Trabajo Fin de Grado Análisis Operacional del Buque Diesel
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Trabajo Fin de Grado Análisis Operacional del Buque Diesel Eléctrico LNG’c Barcelona Knutsen Grado en Ingeniería: MARINA I Autora: Estefanía Mirari Larrea Ortiz de Mendivil. Director: Juan Luís Larrabe Barrena. Aingeru Basterrexea Bitorika. Fecha: 03 de Abril de 2014. Trabajo Fin de Grado Análisis Operacional del Buque Diesel Eléctrico LNG’c Barcelona Knutsen Grado en Ingeniería: MARINA Autora: Estefanía Mirari Larrea Ortiz de Mendivil. Director: Juan Luís Larrabe Barrena. Aingeru Basterrexea Bitorika. Fecha: 03 de Abril de 2014. AGRADECIMIENTOS Este trabajo se lo agradezco especialmente a mi madre, Cristina, ya que gracias a ella en los momentos más bajos del transcurso de la carrera, he tenido su hombro para animarme aunque ella misma no tuviera ni ánimos. También se lo agradezco a todo el profesorado, por facilitar las cosas para aprovechar la oportunidad de embarcarme el 20 de Abril de 2013 en el buque Barcelona Knutsen, el cual ha sido la guía para poder realizar este trabajo. A mis tutores Juan Luis Larrabe Barrena y Aingeru Basterretxea Bitorika, que con su orientación y apoyo he podido llevar a buen fin este proyecto. Como no, a mis grandes amigos que he tenido la suerte de conocer en el transcurso de estos años, en los cuales hemos sufrido hasta el último momento en que hemos recibido las notas, de todas aquellas asignaturas que hemos luchado mano a mano. Por último, a todos mis oficiales del Barcelona Knutsen, que de todos aprendí siendo tan distintos todos. Sobre todo de aquellos que me enseñaron lo que es la amistad, aun estando en un trabajo y compartieron conmigo sus conocimientos, y me animaron en todos esos momentos en los cuales estas cabizbajo. Gracias Rodrigo, Aser, Félix, Elexpe, David, Fernando, Alfredo, Fernando F., Guillermo, Luis Tomas y como no, a ti Breogán que me enseñaste a que la diferencia siempre está en los pequeños detalles y me has ayudado hasta el último momento. Eskerrik asko guztioi. INDICE: CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN A LA PROPULSIÓN DE BUQUES LNG´S DIESEL ELÉCTRICOS ............................................................................................................. 1 1.1 Introducción ................................................................................................................ 2 CAPITULO 2: OBJETIVOS DEL ÁNALISIS OPERACIONAL DEL BUQUE DIESEL ELÉCTRICO LNG´C BARCELONA KNUTSEN ..................................................... 9 CAPITULO 3: MATERIAL Y METODOS ....................................................................... 11 3.1 Descripción de un motor Dual ................................................................................... 12 3.2 Descripción del Buque LNG diesel elétrico “Barcelona Knutsen” ........................... 16 3.2.1 Características del Buque ..................................................................................... 16 3.2.2 Disposición general de la Sala de Máquinas ........................................................ 18 3.2.3 Sistema de Generación del Buque LNG´c Barcelona Knutsen ............................ 24 3.2.3.1 Sistema de Combustible ................................................................................. 35 3.2.3.1.1 Sistema de Inyección de combustible .................................................... 35 3.2.3.2 Sistema de Combustible de gas ...................................................................... 37 3.2.3.3 Sistema de aceite de lubricación..................................................................... 38 3.2.3.4 Sistema de enfriamiento de agua .................................................................... 40 3.2.3.5 Sistema de gases de escape ............................................................................. 42 3.2.3.6 Sistema de arranque por aire .......................................................................... 43 3.2.3.7 Sistema de sobrecarga .................................................................................... 44 3.2.3.8 Construcción ................................................................................................... 45 3.2.3.9 Procedimiento de funcionamiento .................................................................. 52 I 3.2.3.10 Sistema de Control de los Motores ............................................................... 58 3.2.4 Alternadores ......................................................................................................... 67 3.2.5 Distribución y Cargas ........................................................................................... 71 3.2.5.1 Cuadros de Distribución de Alta Tensión (6,6kV) ......................................... 72 3.2.5.2 Cuadros de Distribución de Baja Tensión (440kV)........................................ 74 3.2.6 Transformadores de la Propulsión ........................................................................ 79 3.2.7 Convertidores de Frecuencia ................................................................................ 81 3.2.7.1 Funcionamiento .............................................................................................. 83 3.2.8 Motores de Propulsión .......................................................................................... 85 3.2.9 Choper o Breaking Resistor.................................................................................. 87 3.2.10 Sistema de Control de la Propulsión .................................................................. 88 3.2.10.1 Función de Control Remoto ....................................................................... 107 3.3 Introducción al Sistema de Gestión del Gas ............................................................ 121 3.3.1 Sobrepresión ....................................................................................................... 121 3.3.2 Baja presión ........................................................................................................ 122 3.3.3 Equipos de la planta de Gas................................................................................ 122 3.3.4 Sistema de la sala de máquinas ......................................................................... 125 3.4 Modos de funcionamiento de DFE .......................................................................... 128 3.5 Características del buque LNG “Fuwairit” (Planta Vapor) ..................................... 133 CAPITULO 4: DESARROLLO OPERACIONAL DEL BUQUE DIESEL ELÉCTRICO LNG´C BARCELONA KNUTSEN ........................................................................ 135 4.1 Estudio del desarrollo de la carga de LNG del buque Barcelona Knutsen Diesel Eléctrico ................................................................................................................... 136 II 4.1.1 Viaje Cargado (MODO GAS) ............................................................................ 136 4.1.2 Viaje Descargado (MODO GAS) ....................................................................... 141 4.2 Análisis de operaciones del buque Barcelona Knutsen Diesel-Eléctrico ................ 145 4.2.1 Viaje Lastre-Modo Gas + Operación de Carga .................................................. 146 4.2.2 Viaje Cargado-Modo Gas + Operación de Descarga ......................................... 150 4.2.3 Viaje Lastre-Modo HFO .................................................................................... 154 CAPITULO 5: CONCLUSIÓN DE LAS DIFERENTES SITUACIONES DE ANÁLISIS .................................................................................................................................. 158 5.1 Estudio evolutivo de la Carga de LNG en ambos viajes ......................................... 159 5.2 Conclusión del Viaje Lastre –Modo Gas ................................................................. 162 5.3 Conclusión del Viaje Cargado –Modo Gas ............................................................. 167 5.4 Conclusión del Viaje Lastre –Modo HFO ............................................................... 172 5.5 Conclusión de la comparativa de los Viajes ............................................................ 177 5.6 Conclusión de la comparativa de las Operaciones de Carga y Descarga ................ 181 5.6.1 Carga .................................................................................................................. 181 5.6.1 Descarga ............................................................................................................ 182 5.7 Conclusión de la comparativa Buque Fuwairit (Planta Vapor) en 24h y Barcelona Knutsen (Diesel-Eléctrico) en 24 h........................................................................ 188 5.7.1 Perfil Operacional del buque “Fuwairit” (Planta Vapor) ................................. 188 5.7.2 Perfil Operacional del buque “Barcelona Knusten” (Diesel- Eléctrico) .......... 192 5.8 Conclusión de la comparativa de consumos específicos en Lastre Modo Gas y HFO .................................................................................................................................. 196 CAPITULO 6: BIBLIOGRAFÍA DEL TRABAJO .......................................................... 202 CAPITULO 7: ANEXOS CON LAS TABLAS EXCEL REALIZADAS........................ 213 7.1 Tabla Balance Energético de la carga de LNG del Buque Barcelona Knutsen ....... 214 III 7.1.1 Cargado-Modo GAS .......................................................................................... 214 7.1.2 Lastre-Modo GAS ............................................................................................. 215 7.2 Tabla Perfil Operacional de distintos viajes del Buque Barcelona Knutsen ........... 216 7.3 Tabla Perfil Operacional de Operación de carga y descarga del Buque Barcelona Knutsen .................................................................................................................... 216 7.4 Tabla Perfil Operacional del Buque Fuwairit en 24h .............................................. 217 7.5 Tabla Perfil Operacional del Buque Barcelona Knutsen en 24h ............................. 218 7.6 Tabla Perfil Operacional del Buque Barcelona Knutsen en consumos específicos en Lastre Modo GAS y HFO ........................................................................................ 219 CAPITULO 8: PLANOS DEL DIAGRAMA UNIFILAR DE LA PLANTA .................. 220 IV LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 Buque LNG del tipo de esferas ....................................................................3 Figura 1.2 Buque LNG del tipo de esferas .....................................................................4 Figura 3.1 Ciclo Otto quemando GAS .........................................................................12 Figura 3.2 Ciclo Otto quemando DIESEL ...................................................................13 Figura 3.3 Concepto Learn-Burn ..................................................................................14 Figura 3.4 Concepto Learn-Burn en los motores 12V50DF y 9L50DF .......................15 Figura 3.5 Plano general del buque LNG “Barcelona Knutsen” ..................................17 Figura 3.6 Plano del fondo de la sala de máquinas del buque LNG “BK” ..................18 Figura 3.7 Plano de la 3ºcubierta de la sala de máquinas del buque LNG “BK” .........19 Figura 3.8 Plano de la 2ºcubierta de la sala de máquinas del buque LNG “BK” .........20 Figura 3.9 Plano de la 1ºcubierta de la sala de máquinas del buque LNG “BK” .........21 Figura 3.10 Plano de la cubierta principal “A” de la sala de máquinas del buque LNG “BK” ...........................................................................................................22 Figura 3.11 Plano de la cubierta “B” y “C” de la sala de máquinas del buque LNG “BK” ...........................................................................................................22 Figura 3.12 Plano de la GCU del buque LNG “BK” .....................................................23 Figura 3.13 Plano de la cubierta “D” de la sala de máquinas del buque LNG “BK” .....23 Figura 3.14 Disposición del generador principal Wartsila 12V50DF ............................24 Figura 3.15 Disposición del generador principal Wartsila 12V50DF ...........................25 Figura 3.16 Disposición del generador principal Wartsila 12V50DF ...........................25 Figura 3.17 Disposición del generador principal Wartsila 12V50DF ............................26 Figura 3.18 Disposición del generador principal Wartsila 9L50DF. .............................26 Figura 3.19 Disposición del generador principal Wartsila 9L50DF ..............................27 Figura 3.20 Sistema de Inyección del Wartsila 12V50DF y 9L50DF. ..........................34 Figura 3.21 Sistema de Control de Inyección del Wartsila 12V50DF y 9L50DF. ........37 Figura 3.22 Sistema de lubricación de aceite del Wartsila 12V50DF y 9L50DF ..........39 Figura 3.23 Sistema de enfriamiento de agua del Wartsila 12V50DF y 9L50DF. ........41 Figura 3.24 Sistema de arranque por aire del Wartsila 12V50DF y 9L50DF ................43 Figura 3.25 Bloque Motor del Wartsila 12V50DF y 9L50DF ......................................45 Figura 3.26 Camisa de Cilindro del Wartsila 12V50DF y 9L50DF ..............................46 V Figura 3.27 Cigüeñal del Wartsila 12V50DF y 9L50DF ............................................47 Figura 3.28 Biela del Wartsila 12V50DF y 9L50DF ..................................................48 Figura 3.29 Culata con balancines del Wartsila 12V50DF y 9L50DF ........................49 Figura 3.30 Imagen de la transmisión del Wartsila 12V50DF y 9L50DF ...................49 Figura 3.31 Imagen del Sistema de Control 12V50DF y 9L50DF ...............................59 Figura 3.32 Imagen del Panel de Control 12V50DF y 9L50DF ..................................63 Figura 3.33 Imagen de la Pantalla LDU 12V50DF y 9L50DF ....................................65 Figura 3.34 Estator .........................................................................................................67 Figura 3.35 Rotor ...........................................................................................................68 Figura 3.36 Alternador ...................................................................................................70 Figura 3.37 Main Swichboard .......................................................................................79 Figura 3.38 Transformador de Estribor .........................................................................80 Figura 3.39 Convertidores de Frecuencia ......................................................................82 Figura 3.40 Panel de Mando Local de los Convertidores de Frecuencia ......................84 Figura 3.41 Pantalla del Panel de Mando Local de los Convertidores de Frecuencia ..84 Figura 3.42 Motor de Propulsión de estribor .................................................................86 Figura 3.43 Arquitectura de la red automática ..............................................................88 Figura 3.44 Botonera de Mando de la Propulsión Eléctrica ..........................................91 Figura 3.45 Panel de la Propulsión Eléctrica ...............................................................107 Figura 3.46 Botonera de la Propulsión Eléctrica .........................................................112 Figura 3.47 Gráfica de Inversión de Funcionamiento .................................................119 Figura 3.48 Diagrama Unifilar de la Planta .................................................................120 Figura 3.49 Imagen de la Planta de Procesamiento de Gas para la Propulsión ...........127 Figura 3.50 Imagen del Circuito de Quemado de Boil-Off Natural .............................131 Figura 3.51 Imagen del Circuito de Quemado de Boil-Off Forzado ............................132 Figura 3.52 Buque LNG “Fuwarit” Planta Vapor ........................................................134 Figura 4.1 Gráfico de Generación de vapor en tanques Modo Cargado ...................139 Figura 4.2 Gráfico de Consumo de vapor en tanques Modo Cargado ......................140 Figura 4.3 Gráfico de Generación de vapor en tanques Modo Cargado ...................140 Figura 4.4 Gráfico de Generación de vapor en tanques Modo Lastre .......................143 Figura 4.5 Gráfico de Consumo de vapor en tanques Modo Lastre ..........................143 Figura 4.6 Gráfico de Temperatura y Presión en tanques Modo Lastre ....................144 VI Figura 4.7 Buque Barcelona Knutsen, realizando la carga en Pampa-Melchorita (Perú) .......................................................................................................................................145 Figura 5.1 Gráfico de Consumo de combustible en Lastre Modo GAS en representación circular ..........................................................................................................................164 Figura 5.2 Gráfico de Consumo de MDO de cada generador Lastre Modo GAS en representación circular ................................................................................................165 Figura 5.3 Gráfico de Consumo de llama Piloto de cada generador en Lastre Modo GAS en representación circular ...................................................................................166 Figura 5.4 Gráfico de Consumo de Combustible MDO Cargado Modo GAS en representación circular .................................................................................................169 Figura 5.5 Gráfico de Consumo de MDO de cada generador Cargado Modo GAS en representación circular .................................................................................................170 Figura 5.6 Gráfico de Consumo de Llama Piloto de cada generador Cargado Modo GAS en representación circular ...................................................................................171 Figura 5.7 Gráfico de Consumo de Combustible en Lastre Modo HFO en representación circular .................................................................................................174 Figura 5.8 Gráfico de Consumo de MDO de cada generador en Lastre Modo HFO en representación circular .................................................................................................175 Figura 5.9 Gráfico de Consumo de Llama Piloto de cada generador en Lastre Modo HFO en representación circular ...................................................................................176 Figura 5.10 Gráfico de % de horas en viajes en representación circular .....................178 Figura 5.11 Gráfico de Total de Energía entregada en cada viaje en representación circular .........................................................................................................................179 Figura 5.12 Gráfico de Total de Energía entregada en cada viaje en representación circular .........................................................................................................................180 Figura 5.13 Gráfico de % de tiempo de operaciones de carga y descarga en representación circular .................................................................................................183 Figura 5.14 Gráfico de total de energía entregada en carga y descarga en representación circular .........................................................................................................................184 Figura 5.15 Gráfico de total de horas trabajadas de los generadores en carga y descarga en representación circular ............................................................................................185 Figura 5.16 Gráfico de consumo de HFO en carga y descarga en representación circular .......................................................................................................................................186 VII Figura 5.17 Gráfico de Lastre Modo GAS, Buque “Fuwairit” (Planta Vapor)en representación circular .................................................................................................189 Figura 5.18 Gráfico de Lastre Modo HFO, Buque “Fuwairit” (Planta Vapor) en representación circular .................................................................................................191 Figura 5.19 Gráfico de Lastre Modo GAS, Buque “Barcelona Knutsen” (Diesel Eléctrico) en representación circular ...........................................................................193 Figura 5.20 Gráfico de Lastre Modo HFO, Buque “Barcelona Knutsen ....................195 Figura 5.21 Imagen del Consumo especifico Real respecto de la Teórica en el viaje en Lastre-Modo GAS ........................................................................................................198 VIII LISTA DE TABLAS Tabla 3.1 Wartsila 12V50DF x 3, 9L50DF x 1 .................................................................. 28 Tabla 3.2 Sistema de combustión de aire ......................................................................... 28 Tabla 3.3 Sistema de gases de escape ............................................................................... 28 Tabla 3.4 Balance Térmico ................................................................................................ 29 Tabla 3.5 Consumo de combustible .................................................................................. 29 Tabla 3.6 Sistema de Fuel Oil. .......................................................................................... 29 Tabla 3.7 Sistema de aire de arranque ............................................................................... 30 Tabla 3.8 Sistema de aire de arranque ............................................................................... 30 Tabla 3.9 Circuito de agua de refrigeración de alta temperatura ....................................... 31 Tabla 3.10 Circuito de agua de refrigeración de baja temperatura .................................... 31 Tabla 3.11 Generador Converteam del MGE#1, MGE#2 y MGE#4 ................................. 69 Tabla 3.12 Generador Converteam del MGE#3 ................................................................. 69 Tabla 3.13 Datos de los MGE#1, MGE#2 y MGE#4......................................................... 71 Tabla 3.14 Datos del MGE#13 ........................................................................................... 71 Tabla 3.15 Características de los Transformadores ........................................................... 80 Tabla 3.16 Capacidades y Clasificaciones de los Convertidores de Frecuencia ............... 82 Tabla 3.17 Características de los motores de Propulsión .................................................. 86 Tabla 3.18 Curvas del Set-Point de Velocidad. ............................................................... 116 Tabla 4.1 Datos del Viaje en Lastre Modo Gas .............................................................. 146 Tabla 4.2 Datos del Viaje en Lastre Modo Gas .............................................................. 146 Tabla 4.3 Datos del Viaje en Lastre Modo Gas .............................................................. 147 Tabla 4.4 Datos del Viaje en Lastre Modo Gas .............................................................. 147 Tabla 4.5 Datos del Viaje en Cargado Modo Gas .......................................................... 150 Tabla 4.6 Datos del Viaje en Cargado Modo Gas .......................................................... 150 Tabla 4.7 Datos del Viaje en Cargado Modo Gas .......................................................... 151 Tabla 4.8 Datos del Viaje en Cargado Modo Gas .......................................................... 151 Tabla 4.9 Datos del Viaje en Lastre Modo HFO ............................................................ 154 Tabla 4.10 Datos del Viaje en Lastre Modo HFO .......................................................... 154 Tabla 4.11 Datos del Viaje en Lastre Modo HFO .......................................................... 155 IX Tabla 4.12 Datos del Viaje en Lastre Modo HFO .......................................................... 155 Tabla 5.1 Consumos Teóricos de los motores 12V50DF y 9L50DF ............................ 196 Tabla 5.2 Estimación de los consumos Reales de los motores 12V50DF y 9L50DF del viaje en Lastre Modo-GAS ............................................................................ 196 Tabla 5.3 Estimación de los consumos Reales de los motores 12V50DF y 9L50DF del viaje en Lastre Modo-HFO ............................................................................ 198 Tabla 7.1 Tabla del Balance de la carga de LNG cargado del Buque Barcelona Knutsen ........................................................................................................................ 214 Tabla 7.2 Tabla del Balance de la carga de LNG descargado del Buque Barcelona Knutsen .......................................................................................................... 215 Tabla 7.3 Tabla del Perfil Operacional de distintos viajes del Buque Barcelona Knutsen ........................................................................................................................ 216 Tabla 7.4 Tabla del Perfil Operacional de distintos viajes del Buque Barcelona Knutsen ........................................................................................................................ 