde su salida de los cilindros hasta la atmósfera.

Los componentes del sistema de exhaustación del motor principal son los siguientes:

• Tubería de exhaustación

• Caldereta de gases de escape

• Silenciador

• Equipo apaga chispas

• Juntas de expansión ( Compensadores)

Para poder dimensionar estos elementos, necesitamos cierta información como el flujo

de gases de escape del motor, la temperatura de los gases de escape a la salida de

turbocompresor, la perdida de presión máxima admisible a lo largo del sistema, máximo nivel

de ruido de gases a la salida a la atmósfera y nivel de esfuerzo máximo que provocan las

tuberías en la brida de salida del turbocompresor.




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Figura 29. Esquema del sistema de exhaustación

Tras pasar por las tuberías de escape los gases llegan al colector donde las presiones

fluctuantes de los gases provenientes de los distintos cilindros se igualan. Tanto las tuberías de

escape como el colector han de estar aislados; también se disponen compensadores entre las

válvulas de escape y el colector con objeto de absorber las dilataciones térmicas.

5.5.1. Motor principal:

5.1.1.1. Tuberías de exhaustación:

Para dimensionar las tuberías de exhaustación se considera una máxima velocidad de

los gases de escape de 50 m/s en la condición de MCR para limitar la pérdida de carga en el

circuito, o sea, la contra presión en el escape.

Elegimos una distribución de las tuberías del turbocompresor como se establece en la

figura anterior y para ella, las velocidades de los gases propuestas por el fabricante son las

siguientes:

• A = 50 m/s

• B= 45 m/s




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• C= 40 m/s

• D= 35 m/s

La cantidad de gases de escape en la condición MCR es de 271.600 kg/h a 245 °C.

Realizando los cálculos recomendados por el fabricante del motor obtenemos los diámetros de

las cuatro tuberías:

Tubería Velocidad (m/s) Diámetro (mm) A 50 1667,84 B 45 1758 C 40 1864,64 D 35 1993,4

Tabla 19. Diámetros de las tuberías tras el turbocompresor

Densidad del gas de escape:

m³)

T= Temperatura de gas de escape

El factor de 1,015 se refiere a la presión de 150 mmca (0,015 bar) del sistema de los

gases de escape.

Y así para DC= 1864,64 mm, DD= 1993,4 mm

5.5.1.2. Caldereta de gases de escape:

Este elemento se situará lo más cerca posible al motor principal y de tal forma que la

pérdida de carga en su interior sea como máximo de 150 mmca.




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En condiciones normales de servicio (100% MCR) la cantidad de gases de escape del

motor principal es de 271600 kg/h a una temperatura de 245 ºC a la salida del

turbocompresor.

Se instala una caldera de tubos de humo por ser el tipo más sencillo y seguro. En las

calderas de tubos de humo el gas se lleva a través de un haz de tubos con pequeño diámetro

interno, de la magnitud de (30-100) mm, y rodeado en el exterior por el agua; el tubo de humo

de la caldera puede ser provisto su propio tambor de vapor separado.

En general, es deseable una elevada velocidad de gas en los tubos de caldera a fin de

lograr la máxima transferencia de calor y los depósitos de hollín más bajos posibles.

Como es muy difícil instalar un sistema de limpieza, en este tipo de caldera, está

diseñada para tener un efecto de auto limpieza, que se obtiene utilizando un alto valor de la

velocidad de gas, superior a unos 20 m/s a través de los tubos.




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Figura 30. Caldera de gas de escape tipo Pirotubular

En algunos casos el hollín puede bloquear alguno de los tubos de la caldera; la

solución puede ser: limpiar los tubos de forma manual a intervalos regulares, aunque esto

pueda ser costoso.

No se considera una pérdida de temperatura en los gases gracias a los aislamientos de

que dispondrán las instalaciones. En cuanto a la temperatura de salida de los gases mínima se

considera 170 °C para evitar problemas con el punto de rocío del ácido sulfúrico




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Figura 31. Punto de rocío del ácido sulfúrico

Supondremos un rendimiento de la caldera 96 %, considerando tanto el rendimiento

propio de la caldera y las perdidas por radiación, así el calor disponible en será:

Con los valores de las entalpías correspondientes podemos obtener la cantidad de

vapor que podemos obtener en la caldera: cm2

cm²) = 493,5 kcal / kg




PAGINA.124

5.2.1.3. Silenciador:

El silenciador se sitúa a continuación de la caldereta y su misión consiste en

amortiguar la transmisión de ruidos a la zona de habilitación. Las características serán tales

que permitirán que el nivel de intensidad sonora en el puente debido al motor principal,

cuando este funcione a su potencia normal no supere 60-70 dBA.