216 Tabla 7.5 Tabla de Perfil Operacional de Operación de Carga y Descarga del Buque Barcelona Knutsen .......................................................................................... 216 Tabla 7.6 Tabla de Perfil Operacional de Operación de Carga y Descarga del Buque Barcelona Knutsen ......................................................................................... 217 Tabla 7. 7 Tabla de Perfil Operacional Buque Fuwairit en 24 h .................................... 217 Tabla 7. 8 Tabla de Perfil Operacional Buque Barcelona Knutsen en 24 h ................... 218 Tabla 7. 9 Tabla de Perfil Operacional Buque Barcelona Knutsen en 24 h ................... 218 Tabla 7.10 Tabla de Perfil Operacional Buque Barcelona Knutsen en consumos específicos en Lastre Modo GAS y HFO ......................................................................... 219 Tabla 7.11 Tabla de Perfil Operacional Buque Barcelona Knutsen en consumos específicos en Lastre Modo GAS y HFO ......................................................................... 219 X PLANOS Plano 01 Diagrama Unifilar. Plano 02 DU (Lastre-Modo GAS). Plano 03 DU (Operación Carga-Modo HFO). Plano 04 DU (Cargado-Modo GAS). Plano 05 DU (Operación Descarga-Modo HFO). Plano 06 DU (Lastre-Modo HFO). XI NOMENCLATURA BOG: Boil-Off Gas. CAN: Controller Area Network. CCM: Cylinder Control Module. DFE: Dual Fuel Engine. FV: Forcing Vaporiser. GCU: Gas Combustion Unit. HD: High Duty. HFO: Heavy Fuel Oil. HT: High Temperature. IAS: LD: Low Duty. LDU: Local Display Unit. LNG: Liquefied Natural Gas (Gas Natural Licuado). LT: Low Temperature. MCM: Main Control Module. MDO: Marine Diesel Oil. MGE: Main Generator Engine. NBO: Natural Boil-Off. PEC: Potential Electronic Control. PID: Proporcional Integral Derivativo. PM: Propulsion Motor. RBO: Remanent Boil-Off. SFR: Specific Fuel Rate. VPI: Impregnación de Presión por Vacío. WECS: Wartsila Engine Control System. XII WG: Waste-Gate. XIII CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN A LA PROPULSIÓN DE BUQUES LNG´S DIESEL-ELÉCTRICO 1. 1 INTRODUCCIÓN: Durante los años setenta se produjo la gran innovación del siglo pasado. Hasta entonces el sistema de propulsión dominante en los buques de gran porte era de turbinas de vapor. A consecuencia del incremento de los precios del combustible, se produjo el cambio a la propulsión por motores diesel de dos tiempos, debido al notable ahorro de costo de combustible que esta maquinaria proporcionaba sin desmerecer en cuanto a fiabilidad y costos de mantenimiento comparándola con la propulsión a vapor. Ni los buques existentes fueron una excepción y se produjo la re motorización masiva de toda la flota comercial mundial. Solamente los buques de transporte de LNG han seguido utilizando la propulsión a vapor hasta nuestros días. La ventaja indiscutible que proporcionaba la maquinaria de vapor en estos buques, era el hecho de ser la única capaz de utilizar como combustible los gases evaporados inevitablemente de los tanques de carga y de completar sus necesidades energéticas con combustible líquido (HFO). Esta característica única, unida a la alta fiabilidad de la maquinaria de vapor, ha hecho que su uso se prolongue a pesar de su desventaja notoria en cuanto a rendimiento energético. Pero las condiciones del mercado varían y aparecen nuevas tecnologías ofreciendo una ocasión propicia para la innovación. Para lograr tener éxito en la innovación, es crucial el identificar las desventajas o puntos débiles de las tecnologías utilizadas hasta el momento y que las hacen objetivos de la 2 innovación, como conocer las ventajas o puntos fuertes que hacen que tales tecnologías se sigan utilizando y que actúan como frenos de la innovación. Toda propuesta de innovación ha de reducir las desventajas de la tecnología a reemplazar sin perder las ventajas que esta tenia, manteniéndolas, haciéndolas más significativas, incluso añadiendo otras nuevas. Figura1.1: Buque LNG del tipo de esferas (Imágenes de Google). Criterios de valoración de las opciones tecnológicas: Economía. Emisiones. Seguridad. Fiabilidad. Redundancia. Mantenimiento. Tripulación. 3 Figura1.2: Buque LNG del tipo de esferas (Imágenes de Google). Las Principales desventajas de las instalaciones de vapor son: La economía. Las emisiones. La falta de redundancia. Las principales ventajas de las instalaciones de vapor y por tanto los mayores frenos a la innovación son: La seguridad. La fiabilidad. El mantenimiento. 4 Las alternativas a la propulsión de vapor fueron las siguientes: Propulsión mecánica con: Motores Diesel de dos tiempos y planta de re licuefacción. Propulsión Eléctrica con: Turbinas de Gas. Motores Gas-Diesel. Motores de Gas. Motores Dual-Fuel. Pero todas estas alternativas tenían pocas posibilidades de propulsión eléctrica, por los siguientes factores: Turbinas de Gas: Poca flexibilidad en los combustible líquidos complementarios o alternativos. Rendimiento total dependiente de la carga. Inferior a bajas cargas. Rendimiento muy sensible a las condiciones ambientales. Mantenimiento costoso y a realizar en base a cambios de turbinas. Motores Gas-diesel de dos o cuatro tiempos: El gas ha de comprimirse a 250-350 bar. La potencia adicional para conseguir esta presión, disminuye sensiblemente el rendimiento total de esta opción. Los requerimientos de seguridad para una instalación de gas con estas presiones a bordo complican su aceptación. 5 Motores de gas: Al funcionar sólo con gas, no proporcionan ninguna flexibilidad. Aun así existían alternativas con éxito con propulsión mecánica, como: Motores Diesel de dos tiempos y planta de re licuefacción: HFO como combustible: Atractivo económicamente pero empeora las emisiones. Necesidad de distintas calidades de HFO. Buen rendimiento. Recupera el gas evaporado con un cierto costo. Necesidad de instalar más potencia. Cierta redundancia. (Navegación sensiblemente afectada cuando haya un sólo motor principal operativo). Mantenimiento con dificultades en caso de efectuarse sin parar el buque. Alternativas que tenían éxito con propulsión eléctrica: Motores Dual-fuel: Flexibilidad total de combustible: Adaptabilidad a requerimientos económicos, ecológicos y logísticos. Buen rendimiento. Alta redundancia. Cuatro grupos generadores. 6 Mantenimiento realizable sin parar el buque. Gas a baja presión. Alto rendimiento Baja presión de gas Bajas emisiones debido a: Alto rendimiento. Combustible limpio. Combustión de mezcla pobre. Flexibilidad de Combustible: Modo Gas Modo Diesel Teniendo los diferentes rendimientos una planta de vapor, con un Dual-Fuel Eléctrico: Planta de vapor: Combustible/ BOG: 100% Calderas: 89% Turbina de vapor: 34% Reductora: 98% Ejes: 98% Rendimiento propulsivo: 29% Dual-Fuel Eléctrico: Combustible/ BOG: 100% 7 Motores DF: 48% Alternadores: 97% Transf. y Convert.: 98% Motores eléctricos: 98% Reductora: 98% Ejes: 98% Rendimiento propulsivo: 43% Todos estos factores, impulsaron la construcción de buques LNG Dual-Fuel-Eléctricos, en vez de, los convencionales con turbina de vapor. Por este motivo, en el siguiente trabajo se realizara una descripción del Buque Barcelona Knutsen, con propulsión DF-Eléctrico y un análisis de operaciones que realiza este. Pudiendo observar diferentes situaciones con el análisis de la carga de LNG que transporta, analizando también un viaje “Completo”. Consistiendo este, en la situación de viaje en lastre modo GAS, realiza la operación de carga, viaje cargado en modo GAS más su correspondiente operación de descarga y por último el viaje en lastre en modo HFO. También se estudiara la comparativa de 24h en lastre en modo GAS y HFO del buque “Fuwairit” (Planta Vapor) con el “Barcelona Knutsen” (Diesel-Eléctrico) en mismas condiciones. Terminado con un análisis de consumo especifico de los viajes en lastre en Modo GAS y HFO. 8 CAPITULO 2 OBJETIVOS DEL ANÁLISIS OPERACIONAL DEL BUQUE DIESEL ELÉCTRICO LNG’C BARCELONA KNUTSEN Este trabajo ha sido realizado con el fin de estudiar, una descripción exhaustiva del Buque LNG´c Barcelona Knutsen respecto su perfil operacional. Pudiendo observar datos reales que obtiene en sus operaciones. Para poder lograr este objetivo de análisis al lector, se consideraron los siguientes objetivos específicos: Dar a conocer las características principales de este buque, dando una breve descripción de un motor Dual, como el que se encontrara en él. Explicando cada elemento más importante que compone la planta de propulsión y la planta de gas, para poder dar paso a la comprensión del método operacional que realiza este. Ya que todo ello intervendrá en el posterior análisis de los modos de operación. En segundo término, se expondrán todos los datos de Boil-Off de dos viajes realizados en Modo GAS, tanto cargado como en lastre, para poder realizar el estudio de la carga como método de combustible para la propulsión. Analizando que procesos pasa esta, desde el día que se sale cargado hasta que se llega a puerto, se descarga y se vuelve en lastre quemando este Boil-Off generado. Se continuara, por realizar un estudio integro con datos reales de cada viaje, con el fin de ver el perfil operacional que realiza este tipo de buque. Donde se obtendrán energías generadas, consumos obtenidos, velocidades……pudiendo estudiar la evolución de viaje que realiza. Todos los viajes que se nombraran en conjunto, como viaje “Completo” se realizara una comparativa, con el objetivo del estudio exhaustivo de este. Con el propósito de poder hacer una pequeña comparativa con un buque de turbinas, se explicaran las características de este para poder ver el perfil operacional de un buque con el otro en 24h. Por último, y a fin de concluir se realizara el consumo específico en situación de lastre en modo GAS y HFO, para verificar datos del fabricante respecto del consumo teórico con el real. 10 CAPITULO 3 MATERIAL Y METODOS 3.1. Descripción de un motor Dual: Un motor Dual es aquel que puede realizar la combustión con MDO (Marine Diesel Oil), HFO (Heavy Fuel Oil) y GAS (Metano) + Llama Piloto. Cuando este opera en modo GAS, realiza un ciclo Otto y en MDO es un ciclo convencional. MODO GAS: Ciclo Otto. Admisión de gas a baja presión. Inyección de llama Piloto. Figura 3.1: Ciclo Otto quemando GAS (Wartsila Manual). 12 MODO DIESEL: Ciclo Diesel. Inyección Diesel. Figura 3.2: Ciclo Otto quemando DIESEL (Wartsila Manual). Para que realice la combustión, estos motores duales cuando operan en modo GAS trabajan con el principio LEARN-BURN. Este consiste en que cuando el gas es inyectado en el aire a su paso por el conducto de admisión, la formación de la mezcla se realiza por la turbulencia a su paso por la válvula de admisión al cilindro. Al final del proceso de compresión, la mezcla se asciende por la inyección de la llama Piloto, cuya combustión sigue el mismo proceso que un ciclo Otto convencional, como ya se ha comentado antes y operando en common-rail. Se fundamenta en suministrar al motor una mezcla de aire y gas, cuya cantidad de aire es mucho mayor que la necesaria para la combustión completa de todo el gas. La combustión de esta mezcla pobre, reduce los picos de temperatura y por lo tanto las emisiones de NOx. Por otra parte, se ve incrementado el rendimiento y pueden alcanzarse altas potencias de salida sin riesgo de detonación. Este tipo de combustión, es controlada por λ, que logra una relación de aire/combustible correcta para el motor 13 durante todas las operaciones de funcionamiento. Esto se consigue, en este caso con una válvula que by-pasea los gases de escape, llamada “Waste-Gate”, que controla la presión de aire de carga en la turbo, haciendo que entre la cantidad de aire de carga que entra al motor. Durante el arranque del motor, la válvula de descarga “WG” se mantiene totalmente cerrada. Cuando al motor se le aplica una carga al motor, la “WG” se controla mediante un bucle cerrado PID. Este regulador obtiene información de la medición de presión del aire de admisión. Esta referencia se calcula a partir de una carga y velocidad basada en una presión de referencia. Cada cilindro tiene un ajuste individual de alimentación de gas y encendido para cada cilindro, equipados con un sensor de detonación, llamado “Knocking”. La alimentación de gas, se ajusta individualmente para obtener la relación aire-combustible correcta en cada cilindro, como ya se ha comentado antes. La última fase de la combustión que es la detonación es el llamado “Knock Limit”. Figura 3.3: Concepto Learn -Burn (Wartsila Manual). 14 Figura 3.4: Concepto Learn –Burn 12V50DF y 9L50df (Wartsila Manual). 15 3.2 Descripción del Buque LNG diesel eléctrico “Barcelona Knutsen”: 3.2.1 Características del Buque: Astillero: Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering Co., Ltd. Okpo Shipyard. Número de Quilla: 2267. Nombre del buque: BARCELONA KNUTSEN. Fecha de Entrega: 22 de abril de 2010. Bandera: ESPAÑOLA. Número de la OMI: 9401295. Tipo de carga: Gas Natural. Tipo de buque: Buque Gasero. Armazón: Arco con bulbo y armazón rastrillado. Popa: De espejo. Navegación: Transporte internacional. Clasificación DNV: +1A1, petrolero para el gas licuado, buque tipo 2G (- 163°C, 500 kg/ m3, 0,25 bares), NAUTICUS (Nueva construcción), PLUS-2, E0#, NAUT-OC, F-A##, CLEAN, GAS FUELLED, TMON, BIS, RP. Eslora total: Aproximadamente 290,00 m. Eslora entre los perpendiculares: 279,00 m. Manga: 45,80 m. Calado: 26,50 m. Puntal: 12,90 m. Cubierta libre: Cubierta Sumergida. Capacidad de carga total: 173.400 m3. Válvula de seguridad de los tanques de carga: 250 mbar. Válvula de seguridad del aislamiento: 10 mbar. Velocidad de servicio: 19,5 nudos. Potencia Total de los Generadores: 19950 KW. Potencia propulsora (en el eje) 13.240 kW x 77,8 RPM, cada uno. 16 Figura 3.5: Plano general del buque LNG “Barcelona Knutsen”. (Machinery Operating Manual). 17 3.2.2 Disposición general de la Sala de Máquinas: El LNG “Barcelona Knutsen”, es un buque diesel-eléctrico el cual dispone de 8 plantas + GCU, por las cuales se distribuyen los diferentes equipos para la generación de energía eléctrica, abastecimiento de la planta y buque. Figura 3.6: Plano del fondo de la sala de máquinas del buque LNG “Barcelona Knutsen”. (Machinery Operating Manual). 18 Figura 3.7: Plano de la 3º cubierta de la sala de máquinas del buque LNG “Barcelona Knutsen”. (Machinery Operating Manual). 19 Figura 3.8: Plano de la 2º cubierta de la sala de máquinas del buque LNG “Barcelona Knutsen”. (Machinery Operating Manual). 20 Figura 3.9: Plano de la 1º cubierta de la sala de máquinas del buque LNG “Barcelona Knutsen”. (Machinery Operating Manual). 21 Figura 3.10: Plano de la cubierta principal “A” de la sala de máquinas del buque LNG “Barcelona Knutsen”. (Machinery Operating Manual). Figura 3.11: Plano de la cubiertas “B” y “C” de la sala de máquinas del buque LNG “Barcelona Knutsen”. (Machinery Operating Manual). 22 Figura 3.12: Plano de la cubierta “D” de la sala de máquinas del buque LNG “Barcelona Knutsen”. (Machinery Operating Manual). Figura 3.13: Plano de la GCU del buque LNG ‘c “Barcelona Knutsen”. (Machinery Operating Manual). 23 3.2.3 Sistema de Generación del Buque LNG’c Barcelona Knutsen: Hay cuatro generadores diesel suministrando energía eléctrica al buque. Los generadores Nº1, Nº2 y Nº4 son el modelo Wärtsilä 12V50DF que aportan una potencia de 11400kW. El generador Nº3, sin embargo, es un Wärtsilä 9L50DF y aporta una potencia de 8550kW. Los cuatro motores son capaces de funcionar en modo HFO (Heavy Diesel Oil), MDO (Marine Diesel Oil) y modo GAS. El Diagrama Unifilar de la Planta se encuentra en el Plano 01. Figura 3.14: Disposición del generador principal Wartsila 12V50DF. (Machinery Operating Manual). 24 Figura 3.15: Disposición del generador principal Wartsila 12V50DF. (Machinery c cOperating Manual). Figura 3.16: Disposición del generador principal Wartsila 12V50DF. (Machinery Operating Manual). 25 Figura 3.17: Disposición del generador principal Wartsila 12V50DF. (Machinery Operating Manual). Figura 3.18: Disposición del generador principal Wartsila 9L50DF. (Machinery Operating Manual) 26 . Figura 3.19: Disposición del generador principal Wartsila 9L50DF. (Machinery Operating Manual). 27 Estos motores disponen de las siguientes características: 12V50DF 11400 500 580 19,5 9,9 Salida del Generador Diámetro del Cilindro Carrera Presión media efectiva a 514rpm Velocidad media del pistón a 514rpm 9L50DF 8550 500 580 19,5 9,9 Unidad kW mm mm bar m/s Tabla 3.1: Wartsila 12V50DF x 3, 9L50DF x 1 (Machinery Operating Manual). Caudal de aire, 100% carga Temperatura máx. en la aspiración del turbo Temperatura después del enfriador de aire (TE 601) 12V50DF Gas HFO 17,3 23,2 45 45~55 9L50DF Gas HFO 13,0 17,3 45 45~55 Unidad kg/s ºC ºC Tabla 3.2: Sistema de combustión de aire (Machinery Operating Manual). Caudal de gases, 100% carga Caudal de gases, 75% carga Caudal de gases, 50% carga Temperatura después del turbo al 100% de carga (TE 517) Temperatura después del turbo al 75% de carga (TE 517) Temperatura después del turbo al 50% de carga (TE 517) Contrapresión de los gases de escape 12V50DF Gas HFO 17,9 23,8 14,2 18,8 9,8 13,5 9L50DF Gas HFO 13,5 17,8 10,6 14,1 7,4 10,1 400 348 400 348 ºC 430 344 430 344 ºC 475 370 475 370 ºC 0,03 0,03 0,03 0,03 bar Tabla 3.3: Sistema de gases de escape (Machinery Operating Manual). 28 Unidad kg/s kg/s kg/s 12V50DF 9L50DF Gas HFO Gas HFO 1410 1660 1060 1250 1380 2480 1030 1860 970 1330 730 1000 1020 1310 760 980 410 460 310 350 Agua de Chaquetas Aire de Carga, Circuito AT Aire de Carga, Circuito BT Aceite de Lubricación Radiación, etc. Unidad kW kW kW kW kW Tabla 3.4: Balance Térmico, *Al 100% de rendimiento y a velocidad nominal. Las figuras son válidas para las condiciones ambiente según ISO 3046/1, a excepción de la temperatura de agua de baja temperatura, que es 35ºC con gas y 45ºC a combustible. Y con agua accionada por el motor, y las bombas de lubricación y de prueba del combustible (Machinery Operating Manual). 12V50DF Gas HFO 7296 7620 8181 7258 7562 8105 1,0(*) 189 1,5(*) 189 2,0(*) 196 Consumo de energía al 100% de carga Consumo de energía al 75% de carga Consumo de energía al 50% de carga Consumo de Gas al 100% de carga Consumo de Gas al 75% de carga Consumo de Gas al 50% de carga Consumo de Fuel al 100% de carga Consumo de Fuel al 75% de carga Consumo de Fuel al 50% de carga 9L50DF Gas HFO 7296 7620 8181 7258 7562 8105 1,0(*) 189 1,5(*) 189 2,0(*) 196 Unidad kJ/kWh kJ/kWh kJ/kWh kJ/kWh kJ/kWh kJ/kWh g/kWh g/kWh g/kWh Tabla 3.5: Consumo de combustible, (*) Estimación del consumo de combustible diesel experimental en modo del gas. (Machinery Operating Manual). Presión antes de las bbas de inyección (PT101) Min. viscosidad de MDF Viscosidad HFO antes del generador Max. temperatura HFO antes del generador (TE101) Cantidad de combustible MDF de fugas, con 100% de carga Cantidad de combustible HFO de fugas, con 100% de carga 12V50DF Gas HFO 7 2,8 16~24 140 9L50DF Unidad Gas HFO 7 bar 2,8 cSt 16~24 cSt 140 ºC - 45,2 - 33,9 kg/h - 9,0 - 6,8 kg/h Tabla 3.6: Sistema de Fuel Oil. (Machinery Operating Manual). 29 Presión nominal (PT301) Presión min. durante el arranque generador (20ºC) Presión máxima (PT301) Lim. de baja presión en el aire de arranque Consumo en el arranque a 20ºC (manual) Consumo en el arranque a 20ºC (con slowturn) 12V50DF Gas HFO 30 10 30 18 6,0 7,2 9L50DF Gas HFO 30 10 30 18 5,4 6,5 Unidad bar bar bar bar Nm3 Nm3 Tabla 3.7: Sistema de aire de arranque. (Machinery Operating Manual). Presión nominal antes de los Cojinetes (PT201) Presión máxima después de la bba Capacidad de aspiración máx. (con pérdidas) Presión de cebado nominal (PT201) Temperatura nominal antes de los Cojinetes (TE201) Temperatura después del generador aproximada Capacidad de bombeo de la bba acoplada Capacidad de bombeo de la bba eléctrica Caudal de aceite a través del generador Capacidad de cebado de la bba Volumen de aceite en el tanque Consumo aproximado de aceita al 100% de carga Caudal de ventilación del cárter al 100% de carga Máx. contrapresión de ventilación del cárter Volumen de aceite del virador Volumen de aceite del governor 12V50DF Gas HFO 4,0 8,0 0,4 0,8 63 78 221 210 170 65,0 26,9 0,5 1900 0 68~70 1,4~6,5 9L50DF Gas HFO 4,0 8,0 0,4 0,8 63 78 162 160 130 51,0 23,7 0,5 1900 0 68~70 1,4~6,5 Unidad bar bar bar bar ºC ºC m3/h m3/h m3/h m3/h m3 g/kWh l/m bar l l Tabla 3.8: Sistema de lubricación. Las pérdidas del tratamiento del aceite lubricante y los cambios de aceite no se incluyen en el consumo del mismo. El volumen del aceite lubricante del motor depende del tipo de motor. (Machinery Operating Manual). 30 Presión nominal en el gen. después de la bba (PT401) Presión máx. en el gen. después de la bba (PT401) Temperatura aprox. antes de los cilindros (TE401) Temperatura aprox. después de los cilindros (TE402) Temperatura nominal después del enfriador Capacidad nominal de la bba acoplada Caída total de presión en el generador Max. caída de presión en el sistema exterior Presión del tanque de expansión Volumen de agua en el generador 12V50DF Gas HFO 2,5+estatica 4,8 74 82 91 270 0,5 1,5 0,7~1,5 1,7 9L50DF Gas HFO 2,5+estatica 4,8 74 82 91 200 0,5 1,5 0,7~1,5 1,5 Unidad bar bar ºC ºC ºC m3/h bar bar bar m3 Tabla 3.9: Circuito de agua de refrigeración de alta temperatura. (Machinery Operating Manual). Presión nominal en el gen. después de la bba (PT471) Presión máx. en el gen. después de la bba (PT471) Temperatura max. antes de los cilindros (TE471) Temperatura min. antes de los cilindros (TE471) Capacidad nominal de la bba acoplada Caída de presión en el enfriador Max. caída de presión en el sistema exterior Presión del tanque de expansión 12V50DF Gas HFO 2,5+estatica 4,4 38 25 270 0,3 2,0 0,7~1,5 9L50DF Gas HFO 2,5+estatica 4,4 38 25 200 0,3 2,0 0,7~1,5 Unidad bar bar ºC ºC m3/h bar bar bar Tabla 3.10: Circuito de agua de refrigeración de baja temperatura. (Machinery Operating Manual). 31 Los motores son turbo, intercooler, diesel de 4 tiempos, con inyección directa de combustible líquido. El bloque motor está fundido en una sola pieza. Los cojinetes principales son colgantes. La tapa de cojinetes principal está sostenida por dos tornillos hidráulicamente tensionados y dos tornillos laterales horizontales. El cabezal de refrigeración con agua se tira en el bloque del motor. Las tapas del cigüeñal están hechas de metal ligero y están selladas contra el bloque del motor mediante un sello de goma. El cárter de aceite lubricante está soldado. Las camisas de los cilindros se han diseñado con cuellos altos y están perforados con agujeros de refrigeración. El efecto de refrigeración se optimiza para proporcionar una temperatura correcta de la superficie interna. El forro está provisto de un anillo anti-pulido en la parte superior de la cavidad, para eliminar el riesgo de agujeros en el pulido. Los cojinetes principales son tri-metal y pueden ser quitados bajando la tapa de cojinetes. Está provisto de un gato hidráulico para el cojinete, y de esta forma, poder bajar y subir la tapa de cojinetes. El cigüeñal está forjado de una pieza y se equilibra con los contrapesos según sea necesario. Las bielas también son forjadas. Están diseñadas en tres piezas. El pie de biela se diseñó para conseguir que sustentase la mayor superficie. La cabeza de biela es también de tipo tri-metal. 32 El sistema del aro del pistón en el motor Wärtsilä 50DF consta de dos aros de compresión cromados y un aro raspador del aceite por resorte con bordes cromados. Los surcos del aro de la parte superior del pistón están endurecidos. El aceite de refrigeración entra en el espacio de refrigeración a través de la biela. Estos espacios de refrigeración, están diseñados para dar un efecto agitador óptimo. Parte del aceite que va al espacio de refrigeración, se dirige a la falda del pistón para proporcionar lubricación, aunque las boquillas están situadas en el propio pistón. La cabeza del cilindro es de hierro de fundición especial el cual es fijado por cuatro tornillos hidráulicamente tensionados. La cabeza es de doble cubierta y el agua de refrigeración circula forzada desde la periferia hacia el centro dando una refrigeración eficiente en las áreas más importantes. Las válvulas de admisión son chapadas de estelita y los troncos están cromados. Los aros de asiento de las válvulas son de hierro de fundición y son de tipo intercambiable. Las válvulas de escape sellan contra los aros de asiento de la válvula que están directamente enfriados. Estos aros de asiento están hechos de un material resistente a la corrosión y picaduras, y se pueden cambiar. En el eje de camones está formado por piezas separadas, por lo que es posible extraer un pedazo del árbol de levas lateral. Las bombas de inyección llevan integrado los seguidores del rodillo, y se pueden cambiar mediante el ajuste de la medida de base con el tornillo de leva. Las bombas y las tuberías se encuentran en un espacio cerrado, por lo que se llama "caja caliente", por la operación con combustible pesado. 33 El enfriador de aire de carga (intercooler) está diseñado para un fácil mantenimiento y equipado con un separador de agua (= colector de niebla de agua). El sistema de lubricación de aceite interno se proporciona a partir de aceite del cárter, mediante conexiones y un tipo de filtro centrífugo. El sistema de suministro de aire de arranque en los cilindros es controlado por el distribuidor dirigido por el árbol de levas. Figura 3.20: Sistema de Inyección del Wartsila 12V50DF y 9L50DF. (Wartsila Manual). 34 3.2.3.1 Sistema de combustible: Existen dos modos de funcionamiento, el modo de gasóleo (combustibles líquidos: fuel pesado o MDO) y el modo de gas. En el modo de gas, el gas de baja presión se mezcla con el del aire de combustión en el canal de entrada de aire en la culata. La mezcla es comprimida en el cilindro durante la carrera de compresión y el encendido se inicia con una pequeña cantidad de combustible piloto que se inyecta en la cámara de combustión a 900 bar. Esto es,el motor desarrollo un ciclo Otto con encendido por llama piloto. En los modos de gasóleo (combustible pesado o MDO), el combustible líquido se inyecta en el cilindro al final de la carrera de compresión por medio de la inyección de la bomba. En los modos de combustible líquido no hay gas mezclado con el aire, pero el combustible piloto es inyectado, para evitar obstrucción en los orificios piloto de la boquilla o tobera. 3.2.3.1.1 Sistema de inyección de combustible: Las tuberías de combustible pesado están bien aisladas y equipadas con calefacción. La capacidad de apagado de la calefacción de las tuberías cuando se trabaja con MDO, debe ser posible en todo momento. Cualquier disposición para cambiar el tipo de combustible durante la operación debe estar diseñada para obtener un cambio suave en la temperatura y la viscosidad del combustible. Al cambiar de HFO a MDO, la viscosidad en el motor debe estar por encima de 2,8cSt. Nunca se debe caer por debajo de 2,0 cSt, incluso durante condición transitoria corta, el gradiente de temperatura debe ser de máxima 4 ° C por minuto. 35 Las bombas de inyección son bombas de un cilindro con una función de levas de rodillos. La fuga de combustible es conducida a un sistema de tuberías a la presión atmosférica fuera de la bomba, o de nuevo a la baja presión del circuito de la bomba de inyección. Cada bomba de inyección está equipada con un tope de emergencia, que se añade al sistema electro-neumático de protección de sobre velocidad. La línea de inyección de la bomba, se compone de un tubo de inyección y una pieza de conexión, que se adjunta en el soporte, el cual es de entrada de forma cónica. La llamada llama piloto del sistema de combustible es un sistema "common rail", alimentado por una bomba, éste es directamente impulsado por la bomba de engranajes conducida por un extremo del cigüeñal. Una pieza de conexión se monta en cada culata para conectar las tuberías de cada cilindro. Desde la pieza, el combustible se alimenta a través de una tubería con la válvula de inyección. La línea de inyección de combustible principal se compone de dos partes, la pieza de conexión y el tubo de inyección de la bomba de inyección. El extremo esférico de la pieza de conexión se presiona contra el puerto de entrada de la tobera cónica principal a través de una brida. La línea de combustible piloto consta de cilindro de tuberías específicas blindado. Hay piezas de unión en la cabeza del cilindro y tubos de conexión entre la pieza de conexión y la válvula de inyección. La bomba de combustible piloto es de 8 o de 4 cilindros con pistones radiales impulsados directamente por la bomba de engranajes acoplada en el extremo del cigüeñal. La unidad reguladora de presión está controlada eléctricamente por el sistema de control del motor. En la línea de alimentación, un grupo de válvulas con un filtro regula la entrada de presión a la bomba. Una válvula de seguridad se monta en la línea de alta presión. La válvula de inyección es un piloto combinado y la válvula principal de inyección de combustible, ubicado en la culata. La válvula se compone de dos partes titular de la boquilla y la boquilla. El combustible entra en el soporte de boquilla hacia los lados, a través de dos 36 tubos de conexión con los extremos esféricos presionados contra el puerto cónico en el soporte. 3.2.3.2 Sistema de combustible de gas: Antes de que el gas sea suministrado al motor, pasa por un órgano de regulación de gas. La unidad incluye un filtro de los reguladores, válvulas de cierre y válvulas de ventilación. La presión del gas de salida es controlada por el control sistema (WECS), de acuerdo con la carga del motor y las condiciones del ambiente del lugar. El gas se suministra a través de un tubo común a lo largo del motor, continuando con unos tubos de alimentación individual para cada cilindro. La admisión de gas se controla con la "Válvula principal gas de admisión”. La válvula es de accionamiento eléctrico y es controlada por el sistema de control (WECS).La presión principal del gas en el motor se puede comprobar en la pantalla local. Las alarmas se establecen por la diferencia de presión entre el aire de baja presión y la presión del propio gas. La válvula de gas de admisión principal controla la cantidad de gas suministrado a cada cilindro del motor. En un motor en V, la válvula se encuentra en la culata. En un motor en línea, la válvula se encuentra entre el colector y la tubería de gas del cilindro de entrada de aire. El gas se alimenta en el canal de entrada de la culata. El ingreso principal de gas es mediante una válvula de accionamiento eléctrico directo. Con el sistema de control (WECS) es posible ajustar la cantidad de gas suministrado a los cilindros individuales. Figura 3.21: Sistema de Control de Inyección del Wartsila 12V50DF y 9L50DF. (Wartsila Manual). 37 3.2.3.3 Sistema de aceite de lubricación: Los sistemas de lubricación de los motores principales son de tipo de aceite de cárter seco. El aceite se filtra y se separa fuera del motor. Además de la lubricación de pistones, cojinetes, etc. el aceite lubricante también lleva a cabo la transferencia de calor y la limpieza de la máquina en el interior. Desde el tubo de distribución en la parte inferior del cárter, el aceite comienza su distribución. El aceite lubricante llega hasta el espacio de la corona del pistón de enfriamiento y, posteriormente, regresa al cárter. Parte del aceite lubricante también va a la falda del pistón antes de regresar a depósito de aceite… El sistema de lubricante en el motor incorpora las tuberías que suministran lubricante a los puntos de operación más importantes. Las tuberías se encuentran en ambos extremos del motor, donde el aceite es conducido o rociado a varios puntos. El sistema de aceite lubricante está equipado con una válvula reguladora de presión. Esto mantiene la presión constante en el tubo de alimentación de aceite lubricante, incluso bajo condiciones variables, tales como los cambios de presión después de la bomba de alimentación, caída de presión en general, los cambios en los refrigeradores y filtros, etc. La válvula de seguridad evita que la presión del aceite se eleve demasiado por ejemplo, da alta en caso de obstrucción en la tubería de aceite. La válvula es idéntica a la válvula de regulación, a excepción de no tener el control del aceite de conexión. Las bombas de pre-lubricación arrancan automáticamente cuando la velocidad del motor cae por debajo de un rpm preestablecidas. Se detienen automáticamente cuando la velocidad del motor se eleva por encima de un rpm preestablecidas. La capacidad del aceite lubricante de la bomba de los motores es 65m3/h. La accionada por el motor es una bomba de tornillo de tres rotores. El aceite es impulsado por el mecanismo de engranajes en el extremo libre del motor. El cárter del motor está provisto de un detector de niebla de aceite para proteger contra el riesgo de explosión del cárter. Es esencial comprobar el funcionamiento del dispositivo detector y prueba con regularidad. El cárter del motor también está equipado con un sistema de ventilación que evita que haya alta presión en el cárter. Los motores están provistos de un by-pass del filtro de tipo 38 centrífugo como complemento al filtro principal. Los filtros centrífugos tienen como deber principal, indicar la calidad del aceite lubricante. Figura 3.22: Sistema de lubricación de aceite del Wartsila 12V50DF y 9L50DF. (Wartsila Manual). 39 3.2.3.4 Sistema de enfriamiento de agua: El motor es enfriado por un sistema de circuito cerrado de agua dulce, dividido en un circuito de alta temperatura (HT) y un circuito de baja temperatura (LT). El sistema HT es gestionado a través de la válvula de control de temperatura en cada DF (dual fuel). El agua de refrigeración se enfría a parte en un refrigerador central. El tipo de motor es de serie equipado con una función en dos etapas de carga mediante enfriadores de aire para la recuperación de calor aumenta o calentamiento del aire cuando la combustión esta fría. El circuito incluye HT cilindros, culatas, del aire de sobrealimentación y turbo-cargador. Los flujos de agua HT son mandados por la bomba al conducto de distribución emitidos en el bloque del motor. De los conductos de distribución, el agua fluye a través de las camisas de cilindro y continúa hasta las cabezas de los cilindros. En la cabeza del cilindro el agua es forzada a fluir por la cubierta intermedia a lo largo de la placa de fuego, alrededor de los asientos de las válvulas de escape y hasta a lo largo de la manga del inyector de combustible. El circuito de LT enfría el aire de admisión y el aceite lubricante. El agua LT fluye primero a través de la segunda etapa del enfriador del aire de sobrealimentación, luego, independiente, al enfriador de aceite lubricante a través de la válvula de control de temperatura independiente. La refrigeración necesaria para el agua LT es adquirida en la central de agua más fría. Los tubos de ventilación de los cilindros y el sistema de refrigeración del turbocompresor están conectados a la caja de ventilación. A partir de este cuadro de ventilación, así como del enfriador de aire de carga, una tubería de ventilación conduce al depósito de expansión, los tubos de expansión se conectan a los tubos de entrada de las bombas de LT y HT. Para los efectos de precalentamiento, un circuito de calefacción con una bomba y el calentador son conectados en el circuito antes mencionado. Las válvulas de no retorno en el circuito ayudan a que el agua fluya en la dirección correcta. Antes de empezar, el circuito de HT se calienta hasta un mínimo de 70 ° C por un calentador por separado. Esto es de suma importancia en el arranque y ralentí con 40 combustibles pesados. Las bombas accionadas por el motor de tipo centrífugo por la parte del mecanismo en el extremo libre del motor. Figura 3.23: Sistema de enfriamiento de agua del Wartsila 12V50DF y 9L50DF. (Wartsila Manual). 41 3.2.3.5 Sistema de gases de escape: El sistema de gases de escape es una combinación de impulsos y constantes a la presión del sistema. Esto conserva la energía cinética de los gases en una presión constante en el tubo de escape. Los gases de escape de cada cilindro, se llevan a un colector común (en el motor en línea) o dos colectores comunes (en los motores en V), el colector de escape está después conectado al turbocompresor. Los tubos están provistos de un fuelle en cada extremo para evitar la deformación térmica. El sistema de escape al completo, está rodeado por una caja de aislante mediante hojas de acero flexibles montado en la estructura del motor. Para mantener la proporción correcta de aire-combustible, el motor está equipado con una válvula de compuerta de escape de los gases residuales (waste-gate). Esto mantiene la presión de aire en el colector a un nivel óptimo, en todo el rango de potencia de salida. La válvula de compuerta de residuos funciona con un regulador y ajusta de este modo, la relación aire-combustible al valor correcto, independientemente de que varíen las condiciones reinantes (ambiente, temperatura, humedad, etc.). La válvula de compuerta es construida en el motor y se compone de un actuador conectado a la válvula de mariposa. Esto controla el bypass de escape a través de tuberías y la distancia tanto como sea necesario para obtener la proporción correcta de aire-combustible de acuerdo a los valores pre-programados. El sistema de control del motor (WECS) es el control de la presión de aire en el colector. Si la presión es menor que el set point, el sistema de control del motor cerrará la válvula de descarga poco a poco, hasta que se llegue al valor correcto. La lógica de control se lleva a cabo en el sistema de control del motor y no se requieren reguladores externos. 42 3.2.3.6 Sistema de arranque por aire: El motor se arranca con aire comprimido con un máximo de 30bar de presión. Si bien, la presión mínima requerida es de 15bar. La válvula principal de arranque tiene integrada una válvula de estrangulación para hacer el giro lento. Un indicador de presión montado sobre el panel de instrumentos indica la presión antes de la válvula principal de arranque. El tubo de entrada del aire de arranque está previsto de una válvula de retención y una válvula de escape antes de la válvula principal de aire de arranque. Figura 3.24: Sistema de arranque por aire del Wartsila 12V50DF y 9L50DF. (Wartsila Manual). La válvula principal de aire para el arranque está operada neumáticamente a través de las electroválvulas de control, pulsando el botón de inicio en el panel de instrumentos en local o mediante la activación de las solenoides de control remoto. Cuando la válvula principal de arranque se abre, el aire pasa a través de la válvula de giro lento y de ahí, a la válvula de arranque en la culata. Parte del aire pasa a través de la válvula de bloqueo en el engranaje de giro (si es que no trabajan) y a través del distribuidor de aire de arranque abierto a la puesta en marcha de válvulas en la culata. El distribuidor de aire de arranque controla el tiempo de apertura y la secuencia de las válvulas de partida. El giro lento es activado para dos revoluciones si el motor ha estado parado durante un tiempo de más de 30 minutos. La válvula de bloqueo en el engranaje de giro es una medida de precaución para evitar que el motor comience a girar. La válvula principal de arranque es controlada neumáticamente con una válvula de estrangulamiento. 43 Durante el inicio normal, sólo la sección de inicio principal se activa y el aire puede ir libremente a través de la válvula de mariposa. Al giro lento es necesaria que las secciones de la válvula secciones se activen y la válvula de mariposa se mueva para disminuir la cantidad del aire que va al cilindro. El motor está equipado con un sistema neumático para el control de las siguientes funciones por medio de válvulas de solenoide; Parada de emergencia Parada del motor (ida y el exceso de velocidad neumática) Inicio del motor De giro lento del motor 3.2.3.7 Sistema de sobrecarga: La entrada de aire del turbocompresor es directa desde la sala de máquinas a través de un filtro. En el turbocompresor, el impulsor envía a alta velocidad al aire que fluye entonces hasta la voluta y al difusor donde la energía cinética se convierte en presión. La compresión aumenta la temperatura del aire y de la voluta y el difusor, el aire fluye desde aquí a un refrigerador que reduce la temperatura del aire para aumentar su densidad. Se utiliza un enfriador de aire de dos etapas. Esto está ligado a los sistemas de agua HT y LT que enfrían el aire antes de entrar en el cilindro del motor. El refrigerador está montado en el propio motor y se encuentra después de la salida del aire del compresor de la turbo. El proceso de enfriamiento puede dar lugar a la condensación del vapor de agua del aire. Estas gotas de agua condensada pueden quitar la película de aceite de las paredes del cilindro si se le permite entrar en el cilindro, aumentando así el desgaste del cilindro. Para evitar esto, se monta un separador de agua a para eliminar el agua condensada del aire de sobrealimentación. 44 3.2.3.8 Construcción: Bloque del motor: El hierro de fundición del bloque del motor se convierte en una única pieza. La camisa de agua, tiene tuberías incorporadas en el bloque motor. Algunas de las tapas del cárter del motor están equipadas con válvulas de seguridad para aliviar la sobrepresión en caso de una explosión del cárter. El número de válvulas de alivio depende del tipo de motor, así, en los motores en V sólo lleva válvulas por una banda, mientras que el motor en línea dispone de válvulas a todo lo largo. El cárter del motor también tiene un tubo de ventilación con una válvula de retención que dispone de una conexión de desagüe. La salida de este tubo de ventilación se debe colocar lejos de la sala de máquinas. Figura 3.25: Bloque Motor del Wartsila 12V50DF y 9L50DF (Wartsila Manual). Cuerpo de cojinetes: Las tapas de los cojinetes principales, que soportan el cigüeñal, se sujeta por tornillos de tensado hidráulico, dos abajo y dos horizontalmente. Los cojinetes son axialmente guiados por unas aletas para proporcionar un montaje correcto. Todos los cojinetes principales están equipados con sensores de temperatura. 45 Volante de Inercia / Cojinetes de empuje: Un volante de inercia combinado / cojinete de empuje se encuentra al final del DE del generador. Los cojinetes del volante son del mismo tipo que los cojinetes principales, sólo que son de diferente tamaño. Los dos pares de arandelas de empuje son guiados por el cigüeñal axialmente. Los cojinetes del árbol de levas: Los casquillos del árbol de levas se colocan en cajas directamente en el bloque del motor. De esta forma, el buje puede ser inspeccionado y medido ya sea por la eliminación de la revista del árbol de levas o por la apertura de una conexión en el árbol de levas y deslizar el eje completo hacia el extremo libre del motor. Cilindro: La camisa del cilindro está hecha por centrifugación de una aleación especial de acero fundido. El cuello está equipado con orificios de refrigeración y perforaciones para un seguimiento de la temperatura. Figura 3.26: Camisa de Cilindro del Wartsila 12V50DF y 9L50DF (Wartsila Manual). 46 Cigüeñal: El cigüeñal está forjado de una sola pieza y dotado de contrapesos. Estos, están sujetos con tornillos tensión hidráulica. En la conducción final del motor, el cigüeñal está equipado con un anillo en V para el sellado del cárter del motor, un volante de inercia combinado / cojinete de empuje y una rueda dividida para mover el eje de camones. El cigüeñal se puede mover con un dispositivo eléctrico que gira el volante (virador). El motor está equipado con un amortiguador de vibraciones para amortiguar las vibraciones torsionales que son provocadas por el motor. Figura 3.27: Cigüeñal del Wartsila 12V50DF y 9L50DF (Wartsila Manual). Biela y pistón: La biela está hecha en tres piezas. Tuvo una gran investigación y desarrollo que se ha llevado a cabo para desarrollar una biela en la que las fuerzas de combustión se distribuyen en un área de máximo apoyo y donde los movimientos relativos entre las superficies de contacto se reducen al mínimo. La biela está forjada y mecanizada con secciones circulares de la aleación de acero. En la cabeza de biela está dividida horizontalmente en tres partes para permitir la sustracción del pistón y piezas de conexión. Todos los pernos de biela están hidráulicamente apretados. El cojinete de la biela y el cojinete del pasador son también de diseño tri-metal. Entre ambos 47 extremos de la biela hay una gran compresión. El aceite es llevado al pasador y el pistón a través de un orificio existente en la biela. Figura 3.28: Biela del Wartsila 12V50DF y 9L50DF (Wartsila Manual). Cojinete de Cabeza de Biela: La biela está dividida horizontalmente en tres partes para permitir la fácil sustracción de los pistones y los cojinetes de la biela. Dos cojinetes de tipo tri-metal se colocan en la cabeza de biela. La cabeza de biela está conectada a la varilla de conexión hidráulica mediante tornillos de tensión. De igual modo, están conectadas las dos mitades de la biela. Culata con válvulas: Todos los cilindros tienen una cabeza de cilindro, con dos válvulas de admisión y dos de escape con rotores (llamadas por wärtsilä rotocaps), una válvula de inyección principal, una válvula de arranque y una válvula de admisión de gas. Las culatas son de fundición gris de especial calidad y están refrigeradas por agua. El agua de refrigeración se alimenta en la culata del bloque del motor a través de los orificios de agua. El agua sale de la culata a través de un canal de desagüe en la parte superior y fluye hacia un tubo común. El mecanismo de la válvula consiste en un sistema donde las guías de válvulas de admisión y escape, así como los asientos de entrada están integrados en la culata. También existe un mecanismo de rotación llamado Rotocap de los gases de escape y válvulas de admisión. Esto asegura que el desgaste de la válvula sea 48 suave y uniforme, dicho sistema hay que controlarlo regularmente para observar que se encuentra en perfecto funcionamiento. Las válvulas disponen de muelles de válvula dobles que estabilizan el mecanismo de las válvulas dinámicamente. Figura 3.29: Culata con balancines del Wartsila 12V50DF y 9L50DF (Wartsila Manual). Transmisión del movimiento al árbol de levas: El eje de camones es movido por el cigüeñal mediante engranajes. Para los motores V los engranajes son iguales para ambos árboles de levas. El coeficiente de solvencia se compone de un equipo de división en el cigüeñal, engranajes intermedios y un árbol de levas en el engranaje impulsor. También se disponen de inyectores de aceite para proporcionar una buena lubricación y refrigeración de los engranajes. Los ejes de camones, como es obvio en un motor de 4T, giran con la mitad de la velocidad del motor en su misma dirección. Figura 3.30: Imagen de la transmisión del Wartsila 12V50DF Manual). 49 y 9L50DF (Wartsila Mecanismo de la válvula: El mecanismo de las válvulas de admisión y las válvulas de escape tiene que coordinar el momento de actuación de ambas. Así pues, el mecanismo de la válvula se compone del pistón de la válvula, un tipo empujadores que se desplazan dentro del bloque del motor, varillas tubulares para empujar la bola, balancines de acero con un cojinete de brazo oscilante, soporte, y un yugo guiado por un pasador. El movimiento de la válvula a los empujadores sigue el perfil de la leva y le transfiere el movimiento a través de varillas de empuje a los balancines. Los balancines mueven las válvulas de admisión y las válvulas de escape a través de un yugo. La lubricación de los balancines se suministra desde el canal de alimentación en el bloque del motor a través de conexiones de tuberías y perforaciones, tanto en la cabeza del cilindro, como en el soporte del brazo oscilante. Para los empujadores de las válvulas, rodillos y los ejes, el aceite a presión se alimenta desde un canal a través de unas perforaciones en el bloque del motor. Para compensar la dilatación del calor debe existir una separación entre el balancín y el yugo. Todos los ajustes deben ser hechos con el motor en frío. Árbol de levas: El eje de camones está hecho como un conjunto de piezas de camones y cojinetes independientes. Los pernos de fijación son los que dan la posición de cada camón. Éstos camones deben ser colocados en su posición original después de las revisiones con el mismo pasador. Para lograrlo se debe marcar siempre cada camón, junto con su posición. 50 Turbocompresor: El motor está equipado con un turbocompresor ABB y enfriadores de aire situados en el extremo conducción del motor. La turbina del turbocompresor es impulsada por los gases de escape provenientes del colector común que a su vez recibe los gases de los diversos cilindros después de abrir las válvulas de escape. El compresor gira solidario con la turbina y absorbe el aire de la sala de máquinas, aumentando de este modo la presión del aire de carga. Debido a la compresión, el aire es calentado en el proceso. Esta es la razón por la que pasa por el aire por el enfriador para salir más frio y posteriormente por un separador de agua antes de entrar al depósito de aire y de aquí a los cilindros. El turbocompresor es de una sola turbina de flujo axial y el compresor de aire centrífugo. Todo está conectado por un solo eje del rotor, soportado en unos cojinetes interiores. Es mecánicamente independiente del motor, pero el sistema de lubricación forma parte del sistema de aceite lubricante del motor. La sonda de medición se coloca en la salida del compresor, en la carcasa. Enfriador del aire: El motor está equipado con un intercooler del aire de sobrealimentación para enfriar el aire comprimido, ya que el aire se calienta después de su paso por el turbocompresor. Los enfriadores de aire están montados en un armazón soldado. La cubierta se monta al bloque motor mediante tornillos. El intercambiador es un refrigerador estándar de aire de carga de 2 etapas (dos intercambiadores para los motores en V). La temperatura del aire de carga se mantiene en la adecuada mediante el control del agua HT y LT, o sólo la LT, el enfriamiento del agua se hace a través del sistema de enfriadores principales. 51 3.2.3.9 Procedimiento de funcionamiento: Giro de cigüeñal: El giro se realiza por medio de un virador de accionamiento eléctrico que está acoplado al motor. El dispositivo consiste en un motor eléctrico que acciona el giro a través de una transmisión de engranajes y un engranaje de gusano. Hay una caja de control, que incluye un cable, que permite controlar el giro desde cualquier posición cerca del motor. La velocidad de giro es aproximadamente 0.33rev/min. El acoplamiento y desenganche del tren de giro es mediante una palanca. La palanca está fijada por un pasador de seguridad. El virador está provisto de una válvula de cierre que impide el arranque del motor en caso del giro de los engranajes. Para un ajuste más cuidadoso de la posición del cigüeñal se usa una rueda de mano con la que se puede realizar el giro manualmente. Antes de arrancar: Antes de arrancar el motor, se debe comprobar que: El sistema de combustible está preparado para la orden de marcha (precalentamiento correcto, presión correcta, suficiente circulación de calor para las bombas de inyección de combustible). Los sistemas de agua de circulación de LT y HT, y el sistema de agua estén listos para la puesta en marcha (la presión sea la correcta, la circulación de agua precalentada haya precirculado lo suficiente como para calentar el motor). El nivel de aceite del governor es el correcto. La presión de aire de arranque es de 30 bar (normalmente, 15 bar es suficiente para arrancar el motor). 