Figura 32. Curvas y la presión típica de sonido

Este tipo de silenciador normalmente tiene una pérdida de presión de alrededor de 20

mmca en el MCR especificado.




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5.5.1.4. Equipo apaga chispas:

La misión de este equipo o elemento es evitar la propagación de llamas a la zona de

habilitación, el inconveniente de su instalación es que provoca una considerable caída de

presión de los gases. Teniendo las limitaciones ante dichas y con caldera de gases de escape

instalada, la caída de presión entre el silenciador y el equipo apaga chispas no debe superar

los 100 mmca.

Las pérdidas de presión en tuberías se pueden calcular mediante la siguiente fórmula:

Donde = Coeficiente de la resistencia de los elementos de tubería.




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Figura 33. Pérdidas de presión y los coeficientes de resistencia en los tubos de escape




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5.5.2. Maquinas auxiliares:

Para los motores auxiliares contaremos con unas tuberías de los siguientes diámetros

de acuerdo con las recomendaciones del fabricante:

Tubería Diámetro (mm) A 339,75 B 358,13 C 379,85 D 406,08

Tabla 20. Diámetros de tuberías de gas de escape

La cantidad de gases de escape en máxima carga del motor auxiliar es de 9770 kg/h a

325 °C, con una densidad igual a 0,599 kg/m³.

En cuanto a la caldereta de gases y la cantidad de vapor que podemos obtener a partir

de los gases de estos motores, los cálculos ya no se detallan porque son análogos a los

respectivos del motor principal. Supondremos dos motores auxiliares funcionando, por lo que

los datos son el doble de cada motor auxiliar. Los resultados finales se recogen en la siguiente

tabla:

Propiedad Unidades Valor Calor disponible en la caldera kcal/h 726888 Cantidad de vapor obtenida kg/h 1676,7

Tabla 21. Producción de vapor en las calderas en MA


CAPITULO : 6 GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS


PAGINA.128

6. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS:

6.1. TUBERIAS Y SUS CONEXIONES:

Las tuberías, conexiones, etc. de equipos suministrados como módulos estarán de

acuerdo con las normas de los fabricantes de los equipos.

6.1.1. Tuberías

El diámetro nominal de las tuberías, se elegirá de acuerdo a los criterios establecidos

por la sociedad de clasificación, así como con los requisitos de los fabricantes de equipos. Sin

embargo, el diámetro nominal será tal, que la velocidad del fluido en el interior no exceda de

los límites establecidos por las normas del constructor.

Los diámetros y espesores a emplear, en general estarán de acuerdo con la tabla.




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Diámetro Nominal D. exterior SERIES DE ESPESORES

mm pulgadas mm I II III IV V 6 1/8 10,2 1,6 2 2,6 8 1/4 13,2 1,8 2,3 2,9 10 3/8 17,2 1,8 2,3 2,9 3,2 15 1/2 21,3 2 2,6 3,2 3,6 20 3/4 26,9 2,3 2,6 3,2 4 25 1 33,7 2,6 3,2 4 4,5 32 1 1/8 42,4 2,6 3,2 4 5 40 1 1/8 48,3 2,6 3,2 4 5 50 2 60,3 2,9 3,6 4,5 5 6,3 65 2 1/8 76,1 2,9 3,6 4,5 5 7,1 80 3 88,9 3,2 4 5 6,3 8 100 4 114,3 3,6 4,5 5,4 6,3 8,8 125 5 139,7 4 5 5,4 7,1 10 150 6 168,3 4,5 5 5,4 7,1 11 175 7 193,7 5,4 6,3 7,1 11 200 8 219,1 5,9 7,1 8,8 12,5 250 10 273 6,3 8 10 12,5 300 12 323,9 7,1 8,8 10 12,5 350 14 355,6 8 10 11 16 400 16 406,4 8,8 11 12,5 16 450 18 457,2 10 12,5 14,2 20 500 20 508 11 12,5 16 20 600 24 609,6 12,5 14,2 17,5 25 700 28 711,2 12,5 14,2 800 32 812,8 12,5 14,2 900 35 914,4 14,2 16 1000 40 1016 14,2 16