52 La presión de aire de instrumentos es correcta. El sistema de aire de arranque se ha drenado. Antes de arrancar el motor, asegúrese de que las posibles operaciones de mantenimiento se han terminado y que todo el personal está fuera del alcance del generador y otras áreas de riesgo. Hay que hacer trabajar el motor en el modo sin carga de gas. De lo contrario, existen grandes posibilidades de riesgo de fallar. De modo que el gas no quemado, puede entrar en el sistema de escape y causar una explosión de gas en el sistema de escape. Es ante este tipo de situaciones, la causa de la existencia de ventiladores de escape en el circuito. Puesta en marcha manual: Antes de que el PLC se active y envíe una petición de arranque, el generador debe estar listo para poder arrancar. a) Arrancar la bomba aceite para obtener presión, por encima de 0,5 bar. b) Debido a la función de giro lento automático, el generador no está obligado a girar antes de arrancar para comprobar el giro. c) Comprobar que el virador está desenganchado. d) Comprobar que las alarmas, y la de parada automática de la instalación se encuentren en condiciones de funcionamiento. e) Comprobar que la palanca de parada se encuentra en posición de trabajo. f) Abrir la válvula de aire de arranque y cerrar la válvula de escape si no hay más condensado. g) Elegir el modo de funcionamiento. h) Dar una orden de arranque en la consola principal. Si el generador no ha sido arrancado en los últimos 30 minutos se iniciará el giro lento automáticamente. El motor arranca lentamente durante dos vueltas. Al terminar el giro lento, el motor de inmediato hace un ciclo completa. El la señal que indica que se encuentra en marcha se produce automáticamente durante 12 segundos o hasta que el motor haya alcanzado la velocidad preseleccionada. 53 Se podría volver a poner en marcha el generador después de que la secuencia de ventilación si del sistema de escape haya terminado. El sistema de escape está equipado con ventilación automática y permanecerá abierta durante un tiempo después de la parada. Durante este tiempo, el arranque de la instalación permanecerá bloqueado. A pesar de la existencia de este sistema de seguridad, existe riesgo de explosión de gas. Por lo que, para evitar posibles accidentes, el personal no debe permanecer en la sala de máquinas o junto a la caldera / silenciador durante el arranque del motor. i) Revisar inmediatamente después de la puesta en marcha que la presión y la temperatura se encuentran en los valores normales. Comprobar que todas las temperaturas de los cilindros están dentro de sus límites, si no, el motor debe ser parado. Inicio después de una parada prolongada (más de 8 horas): a) Compruebe: - El nivel de aceite lubricante en el tanque de aceite. La presión del aceite lubricante. El nivel de agua que circula en el tanque de expansión. Presión del agua LT / HT. El suministro de agua. El nivel de aceite en el tanque de diario. La presión de combustible. La presión de aire de arranque. El nivel de aceite del governor. Que la cremallera de combustible se mueve libremente para prevenir los riesgos de exceso de velocidad. b) Observar el arranque manual anterior. c) Después de iniciar la verificación. 54 - El nivel de aceite del gobernador. - Temperaturas de los gases de escape después de cada cilindro. - Comprobar que todas las bombas de combustible están operando. Inicio después de una revisión: a) Comprobar que las conexiones entre el regulador de velocidad, bombas de exceso de velocidad y la inyección se han definido correctamente y se mueven libremente (mantener los valores originales de las bombas de combustible en relación con la posición del gobernador). Comprobar que todas las conexiones están cerradas correctamente y que la cremallera de la bomba se mueve libremente. b) Soltar la palanca manual de exceso de velocidad. Comprobar que el regulador de velocidad palanca de control está en la máxima posición y la palanca de parada en la posición de trabajo. Comprobar que todas las cremalleras de la bomba de inyección deben pasar a un valor inferior a 5mm. c) Si la bomba de inyección, árbol de levas o su mecanismo de arrastre han sido tocados, mirar como estaba antes la bomba de combustible, y si se refieren a los valores del cuadro. Ajustándolas si fuese necesario. d) Verificar en el sistema de agua de enfriamiento, especialmente: - La parte inferior de la camisa. - El radiador de aceite. - El refrigerador de aire de carga. e) Controlar y ajustar el juego de las válvulas. Si el eje de camones o sus mecanismos de arrastre han sido tocados, se debe verificar, al menos, el juego de válvulas de un cilindro (motores en V: en cada banco de cilindros). 55 f) Arrancar la bomba de cebado. Ajustar la presión para que el aceite llegue de todos los cojinetes y las boquillas de engrase, al pistón de enfriamiento de salida del combustible y del mecanismo de la válvula. Ajustar la presión de aceite y comprobar que no haya ninguna fuga en las conexiones de la tubería dentro o fuera del motor. g) Al arrancar, consultar las instrucciones anteriores de arranque manual y arranque después de una parada prolongada (más de 8 horas). Parada: El motor siempre se podrá parar manualmente (con la palanca de parada) independientemente del control remoto o sistema de automatización. Para ello hay que mover la palanca de parada a la posición "STOP". Si el motor se detuvo por un largo periodo de tiempo, es aconsejable cubrir el tubo de escape y salida de aire del tubo. El sistema de aceite lubricante con el motor parado debe ser llenado con aceite cada dos días para el cebado del motor. Al mismo tiempo, debe moverse el cigüeñal a una nueva posición. Esto reduce el riesgo de corrosión en los cojinetes cuando el motor está expuesto a las vibraciones. Además, se debe arrancar el motor una vez por semana para comprobar que todo está en orden. Parada prolongada: Hay que hacer circular el agua adecuada de refrigeración cuando se detiene meses el motor. Mantener las dosis del aditivo del agua de refrigeración (nitritos) por lo menos al nivel máximo recomendado y, preferentemente, 1,5 veces la dosis normal. Las medidas necesarias cuando se mantiene el motor parado durante mucho tiempo 56 dependen mayormente de las condiciones en el lugar de almacenamiento. Si el motor va estar fuera de servicio durante meses hay que mantener unas condiciones aceptables. Parada manual, el modo Gas: a) La puesta al ralentí del motor antes de parar no es posible. b) Parar el generador pulsando el botón de parada. Normalmente, cuando se da la orden de parada el motor empieza a disminuir la carga automáticamente. Y cuando la carga está cerca de cero, el motor se para. El tiempo de desaceleración ofrece una buena oportunidad para detectar posibles sonidos molestos, que nos den una idea de algún posible fallo. Parada manual, el modo diesel: a) Poner el motor al ralentí en torno a unos 5 ~ 7 minutos antes de parar. b) Parar el motor colocando la palanca de parada hacia la posición de parada. El tiempo de desaceleración ofrece una buena oportunidad para detectar posibles sonidos molestos, que nos den una idea de algún posible fallo. Parada automática: El sistema de parada automática es activado por alguna perturbación en el sistema. Al mismo tiempo que la señal de parada, se activa la parada de solenoide en el regulador de velocidad y la válvula de bloqueo neumático en el motor. A través de la válvula de parada neumática se para el cilindro de cada bomba de combustible que impulsa a las bombas a la posición de parada. 57 3.2.3.10 Sistema de Control de los Motores: El sistema de control del motor (WECS 8000) está totalmente integrado en el sistema de gestión, diseñado para ambientes hostiles como es el medio marino. El sistema del motor se ocupa de todas las supervisiones necesarias y funciones estratégicas de control necesarias en un motor DF. La arquitectura del sistema se basa en módulos electrónicos distribuidos, por lo tanto las medidas y controles se están produciendo a nivel local, allí donde sea necesario en el motor. La funcionalidad del sistema de control del motor (WECS 8000) comprende las siguientes categorías principales: - Manejo del giro lento del motor, iniciar y detener secuencias. - Cambio de los modos de combustible. - Instrumentación y comunicación. - Medición de velocidad. - Seguridades del motor. - Velocidad / control de carga. - La presión de gas y control de gas de admisión. - Presión de la llama piloto y control de la inyección de la llama piloto. - Control de la relación aire/combustible. - Control del golpe diesel en cada cilindro. - Diagnóstico. El sistema consta de una serie de módulos electrónicos, los cuales están interconectados. La estructura exacta del sistema depende de la configuración de los cilindros del motor. Los módulos electrónicos se comunican entre sí más de un bus de comunicación, y la comunicación esto se basa en la CAN (Controller Area Network) de protocolo. 58 Figura 3.31: Imagen del Sistema de Control 12V50DF y 9L50DF (Wartsila Manual). Componentes principales en el WECS 8000: Las partes principales de la WECS 8000 son: - Cuerpo de módulo de control, MCM-700. - Cilindro módulo de control, CCM10. - Panel de control local. - Actuador Diesel: el actuador PG-EG58 se utiliza en el motor 9L50DF, y el PGEG200 en los motores 12V50DF. - Cableado y CIB (cableado caja de interfaz). MCM-700 del módulo de control principal: Este módulo es el maestro en el sistema WECS8000. Se encarga del tratamiento de todas las funciones de control estratégicas del motor. Los principales procesos son el arranque del motor y secuencias de parada, la seguridad del motor y el control de combustión. Basados en la velocidad interna y algoritmos de control de carga, el gas, la presión, la admisión de gas y de inyección de combustible piloto y los cálculos de tiempo. 59 Maneja toda la información enviada por todos los otros módulos, envía señales de referencia a los módulos de control sobre la admisión del cilindro de gas piloto de la cantidad de combustible y el tiempo etc. Asimismo, se comunica con sistemas externos del motor. Un segundo MCM-700 del módulo también es parte del sistema, exclusivamente para la recogida de señales de los sensores y el control de los residuos-puerta. CCM10 módulo de control del cilindro: Los módulos de control del cilindro, controlan la admisión de gas y válvulas piloto de inyección de combustible por medio de la utilización de alta energía de tipo PWM (Pulse Width Modulación). Cada módulo proporciona control de tipo PWM de las señales de tres válvulas de admisión de gas y tres válvulas de combustible de inyección piloto. Los módulos calculan la duración de inyección y la sincronización de la inyección basada en referencias enviadas a través de la CAN desde el módulo de control principal. Con el fin de proporcionar señales de inyección en la posición de relevancia angular, los módulos de control del cilindro necesitan información precisa de la velocidad del motor y sensores de fase. Por lo tanto, las señales de velocidad y fase son enviadas por cable a cada módulo de control del cilindro. Los módulos de control del cilindro también se ocupan de las medidas específicas de cada cilindro, es decir, de temperaturas de escape del gas y las medidas de golpe diesel de los cilindros. Toda la información específica del cilindro, medida por estos módulos, se envía mediante CAN para el módulo de control principal. 60 Panel de control local: Hay un panel de control local en el generador, donde la mayoría de los aparatos de medición y el estado del generador, puede ser controlado, es también donde se encuentran los conmutadores. Para visualizar los parámetros del motor, se usa un sistema electrónico LDU (Local Display Unit), con un número determinado de menús y botones de menú de selección. Existen instrumentos analógicos de redundancia para la velocidad del motor, temperatura del agua HT y la presión del aceite, por dónde pueden ser también controlados. Los botones e interruptores locales son los siguientes: - Inicio - Detener - Apagar Restaurar - Remoto / Modo Local - Velocidad de aumento / disminución - Parada de emergencia Actuador Diesel PG-EG58 / PG-EG200 : El actuador hidráulico-mecánico se utiliza en modo diesel, para el control de la cremallera de combustible del motor. El actuador recibe una señal de control del módulo de control principal del WECS 8000 (a través de una corriente del convertidor), y establece la posición de la cremallera de combustible en consecuencia. 61 Sistema de Arquitectura e Instrumentación: El WECS 8000 consiste en los motores de DF en dos tipos principales de módulos de control electrónico: Módulo de control principal (MCM-700). Módulo de control del cilindro (MCP 10). El WECS 8000 es un sistema de distribución, donde todos los módulos electrónicos se comunican a través del CAN-bus con los demás. El sistema recoge las señales de varios sensores en distintos puntos del generador, conectado los módulos montados localmente. Las señales recibidas se procesan y se comparan con los parámetros de control propuestos para todos los procesos activos del motor (como el control de velocidad o de carga, la relación aire/combustible, etc.). Estos controles estratégicos del motor se procesan en uno de los dos módulos de control principales, que sería el que actuaría de “master” controlando el sistema. Este módulo de control principal también controla automáticamente las secuencias de arranque y parada del generador, además de supervisar las seguridades. Si cualquier señal de entrada indicase un valor anormal, el módulo master daría una alarma. A continuación, le dará una señal de reducción de la carga o ejecución del gas (tripeo de gas), cierre de la piloto o detendría el motor si la señal continuase. El segundo módulo de control principal se utiliza exclusivamente para recolección de señales de los sensores y el control de la válvula “waste gate”. Se utilizan varios módulos de control del cilindro, cada módulo se encarga 3 cilindros. Todos los módulos están montados a lo largo de una banda del generador cerca de los sensores del motor o de las unidades de control que están leyendo datos o controlando. Los datos transferidos a través de la CAN entre los módulos tienen una forma diferente de clasificar los datos, optimizándolos y asegurándolos. La tasa de clasificación de los grupos varía entre 10 y 1000 ms. También se comunican algunos mensajes de sucesos inmediatos (como los valores de parada de cilindros). 62 Todos los procesos necesarios se basan en datos, los cuales se comunican por CAN entre los módulos. Todos los parámetros son manejados por la WECS, también se transfieren a la interfaz de operador externo en una comunicación bus, Modbus TCP / IP, y es presentada allí en forma de lecturas y gráficos. Panel de control local (A2): El panel de control local del motor está equipado con pulsadores, interruptores, la pantalla LDU y varios instrumentos analógicos de ayuda y redundancia. Figura 3.32: Imagen del Panel de Control 12V50DF y 9L50DF (Wartsila Manual). 63 Los botones e interruptores: Los botones siguientes se encuentran en el panel A2: - Start: El botón de inicio local. El arranque comenzará presionando este botón, siempre que el interruptor local/remoto se encuentre en la posición de local. - Stop: El botón de parada local. El motor se parará presionando este botón. En el modo de parada tiene mayor prioridad que el modo de arranque, por lo que la activación simultánea de arranque y parada (remota o local) se traducirá en una parada. - Reset: Una parada, parada de emergencia, el disparo de gas o el disparo de la piloto se restablecen localmente presionando este botón, siempre que la causa haya desaparecido y transcurrido un tiempo. - Emergency Stop: Una parada de emergencia del motor se iniciará pulsando el botón de parada de emergencia local. Una parada de emergencia actúa de forma instantánea. La parada de emergencia es una función que anula el WECS 8000. De modo que para volver a actuar con el WECS es necesario sacar la seta de parada de emergencia para afuera. Una parada de emergencia anula todos los modos de marcha de los generadores, es decir, cualquier otro comando se invalida, si se pulsa este botón. - Local / Remote: La posición de este interruptor define si el motor se encuentra controlado a nivel local, por los botones del mismo panel o mediante control remoto. - Increase / Decrease: La velocidad de referencia del motor se ve afectada por el incremento o disminución de velocidad de este interruptor. Sin embargo, siempre que el motor esté funcionando en el modo de control de velocidad (no en modo potencia), y siempre que el interruptor esté en posición local. 64 Pantalla LDU: La pantalla LDU sustituye al panel de presiones, termómetros y otra instrumentación del generador. La LDU está conectada al módulo de control principal a través de CAN bus, la cual recibe todos los datos a mostrar. Se trata de una pantalla gráfica de 111mm x 84mm que dispone de diferentes páginas y botones táctiles integrados para la manipulación de estas pantallas. Figura 3.33: Imagen de la Pantalla LDU 12V50DF y 9L50DF (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). Módulo relé (RM-11): Al igual que otras partes del WECS, el módulo relé RM-11 es un módulo electrónico basado en una tecnología de circuito analógica (en otras palabras, no hay microprocesador). Este módulo, que se encuentra en el A1 tiene a su cargo muchas seguridades del generador. 65 También constituye una conexión física entre el módulo de control principal y las solenoides de arranque/parada de los generadores, además de participar en otros sistemas externos. De hecho, muchos parámetros críticos como la velocidad del motor, la presión del aceite de lubricación, la temperatura del agua HT son vigilados desde este módulo. En caso de lecturas anormales, el apagado es iniciado y controlado desde este módulo, independientemente del módulo de control principal. El módulo relé se encuentra localizado en el armario principal del generador y unos LEDs nos indican el estatus de cada entrada o salida. También todas las alimentaciones tienen sus propios LEDs de estado. El módulo relé consta de los siguientes bloques funcionales: - Bloque de medición de la velocidad (redundante). - Bloque de parada del aceite de lubricación (redundante). - Bloque de parada por temperatura del agua HT (redundante). - Bloque de parada MCM / apagado. - Bloque de parada por cable. - Bloque de parada por exceso de velocidad (redundante). - Bloque de parada de emergencia. - Bloque de anular el apagado. - Bloque restablecer el apagado. - Bloque de parada. - Bloque de arranque cableado. - Bloque de inicio MCM. - Bloque de giro lento (Slowturning). - Bloque de fallos. - Bloque de suministro de energía. 66 3.2.4 Alternadores: A cada motor, hay instalados cuatro generadores en el buque. Todos ellos son totalmente cerrados, de rotor cilíndrico, con excitación independiente, sin escobillas y con una refrigeración por aire, el cual a su vez es refrigerado por agua dulce. De este modo, la refrigeración del generador se consigue haciendo pasar el aire a través de un intercambiador de calor refrigerado con agua, usando un circuito de aire cerrado. La temperatura de refrigeración puede ser monitorizada desde el sistema PMS. El alternador está equipado con aperturas de emergencia las cuales se pueden abrir en caso de fallo del intercambiador de calor. Figura 3.34: Estator (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). Estator: Está compuesto por una pila de láminas prensadas con pequeñas pérdidas magnéticas aguantadas mediante placas de retención. Esta pila de láminas está dividida en paquetes separados por espaciadores que forman canales de refrigeración. El cable de alta conductividad de cobre está dividido en conductores elementales de dimensión lo suficientemente pequeña para reducir las pérdidas en las ranuras a porciones insignificantes. El aislamiento es de materiales clase F usando un proceso VPI (Impregnación de Presión por Vacío) con resina epoxi sin disolventes. Este proceso asegura que las características mecánicas y dieléctricas del cableado puedan cumplir 67 con los requisitos de operación más rigurosos con total seguridad. Los laminados y su cableado se colocan en un marco rígido. Rotor y Eje: El eje está hecho de fundición de hierro de alta resistencia. La turbina se monta directamente sobre el extremo del eje. El borde del rotor está encastrado y soldado a los discos del eje. El ajuste está calculado de tal manera que incluso si existe algún problema de velocidad, el borde esté siempre centrado. Cojinete: El generador está provisto de dos cojinetes planos de tipo marino. Los cojinetes son auto lubricados con anillos de aceite y aceite del enfriador aceite-agua en un baño de aceite. Excitación: La excitación de campo se trata de un sistema de excitación estándar son escobillas que consiste en un transformador rotativo y diodos. El cableado del estator está totalmente impregnado. Figura 3.35: Rotor (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). 68 Los cuales disponen de las siguientes características: Generadores DG1, DG2 y DG4 Fabricante: No. de unidades: Tipo: Reactiva: Sobrecarga: Voltaje: Corriente: Frecuencia: Revoluciones: Sobre velocidad: Rodamientos: CONVERTEAM 1 M4HXD 253 - 58 9167kVA 10% sobrecarga 1h/12h trabajando 6600V 802A 60Hz 514rpm 617rpm Cojinete plano auto-lubricado con bomba de elevación de presión. Masa Total: 42000kg Tabla 3.11: Generador Converteam del MGE#1, MGE#2 y MGE#4. (Machinery Operating Manual). Generador DG3 Fabricante: No. de unidades: Tipo: Reactiva: Sobrecarga: Voltaje: Corriente: Frecuencia: Revoluciones: Sobre velocidad: Rodamientos: CONVERTEAM 3 M4HXD 253 - 71 12222kVA 10% sobrecarga 1h/12h trabajando 6600V 1069A 60Hz 514rpm 617rpm Cojinete plano auto-lubricado con bomba de elevación de presión. 38000kg Masa Total: Tabla 3.12: Generador Converteam del MGE#3. (Machinery Operating Manual). 69 Figura 3.36: Alternador (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). 70 3.2.5 Distribución y Cargas La planta de potencia eléctrica consiste en cuatro generadores diesel: 12V50DF 3 6.6kV 60Hz No. de unidades Voltaje Frecuencia 11000kW Potencia Tabla 3.13: Datos de los MGE#1, MGE#2 y MGE#4. (Machinery Operating Manual). 9L50DF 1 6.6kV 60Hz 8250kW No. de unidades Voltaje Frecuencia Potencia Tabla 3.14: Datos del MGE#13. (Machinery Operating Manual). Hay dos generadores Diesel en el cuadro principal Er y dos en el cuadro principal Br. Dos breakers pueden conectar los dos cuadros, con un breaker en cada banda. Todo los breakers del cuadro de alto voltaje se puede manipular desde el IAS. Conexiones en anillo para el cuadro de distribución usando cuadros de carga o de baja tensión son permitidas durante un corto periodo de tiempo predefinido durante los cambios de configuración. Como sólo hay un sincronizador en el acople principal (HM1HM2 y HM2HM1), la conexión en anillo es permitida tanto como el acople principal se encuentre cerrado. Si este tipo de conexión se mantiene durante más tiempo que el periodo predefinido (15 segundos), entonces sonará una alarma. 71 La distribución principal consiste en dos cuadros de distribución principales de 6,6kV, dos cuadros de carga de 6,6kV, dos cuadros de 440V, dos cuadros de carga de 440V y el cuadro de emergencia. Las líneas de conexión del cuadro de distribución ofrecen a la vez redundancia y suministran continuidad en caso de que alguno de los dos falle. Esto significa que los consumidores del cuadro de babor pueden ser alimentados de los generadores de estribor y viceversa. 3.2.5.1 Cuadros de Distribución de Alta Tensión (6,6kV): El cuadro principal de estribor 6.6kV (HM1) consiste en 10 paneles: • HM1HM2: No.1 Bus tie panel. • HM1PT2: No.2 Propulsion transformer panel. • HM1PT1: No.1 Propulsion transformer panel. • D2: No.2 Main generator panel. • SYNCHRO1: Synchro panel. • D1: No.1 Main generator panel. • HM1HC1: No.1 H/V cargo switchboard feeder panel. • HM1LM1 No.1 Main transformer panel. • HM1BP1 No.1 Ballast pump panel. El cuadro principal de babor 6.6kV (HM2) consiste en 11 paneles: • HM2HM1: No.2 Bus tie panel. • HM2PT3: No.3 Propulsion transformer panel. • HM2PT4: No.4 Propulsion transformer panel. • D3: No.3 Main generator panel. • SYNCHRO2: Synchro panel. • D4: No.4 Main generator panel. • HM2HC2: No.2 HV cargo switchboard feeder panel. 72 • HM2LM2: No.2 Main transformer panel. • HM2BP2: Standby Ballast pump panel. • HM2BP3: No.2 Ballast pump panel. El cuadro de carga de estribor 6.6kV (HC1) consiste en 12 paneles: • HC1HC2: No.1 Bus tie panel. • HC1HM1: No.1 Incoming panel. • HC1LC1: No.1 HV Cargo transformer panel. • HC1CP4S: No.4 C/TK STBD cargo panel. • HC1CP3S: No.3 C/TK STBD cargo panel. • HC1CP2S: No.2 C/TK STBD cargo panel. • HC1CP1S: No.1 C/TK STBD cargo panel. • HC1LD1-1: No.1 LD Compressor (high) panel. • HC1LD1-2: No.1 LD Compressor (low) panel. • HC1HD1: No.1 HD Compressor (1) panel. El cuadro de carga de babor 6.6kV (HC2) consiste en 12 paneles: • HC2HC1: No.2 Bus tie panel. • HC2HM2: No.2 Incoming panel. • HC2LC2: No.2 HV Cargo transformer panel. • HC2CP4P: No.4 C/TK PORT cargo panel. • HC2CP3P: No.3 C/TK PORT cargo panel. • HC2CP2P: No.2 C/TK PORT cargo panel. • HC2CP1P: No.1 C/TK PORT cargo panel. • HC2LD2-1: No.1 LD Compressor (high) panel. • HC2LD2-2: No.1 LD Compressor (low) panel. 73 3.2.5.2 Cuadros de Distribución de Baja Tensión (440V): El cuadro principal de estribor 440V (LM1) consiste en 10 paneles: Panel 1. No.1 bus tie panel. Panel 2. No.1 Incoming panel. Panel 3, 4, 5. No.1 AC440V feeder panels. Panel 6. No.1 AC220V feeder panel: - No.1 LV Main Transformer. - LD-1 (ACC. D DK C/Duct trunk). - LD-3 (ACC. UPP Air Cond. RM). - LD-5 (E/R 3rd PORT). - LPD-1 (E/R 2nd STBD). - LPD-3 (Galley 220V D/B). - Engine control console (AC 220V D/B). - Cargo control console (AC 220V D/B). - CP for Nav. light (W/H Nav./chart console). - CP for W.B local fire fighting (FCS). - PCB unit for signal light column B system (E/R workshop). - No.1 Frequency converter (PRC) UPS for STBD EPS - system (5kVA). - HM1 (I/O panel) (for heater source). - HC1 (I/O panel) (for heater source). - No.1 Frequency converter (FC1) (for heater & fan source). - PA system (A) main unit (NER). - Mach. Talk-back main unit (ECR). Panel 7, 8, 9, 10. No.1 Group starter panels: - No.1 Main CSW pump. - No.1 Aux. CSW pump. - STBD No.1 Aux. CFW pump. 74 - Aux. Boiler No.1 W. Circ. Pump. - Aux. Boiler No.3 W. Circ. Pump. - Aux. Boiler No.1 feed water pump. - PORT No.1 Aux. CFW pump. - E/R HFO transfer pump. - No.1 LO transfer pump. - No.1 FWD HFO transfer pump. - MGE No.1 LO purifier. - MGE No.1 LO Puri. feed pump. - MGE No.3 LO purifier. - MGE No.3 LO Puri. feed pump. - STBD No.1 S/T LO pump. - PORT No.1 S/T LO pump. - No.1 main air compressor, Cooling water pump. - Purifier room Exh. Fan. - No.1 E/R Sup. / Exh. Fan. - No.3 E/R Sup. Fan. - MGE (S) No.1 gas valve room Exh. Fan. - GCU No.1 gas valve room exh. Fan. - No.1 Cargo Mach. CSW pump. - No.1 Cargo Mach. CFW pump. - No.1 Bilge pump. - MGE (P) No.3 gas valve room Exh. Fan. - No.1 Fire & G/S pump. El cuadro principal de babor 440V (LM2) consiste en 10 paneles: Panel 1. No.2 bus tie panel. Paenl 2. No.2 Incoming panel. Panel 3, 4, 5. No.2 AC440V feeder panels. Panel 6. No.2 AC220V feeder panel. - No.2 LV Main Transformer. - LD-2 (ACC. D DK C/Duct trunk). 75 - LD-4 (E/R 1st PORT). - LPD-2 (E/R 2nd PORT). - LPD-4 (No.2 W/H group panel). - PCB unit for signal light column A system (ECC). - Wheel House Nav. Console. - Fire Det. Central panel (No.1 W/H group panel). - CP for H.E foam. - HM2 (I/O panel) (for heater source). - HC2 (I/O panel) (for heater source). - No.1 Frequency converter (FC2) (for heater & fan source). - PA system (B) main unit (EER). - GCU control cabinet. Panel 7, 8, 9, 10. No.2 Group starter panels: - No.2 Main CSW pump. - No.3 Main CSW pump. - No.2 Aux. CSW pump. - STBD No.2 Aux. CFW pump. - Aux. Boiler No.2 W. Circ. Pump. - Aux. Boiler No.4 W. Circ. Pump. - Aux. Boiler No.2 feed water pump. - PORT No.2 Aux. CFW pump. - LDO transfer pump. - DO transfer pump. - No.2 FWD HFO transfer pump. - No.2 LO transfer pump. - MGE No.2 LO purifier. - MGE No.2 LO Puri. feed pump. - MGE No.4 LO purifier. - MGE No.4 LO Puri. feed pump. - STBD No.2 S/T LO pump. - PORT No.2 S/T LO pump. 76 - No.2 main air compressor, Cooling water pump. - No.4 E/R Sup. Fan. - MGE (S) No.2 gas valve room Exh. Fan. - GCU No.2 gas valve room exh. Fan. - No.2 Cargo Mach. CSW pump. - No.2 Cargo Mach. CFW pump. - No.2 Bilge pump. - MGE (P) No.4 gas valve room Exh. Fan. - No.2 Fire & G/S pump. - Jockey pump. - No.2 Water spray pump. - No.2 E/R Sup./Exh. Fan. El cuadro de carga de estribor 440V consiste en 3 paneles: Panel 1. No.1 Bus-tie and Incoming panel. Panel 2. No.1 cargo 440V feeder panels: - No.1 L/D Comp. Aux. LO pump. - No.1 H/D Comp. Aux. LO pump. - No.1 C/TK stripping/spray pump. - No.1 Vacuum pump Panel 3. No.1 cargo 440V feeder panels: - No.1 Glycol W. Circ. Pump. - No.3 C/TK stripping/spray pump. - No.3 C/TK fuel gas pump. - No.1 Elec. motor room Sup. Fan. - No.1 Cargo comp. room Exh. Fan. - No.1 Side pass. Exh. Fan. - Pipe duct Ext. Fan. - No.1 Hyd. pump ballast & E/R valve. - No.1 Hyd. pump cargo valve. - GCU No.1 power cabinet. 77 El cuadro de carga de babor 440V consiste en 4 paneles: Panel 1. No.2 Bus-tie and Incoming panel Panel 2. No.2 cargo 440V feeder panels: - No.2 L/D Comp. Aux. LO pump. - No.2 H/D Comp. Aux. LO pump. - No.2 Vacuum pump. - No.2 Cargo comp. room Exh. Fan. Panel 3. No.2 cargo 440V feeder panels: - No.2 Glycol W. Circ. Pump. - No.2 Elec. motor room Sup. Fan. - No.4 C/TK stripping/spray pump. - No.4 C/TK fuel gas pump. - No.2 Hyd. pump ballast & E/R valve. - GCU No.2 power cabinet. Panel 4. No.2 cargo 440V feeder panels: - No.2 C/TK stripping/spray pump. - No.2 Side pass. Exh. Fan. - No.2 Hyd. pump cargp valve. El cuadro de distribución de Emergencia consiste en 8 paneles: Emergency Generator panel: (AC450V, 3PH, 60Hz, 1062.5kVA) 440V Feeder panel. 220V Feeder panel. No.1 Bus tie panel. No.2 Bus tie panel. Shore connection panel. Synchro panel. Starter panel. 78 Figura 3.37: Main Swichboard (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). 3.2.6 Transformadores de la Propulsión: Hay cuatro transformadores de propulsión instalados para cada motor de propulsión. Estos están situados en la tercera cubierta de la sala de máquinas. Cada uno de los convertidores de los motores de propulsión está alimentado por un transformador de propulsión. Cada transformador está equipado con los siguientes accesorios: o Cuatro motores de ventilación. o Sensores (sonda RTD): 2PT100 de aire frío 3 por fase por la bobina secundaria o Detector de fugas: 1 por enfriador con un contacto seco o Detector de caudal de aire: 2 por enfriador con un contacto seco o Calentadores anti-condensación: 900W Los transformadores de propulsión están equipados con dos intercambiadores de calor por agua y cuatro ventiladores. Los ventiladores de refrigeración se inician cuando los auxiliares reciben la orden. Los ventiladores de cada uno de los transformadores arrancan al mismo tiempo. 79 Cada transformador está equipado con seis calentadores para evitar cualquier tipo de condensación cuando se apagan. Los calentadores son de 230V, 150W son totalmente automáticos, trabajando en conexión con los disyuntores del transformador. Fabricante TRASFOR SA Tipo TGT 9FS 7M8/G Número de unidades 4 Potencia nominal 7830kVA Tensión primaria 6,6 kV Tensión secundaria 1 (sin carga) 1750V Tensión secundaria 2 (sin carga) 1755V Frecuencia nominal 60Hz Refrigeración AFWF (Ventilador forzado, refrigerado por agua) Clase de aislamiento F/F Grado de protección IP44 Máx. temp. ambiente 45ºC Caudal de agua de refrig. 2x12,2 m3/h Peso total: 15500kg Tabla 3.15: Características de los Transformadores. (Machinery Operating Manual). Figura 3.38: Transformador de Estribor (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). 80 3.2.7 Convertidor de Frecuencia: Los convertidores de propulsión se encuentran en la tercera cubierta de la sala de máquinas, proporcionando una frecuencia variable a los motores propulsores, mediante la regulación del suministro eléctrico. El convertidor MV7316 se compone de dos convertidores de media 7308, MV 7308 "Maestro" y MV7308 "Esclavo". Hay dos convertidores, uno para cada motor. Cada convertidor consta de los siguientes paneles: - Control de Procesos Industriales (PRC). - Control de Convertidor Local (CLC). - Diodo front-end (DFE). - Inversor (INV). - Condensadores de CC (DCC). - Unidad de refrigeración del Convertidor (CCU). - Filtro dV/dT (DVF). - Chopper DB (DBC). El sistema de accionamiento está compuesto por seis elementos principales: Rectificador: Incluyendo circuito la de precarga los puentes y rectificadores, premagnetización precarga o (correspondiente al transformador que se encuentra fuera del panel) en función del tipo de la unidad de front-end, y los terminales de entrada principal. Configuraciones de AFE no cuentan con una sub-unidad "rectificador", pero en cambio, están equipados con un inversor en el lado de la red. DC Link: Incluyendo el paquete de condensadores de CC, el sistema de medición el voltaje de CC y detección de falla a tierra. 81 Inversor: Incluyendo las 3 IGBT y la abrazadera de los condensadores. Salida de CA: Incluyendo las medidas de salida de corriente. Interruptor de CC de enlace de conexión a tierra y el chopper. Control: Incluye soporte del controlador, control y dispositivos auxiliares. Unidad de enfriamiento. Convertidores de Frecuencia Fabricante Converteam SAS Número de unidades 2 Tipo MV7316/24 pulsos DFE + DV / DT Índice de protección IP33 Convertidor de la fuente Diodo front-end de 24 pulsos Convertidor de voltaje de entrada 4 x 1750V Frecuencia de alimentación 60 Hz ± 5% Temp. de entrada del agua de refrig. 15 ° C a 36 ° C Caudal del agua destilada 2 x 19m3/h Tabla 3.16: Capacidades y Clasificaciones de los Convertidores de Frecuencia. (Machinery Operating Manual). Figura 3.39: Convertidores de Frecuencia (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). 82 3.2.7.1 Funcionamiento: Este sistema de funcionamiento se puede ejecutar de dos modos diferentes y es cambiado cuando la unidad se detiene. Tanto en modo local, como el modo normal pueden operar en los diferentes modos de funcionamiento (VC, EVC, CCVF, VVVF), sin embargo, la selección del modo sólo se puede hacer en local. Por otra parte, todos los modos de puesta en marcha y prueba son sólo disponibles en modo local y se desactivan automáticamente cuando se cambia de nuevo al modo normal. Modo local: El modo local está reservado para operaciones de mantenimiento y de emergencia. Este modo tiene las siguientes funciones: • Comando local de arranque/parada y ajuste con el teclado de la velocidad de referencia local. • Control de selección de modo: - Control de Vectores con comentarios codificados (VC) o Control de Vectores codificados (EVC). - Frecuencia variable de voltaje variable (VVVF). - Frecuencia variable de corriente controlada (CCVF). - Modo de prueba pulso IGBT. Modo Normal: El modo normal es el modo de operación predeterminado adaptado para el proceso o la aplicación que se ha diseñado. El control se supone que será manipulado por una fuente externa remota (mediante Este modo tiene las siguientes funciones: 83 soporte informático). • Gestión de las secuencias de arranque/parada de los auxiliares (convertidor, motor, etc). • Regulador de velocidad adaptado para su uso en el proceso. • Control vectorial, con control del flujo y par motor, así como una estimación de velocidad o velocidad con retroalimentación usando un codificador. Figura 3.40: Panel de Mando Local de los Convertidores de Frecuencia (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). Figura 3.41: Pantalla del Panel de Mando Local de los Convertidores de Frecuencia (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). 84 3.2.8 Motores de Propulsión: El motor de propulsión se trata de una máquina sincrónica de polos. Está diseñada para trabajar a velocidad variable, y es alimentada a través un convertidor de frecuencia. Hay dos motores de propulsión instalados, cada uno con su conexión a su reductora respectivamente. Estos están situados en la cubierta de fondo de la sala de máquinas. A la salida de la reductora se encuentra el eje de las hélices. Las hélices son de paso fijo. Los motores son preparados para una operación continua y son alimentados a través de frecuencia variable y tensión suministrada por los convertidores. Los motores son del tipo síncrono convencional. El estator dispone de dos sistemas de arranque conectados en trifásica. El rotor es del tipo de polos salientes situados en cojinetes montados en el bastidor. Disponen también de calentadores anti-condensación situados dentro del motor propulsor. A la velocidad nominal (570rpm) los motores se suministran con un voltaje de 3000V y una frecuencia de 38,2Hz. El rotor está apoyado en los cojinetes. Los cojinetes son del tipo marino de casquillo. Los cojinetes tienen un enfriador común aceite/agua suministrado por el sistema de refrigeración de agua auxiliar central. Ambos cojinetes (DE y NDE) de un motor están equipados con una bomba de elevación de presión de lubricación cada uno, las bombas arrancan antes de empezar el giro del rotor y paran cuando el rotor se estabiliza. 85 El motor de propulsión tiene dos ventiladores con un intercambiador de calor aire/agua. El aire caliente que tiene el motor es arrastrado por los ventiladores a través del enfriador donde intercambia el calor con el agua fría y así, el aire refrigerado es enviado a través del motor nuevamente. Características Converteam SAS 2 Motor de inducción, Rotor de Jaula de ardilla y Motor - N3HXC 1000 LL 3000V 38,2Hz 13600kW 570rpm 45°C 8 F/F IP 44/55 1663A IC8A6W7 Fabricante Tipo Número de unidades Voltaje Frecuencia Potencia nominal Velocidad nominal de rotación Temperatura de la sala de máq. Número de polos Clase de aislamiento Protección Corriente nominal Enfriador Tabla 3.17: Características de los motores de Propulsión. (Machinery Operating Manual). Figura 3.42: Motor de Propulsión de estribor (Periodo de prácticas de alumna de máquinas). 86 3.2.9 Choper o Breaking Resistor: Durante la secuencia de frenado, el choper es activado para disipar la corriente generada en cada motor a través de los convertidores de propulsión. Existen dos chopers dentro de una misma carcasa para cada convertidor. En la parte superior de la carcasa existe un intercambiador de calor aire/agua que es el encargado último de disipar el calor generado por las resistencias. De modo que el choper, simplificándolo bastante son una serie de resistencias en baterías para disipar la corriente generada, esta energía eléctrica se traduce en calor que es más tarde disipado por el intercambiador de calor. Operación: No existe ninguna limitación o disparo como consecuencia del estado del choper en el modo propulsión. Dependiendo de la velocidad inicial del buque y de la duración del frenado, la energía disipada a través de este equipo será más o menos importante, por no mencionar que son equipos que entran poco en funcionamiento y por lo tanto terminan acumulando polvo a través de las rejillas de ventilación, y no olvidemos que su función es la disipar calor, de modo que es un posible foco de incendio en caso de emergencia. Así pues, los chopers se activan durante la secuencia de frenado cuando la rotación de la hélice se encuentra por debajo del umbral dependiendo de la capacidad de frenado (número de convertidores en línea), el cual interviene directamente en el tiempo de frenado. 87 3.2.10 Sistema de Control de la Propulsión: Figura 3.43: Arquitectura de la red automática (Machinery Operating Manual). 88 El punto más importante del sistema de control es el PEC (controlador electrónico de la potencia principal) en conjunto con el controlador de procesos, AMC, que se encuentra en el cubículo de control del convertidor MV7000. El controlador AMC se hace cargo de las siguientes funciones: Arranque/parada de sistemas auxiliares. Orden de la puesta en marcha/parada. Gestión del control remoto. Sistema de limitación de potencia (AOLL, limitación anti-sobrecarga). Alarmas y supervisión de seguridades relativas a la gestión de procesos. Interface con el operador (HMI). Interface con otros sistemas (IAS…). La controladora PEC administra las siguientes funciones: Puente de potencia para lograr el arranque/parada. Potencia para la secuencia de encendido/parada. Cálculo de par y pulsos de la IGBT. Alarmas y supervisión de seguridades relativas al puente de potencia. Sistema de limitación de potencia (AOLL, limitación anti-sobrecarga). Modo de regulación de potencia (función de “mala mar”). Secuencia de Potencia: En esta sección se abordan las secuencias de arranque y parada. La operación del control de la propulsión se encuentra dividida en dos apartados. Parte relativa a sistemas auxiliares: En primer tienen que encontrarse en marcha los sistemas auxiliares. Esto es llevado a cabo por el operador para asegurarse el buen funcionamiento del sistema antes de 89 arrancar. De este modo, hay que poner a punto el transformador, el puente, la refrigeración del motor para que se pueda poner en marcha la propulsión. Parte de potencia: A continuación el operador tiene que dar alimentación, esto excitara el motor y los capacitadores CC que provoca que la unidad y el motor puedan comenzar a rotar. Las órdenes dadas por el operador para poner en marcha los auxiliares se hacen desde el panel de propulsión remoto, el cual se encuentra en local o en la sala de control de máquinas. Las órdenes de potencia dadas por el operador, sin embargo, pueden darse desde el panel remoto de control (local o sala de control de máquinas), puente o alerones de estribor y babor. Desde el puente si los sistemas auxiliares no se han puesto previamente en marcha, pulsando el botón de “Start Power” se arrancarán en primer lugar automáticamente antes de comenzar con la secuencia de puesta en marcha. Ambas operaciones son gestionadas por el controlados de procesos de propulsión en dos secuencias: Secuencia de potencia (arranque/parada) Secuencia de equipos auxiliares (encendido/apagado) 90 Figura 3.44: Botonera de Mando de la Propulsión Eléctrica (Machinery Operating Manual). Pulsando el botón “Aux On” arranca la secuencia de puesta en marcha de equipos auxiliares. Pulsando el botón “Aux Off” se para la secuencia de puesta en marcha de equipos auxiliares. Los equipos auxiliares seguirán en marcha durante un tiempo determinado para asegurar una refrigeración correcta de los diferentes componentes. Para poder pulsar este botón, primero tiene que estar parado el motor. De modo que pulsando “Start” comienza la secuencia de potencia, el motor de propulsión está listo para rotar. Para poner en marcha esta secuencia, algunas condiciones iniciales deben haberse llevado a cabo. De todos modos, pulsando el botón durante más de 3 segundos permite el bypass de las condiciones iniciales que tengan alarma. Más aún, las condiciones que pueden echar abajo la instalación pueden bypasearse por el operador. 91 Pulsando el botón de “Stop”, se para la secuencia de potencia y la de equipos auxiliares. Para parar esta secuencia se debe tener en cuenta que se tienen que dar ciertas condiciones. Secuencia de Equipos Auxiliares: Cada PLC pone en marcha y para los equipos auxiliares de su propia línea. El arranque/parada de equipos auxiliares consiste en arrancar y parar: Las bombas de refrigeración de los convertidores Los ventiladores de los transformadores de propulsión. Los ventiladores de los motores de propulsión. El arranque de cada grupo de estos equipos auxiliares no es simultáneo, para evitar grandes picos de corriente. Las órdenes de arranque/parada se envían a cada arrancador auxiliar a través de un rack I/O remoto. La información “Auxiliary ON” y “Remote Control” son recibidas por el controlador de procesos a través del mismo rack I/O remoto. Si la información de “Auxiliary ON” no es recibida en el tiempo estipulado después de la orden, este equipo auxiliar se considerará que tiene problemas y saltará una alarma de fallo eléctrico. Los fallos eléctricos se pueden originar por: Un problema en el motor del ventilador. Un problema en el arrancador del motor MCC. 92 La selección Local/Remoto se encuentra en local (por lo que las órdenes no se tienen en consideración). Esto último puede ser comprobado en el arrancador o en el HMI. Las bombas de levantamiento de presión de aceite de los cojinetes del motor de propulsión no tienen el mismo sistema de control. Éstas no se controlan a través de la secuencia de sistemas auxiliares. Esto se debe a proteger la línea del eje de cualquier daño debido a una mala rotación. La parada de estas bombas sólo es posible desde el control local de las bombas. En caso de producirse un black-out, el control arranca automáticamente todos los equipos auxiliares que estuviesen trabajando previamente tan pronto como es recibida la señal de black-out. Es entonces cuando el operador tiene que poner el pulsar el botón de “Stop” de motor de propulsión y nuevamente pulsar “Start” de modo que se vuelva a poner en marcha el motor de propulsión. En caso de una parada de emergencia, se pararán todos los equipos auxiliares excepto las bombas de elevación de presión de aceite en los cojinetes por motivos de seguridad. Modo “Test”: Cuando la secuencia de equipos auxiliares está parada, todos los equipos auxiliares (arranque/parada individual) pueden ser manejados para supervisar el buen comportamiento de cada uno. Excepto las bombas de los cojines de los motores de propulsión, que siempre están en marcha. Transformadores de Propulsión Auxiliares: Cada convertidor está alimentado por dos transformadores de propulsión. Cada transformador es refrigerado con aire de circulación forzado en un circuito cerrado de refrigeración. El flujo de aire es refrigerado en un intercambiador de agua que absorbe 93 las pérdidas de calor. Cada transformador dispone de cuatro ventiladores, los cuales están trabajando al mismo tiempo. Durante la secuencia de arranque de equipos auxiliares, todos los ventiladores son arrancados. Por lo tanto, a parte de la secuencia de arranque de los equipos auxiliares, un ventilador por transformador es puesto en marcha tan pronto como se cierra el disyuntor principal. Cuando la secuencia se para, los ventiladores se paran 30 minutos después de la orden “Aux Off”. Pero después de 30 minutos, si el disyuntor principal continúa cerrado, un ventilador por transformador se mantiene en marcha para disipar las pérdidas (modo esencial). Este ventilador se apaga tan pronto como el disyuntor principal de propulsión se abre. Durante la operación normal, la pérdida de los ventiladores del transformador da lugar a: La aparición de una alarma en el HMI si se le ordena arrancar al ventilador y el contactor de feedback no se recibe en el tiempo estipulado (fallo eléctrico). Un fallo crítico o no crítico de los ventiladores del transformador se basa en la comprobación del feedback del número de ventiladores requeridos para asegurar la correcta refrigeración del transformador. Para cada transformador intervienen otras protecciones para vigilarlo como: 2 cableados secundarios del sensor de temperatura (1 para EPS, 1 para IAS). 1 cableado adicional de secundarios para el sensor de temperatura como redundancia. 2 sensores de temperatura de refrigeración, 1 para cada enfriador. 2 detectores de pérdidas del enfriador. 1 sensor de caudal de aire por ventilador (4 en total, a través de un sensor común). 94 Las resistencias de calefacción se encuentran controladas desde el alimentador del cuadro de distribución de alta tensión. Convertidores de propulsión auxiliares: Cada convertidor de propulsión dispone de dos unidades independientes de agua deionizada, cada unidad dispone de una bomba. Las bombas se arrancan durante la secuencia de arranque de equipos auxiliares. Estas bombas se paran 10 minutos después de recibir la orden de parada desde el panel remoto, excepto si el disyuntor principal se encuentra todavía conectado. En ese caso, continuarán trabajando para evitar la ionización del circuito de refrigeración hidráulico, y pararán tan pronto como se abra el disyuntor principal. Las resistencias de calefacción están unidas directamente al sensor de temperatura de cabina interna, el cual controla los comandos de arranque/puesta en marcha. Las protecciones para la unidad del convertidor de agua de-ionizada son: Temperatura del puente de agua de-ionizada. Reactor de temperatura del filtro. Presión de agua de-ionizada. Conductividad de agua de-ionizada. Pérdidas de agua de-ionizada. Caudal de agua de-ionizada. 95 Motores de propulsión auxiliares (Ventiladores): El motor eléctrico es refrigerado mediante la circulación de aire forzado en un sistema de circuito cerrado. El caudal de aire, a su vez, es refrigerado mediante un intercambiador de calor aire/agua, el cual evacua las pérdidas de calor generadas en el motor. El motor de propulsión está equipado con dos ventiladores, los cuales trabajan al mismo tiempo. Los ventiladores se arrancan durante la secuencia de arranque de equipos auxiliares. Y se paran 30 minutos después de que la señal de “Aux Off” sea seleccionada desde la consola de control remoto. Una resistencia de calefacción se pone en marcha cuando se para la propulsión para evitar la condensación en el motor. La resistencia se para cuándo arranca la propulsión. La pérdida de un motor de los ventiladores da lugar a: La aparición de una alarma en el HMI si se le ordena arrancar al ventilador y el contactor de feedback no se recibe en el tiempo estipulado (fallo eléctrico). Un fallo crítico o no crítico de los ventiladores del transformador se basa en la comprobación del feedback del número de ventiladores requeridos para asegurar la correcta refrigeración del transformador. 96 Para cada transformador intervienen otras protecciones para vigilarlo como: 2 cableados secundarios del sensor de temperatura (1 para EPS, 1 para IAS). 2 cableados adicionales de secundarios para el sensor de temperatura como redundancia. 2 sensores de temperatura de refrigeración (1 para EPS, 1 para IAS). 1 detector de pérdidas del enfriador con dos contactos (1 para EPS, 1 para IAS). Cojinetes de los motores de propulsión (unidades de elevación de presión y lubricación): Se dispone de una unidad de elevación de presión para cada cojinete (DE y NDE) y una bomba de lubricación axial (elevación de caudal) para el cojinete DE. Unidad de elevación de presión: Los cojinetes del motor son auto lubricado por el rotor, pero, por debajo de las 70 rpm (revoluciones absolutas del motor), se necesitan las unidades de elevación de presión. 1) Arranque de las bombas: - Tan pronto como el dispositivo de bloqueo se desenganche. - Cuando las revoluciones del motor (en valor absoluto) se encuentren por debajo de 84rpm en fase de desaceleración. - Durante una caída de planta, tan pronto como el cuadro de emergencia tenga energía. 2) Parada de las bombas: - 10 minutos después de que los dispositivos de bloqueo se hayan fijado. 97 - Cuando la velocidad del motor (en valor absoluto) se encuentren por encima de 105rpm en fase de aceleración. 