Tabla 22. Espesores de las tuberías

En esta tabla se muestran una selección típica de materiales en sistemas de tubería en

construcción naval:




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Servicio Aplicaciones comerciales Agua salada (CI vacío, lastre, sentinas) Acero al carbono, galvanizado Agua salada (refrigeración, CI lleno, Destilador) Cu-Ni 90/10, GRP Agua dulce refrigeración Acero al carbono, GRP Agua potable Cobre, PVC, GRP Agua de enfriar Cobre, PVC, GRP Aceite Acero al carbono Fuel (motor Diesel, caldera) Acero al carbono Fuel (turbina de gas) Acero inoxidable Fuel (aviación) Cu-Ni 90/10, 70/30 Crudo Acero al carbono, hierro dúctil Vapor Acero aleado, acero al carbono Condensado Acero al carbono, cobre Agua de alimentación Acero al carbono Drenajes sanitarios (dulce) Acero al carbono, PVC, GRP Drenajes sanitarios (salada) Acero al carbono, PVC, GRP Respiros Acero al carbono, PVC, GRP Aire comprimido Acero al carbono, cobre Aceite hidráulico Acero al carbono, acero inoxidable, cobre Refrigerantes Cobre Fluidos criogénicos Acero inoxidable

CO₂ CI

Acero al carbono

Agua salada rociadores Acero inoxidable, Cu-Ni 90/10 Espuma CI Acero al carbono

Tabla 23. Materiales típicos de tubería

6.1.2. Conexiones:

La tubería a bordo de los buques está expuesta a constantes vibraciones y flexiones,

por ello se requieren uniones de gran seguridad. Muchos tipos de uniones no tienen la

resistencia y durabilidad, requeridas para operar en el medio marino por un período largo sin




PAGINA.130

perdidas. Algunas uniones adecuadas son: bridas empernadas, soldadura a tope, soldadura a

solape, uniones latonadas, conexiones reforzadas, uniones roscadas, acoplamientos, uniones

de precisión, y juntas pegadas (en plásticos y materiales compuestos).

La selección de las uniones para una determinada sistema de tubería se basa en

muchos factores, incluyendo:

• Presión.

• Temperatura.

• Coste.

• Seguridad.

• Condiciones ambientales.

• Tamaño.

• Material.

Restricciones impuestas por los organismos reguladores, sociedades de clasificación y

requerimientos de armador.

Las uniones de las tuberías serán en mayor parte soldadas a tope porque son adecuadas

a todas las presiones y temperaturas y tienen gran resistencia al fuego; son las que se deben

utilizar en los sistemas de extinción de incendios y en los que contiene líquidos inflamables, y

son preferibles a los otros tipos especialmente en áreas inaccesibles para inspección o

mantenimiento.

Para aumentar la seguridad, el número de uniones debe reducirse al mínimo, utilizando

tubería curvada en lugar de curvas prefabricadas donde sea posible.

El numero de acoplamientos desmontables, será mínimo solo en lugares donde, a

criterio del constructor, sean necesario (para desmontaje de válvulas y equipos que no se

puedan reparar en sitio y requieren renovación periódica). Estos serán normalizados, las

conexiones según el servicio estarán de acuerdo con la siguiente tabla:




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Figura 34. Acoplamiento del MP con las tuberías




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Brida Pernos Refere

ncia Numero. Cilindros Diám. PCD Espesor Diám. Numero

Descripción

A 6-8 Unión para tubo de 165,2x7,1 A partir de entrada de aire

B 6-8 Unión para tubo de 20 mm Entrada del aire de control

C 6-8 Unión para tubo de 16 mm Entrada del aire de seguridad

D 6-8 Ver la figura Salida del gas de escape

E TCA 185 145 20 M16 8

Orificios de ventilación del aceite lub. De la tubería de descarga para los turbo.