3) Administración de Fallos: - Una unidad se supone que tiene un fallo cuando se necesita y ocurre una de estas situaciones: • Fallo eléctrico de la bomba de elevación de presión. • Pérdida de aceite. Muy baja presión de aceite y muy bajo caudal de aceite. • Obstrucción de la tubería de aceite. Alta presión de aceite y muy bajo caudal de aceite. Un fallo no crítico aparece en el HMI. - Cuando la unidad tiene un fallo durante más de 3 minutos (quizás lubricación discontinua a gran velocidad), la propulsión es parada para no dañar el cojinete (por sobrecalentamiento de la superficie del cojinete). Un fallo crítico aparece en el HMI. - Esta se gestiona con un contador de 3 minutos: • El contador se incrementa por 1 cada segundo con pérdidas en la presión. • El contador se disminuye por 1 cada 10 segundos sin pérdidas en la presión. Hay un contador para cada cojinete y se muestran en el HMI. Cuando se para la propulsión, ésta no pude volver a comenzar hasta que no se repara la unidad de elevación de presión de aceite de lubricación. 98 De todas formas, el operador, bajo su responsabilidad y en un caso de emergencia, puede forzar la puesta en marcha de la propulsión. El operador tiene que: Pulsar el botón de “Override” para resetear el contador de 3 minutos. Presionar el botón de “Reset” para recuperar las condiciones anteriores a la puesta en marcha de la propulsión. De todas formas, cuando la unidad de elevación de presión ha tenido el fallo hace más de 30 minutos no será posible volver a poner la propulsión en marcha. Un fallo crítico aparecerá en el HMI. Esto es gestionado por el contador de 30 minutos el cual se ve incrementado en 1 cada segundo con la unidad con fallo. Existe un contador para cada cojinete y aparecerá en el HMI. Cuando se para la propulsión, no se podrá volver a poner en marcha. Los fallos críticos no se pueden bypasear. El operador tiene que: Reparar la unidad con problemas. Resetear el contador de 30 minutos desde el HMI (desde la sesión del jefe de máquinas). Presionar el botón de “Reset” para restaurar las condiciones iniciales antes del arranque de la propulsión. 99 4) Instrumentación: Para cada unidad, las protecciones de que dispone son: 1 interruptor de flujo de aceite. 1 interruptor de pérdidas de flujo de aceite. 1 detector de obstrucción de filtro de aceite. 1 transmisor de presión de aceite. Para cada cojinete existen otras protecciones como: 2 sensores de temperatura. Para la bomba externa del cojinete DE también se dispone de: - 1 interruptor de pérdidas de flujo de aceite. Unidad de Lubricación Para el cojinete DE, una bomba de aceite de baja presión es usada para la lubricación axial del cojinete. 1) Arranque de las bombas: - Tan pronto como el dispositivo de bloqueo se desenganche. - Durante una caída de planta, tan pronto como el cuadro de emergencia tenga energía. 2) Parada de las bombas: - 10 minutos después de que los dispositivos de bloqueo se hayan fijado. 3) Administración de Fallos: 100 - Una unidad se supone que tiene un fallo cuando se necesita y ocurre una de estas situaciones: - • Fallo eléctrico de la bomba de elevación de presión. • Pérdida de aceite. Si la unidad de lubricación tiene un fallo, la unidad de elevación de presión del cojinete DE será usada en su lugar, manteniendo su función inicial. Esta se administra igual que la unidad de lubricación. - Si se diese el caso de que ambas unidades están fuera de servicio, la rotación del motor se limitaría a 40rpm Un fallo no crítico de lubricación se mostraría en el HMI. 4) Instrumentación: - 1 interruptor de pérdidas de flujo de aceite. Dispositivos auxiliares del Eje de Propulsión: En cada eje se encuentran instalados los siguientes elementos: Virador: El virador se podrá usar bajo las siguientes condiciones (señal de autorización enviado desde el EPS al sistema del virador): • Los dispositivos de bloqueo en posición de reposo. • Sistema de elevación de presión de aceite en operación. • Propulsión parada. La señal de virador desacoplado es necesaria para permitir el arranque de la propulsión. Dispositivo de Bloqueo de Eje: La señal de desbloqueo del dispositivo de bloqueo es necesaria también para permitir el arranque de la propulsión. 101 Reductora: La señal de permiso de arranque de la reductora es requerida para poner en marcha la propulsión. El permiso es enviado del IAS al EPS. La señal de autorización de la reductora en funcionamiento es requerida cuando la propulsión está en marcha. Si se pierde esta información, el motor se para. La información es enviada del IAS al EPS. La señal de “Slow Down” de la reductora limita la propulsión. Una limitación en el par es aplicado al sistema de propulsión. La autorización es enviada del IAS al EPS. Otros dispositivos del Eje: Cuando el virador está acoplado en un eje, el sistema de propulsión es interrumpido en el otro eje. La información de que el otro eje se encuentra en condiciones óptimas se obtiene desde: • Sistema de elevación de presión del otro eje OK. • Dispositivo de bloqueo de la otra línea acoplado. Cuando el otro eje no se encuentra Ok, aparece una alarma. De todas formas, la alarma puede ser bypaseada para comenzar la propulsión. 102 Secuencia de Potencia: Condiciones iniciales para comenzar la propulsión: El comienzo de la propulsión es posible presionando el botón del panel del control remoto si: • No hay fallo de “Alarm (IC)”. El operador puede bypasear esta condición manteniendo el botón “Power On” pulsado durante 3 segundos. • Hay suficiente potencia para arrancar. (Al menos 2 generadores conectados a barras con la interconexión cerrada, o 2 generadores, con la intercoexión abierta, una a cada barra). • Sistema de elevación de presión de aceite Ok. • Eje libre (virador desacoplado, dispositivo de bloqueo en posición de descanso, permiso de la reductora). • Velocidad de referencia configurada a 0 rpm. • Condiciones iniciales del convertidor de propulsión Ok. • Todos los equipos auxiliares Ok. • Autorización de puesta en marcha recibida del IAS. Condiciones iniciales para parar la propulsión: Parar la propulsión será posible pulsando el botón correspondiente si se dan las siguientes condiciones: Velocidad de referencia 0 rpm. 103 Condiciones permanentes para mantener la propulsión: Todas las condiciones siguientes se deben mantener para que continúe la propulsión. La pérdida instantánea de una de las siguientes condiciones para inmediatamente la propulsión (con o sin apertura del disyuntor dependiendo de la condición de parada) • No parada de emergencia. • No fallo de seguridad con el efecto de “motor parando”. • No fallo de seguridad con el efecto de “apertura de disyuntor del motor”. • Disyuntor del transformador de la propulsión cerrado. Secuencia de Potencia: Cada controlador de propulsión (AMC y PEC) pone en marcha y para la secuencia de potencia de sus propios convertidores. El AMC está a cargo de seleccionar la orden de arranque/parada entrante del panel de control de la propulsión, los botones de “Start” y “Stop” y los chequeos de las condiciones iniciales. El controlador PEC está a cargo de las diferentes etapas de la secuencia de potencia que consiste en: Arranque: • Pre-magnetización de los contactores de cierre. • Pre-magnetización de los tranformadores y capacitadores precarga. 104 • La señal de cierre del disyuntor del transformador principal. • Pre-magnetización de los contactores de apertura. • Estimación de la velocidad del motor. • Magnetización del motor. • Establecimiento de la velocidad de referencia. A continuación el motor se encuentra en condiciones de rotar tan pronto como lo estime oportuno el operador. Parada: • Cancelación de la velocidad de referencia. • Cancelación de pulso. Principio de la Parada de Emergencia: Los botones para la parada de emergencia del sistema de propulsión están instalados en el panel de control en diferentes localizaciones: • Estribor y babor de la consola local. • Consola de la sala de control de máquinas. • Consola del puente. • Consola de los alerones de estribor y babor. El pulsador de la parada de emergencia para cada motor está también instalado en la cabina de cada 2 unidades del convertidor. La parada de emergencia debe ser usada en caso de fuego, riesgo eléctrico, seguridad personal y algunas veces por necesidades de la navegación para dejar el eje girando libremente. 105 Cuando se presiona la parada de emergencia, las siguientes acciones deben ser llevadas a cabo en el eje en cuestión: • Secuencia de parada del motor propulsor. • Apertura del disyuntor del circuito principal. • Disparo de los equipos auxiliares de propulsión (excepto la lubricación de los cojinetes del motor, que serán paradas en local si fuese necesario) La continuidad de las líneas (circuito de parada de emergencia), debe ser continuamente comprobada. Si ocurriese un fallo en el circuito, aparecería una alarma de “Emergency stop circuit fault”. En caso de fallo del PEC, la parada de emergencia continuará operativa. Señalización: Cada pulsador localizado en el panel de control está equipado con dos contactos de salida. • Uno usado para disparar los disyuntores de los dos transformadores de propulsión. • El otro usado para generar una alarma en el software para indicar que el pulsador ha sido accionado. 106 3.2.10.1 Función de Control Remoto: Figura 3.45: Panel de la Propulsión Eléctrica (Machinery Operating Manual). 107 Cambio de Sistema: El modo de control remoto permite a los motores de propulsión ser operadores desde una de las siguientes localizaciones. • Puente de Navegación (ARW). • Alerones de estribor y babor (PRW & SRW). • Sala de Control de Máquinas (ARE). • Local (PRL & SRL). Por lo tanto, en caso de que se produzca un fallo en todo el sistema de control remoto, un teclado conectado en la cabina del convertidor permite poner en marcha el motor, eso sí, con las mínimas condiciones de seguridad (sólo aquellas que tienen que ver con el generador en sí). Por lo tanto, esto debe hacerse bajo la total responsabilidad del operador. Cuando el control se envía a otra estación, suena un timbre en ambas estaciones hasta que la transferencia es efectiva o terminada en ambas. Los controles “Ctrl Here” y “Trans. Ack.” En cada panel de control remoto permiten tener el control y aceptar una petición enviada desde otra estación de control. Ambos sistemas de propulsión son completamente eléctricamente independientes, y usan un sistema de cambio separado para permitir una transferencia independiente. Cada panel de control está conectado a un rack I/O remoto localizado en la correspondiente consola. En caso de fallo de uno de esos sistemas, el control de la propulsión podrá ser recuperada presionando “Ctrl Request” en el panel. 108 Un nivel de prioridad entre los paneles de control remoto permiten al operador obtener el control. El nivel de prioridad es el siguiente (de menor a mayor). • Puente o Alerones • Sala de control de máquinas • Local Una luz muestra en todos los paneles de control remotos la estación que tiene el control. Modo Telégrafo: Esta función está disponible en todas las estaciones de control remoto. En modo telégrafo, la palanca del telégrafo del panel en activo es considerada como la “master” para el control remoto. La señal es luego enviada a través del PEC directamente como el set point de la velocidad del buque. En caso de fallo del rack I/O del control remoto en activo o de la señal de la palanca del telégrafo de referencia, la velocidad de referencia activa para controlar el motor permanece disponible en el PLC del AMC y es mantenida hasta transferir el control a otra estación válida. Si se pierde la estación entera (fallo en el suministro al rack I/O), un led rojo indicará un fallo en el panel. El modo telégrafo es el modo predeterminado para el sistema de propulsión y es el modo seleccionado por el sistema para la puesta en marcha. Éste es seleccionado cuando no hay otro modo particular en funcionamiento. 109 Modo Coordinado: El propósito de esta función es el de administrar el telégrafo de referencia para ambos ejes desde una única estación de control remoto. Esto significa que el telégrafo de esta estación de control remoto se convierte en el “master” y maneja la palanca del otro eje. La palanca pasiva es pues coordinada y se mueve de acuerdo a la posición de la palanca de referencia. Esta función está disponible en todos los paneles de control remoto, excepto en el panel local. El modo coordinado puede ser seleccionado por el operador cuando se den las siguientes situaciones: • Ambas propulsiones se encuentran en modo telégrafo (no en modo teclado). • Tener el control en la misma estación de control remoto. • No haber cambios en la estación activa de control. • El telégrafo pasivo debe estar pareado con el telégrafo master en torno a +/-20%. Para seleccionar el modo coordinado, el operador tiene que pulsar el botón de “Combine Mode” del panel en la estación de control remoto activa. Cuando el telégrafo master es movido, el pasivo lo sigue. • Señalización en el eje master: - La luz del pulsador “Combine” se mantiene fija en todos los paneles de control. • La luz “Lever” se mantiene fija en todos los paneles de control. Señalización en el eje pasivo: 110 - La luz del pulsador “Combine” se mantiene apagada en todos los paneles de control. - La luz “Combine” se mantiene fija en todos los paneles de control. - La luz “Lever” se mantiene apagada en todos los paneles de control. Las condiciones para salir del modo coordinado son también: • Presionar el botón “Ctrl here” en el panel master donde el modo fue seleccionado. • Presionar el botón “Combine” en el panel pasivo (presionar Master/Slave). • La pérdida de las condiciones permanentes. Modo de Ajuste Fino de Velocidad: Esta función está disponible en todas las estaciones de control remoto excepto en el panel de control local. En cada panel de control, existen dos pulsadores “+” y “-“ para un ajuste de velocidad fino. Esta función está disponible para modificar el set point de velocidad con gran precisión. Pulsando uno de estos botones en el panel activo, activamos automáticamente este modo. Una vez activo, la luz de “Fine setting” aparecerá en todos los paneles de control remoto. • Presionando “+” o “-“ aumentamos o disminuimos las revoluciones en 1 rpm. • Presionando “+” o “-“ durante más de 3 segundos seguidos aumentamos o disminuimos las revoluciones en 3 rpm. 111 Selección de Rampa de Deceleración Rápida: El objeto de este modo es seleccionar durante la primera etapa de deceleración entre una rampa lenta o rápida de deceleración. Lo cual significa que hay 2 valores para el primer segmento de la rampa de deceleración. Por defecto es la rampa lenta la que está seleccionada. El operador puede seleccionar la rampa de deceleración rápida presionando el botón “Fast Ramp”, el cual está disponible en todas las estaciones de control. El operador puede deseleccionar la rampa de deceleración rápida (y seleccionar la lenta) volviendo a presionar el botón “Fast Ramp”. Señalización en el panel de control remoto: Figura 3.46: Botonera de la Propulsión Eléctrica (Machinery Operating Manual). La luz “fast ramp” sólo se ilumina en el panel cuando está seleccionada la rampa rápida. 112 Modo de Control de Presión: El propósito de esta función es la de optimizar la relación costes/consumo del sistema de propulsión cuando se opera en modo gas. El sistema es capaz de quemar el exceso de gas proveniente del tanque basándose en la presión tope del tanque. De modo que el sistema ajusta automáticamente la potencia de los motores de propulsión para evitar el uso de la Gas Combustion Unit. Esta función actúa por separado para cada línea de eje. Las condiciones permanentes para que pueda ser seleccionado este modo son: Propulsión en modo de regulación de potencia. Señal de modo control de presión disponible por el IAS. Inexistencia de fallos en el IAS. La potencia de salida del IAS es un valor (de -100 a 100) correspondiente a un porcentaje de la potencia nominal del motor (de -5% a 5%), porcentaje que puede ser modificado en el sistema EPS. El porcentaje de potencia calculada es añadido al set point de la propulsión del motor. De manera que si el set point fuera un 70% una salida del IAS de 100 incrementaría el set point a un 75%, y una salida del IAS de -100 decrecería el set point a un 65%. Las condiciones para salir de este modo son: Volviendo a presionar “Pressure Mode” en el panel. La pérdida de las condiciones permanentes. 113 Sistema de Telégrafo de Emergencia: Esta función está disponible desde el puente de mando, la sala de control de máquinas y en local. Externamente al sistema de propulsión de control remoto, existe un sistema de telégrafo de emergencia. Teclado: El teclado está conectado al controlador de propulsión principal (PEC) a través de un cable de comunicaciones serie. El teclado se encuentra montado en una puerta de convertidores. Está diseñado como una herramienta de mantenimiento para los técnicos de la casa o los operadores. Permite poner en marcha el motor con las mínimas condiciones de seguridad y es el operador el que tiene que comprobar por él mismo que todas las condiciones se dan, como el arranque manual de los equipos auxiliares, para poner en marcha la instalación adecuadamente. El teclado permite al operador: Controlar el sistema de propulsión, incluso si el sistema de control remoto está totalmente fuera de servicio. Leer y reparar el problema. Observar en la pantalla los principales parámetros del convertidor. Función de control de velocidad: El set point de la velocidad del motor de propulsión es controlado a través del controlador principal de propulsión (PEC), que lleva a cabo las siguientes funciones: 114 Procesamiento del set point de velocidad, con la generación de las curvas de aceleración y deceleración. Medida de velocidad Control de Velocidad Aplicación de la limitación de par. Generación del set point del par. Desbloqueo de la referencia de velocidad: La regulación de velocidad entra en funcionamiento tan pronto como entra en funcionamiento la propulsión y la palanca del telégrafo se mueve de la posición de 0 rpm. La regulación de velocidad se bloquea cuando se dan las siguientes condiciones: Ambas líneas de eje tienen el telégrafo en la posición de 0 rpm. Velocidad de la hélice a 0 rpm durante un tiempo (normalmente 10 minutos). De modo que la velocidad de la hélice se controla en todo el rango de velocidades, incluida a 0 rpm. Procesamiento de la Velocidad de Referencia: El set point de velocidad puede ser seleccionado en cualquiera de las estaciones de control. Una vez seleccionado, se hace la rampa de velocidad de acuerdo a si está en modo Gas o modo fuel. Cada modo tiene una rampa con 3 segmentos de aceleración y una con 3 segmentos de deceleración. Para el primer segmento, existe un pulsador para seleccionar modo rápido o lento, tal y como expliqué antes. Selección del modo Rampa: La selección “Gas o Fuel” viene dada por el PMS (IAS). Cada generador puede funcionar en modo gas o modo fuel. 115 Modo Gas: al menos hay un generador trabajando en modo gas (rampas lentas). Modo Fuel: todos los generadores funcionando en modo fuel. El modo predeterminado es “modo gas”, lo que significa que si se pierde la comunicación con el IAS funcionarán en modo gas. Velocidad del Eje FUEL GAS Pendiente de Emergencia 0~24RPM 15s 30s 24~48RPM 45s 180s 48~77,7RPM 434s 941s 77.7~48RPM 724s 724s (Segmento Normal) 217s 77.7~48RPM (Segmento Rápido) 48~24RPM 15s 30s 24~0RPM 15s 30s 32s 77,7~0RPM Tabla 3.18: Curvas del Set-Point de Velocidad. (Machinery Operating Manual). La velocidad avante máxima está limitada a +77,7 rpm. Y en dirección atrás, el par de la hélice está limitado a -60%. 116 Medición de velocidad: La velocidad puede obtenerse directamente a través de un sensor de velocidad o calculada de la frecuencia del motor expedida desde el voltaje de referencia del motor y la medición de corriente. La configuración predeterminada está basada en medidas electro-técnicas. Limitación de Par: Las limitaciones pueden ser debidas a: Sistema de limitación de la propulsión, PLS. Limitaciones electro-técnicas Limitación de frecuencia Min/Max Limitación de la red de voltaje. Limitación de la secuencia. Limitación de proceso. 117 Limitaciones electro-técnicas: Para cuidar el diseño de los convertidores, el motor y la reductora, se da lugar a una limitación de velocidad. Limitación de secuencia: Debido a fallos en la secuencia de los equipos auxiliares como un transformador, un convertidor o los ventiladores de los motores de propulsión. Limitación de proceso: Ambos, la hélice y el eje están diseñados para permitir transmitir un par (100%) de rotación avante. En la rotación atrás, el par queda limitado al 60%. Maniobra de Parada Brusca / Inversión de Funcionamiento: La inversión de funcionamiento (cambiar la propulsión de modo avante a modo atrás) o la maniobra de parada brusca (de estar en marcha avante a cambiar inmediatamente a tras toda) se logra mediante un control electrónico del motor, de acuerdo con el gráfico. 1) Elaboración de la señal de velocidad pidiendo cambio de rotación y/o maniobra de paraba brusca con marcha avante. 2) El par motor se reduce a cero. 3) El par es cero en la hélice, esta gira libremente (el regulador de velocidad está inhibido). Debido al par resistente en la hélice, las revoluciones del eje se reducen. La secuencia de frenado es válida tan pronto como las revoluciones del eje entren en un margen específico de velocidad. 4) A partir de este momento, el regulador de velocidad vuelve a entrar en funcionamiento y se aplica un par en sentido contrario. La potencia “negativa” 118 creada (modo generación) es disipada en el choper o “breaking resistor”, pues el motor pasa a operar por un momento como un generador. 5) Cuando la rotación de la hélice es invertida, tanto las revoluciones como el par motor serán negativos, dando como resultado una potencia positiva (modo motor). 6) Finalmente la rotación del eje se ve incrementada conforme a las rampas de velocidad. Figura 3.47: Gráfica de Inversión de Funcionamiento (Machinery Operating Manual). 119 Figura 3.48: Diagrama Unifilar de la Planta (Periodo de prácticas de alumna de máquinas Buque LNG Barcelona Knutsen). 120 3.3 Introducción al Sistema de Gestión del Gas: La planta de gas para la propulsión, es una planta de tratamiento de gas. Con la que el BoilOff natural que se forma en los 4 tanques de carga, y con un proceso a partir de una serie de equipos, se consigue un gas a una temperatura, presión y pureza, para poder quemar en los cuatro generadores DF o bien por la GCU. El sistema de gestión del gas (GMS), actúa para mantener la presión del tanque de carga dentro de límites de funcionamiento normales. También incluye la función de seguridad automática, ésta actúa en caso que la presión del tanque exceda los límites de funcionamiento normales. La presión del tanque de carga se controlada calculando el Boil Off Natural (NBO) mediante el regulador de la presión del tanque. La señal de NBO calculada se utiliza para calcular la carga de los motores DF. 3.3.1 Sobrepresión: Para proteger los tanques de carga contra la sobrepresión debido al NBO, este gas tiene que ser consumido por los motores DF, ser quemado por la GCU o bien, ser enviado a la atmósfera por el venteo. De las tres opciones señaladas, lógicamente, la que hay que procurar siempre es la primera, y en caso de que los motores no puedan absorber más gas, quemarlo en la GCU. Los compresores LD suministrarán el gas natural proveniente de la ebullición natural del gas a los motores DF y a la GCU para usarlo como gas combustible. De esta manera se mantiene la presión estable. Si los motores DF requieren menos gas combustible, es decir, que hay demasiado Boil Off y no se da consumido, entonces la presión del vapor en los tanques aumentará, con los riesgos que ello conlleva. Para evitar el aumento de la presión, se debe poner en marcha la GCU para quemar el NBO sobrante. 121 3.3.2 Baja presión: Para proteger los tanques de carga contra entrar en zona de vacío, baja presión, los motores DF tendrán que cambiarse a modo DO. Si bien, como ya se ha comentado antes, si el NBO no fuese suficiente para abastecer el consumo de los generadores, se recurrirá a forzar la vaporización mediante el “forcing vaporizer” antes de cambiar al modo DO. 3.3.3 Equipos de la planta de Gas: Vapour Header: Este es un colector común, que comunica los 4 tanques de carga, concentrando todo el Boil-off de los tanques. Mist Separator: Es un recipiente donde se separa el metano del resto de los gases que se encuentran en el Boil-Off. El metano, por ser el único en encontrarse en estado gaseoso, es el que sale por la parte superior del Mist- Separator, mientras que el resto en estado líquido, retorna al tanque elegido. La licuefacción de los gases, se consigue enfriando el Boil-Off por el In Line Mixer, con una temperatura de -120ºC. Ya que, a esa temperatura el único componente que se mantiene en estado gaseoso es el . In Line Mixer: Se pulveriza el metano líquido procedente del tanque número 4, gracias a la Fuel Gas Pump. La temperatura deseada del metano a la salida del In Line Mixer, se controla por una válvula a la entrada de esta. Esta actúa, estrangulando el flujo de líquido en función de la temperatura que tenga que llegar a la salida del Mist Separator. Con el resto de componentes no deseados en estado líquido, se recolectan en el Drain Pot, mandando de nuevo al tanque 3 y 4. 122 Low Duty´s: Los compresores LD (Low Duty) son los que mantienen la presión de gas combustible constante para los generadores DF. Son compresores de dos etapas, con una capacidad máxima de 6700 Kg/h. Estos elevan la presión del gas procedente del Mist Separator. Una válvula de sobrepresión (de retorno al tanque de carga) está instalada y controlada por el GMS para evitar que haya alta presión de combustible gas en el motor DF durante la reducción de la carga. La razón por la que hay dos compresores, es por el motivo de su capacidad máxima. En la situación de tener un Boil-Off excesivo, es haría falta poner en marcha los dos compresores. Uno para abastecer la demanda de la propulsión y el otro para poder mandar a la GCU. Debido a la situación, de tener malas condiciones climatológicas, el Boil-Off aumentaría, con lo que se necesitaría quemar más gas, para poder controlar la presión en los tanques, que se optaría por poner el otro LD. Cooler-Heater: El gas después de los Low Duty´s, sale a una temperatura de unos 35ºC, con la cual para enviarlo a una temperatura óptima para poder quemar en los generadores, debe pasar por el Cooler-Heater. Este no es más que un intercambiador de calor de tubos, que eleva la temperatura del metano. Gas-Heater: Es un calentador de tubos, por las cuales circula vapor para calentar el gas que circula por el exterior de los tubos. Este se utiliza cuando quemamos en la GCU. 123 Forcing-Vaporiser: Su cometido es, generar Boil Off forzado (FBO). Esto puede ser utilizado en caso de modo gas solamente, o en caso de que el operador necesite obtener una carga más conveniente de gas para los generadores DF. Ya que existe la posibilidad de que exista más demanda que el Boil-Off que se produce en los tanques, llegaría un momento que la presión de estos sería demasiado baja, peligrando su integridad estructural. Por eso mismo, se produce Boil-Off en el Forcing-Vaporiser, haciendo pasar metano líquido, por este intercambiador de tubos de vapor. La unidad de combustión del gas (GCU) se utiliza para ayudar a controlar la presión del tanque, si por alguna razón la presión sobrepasase los límites normales. La última medida de control de presión del tanque es abrir la válvula de venteo. Este control también se incluye dentro del GMS. GCU (Unidad de Combustión de Gas): La transferencia de calor a la carga líquida desde los espacios aislados y tanques de carga hace que el líquido se ponga en ebullición, con la consiguiente formación de vapor. Esto se conoce con el nombre de boil-off y debe ser eliminado de la carga para mantener el equilibrio en los tanques de carga a la presión de operación. El volumen de vapores de boil-off también se ve incrementado durante la travesía como consecuencia de la energía disipada por la agitación de la carga con el movimiento del buque. 124 Los vapores naturales de boil-off de los tanques LNG son enviados a los motores del buque. Y todos los vapores que no son usados para quemar en los generadores son enviados a la Gas Combustion Unit (GCU) para de esta manera tener un control efectivo sobre la presión en tanques, no olvidemos que van a presión prácticamente atmosférica. Después de estar en marcha, la carga de la GCU es controlada por el IAS para poder tener un control sobre la presión en los tanques de LNG. 3.3.4 Sistema de la sala de máquinas: El gas suministrado a los generadores pasa al principio por una unidad de válvulas de gas (GVU). La unidad de válvulas de gas, consiste básicamente en un filtro, una serie de sensores de temperatura y de presión, una válvula de regulación de presión, válvulas de la seguridad (cierre) y válvulas de la ventilación. Las válvulas solenoides (las válvulas de seguridad y de ventilación) de la GVU son controladas por un sistema externo del motor. La válvula de regulación de presión es controlada por el WECS8000. Durante el arranque y la parada del motor, la secuencia de control de las válvulas de seguridad y de ventilación se intercomunica entre el WECS y el panel de control. Esta comunicación, también incluye una prueba de pérdidas de la válvula, realizada antes de cada arranque del motor. La presión de referencia del suministro de gas se calcula a través del módulo de control principal del WECS8000. Esta presión depende de la carga del motor. Desde aquí, una señal de la presión se envía a la válvula de regulación de presión para actúe. La presión real del gas se mide en el generador y se compara con la presión de referencia. Si la desviación es demasiado alta, se disparará una alarma y si esta desviación continua aumentando aún más, las válvulas de seguridad en la GVU cortarán el suministro de gas al 125 motor inmediatamente. Acto seguido, comenzará el venteo con la apertura de las válvulas de venteo y la admisión de gas inerte para inertizar la línea. La cantidad de gas admitido en cada cilindro es controlado directamente por las válvulas de gas individuales de cada cilindro. Éstas son actuadas por los módulos de control del cilindro. La cantidad de gas admitido depende de la presión del suministro de gas y el tiempo que esté abierta la válvula solenoide del gas principal (duración). En las bandas de babor y estribor, existen dos extractores, los cuales se ponen en una configuración para ponerse en marcha en cualquier momento. Al presionar el botón del programa "ON", ambos ventiladores se cambian al modo auto y el ventilador que estuviese en activo arrancará automáticamente. Presionando el botón de “OFF” se parará el ventilador y ambos ventiladores pasarán al modo manual. Mientras que funcionen, el que se encuentre en activo y el de standby se pueden cambiar, otra vez a través del programa de software. El ventilador en standby entonces comenzará y cuando se compruebe su funcionamiento, el otro parará. Al mismo tiempo, se cambiará la indicación del ventilador en activo y el de standby. Durante su funcionamiento, el sensor de presión diferencial iniciará el arranque del ventilador en standby cuando el ventilador en activo no pueda mantener la presión prefijada. Saltará una alarma y el ventilador en activo se mantendrá en funcionamiento durante un tiempo predeterminado. Hasta tal punto que para acceder a las distintas GVU había que hacerlo rápidamente para que no saltase la alarma. Del mismo modo que por presión diferencial, por un fallo en el otro ventilador también se pondrá en marcha el ventilador en stand-by. 126 Figura 3.49: Imagen de la Planta de Procesamiento de Gas para la Propulsión. (Periodo de prácticas de alumna de máquinas Buque LNG Barcelona Knutsen). 127 3.4 Modos de funcionamiento de DFE: MDO/HFO: El modo de MDO/HFO significa que ninguno de los generadores está utilizando modo gas. Además, el modo MDO, se utiliza pasar a gas o para salir del modo gas. Mezcla de NBO y HFO: En esta configuración el NBO será consumido algunos motores, mientras otros consumirán HFO como combustible. El regulador de presión del tanque dará un punto de referencia. Este valor se convertirá en una señal de la demanda basada en la composición y eficacia. El compresor LD actuará en el control de la presión mediante el regulador de presión del tanque. Todos los motores restantes funcionarán con fuel o diesel (MDO o HFO) y serán ellos los que absorban todas las variaciones de la carga en el sistema eléctrico. Mezcla NBO y FBO: En esta configuración el compresor LD será el que controlará la presión del gas combustible en un valor constante mientras que el “Forcing Vaporizer” producirá la diferencia entre el consumo de gas de los generadores DF y el NBO. Se pueden dar casos en los cuales la carga sea menor que la soportada por los motores trabajando a gas. Si esta demanda de potencia es menor, entonces se tendrán que parar algunos motores y los que continúen en marcha tendrán que pasarse a modo HFO, previo paso por el modo MDO. En este caso, no habrá falta del “FV”, pero continuará habiendo NBO, por lo que si aumenta la presión se tendrá que poner en marcha la GCU. 128 De igual modo, hay veces en que directamente, no hay presión suficiente de NBO, por lo que hay que cambiar los motores a modo MDO y arrancar la GCU para quemar el poco boil off que pueda haber. Gas solamente (NBO): Los generadores DF (dual fuel) en modo gas, éste es suministrado por el compresor LD y manejado normalmente a través del modo de programa y el modo de telégrafo. Porque el compresor LD está controlando la presión del gas combustible de los motores DF y al no estar en marcha ningún motor a fuel, la carga eléctrica no se puede transferir a ellos, para que asuman las variaciones de carga. La única manera de controlar la presión del tanque de carga es entonces controlar la velocidad de los motores de propulsión. La disminución de presión del tanque finalmente dará lugar a la activación del regulador de protección del tanque. En este punto, el GMS envía una señal al PMS de cambiar uno de los motores al modo MDO. La presión cada vez mayor del tanque, hasta un cierto punto, llevará parejo la puesta en marcha de la GCU o en condiciones extremas, a la apertura de la válvula de venteo. Gas solamente (NBO+FBO): En este modo todo el combustible de los motores DF proviene del gas, una mezcla de NBO y de FBO. El NBO es al principio un valor estimado, el NBO real es calculado por el regulador de la presión del tanque. 129 Así pues, el “Forcing Vaporizer” debe suministrar el consumo de gas combustible restante, para atender a la demanda de gas de los motores DF. El compresor LD es el que mantendrá la presión de suministro de combustible a los generadores, si bien necesita del FV para poder atender la demanda. El sistema de gestión de potencia operará con sus funciones normales, pero en la distribución de la carga y el control del consumo se tomará en consideración las limitaciones existentes. El número requerido de motores será tenido en cuenta por la función de arranque/parada dependiendo de la carga. En caso de que la demanda sea menor que el NBO, el FV en primer lugar se reducirá a la capacidad mínima. Si la demanda continua siendo más baja durante un periodo de tiempo (contador de tiempo ajustable) el FV se parará. Por otra parte, si la demanda aumentase el FV se arrancaría para poder suministrar la demanda requerida. Si el consumo fuese muy bajo, demasiado, durante un período largo de tiempo, la presión del tanque aumentaría y la GCU tendría que ser arrancada. La GCU, en este caso, sería utilizada para controlar la presión del tanque, esto se haría con un set point levemente más alto que el regulador normal de la presión del tanque. Si se comenzase con la GCU, el FV se pararía automáticamente. 130 Figura 3.50: Imagen del Circuito de Quemado de Boil-Off Natural. (Cargo Operating Manual). 131 Figura 3.51: Imagen del Circuito de Quemado de Boil-Off Forzado. (Cargo Operating Manual). 132 3.5 Características del buque LNG “Fuwairit” (Planta Vapor): General: Construido en los astilleros: Samsung Heavy Industries Casco: N º 1406 Año de construcción: 2004 Bandera de: Bahamas Tipo: Clasificación + A1 círculo E, Carrier Gas Licuado, barco Tipo 2G ( tanques de membrana, la presión máxima de 25 kPa y temperatura mínima de -163 grados . C, gravedad específica 500kg/m3). Dimensiones: Longitud: 278.857m Eslora entre perpendiculares: 266.000m Calado: 47.93m Altura desde la quilla hasta la parte superior del mástil: 57.00 m Tonelaje: Desplazamiento LNG cargado: 104,018.9 Ton. Carga Total: 138,262.1 m3 Propulsión: -Turbina KHI Cruz Compuesto Impulse UA- 400 Potencia máxima 29.050 KW y 90 rpm. Grado de combustible RMG -35 ISO 8217:1996 380 cst @ 50 ° C -Calderas 2 x Kawasaki Heavy Industries UME 65/60 133 Generación Eléctrica: -Generadores 2 x Turbo conjuntos y máxima salida de tipo Mitsubishi AT- 42CT –B por unidad de impulso , de condensación ABB- AMG630 L4 4313 kVA/3450kw/6600V 60Hz/1800RPM. Número utilizado en el mar: Un Turbo Generador -1 Generador Diesel STX MAN B & W Tipo 8L 32/40 ABB -AMG 900 SM 1O LSEA 4313kVA/3450kW / 6600V/60Hz/720rpm -1 generador diesel de emergencia STX Corp KTA 38 DMGE/850kW / 1800 RPM Leroy Somer LSAM50.1 M6- 4P sin escobillas Velocidad: Velocidad de servicio de 19,5 nudos. Figura 3.52: Imagen del Buque “Fuwairit” Planta Vapor. (Imágenes Google). 134 CAPITULO 4 DESARROLLO OPERACIONAL DEL BUQUE DIESEL ELÉCTRICO LNG’C BARCELONA KNUTSEN 4.1 Estudio del desarrollo de la carga de LNG del buque Barcelona Knutsen Diesel Eléctrico: A la hora de comenzar a analizar, se optó por elegir dos viajes de duración parecida, los dos en condición del modo del consumo de los motores en modo GAS y uno cargado y el otro en lastre. Para poder comparar consumo de la máquina en lastre o cargado, el Boíl-Off que se genera al principio y final de cada viaje, presiones que se intentan mantener para el correcto mantenimiento de los tanques. También poder observar, que cantidad de Boíl-Off que se quema por la GCU o se genera por el Forcing Vaporiser en cada situación, por motivos de exceso de Boíl-Off. Ya sea generado naturalmente por motivos de las inclemencias de tiempo, temperatura de carga…..en definitiva, todas las condiciones que influyen en la carga y poder hacer comparativas entre cada situación. 4.1.1 Viaje Cargado (MODO GAS): Duración: 31 de Julio de 2013 al 24 de Agosto de 2013. (24días de duración) Generadores en marcha: MG1, MG2 y MG4. El viaje comenzó, con una carga a bordo de 171138.9 Boil-off generado fue de 6.7 de LNG, al finalizar la carga el de, la temperatura máxima obtenida en todo el viaje de - 161ºC, con una presión mínima obtenida en todo el viaje en los tanques de carga de 1076 mbar. En todo el viaje se mantiene una velocidad de media de 18 nudos. Una vez comenzado el viaje, los días más destacados de valores máximos y mínimos que se encontraron, fueron los siguientes: 1 de Agosto de 2013: Se obtuvo la mínima cantidad de un consumo de los DFE’s de 161,4 que se hayo en todo el viaje. Teniendo una velocidad de 17,67 nudos y unas revoluciones por minuto en la hélice de babor de 68.7 y estribor de 68.7. 136 2 de Agosto de 2013: El máximo consumo en los motores que se alcanzó en todo el viaje fue este día, por la cantidad de 285,1 y siendo la misma cantidad generada de Boil-Off natural. Al igual que fue también el día que más Boil-Off natural se generó en todo el viaje. Ni se utilizó el F.V, ni se quemó por la GCU. La velocidad que llevaba el buque dicho día fue de 18,36 nudos y unas revoluciones de 69,9 rpm en ambas hélices, tanto en estribor como en babor. 5 de Agosto de 2013: Se obtuvo el valor de rpm en las hélices máximo, por la cuantía de 70 rpm en cada una, debido a las condiciones climatológicas. Se consumieron 262,9 en los motores, misma cantidad de Boil-Off natural generado. El Forcing Vaporiser genero 50,5 , pues al tener tantas revoluciones, la presión en los tanques disminuye al ser el consumo elevado y es conveniente mantener dicha presión en ellos, para no poner en peligro dicha estructura. Ya que la presión en los tanques disminuye en 15 mbar de un día para otro. 6 de Agosto de 2013: Es el día que marca la máxima cantidad generada en el Forcing Vaporiser, con la cantidad de 112,4 generados. Pues como se ha comentado anteriormente, la presión en los tanques seguía baja con el valor de 1098 mbar. El abastecimiento para la máquina fue con el propio Boil-Off generado naturalmente, con la cantidad de 263,9 y con la máxima de la velocidad del buque de 19 nudos. Teniendo unas condiciones climatológicas de fuerza del viento 4 km/h. 7 de Agosto de 2013: Se obtuvo una velocidad de 18,71 nudos, unas condiciones meteorológicas de fuerza 4 km/h. Al tener un deslizamiento negativo, esto ayuda a que efectivamente el propio NBO generado sea el consumido por lo motores, ayudando a mantener la presión en 1103 mbar en los tanques y solo teniendo que generar el FV 16 para mantener la presión adecuada. 137 , 8 de Agosto de 2013: Se analiza el valor mínimo de 0,2 NBO generado por la cantidad de 239,9 por el FV, 3,3 consumidos por la GCU, el fue quemada por los motores DF y producidos . Con una velocidad de 17,36, una media 65,9 rpm en las hélices y una presión en tanques de 1109 mbar y temperatura de -160,6 ºC. 9 de Agosto de 2013: Una velocidad de 16,04 nudos. Mismo NBO generado que consumido y el FV formo 3,4 para poder mantener la presión en los tanques. 12 de Agosto de 2013: Máxima de revoluciones en las hélices de 70,2 rpm, teniendo en la mitad del viaje un remanente a bordo de 168111,9 NBO que consumo en los motores 253,2 . Teniendo misma producción de . Una temperatura de -160,4 y una presión en los tanques de 1113 mbar. 22 de Agosto de 2013: Se contempla la mínima de revoluciones en las hélices, por 59,3 y 59,8 rpm. Teniendo misma producción de NBO que consumo en los motores 171,4 . Con una temperatura de -159,7 y presión en los tanques de 1146 mbar. 24 de Agosto de 2013: Máxima cantidad consumida en la GCU, por ser el día que se llega a puerto, mínima que marca el FV de 0,1 , máxima de 1156 mbar de presión en los tanques y mínima temperatura en tanques de -159,5ºC. Haciendo un total de 24 días, una pérdida de RBO de 5564,5 la GCU, 5409,3 , consumo de 162 por consumidos por los motores DF. Dando una media de 17,35 nudos y 64,27 rpm en la hélice de babor y 64,27 rpm en la hélice de estribor. Producidos en 220,1 en el FV, obteniendo una media de -160,31 ºC en los tanques y 1113,03 mbar de presión en ellos. Por finalizar, con una distancia total observada de 9529 millas, que equivalen a 17594 km. 138 Distancia que hay desde Pampa-Melchorita (Perú) a Tong-Yeong (Corea del Sur). La tabla realizada en Excel se encuentra en los anexos correspondientes. Boil-Off Generado en los tanques de Carga 400 350 300 250 200 Boil-off Generado Naturalmente m3 150 Generado FV m3 100 50 1-ago-13 2-ago-13 3-ago-13 4-ago-13 5-ago-13 6-ago-13 7-ago-13 8-ago-13 9-ago-13 10-ago-13 11-ago-13 12-ago-13 13-ago-13 14-ago-13 15-ago-13 16-ago-13 17-ago-13 18-ago-13 19-ago-13 20-ago-13 21-ago-13 22-ago-13 0 Figura 4.1: Gráfico de Generación de vapor en tanques Modo Cargado (Realización de tabla Excel). 139 Consumo de Boil-Off generado en tanques 350,0 300,0 250,0 200,0 Remanente en fase vapor m3 150,0 Consumido GCU m3 100,0 Consumido DFE´s m3 50,0 -50,0 1-ago-13 2-ago-13 3-ago-13 4-ago-13 5-ago-13 6-ago-13 7-ago-13 8-ago-13 9-ago-13 10-ago-13 11-ago-13 12-ago-13 13-ago-13 14-ago-13 15-ago-13 16-ago-13 17-ago-13 18-ago-13 19-ago-13 20-ago-13 21-ago-13 22-ago-13 0,0 Figura 4.2: Gráfico de Consumo de vapor en tanques Modo Cargado (Realización de tabla Excel). Generación de vapor en tanques 1400,0 1200,0 1000,0 800,0 600,0 Tº Tanques Carga ºC 400,0 Presion de los T.C mbar 200,0 0,0 -200,0 -400,0 Figura 4.3: Gráfico de Generación de vapor en tanques Modo Cargado (Realización de tabla Excel). 140 4.1.2 Viaje Descargado (MODO GAS): Duración: 09 de Junio de 2013 al 02 de Julio de 2013. (23 días de duración) Generadores en marcha: MG1, MG2, MG3. El viaje comenzó, con un remante bordo de 7906 la cantidad mínima de 9 , finalizando la descarga y obteniendo de Boil-off. La temperatura máxima obtenida en todo el viaje, fue de -159,6ºC y la presión mínima obtenida en los tanques de carga la cantidad de 1167 mbar. La velocidad media del viaje fue de 18 nudos. Una vez comenzado el viaje, los días más característicos de valores máximos y mínimos que se encontraron, fueron los siguientes: 10 de Junio de 2013: Este día se obtuvo la máxima de -159,6ºC de temperatura de tanques de carga, mínima de 62,2 0,1 de consumo de los motores DF. Mínima también del FV de , mínimas de revoluciones de 62,8 rpm y 62,6 rpm en ambas hélices y mínima velocidad del buque en el viaje de 12,7 nudos. 11 de Junio de 2013: Mínima presión en los tanques de 1082 mbar. 13 de Junio de 2013: Al estar los tanques a la mínima el día 11, la presión se encuentra baja por lo que el FV marca el máximo valor de 86,4 NBO que consumo en los motores 241,4 . 141 . Teniendo misma producción de 21 de Junio de 2013: Máxima presión en los tanques de 1167 mbar, generando el FV 34,2 . Un Boil-Off natural generado de 222 , con mismo consumo de los motores duales, produciendo 17,57 nudos. 29 de Junio de 2013: Se observa la máxima de NBO y misma cantidad consumida por los motores duales de 265,3 . 2 de Julio de 2013: Se distingue la máxima temperatura de -151,5 ºC de los tanques de carga y máximas de revoluciones con 75,6 rpm y 76,5 rpm en babor y estribor. Dando una velocidad de 19,5 nudos, siendo la máxima que marca. Haciendo un total de 23 días, una pérdida de ROB de 5623,4 por la GCU, 5347,8 , consumo de 349,33 consumidos por los motores DF. Dando una media de 17,9 nudos y 69,57 rpm en la hélice de babor y 69,78 rpm en la hélice de estribor. Producidos en 1280,3 en el FV, obteniendo una media de temperatura de -156,90 ºC en los tanques, 1114,33 mbar de presión en ellos y con un resbalamiento de media de -3,15 y -2,8. Por finalizar, una distancia total observada de 9858 millas, que equivalen a 18257 km. Distancia que hay desde Tong-Yeong (Corea del Sur) a Pampa-Melchorita (Perú). La tabla realizada en Excel se encuentra en los anexos correspondientes. 142 Boli-Off generado en los taques de Carga en Lastre 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 Boil-off Generado Naturalmente m3 28-ago-13 29-ago-13 30-ago-13 31-ago-13 1-sep-13 2-sep-13 3-sep-13 4-sep-13 5-sep-13 6-sep-13 7-sep-13 8-sep-13 9-sep-13 10-sep-13 11-sep-13 12-sep-13 13-sep-13 14-sep-13 15-sep-13 16-sep-13 17-sep-13 Generado FV m3 Figura 4.4: Gráfico de Generación de vapor en tanques Modo Lastre (Realización de tabla Excel). Consumo de Boil-off generado en tanques 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 Remanente en fase vapor m3 150,0 Consumido GCU m3 100,0 Consumido DFE´s m3 50,0 28-ago-13 29-ago-13 30-ago-13 31-ago-13 1-sep-13 2-sep-13 3-sep-13 4-sep-13 5-sep-13 6-sep-13 7-sep-13 8-sep-13 9-sep-13 10-sep-13 11-sep-13 12-sep-13 13-sep-13 14-sep-13 15-sep-13 16-sep-13 17-sep-13 0,0 Figura 4.5: Gráfico de Consumo de vapor en tanques Modo Lastre (Realización de tabla Excel). 143 Temperatura y Presión en tanques 1400 1200 1000 Título del eje 800 600 Presion de los T.C mbar 400 Tº Tanques Carga ºC 200 0 -200 -400 Figura 4.6: Gráfico de Temperatura y Presión en tanques Modo Lastre (Realización de tabla Excel). 144 4.2 Análisis de operaciones del buque Barcelona Knutsen Diesel - Eléctrico: En esta parte del trabajo, se van a analizar lo que sería un viaje completo. Que un viaje completo, constaría de encontrarse el buque en lastre modo gas, realizando un viaje de Manzanillo (Méjico) a Pampa-Melchorita (Perú). Donde realizaría la carga de LNG y se pondría en marcha cargado en modo gas hacia el destino de descarga, que sería Oita (Japón). Donde realizaría la operación de descarga. Una vez descargado, el buque tomaría destino a Pampa-Melchorita (Perú), que es siempre la terminal de carga, en el modo HFO. Para volver a cargar y dando fin al viaje “redondo”. La vuelta en Lastre es en HFO, debido a que en Japón, se descargó toda la carga de LNG. Este es el perfil operacional que se va a analizar en esta parte. Pudiendo observar tiempo en horas, que dura cada situación, consumos en cada una, energía entregada en cada operación en MWh y KWh, horas trabajadas de los generadores. Igual que la potencia media desarrollada por cada generador, consumos de combustible en cada una de ellas, tanto desde HFO, GAS, MDO y Llama Piloto. Se desarrolló también, cuantos Kg de MDO y de Llama Piloto consumió cada generador en cada situación. Por último, se realizara una comparativa de todos los viajes entre ellos, comparativa de las operaciones de carga y descarga y también se analizara en 24 h, consumos y KW generados del buque “Fuwairit” (Planta de vapor), con el buque Barcelona Knutsen (Diesel-Eléctrico). Figura 4.7: Buque Barcelona Knutsen, realizando la carga en Pampa-Melchorita (Perú) (Imágenes de Google). 145 4.2.1 Viaje Lastre - Modo Gas + Operación de Carga: Duración: 04 de Octubre de 2013 al 12 de Octubre de 2013. (8 días de duración) Generadores en marcha: MG1, MG2 y MG4. Condición Velocidad del Duración Potencia Rpm eje Consumos buque(Knots) (hr) total en el Generadores(Ton) eje (Kw) Estribor Babor HFO MDO GAS PILOT 10-12 2.7 485.3 41.8 42.0 0.0 0.6 2.5 0.04 12-14 29.5 1049 54.0 53.9 0.0 0.6 77.0 0.24 Navegando con el 14-16 27.3 1094 54.8 54.8 0.0 0.1 73.9 0.26 viento <BF5 16-18 1.5 2007 68.0 67.6 0.0 0.1 6.3 0.02 18-20 0.4 2013 68.7 68.3 0.0 0.0 1.9 0.01 20 0.0 0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.00 10-12 12-14 Navegando con 14-16 El viento >= BF5 16-18 18-20 20 0.0 3.9 15.8 68.7 17.2 0.0 744.2 1083 1139 2005 2012 0 47.0 54.5 55.9 68.0 68.6 0.0 47.5 54.4 55.6 67.6 68.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.7 2.5 0.0 0.0 0.1 10.5 44.1 288 74.1 0.0 0.00 0.03 0.20 1.02 0.27 0.00 Total en la mar Maniobra 0-10 Puerto(<10 rpm) Total 167.1 2.8 32.3 202.3 1559 2914 1 1292 61.5 30.8 0.0 51.3 61.3 30.1 0.0 51.1 0 0.0 14.9 14.9 4.7 2.2 1.8 8.7 578.5 2.09 0.0 0.06 0.0 0.21 578.5 2.36 Tabla 4.1: Datos del Viaje en Lastre Modo Gas (Datos adquiridos durante el período de prácticas de alumna de máquinas). Total en Maniobra Puerto<10rpm Total la mar 976 1.0 0.0 977 842 6.8 4.0 853 390 6.2 75.6 472 920 1.3 2.1 924 1374 4.5 0.0 1379 1373 4.5 0.0 1379 127 0.3 0.0 127 109 2.2 2.9 114 69.2 2.8 31.4 103 122 0.6 1.0 124 167 2.8 0.0 170 167 2.7 0.0 170 Modo Gas (Datos adquiridos durante el período de Condición MGE#1 Energía Eléctrica de los MGE#2 Generadores(MWh) MGE#3 MGE#4 PM1 Entrada al PM(MWh) PM2 MGE#1 MGE#2 MGE#3 Horas de funcionamiento MGE#4 PM1 PM2 Tabla 4.2: Datos del Viaje en Lastre prácticas de alumna de máquinas). 