F 6-8 225 185 22 M20 8 Salida de fuel Oíl

K 6-8 320 280 20 M20 8 Entrada del agua dulce de refrigeración

L 6-8 320 280 20 M20 8 Salida del agua dulce de refrigeración

M 6-8 Unión para 1 ¼ ´´ Agua dulce de refrigeración de- aireación

N 7-8 385 345 22 M20 12

Entrada del agua de refrigeración al enfriador de carga airea (agua de refrigeración central)

P 7-8 385 345 22 M20 12

Salida del agua de refrigeración desde el enfriador de carga airea ( agua de refrigeración central)

RU 6-8 540 495 24 M22 16 X 6-8 225 185 22 M20 8 Entrada de fuel Oíl

AB 2x TCA 265 230 18 M16 8 Salida de aceite de lubricación desde turbocompresor

AD 6-8 115 90 12 M12 4 Retorno de fuel Oíl desde paraguas (sellado)




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AE 6-8 115 90 12 M12 4 Drenaje desde bandeja de limpieza del turbocompresor

AF 6-8 115 90 12 M12 4 Fuel Oíl hacia tanque de derrame

AG 6-8 115 90 12 M12 4 Drenaje del aceite desde el pistón y biela

AH 6-8 115 90 12 M12 4 Drenaje del agua dulce de refrigeración

AK 6-8 Unión para tubo de 30 mm Entrada para limpieza del enfriador de carga airea

AT 6-8 120 95 12 M12 4 Drenaje desde la caja de aire al tanque de derrame

BX Unión para tubo de 16 mm Entrada de vapor para la calefacción de las tuberías de combustible

BF Unión para tubo de 16 mm salida de vapor para la calefacción de las tuberías de combustible

BV Unión para tubo de 16 mm entrada de vapor para la limpieza de la caja de aire

Tabla 24. Conexiones del motor con las tuberías de los diferentes servicios

6.1.3. Accesorios:

El material de accesorios y válvulas debe ser compatible con la tubería asociada para

proporcionar resistencia similar, facilitar las uniones y controlar la corrosión galvánica.

Combinaciones típicas son:




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Material de tubería Material de válvulas y accesorios Acero Acero, hierro fundido Acero inoxidable Acero inoxidable

Cupro-Níquel Bronce, Monel, Cu-Ni, hierro dúctil Cobre Bronce, Cobre GRP GRP, metálico

Tabla 25. Tipo del material de los accesorios de las tuberías

El material para los accesorios de las válvulas (asiento, disco, vástago, y otros

elementos internos críticos) es normalmente diferente del material del cuerpo cuando es

necesario un aumento de la resistencia local a la corrosión y erosión.

6.1.4. Tubería Especial:

La tubería para manómetros de indicación local será de acero inoxidable, cobre o de

calidad comercial. Estas tuberías tendrán un diámetro nominal de 6,8 o 10 mm y un milímetro

de espesor.




PAGINA.135


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.136

7. ANEXOS

• ANEXO A: Densidad y calores específicos de los fluidos utilizados.

• ANEXO B: Incremento de presión y máx. Temperaturas de trabajo.

• ANEXO C: Rendimientos estimados para las bombas.

• ANEXO D: Calculo de la autonomía.

• ANEXO E: Velocidad máxima en las tuberías, en función del fluido.

• ANEXO F: Gráficos de velocidades máximas en tuberías.

• ANEXO G: Símbolos para tuberías.

• ANEXO H: Memoria Personal


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.137

•

A.DENSIDADES Y CALORES ESPECIFICOS DE LOS FLUIDOS A CALENTAR

FLUIDO DENSIDAD

(kg/m³) CALOR ESPECIFICO

(kcal/kg°C) Fuel-oíl 1010 0,5 Aceite 900 0,47 Agua de mar 1025 0.96 Agua aceitosa 850 0,5 Agua dulce 1000 1 Lodos 900 0,6


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.137

B. INCREMENTOS DE PRESIÓN Y MÁX. TEMPERATURA DE TRABAJO

Independientemente de las capacidades de las bombas, el incremento de presión en las

bombas y su temperatura de trabajo serán las que se muestran a continuación:

Presión de descarga

bar

Max. Temperatura de trabajo.

°C Bomba de alimentación (Fuel oíl) 4 100 Bomba de circulación (Fuel oíl) 10 150 Bomba principal de aceite lubricante 4,5 70 Bomba de agua salada 2,5 50 Bomba de agua dulce 2,5 80 Bomba de agua para las camisas 3 100


CAPITULO : 7 ANEXOS

FECHA: AUTOR: Mohammed Amine Boulkheir TUTOR: Francisco J. Mazarro Alcalá

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C. RENDIMINTOS ESTIMADOS PARA LAS BOMBAS

Rendimiento Mecánico

Bomba Centrifuga

Bomba de husillos o engranajes

Caudal (m³/h) η (%) Caudal (m³/h) η (%) Más de 500 77 Más de 250 50 Entre 300 y 500 75 Entre 200 y 250 49 Entre 100 y 300 71 Entre 125 y 200 48 Entre 30 y 100 65 Entre 60 y 125 47 Entre 2 y 30 60 Entre 30 y 60 46 Menos de 2 40 Entre 10 y 30 45 Entre 5 y 10 44 Entre 1,5 y 5 42 Menos de 1,5 40

Rendimientos Eléctricos

Potencia en el eje η (%) Más de 600 CV 92 Entre 35 y 60 CV 91 Entre 20 y 35 CV 90 Entre 10 y 20 CV 88 Entre 7,5 y 10 CV 86 Entre 5 y 7,5 CV 83 Entre 2 y 5 CV 80 Menos de 2 CV 73


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.139

D. CALCULO DE LA AUTONOMIA

Para el cálculo de la autonomía, tenemos que tener en cuenta los consumos de:

• Motor Principal= 167g/kW.h

C1=167g/kWh x 29260kW= 4886420 g/h

= 4886, 42 kg/h

• Motores Auxiliares= 207g/kW.h

Multiplicando por el número de estos en funcionamiento simultaneo:

C2= 207g/kW x 1112kW x 2 = 460368 g/h

= 460, 36 kg/h

• Calderas= 3047 kg/h

C3= 3407 kg/h x 2= 6814 kg/h

Sumando todos los valores:

CT = C1 + C2 + C3= 12160,78 kg/h

Por otro lado la capacidad de los tanques de combustible nos la da la especificación

del proyecto:

Capacidad= 10067,8 m³ al 98%. Por la densidad de este nos da:

Capacidad x 1010 kg/m³ = 10168478 kg

Si dividimos la capacidad de los tanques por el consumo total nos da las horas de

autonomía:


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.141

h= 10168478/12160,78 = 836,169 horas

Teniendo en cuenta la velocidad de proyecto 15,8 nudos.

A=15,8 millas/h x 836,169 h = 13211,47 millas


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.141

E. VELOCUDAD MÁXIMA EN LAS TUBERIAS, EN FUNCIÓN DEL FLUIDO

SERVICIO VELOCIDAD DEL FLUIDO(m/s)

Aspiración bomba de condensado 0,9 Descarga bomba de condensado 2,4 Drenaje de condensado 0,3 Aspiración de agua caliente 0,9 Descarga de agua caliente 2,4 Aspiración de agua de alimentación 1,2 Descarga de agua de alimentación 3 Aspiración de agua dulce fría 4,6 Descarga de agua dulce fría 6,1 Aspiración bomba de aceite de lubricante 1,2 Descarga de aceite lubricante 1,8 Aspiración de servicio de FO 1,2 Descarga de servicio de FO 1,8 Aspiración de trasiego de FO 1,8 Descarga de trasiego de FO 4,6 Aspiración diesel-oil 2,1 Descarga diesel-oil 3,7 Aspiración de aceite hidráulico 2,4 Descarga de aceite hidráulico 6,1 Aspiración de agua salada 2,7 Descarga de agua salada 2,7 Vapor, alta presión 61 Exhaustación de vapor, 15 barg. 76 Exhaustación de vapor, alto vacío 100


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.143

F. VELOCIDADES MÁXIMAS EN TUBERIAS


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.144


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.144


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.145


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.146


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.147


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.148


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.149


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.150

G. SIMBOLOS PARA TUBRRIAS


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.151


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.151


CAPITULO : 7 ANEXOS


PAGINA.153

H. Memoria Personal

Dedico este proyecto a mi madre.

Y agradecimientos:

A mis queridos padres, (Abdel majid y Halima) por su apoyo y su confianza en mis años de

estudios.

A mi profesor, (D. Francisco J. Mazarro Alcalá) por su orientación para el desarrollo del

proyecto.

A los profesores, amigos y colegas de la universidad.

Finalmente a todas las personas que se cruzaron en este camino y que me dieron palabras de

aliento y apoyo.


CAPITULO : 7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS


PAGINA.154

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

- Apuntes de asignaturas:

• Sistemas de Propulsión

• Sistemas Auxiliares del buque

• Proyectos de Propulsión y Servicios del buque

- Reglamentos de Lloyd´s Register

- Convenio Solas, OMI

- MAN B&W S80MC-C8 / Project Guide

- Páginas Webs:

• www.manbw.com

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