146 Resumen de rendimiento de período del viaje G/E #1 SFR G/E #2 SFR G/E #3 SFR G/E #4 SFR Tasa de combustible especifico Velocidad media del buque por registro Velocidad media del buque por GPS Hélice de Estribor Hélice de Babor Calado medio Consumo de MDO de las calderas Consumo total de la llama piloto Flujo de gas a la GCU Emisiones de Emisiones de Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Total Total Total Total Total 160.0 134.4 87.8 152.0 207.9 15.1 15.8 -3,5 -3,8 8.8 0,6 2,36 199,2 2374,98 0,53 g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh knot knot % % m Ton Ton Ton Ton Ton Tabla 4.3: Datos del Viaje en Lastre Modo Gas (Datos adquiridos durante el período de prácticas de alumna de máquinas). Parámetros Variables Gravedad del HFO a 15ºC Poder calorífico Inferior del HFO Gravedad del MDO a 15ºC Poder calorífico Inferior del MDO Contenido en Gas Nitrógeno Contenido en Gas Metano Poder calorífico Inferior del GAS 0,981 40740 0,848 42580 0,5 99,6 49216 kJ/kg kJ/kg % % kJ/kg Tabla 4.4: Datos del Viaje en Lastre Modo Gas (Datos adquiridos durante el período de prácticas de alumna de máquinas). 147 Balance de MDO en viaje: MGE#1: 976.7MWh= 976700 KWh Producidos en el viaje. MGE#2: 842.4MWh= 842400KWh Producidos en el viaje. MGE#3: 390.6MWh= 390600 KWh Producidos en el viaje. MGE#4: 920.8MWh= 920800 KWh Producidos en el viaje. ∑ Totales de KWh entregados en el viaje: 976700 KWh + 842400 KWh + 390600 KWh + 920800 KWh =3130500 KWh. ∑ Running Hours Totales: 127.4 +109.6 + 69.2 + 122.1 = 428.3 h. MDO totales: 4.7 Ton. Consumo de Kg de MDO MGE#1: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje KWh Producidos totales en el viaje = 6 00 4. 3130 00 = = 1460 Kg. Consumo de Kg de MDO MGE#2: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje 4 400 4. KWh Producidos totales en el viaje 3130 00 = =1260 Kg. Consumo de Kg de MDO MGE#3: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje KWh Producidos totales en el viaje = 3 0600 4. 3130 00 =580 Kg. 148 = Consumo de Kg de MDO MGE#4: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje = KWh Producidos totales en el viaje 0 00 4. = 3130 00 =1380 Kg. Consumo total de MDO de la llama piloto: 2.09 Ton = 2090 Kg en 8 días de viaje. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#1: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 6 00 .0 3130 00 = = 650 Kg. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#2: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 4 400 .0 3130 00 = =560 Kg. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#3: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 3 0600 .0 3130 00 = =260 Kg. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#4: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 0 00 3130 00 .0 = = 610 Kg. Para realizar los cálculos, se consideran todos los generadores al mismo % de MCR. La tabla realizada en Excel se encuentra en los anexos correspondientes. El diagrama Unifilar de las Operaciones se encuentran en los Planos 02 y 03. 149 4.2.2 Viaje Cargado - Modo Gas + Operación Descarga: Duración: 12 de Octubre de 2013 al 05 de Noviembre de 2013. (24 días de duración) Generadores en marcha: MG2, MG3 y MG4. Condición Velocidad del Duración Potencia Rpm eje Consumos buque(Knots) (hr) total en el Generadores(Ton) eje (KW) Estribor Babor HFO MDO GAS PILOT 10-12 2.4 572.4 42.9 42.8 0.0 0.3 4.3 0.05 12-14 9.1 8622 50.6 49.9 0.0 0.2 22.2 0.13 Navegando con el 14-16 24.4 1694 63.5 63.1 0.0 0.4 89.5 0.14 viento <BF5 16-18 70.4 2233 70.5 70.0 0.0 1.2 338.6 0.47 18-20 71.2 2357 72.5 72.1 0.0 0.5 365.1 0.50 20 0.5 2382 73.1 73.0 0.0 0.0 2.7 0.00 10-12 12-14 Navegando con 14-16 El viento >= BF5 16-18 18-20 20 1.2 9.5 5.5 50.3 230.1 34.1 746.9 1295 1600 2042 2364 2383 Total en la mar 508.5 2215 Maniobra 0-10 2.7 2596 Puerto(<10 rpm) 46.3 2 Total 557.5 2021 Tabla 4.5: Datos del Viaje en Cargado Modo Gas 47.7 58.3 62.7 68.5 72.8 73.1 47.9 58.5 62.7 68.6 72.8 73.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 0.3 0.8 6.2 0.0 2.8 0.00 29.2 0.03 19.5 0.20 223.1 1.02 1196 0.27 179.2 0.00 70.6 70.5 0 10,1 2472 3,74 28.6 29.0 0.0 2.2 0.0 0.06 0.1 0.1 22.2 1.7 0.0 0.23 64.5 64.4 22.2 14.1 2472 4.03 (Datos adquiridos durante el período de prácticas de alumna de máquinas). Total en Maniobra Puerto<10rpm la mar 524.7 5.5 1.6 MGE#1 4822 2.4 2.2 Energía Eléctrica de los MGE#2 Generadores(MWh) 3056 4.7 152 MGE#3 4591 1.0 0.1 MGE#4 5919 3.8 0.1 PM1 Entrada al PM(MWh) 5919 3.8 0.1 PM2 66 2.2 1.2 MGE#1 491 0.8 1.5 MGE#2 422 2.4 46.3 MGE#3 Horasde funcionamiento 470.1 0.4 0.0 MGE#4 508.5 2.6 0.1 PM1 508 2.7 0.1 PM2 Tabla 4.6: Viaje en Cargado Modo Gas (Datos adquiridos durante el Condición prácticas de alumna de máquinas). 150 Total 531.7 4827 3214 4593 5923 5923 69 493 471 470 511 511 período de Resumen de rendimiento de período del viaje G/E #1 SFR G/E #2 SFR G/E #3 SFR G/E #4 SFR Tasa de combustible especifico Eficiencia de la Propulsión Velocidad media del buque por registro Velocidad media del buque por GPS Hélice de Estribor Hélice de Babor Calado medio Consumo de MDO de las calderas Consumo total de la llama piloto Flujo de gas a la GCU Emisiones de Emisiones de Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Total Total Total Total Total 29.9 205.0 180.5 196.2 213.7 1.59 19.0 18.1 -3,5 -3,7 11.0 0,6 4.03 116 7769.65 0,87 g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh m/kWh knot knot % % m Ton Ton Ton Ton Ton Tabla 4.7: Datos del Viaje en Cargado Modo Gas (Datos adquiridos durante el período de prácticas de alumna de máquinas). Parámetros Variables Gravedad del HFO a 15ºC Poder calorífico Inferior del HFO Gravedad del MDO a 15ºC Poder calorífico Inferior del MDO Contenido en Gas Nitrógeno Contenido en Gas Metano Poder calorífico Inferior del GAS 0,981 40740 0,848 42580 0,5 99,6 49216 kJ/kg kJ/kg % % kJ/kg Tabla 4.8: Datos del Viaje en Cargado Modo Gas (Datos adquiridos durante el período de prácticas de alumna de máquinas). 151 Balance de MDO en viaje: MGE#1: 524.7 MWh= 524700 KWh Producidos en el viaje. MGE#2: 4822 MWh= 4822000 KWh Producidos en el viaje. MGE#3: 3056 MWh= 3056000 KWh Producidos en el viaje. MGE#4: 4591 MWh= 4591000 KWh Producidos en el viaje. ∑ Totales de KWh entregados en el viaje: 524700 KWh + 4822000 KWh + 3056000 KWh + + 4591000 KWh =12993700 KWh. ∑ Running Hours Totales: 65.7 + 490.7 + 422 + 470.1 = 1448.5 h. MDO totales: 10.1 Ton. Consumo de Kg de MDO MGE#1: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje KWh Producidos totales en el viaje 4 00 10.1 = 1 3 00 = =400 Kg. Consumo de Kg de MDO MGE#2: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje KWh Producidos totales en el viaje = 4 000 1 10.1 3 00 = =3780 Kg. Consumo de Kg de MDO MGE#3: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje KWh Producidos totales en el viaje = 30 6000 10.1 1 3 00 =2370 Kg. 152 = Consumo de Kg de MDO MGE#4: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje 4 1000 10.1 = KWh Producidos totales en el viaje 1 3 00 = =3600 Kg. Consumo total de MDO de la llama piloto: 3.74 Ton = 3740 Kg en 24 días de viaje. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#1: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje 4 00 3. 4 = 1 = 3 00 =150 Kg. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#2: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 4 000 3. 4 1 3 00 = =1387 Kg. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#3: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 30 6000 3. 4 1 3 00 = =870 Kg. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#4: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 4 1000 3. 4 1 3 00 = =1320 Kg. Para realizar los cálculos, se consideran todos los generadores al mismo % de MCR. La tabla realizada en Excel se encuentra en los anexos correspondientes. El diagrama Unifilar de las Operaciones se encuentran en los planos 04 y 05. 153 4.2.3 Viaje en Lastre – Modo HFO: Duración: 05 de Noviembre de 2013 al 27 de Noviembre de 2013. (22 días de duración) Generadores en marcha: MG1, MG3 y MG4. Condición Velocidad del Duración Potencia Rpm eje Consumos buque(Knots) (hr) total en el Generadores(Ton) eje (KW) Estribor Babor HFO MDO GAS PILOT 10-12 Navegando con el 12-14 viento <BF5 14-16 16-18 18-20 20 0.1 0.6 2.4 27.3 127.1 19.0 385.8 968.3 1522 2363 2504 2566 39.0 52.5 60.8 71.3 73.7 74.2 39.1 52.5 60.8 71.3 73.7 74.6 0.1 0.4 7.9 153 796 69.5 0.1 1.0 0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.00 0.01 0.02 0.20 0.82 0.13 10-12 Navegando con 12-14 El viento >= BF5 14-16 16-18 18-20 20 0.0 4.4 43.1 27.0 185.4 45.6 0 1156 1550 2088 2501 2536 0 55.9 61.4 68.0 73.6 74.1 0 55.4 61.3 67.8 73.3 73.7 0.0 12.2 160 134 955 166 0.0 0.3 2.9 0.9 1.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.00 0.03 0.32 0.18 1.29 1055 Total en la mar 481.9 2372 71.7 71.7 2475 7.2 0 3.31 Tabla 4.9: Datos del Viaje en Lastre Modo HFO (Datos adquiridos durante el período de prácticas de alumna de máquinas). Condición MGE#1 MGE#2 Energía Eléctrica de los Generadores(MWh) MGE#3 MGE#4 PM1 Entrada al PM PM2 MGE#1 MGE#2 MGE#3 Horas de funcionamiento MGE#4 PM1 PM2 Tabla 4.10: Datos del Viaje en Lastre Modo HFO (Datos adquiridos de prácticas de alumna de máquinas). 154 Total en la mar 4853 873.7 2969 4281 6010.4 6010.4 481 94.5 392 420 481.8 481.8 durante el periodo Resumen de rendimiento de período del viaje G/E #1 SFR (HFO) G/E #2 SFR (HFO) G/E #3 SFR (HFO) G/E #4 SFR (HFO) Tasa de combustible especifico Eficiencia de la Propulsión Velocidad media del buque por registro Velocidad media del buque por GPS Hélice de Estribor Hélice de Babor Calado medio Consumo de MDO de las calderas Consumo total de la llama piloto Flujo de gas a la GCU Emisiones de Emisiones de Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Total Total Total Total Total 189.26 38.3 189.22 189.28 197.9 1.51 19.4 18.6 -4.3 -4.2 8.7 1.4 3.62 193.4 9077.74 77.76 g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh m/kWh knot knot % % m Ton Ton Ton Ton Ton Tabla 4.11: Datos del Viaje en Lastre Modo HFO (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas de alumna de máquinas). Parámetros Variables Gravedad del HFO a 15ºC Poder calorífico Inferior del HFO Gravedad del MDO a 15ºC Poder calorífico Inferior del MDO Contenido en Gas Nitrógeno Contenido en Gas Metano Poder calorífico Inferior del GAS 0.981 40740 0.848 42580 0.5 99.6 49216 kJ/kg kJ/kg % % kJ/kg Tabla 4.12: Datos del Viaje en Lastre Modo HFO (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas de alumna de máquinas). 155 Balance de MDO en viaje: MGE#1: 4853 MWh= 4853000 KWh Producidos en el viaje. MGE#2: 873.7 MWh= 873700 KWh Producidos en el viaje. MGE#3: 2969MWh= 2969000 KWh Producidos en el viaje. MGE#4: 4281 MWh= 4281000 KWh Producidos en el viaje. ∑ Totales de KWh entregados en el viaje: 4853000 KWh +873700 KWh + 2969000 KWh + 4281000 KWh =12976700 KWh. ∑ Running Hours Totales: 481 + 94.5 + 392 + 420 = 1387.5 h. MDO totales: 7.2 Ton. Consumo de Kg de MDO MGE#1: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje KWh Producidos totales en el viaje = 4 3000 1 . 6 00 = = 2690 Kg. Consumo de Kg de MDO MGE#2: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje KWh Producidos totales en el viaje = 3 00 1 . 6 00 = =480 Kg. Consumo de Kg de MDO MGE#3: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje KWh Producidos totales en el viaje 6 000 1 6 00 =1640 Kg. 156 . = Consumo de Kg de MDO MGE#4: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO totales en el viaje KWh Producidos totales en el viaje 4 = 1000 1 . 6 00 = =2370 Kg. Consumo total de MDO de la llama piloto: 3.31 Ton = 3310 Kg en 24 días de viaje. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#1: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 4 3000 3.31 1 6 00 = = 1230 Kg. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#2: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 3 00 3.31 1 6 00 =220 Kg. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#3: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje 6 000 3.31 = 1 6 00 = =750 Kg. Consumo de Kg llama piloto del MDO MGE#4: KWh Producidos del Generador en el viaje MDO Tot.llama piloto KWh Producidos totales en el viaje = 4 1000 3.31 1 6 00 = = 1090 Kg. Para realizar los cálculos, se consideran todos los generadores al mismo % de MCR. La tabla realizada en Excel se encuentra en los anexos correspondientes. El diagrama Unifilar de la Operación se encuentra en el plano 06. 157 CAPITULO 5 CONLUSIÓN DE LAS DIFERENTES SITUACIONES DE ANÁLISIS 5.1. Estudio evolutivo de la Carga de LNG en ambos viajes: En el análisis de estos dos viajes, con la diferencia de 1 día más de duración de uno a otro, uno en lastre y otro cargado, ambos en modo Gas se analiza el promedio y totales realizados en ambos viajes. Se puede observar que: Distancia Observada: La distancia observada es mayor en el viaje en lastre, por ello la duración de un día más con 329 millas más. Siendo en viaje en lastre de 9858 millas y cargado de 9529 millas. Velocidad: La velocidad es mayor en el viaje a lastre que en el cargado, siendo en lastre 17,89 nudos y 17,35 nudos cargado. Condiciones Climatológicas: Las condiciones climatológicas que se hallaron en el mar del Pacifico, fueron parecidas tanto cargado como en lastre, siendo algo más desfavorables cargado. Revoluciones: Las revoluciones tomadas en cada hélice en el viaje en lastre se obtienen 5 rpm más que en el viaje cargado, también hay que tener en cuenta que el resbalamiento aunque sea superficial, es menor en el viaje en lastre y la media de la fuerza de viento también es algo inferior; aparte de que no es lo mismo viajar con una carga de 171.138 a ir en lastre de 7906 de LNG. Presión en tanques: En ambos viajes, se mantiene una presión en tanques sobre 1113/1114 mbar, pues este no es un valor que pueda estar cambiando, ya que se tiene que mantener en unos varemos de presión. 159 Temperatura en tanques: La temperatura en tanques de carga varia de 5ºC de ir en carga a ir lastrado, teniendo una media de -160,31ºC cargado y -156,9 en lastre. Esta diferencia es totalmente natural, pues las condiciones cargado lógicamente, mantiene mejor la temperatura en -160 del LNG. Boíl-Off Natural: Aun teniendo esa pequeña diferencia de 5ºC de temperatura, el Boíl-Off natural generado en ambas situaciones es prácticamente el mismo, siendo de 5571,2 cargado y 5593,3 en lastre. Siendo 22,1 más de Boil-Off natural en lastre que en carga. Forcing-Vaporiser: Hay una gran diferencia de ir en lastre que cargado, pues es normal que el remanente a bordo no es el mismo al ir en lastre que cargado, el BoílOff natural en lastre que se genera es directo para el consumo de los DFE´s. Son 1000 más que se generan en lastre que cargado, para poder mantener la correcta presión en tanques. Esto lleva a tener un número mayor de horas de funcionamiento en Forcing-Vaporiser, que se traduce a mantenimiento y dinero. Consumido DFE’s: El consumo de los motores duales es algo mayor al ir en carga que en lastre, por la cantidad de 100 despreciable. Siendo 5564,5 en todo el viaje, siendo una cantidad lastre y 5623,4 cargado. Aun así, observando que tanto las rpm y por tanto los nudos, son mayores en lastre, el consumo sigue siendo menor pues esos 100 , equivalen más tiempo de duración. Ya que no es lo mismo propulsar el barco totalmente cargado, que en lastre y las condiciones climatológicas son más favorables en el viaje en lastre que cargado. 160 Consumido GCU: El consumo es mayor en la GCU en lastre que cargado, pues son 187 más de Boil-Off que se quema por ella, y eso significa energía que se desecha por la GCU. Pues en ese viaje, una vez finalizada la descarga, se tuvo que fondear en Korea, por una avería, ahí la explicación. Ya que la GCU, solo se utiliza cuando no se puede quemar en los motores. Remanente a bordo: En ambas situaciones el remanente a bordo es prácticamente igual, cargado y en lastre. Cargado 5564,5 descarga y en lastre 5623,4 de LNG menos se llega al origen de menos de LNG al origen de carga. A todo esto le influye todas las condiciones anteriormente mencionadas y analizadas. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.1. y 7.2 del anexo correspondiente. 161 5.2 Conclusión del Viaje Lastre - Modo Gas: Este viaje en lastre, tuvo la duración de 8 días (167h), el cual fue desde Manzanillo (Méjico) hasta Pampa-Melchorita (Perú). Se realizó con tres de los cuatro generadores con los que cuenta la planta, estos fueron el MGE#1, MGE#2 y MGE#4. Obteniendo una energía total entregada de 3131 MWh. Aun realizando el viaje con estos tres generadores, que son los 12V50DF de Wartsila, explicado ya en el apartado Material y métodos, también se tiene en cuenta los MWh que género el MGE#3, debido a que en el transcurso del viaje, se realizan pequeños intervalos de tiempos, en los que por motivos de mantenimiento se cambian los generadores por cuestión de horas. Por ello en los MWh totales, también se meten los MWh que realizo el MGE#3, modelo 9L50DF, generando 391 MWh en 69h que trabajo de 167 h totales. Los cuatro generadores trabajaron un total entre todos ellos de 428,3h. Se puede observar el en Diagrama Unifilar de la Planta los generadores que se encontraban en marcha y el % de MCR que tenía cada uno de ellos en el plano 02. Estos produjeron cada uno de ellos una potencia media de: MGE#1: 5850,29 KW. MGE#2: 5047,90 KW. MGE#3: 2341,31 KW. MGE#4: 5508,98 KW. El viaje se realizó en modo GAS, lo cual quiere decir que consumo de HFO fue de la cantidad de cero. Se tuvo un consumo total de GAS en los motores DF de 578,5 Ton, esta cantidad es únicamente reflejada en los motores. Respecto al MDO fue por la cantidad de 4,7 Ton entre todos los generadores y de llama Piloto de 2,09 Ton. Esta se refiere al combustible que se inyecta cuando se va en modo GAS para que la combustión se pueda efectuar. La cual es una cantidad irrelevante, respecto al MDO total consumido, que representa a pérdidas limpias y sucias, perdidas en el circuito de combustible y a los 162 cambios efectuados en el transcurso de MDO a GAS. Pues siempre que al motor se le va a pasar a modo GAS, este se encuentra en modo MDO, al igual que si hay problemas en que entre el GAS al motor y tripea, automáticamente este funciona en modo MDO. Por ello se tiene el consumo de 4,7 Ton en todo el viaje. Por último, se realizaron los cálculos correspondientes del consumo de MDO y de la llama piloto por cada generador, representados todos ellos. En estos se estudió lo siguiente: MGE#1: 1460 Kg de MDO. MGE#2: 1260 Kg de MDO. MGE#3: 580 Kg de MDO. MGE#4: 1380 Kg de MDO. MGE#1: 650 Kg de MDO de la llama PILOTO. MGE#2: 560 Kg de MDO de la llama PILOTO. MGE#3: 260 Kg de MDO de la llama PILOTO. MGE#4: 610 Kg de MDO de la llama PILOTO. Pudiendo ver qué cantidad exacta de MDO y llama PILOTO consumió cada generador a través del total que se disponía como dato. Analizándolos, el consumo de MDO y PILOTO fue mayor el de los MGE#1 y MGE#4, ya que también estos tuvieron más horas de funcionamiento que el MGE#2, que fueron con los que se realizó el viaje aun teniendo en algún momento el MGE#3 en marcha. Esto indica, que como ya se ha comentado antes, para la explicación del porqué de que, si se realizó el viaje con el MGE#1, MGE#2 YMGE#4, el MGE#3 tenía horas de funcionamiento. Con lo que aclara que los cambios para realizar mantenimientos, fueron con el MGE#2, por ello de los tres, es el que menos horas y menos consumo marca, respecto los otros dos. En el supuesto en que se hubieran realizado esos cambios, se puede ver que los consumos hubieran sido parecidos entre ellos tres, al igual que entre el MGE#1 y MGE#4. 163 Con todo ello se da por finalizado el viaje en lastre, el cual comenzó el 04 de Octubre de 2013 al 12 de Octubre de 2103. Comenzando en ese momento la carga de LNG, la cual se estudiara más adelante comparándola con la descarga. Consumo de combustible en el viaje Lastre Modo GAS HFO GAS MDO PILOTO 91% 6% 0% 3% Figura 5.1: Gráfico de Consumo de combustible en Lastre Modo GAS en representación circular (Realización de tabla Excel). Siendo el porcentaje representado en el grafico en toneladas: El 91 % de GAS 578,5 Ton. El 6 % de MDO 4,7 Ton. El 3 % de Piloto 2,09 Ton. El 0 % de HFO 0 Ton. 164 Consumo de MDO de cada generador Lastre Modo GAS MGE#1 MGE#2 MGE#3 30% MGE#4 31% 12% 27% Figura 5.2: Gráfico de Consumo de MDO de cada generador Lastre Modo GAS en representación circular (Realización de tabla Excel). Siendo el porcentaje representado en el grafico en Kg: El 31 % de MDO en el MGE#1 1460 Kg. El 27 % de MDO en el MGE#2 1260 Kg. El 12 % de MDO en el MGE#3 580 Kg. El 30 % de MDO en el MGE#4 1380 Kg. 165 Consumo de la Llama Piloto de cada generador en Lastre Modo GAS MGE#1 MGE#2 MGE#3 29% MGE#4 31% 13% 27% Figura 5.3: Gráfico de Consumo de llama Piloto de cada generador en Lastre Modo GAS en representación circular (Realización de tabla Excel). Siendo el porcentaje representado en el grafico en Kg: El 31 % de la Llama Piloto en el MGE#1 1460 Kg. El 27 % de la Llama Piloto en el MGE#2 1260 Kg. El 13 % de la Llama Piloto en el MGE#3 580 Kg. El 29 % de la Llama Piloto en el MGE#4 1380 Kg. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.3 y 7.4 del anexo correspondiente. 166 5.3 Conclusión del Viaje Cargado - Modo Gas: Este viaje en carga, tuvo la duración de 24 días (508,5h), el cual fue desde PampaMelchorita (Perú) hasta Oita (Japón). Se realizó con tres de los cuatro generadores con los que cuenta la planta, estos fueron el MGE#2, MGE#3 y MGE#4. Obteniendo una energía total entregada de 12994 MWh. Aun realizando el viaje con estos tres generadores, que son los 12V50DF y 9L50DF de Wartsila. También se consideran los MWh que género en MGE#1, debido a que aunque en casi todo el transcurso del viaje estuvo parado, porque se le realizo el mantenimiento de las 18.000h, dos días antes se puso en funcionamiento para su Running-In que duro 24 h y se llegó a puerto con el funcionando. Por ello en los MWh totales, también se meten los MWh que realizo el MGE#1, generando 525 MWh en 65,7 h que trabajo de las 508,5 h totales. Los cuatro generadores trabajaron un total entre todos ellos de 1448,9 h. Se puede observar el en Diagrama Unifilar de la Planta los generadores que se encontraban en marcha y el % de MCR que tenía cada uno de ellos en el plano 04. Estos produjeron cada uno de ellos una potencia media de: MGE#1: 1032,44 KW. MGE#2: 9482,79 KW. MGE#3: 6009,83 KW. MGE#4: 9028,51 KW. La cual se halló gracias a los MWh originados por cada generador dividiéndolo entre el total de las horas del transcurso del viaje. El viaje se realizó en modo GAS, lo cual quiere decir que consumo de HFO fue de la cantidad de cero. Se tuvo un consumo total de GAS en los motores DF de 5247 Ton, esta cantidad es únicamente reflejada en los motores. Respecto al MDO fue por la cantidad de 10,2 Ton entre todos los generadores y de llama Piloto de 3,74 Ton. La cual es una 167 cantidad irrelevante, respecto al MDO total consumido, que representa a pérdidas limpias y sucias, perdidas en el circuito de combustible y a los cambios efectuados en el transcurso de MDO a GAS. Por ello se tiene el consumo de 10,2 Ton en todo el viaje. Por último, se realizaron los cálculos correspondientes del consumo de MDO y de la llama piloto por cada generador, representados todos ellos. En estos se estudió lo siguiente: MGE#1: 400 Kg de MDO. MGE#2: 3780 Kg de MDO. MGE#3: 2370Kg de MDO. MGE#4: 1640 Kg de MDO. MGE#1: 150 Kg de MDO de la llama PILOTO. MGE#2: 1387 Kg de MDO de la llama PILOTO. MGE#3: 870 Kg de MDO de la llama PILOTO. MGE#4: 1320 Kg de MDO de la llama PILOTO. Pudiendo ver qué cantidad exacta de MDO y llama PILOTO consumió cada generador a través del total que se disponía como dato. Analizándolos, el consumo de MDO y PILOTO fue mayor el de los MGE#2 y MGE#4, ya que también estos tuvieron más horas de funcionamiento que el MGE#3, que fueron con los que se realizó el viaje aun teniendo en algún momento el MGE#1 en marcha. Con todo ello se da por finalizado el viaje cargado, el cual comenzó el 12 de Octubre de 2013 al 05 de Noviembre de 2103. Comenzando en ese momento la descarga de LNG en Oita (Japón), la cual se estudiara más adelante comparándola con la carga, como se ha anotado anteriormente. 168 Consumo de Combustible en el Viaje cargado Modo GAS HFO GAS MDO PILOTO 97% 0% 1%2% Figura 5.4: Gráfico de Consumo de Combustible MDO Cargado Modo GAS en representación circular (Realización de tabla Excel). Siendo el porcentaje representado en el grafico en toneladas: El 97 % de GAS 5247 Ton. El 2 % de MDO 10,2 Ton. El 1 % de Piloto 3,74 Ton. El 0 % de HFO 0 Ton. 169 Consumo de MDO de cada generador Cargado Modo GAS MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 4% 36% 37% 23% Figura 5.5: Gráfico de Consumo de MDO de cada generador Cargado Modo GAS en representación circular (Realización de tabla Excel). Siendo el porcentaje representado en el grafico en Kg: El 4 % de MDO en el MGE#1 400 Kg. El 37 % de MDO en el MGE#2 3780 Kg. El 23 % de MDO en el MGE#3 2370 Kg. El 36 % de MDO en el MGE#4 3600 Kg. 170 Consumo de la Llama Piloto de cada generador Cargado Modo GAS MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 4% 36% 37% 23% Figura 5.6: Gráfico de Consumo de Llama Piloto de cada generador Cargado Modo GAS en representación circular (Realización de tabla Excel). Siendo el porcentaje representado en el grafico en Kg: El 4 % de la Llama Piloto en el MGE#1 150 Kg. El 37 % de la Llama Piloto en el MGE#2 1387 Kg. El 23 % de la Llama Piloto en el MGE#3 870 Kg. El 36 % de la Llama Piloto en el MGE#4 1320 Kg. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.3 y 7.4 del anexo correspondiente. 171 5.4 Conclusión del Viaje Cargado-Modo HFO: Este viaje en lastre, tuvo la duración de 22 días (481,9 h), el cual fue desde Oita (Japón) hasta Pampa-Melchorita (Perú). Se realizó con tres de los cuatro generadores con los que cuenta la planta, estos fueron el MGE#1, MGE#3 y MGE#4. Obteniendo una energía total entregada de 12978 MWh. Aun realizando el viaje con estos tres generadores, que son los 12V50DF y 9L50DF de Wartsila, también se tiene en cuenta los MWh que género elMGE#2, al igual que se ha comentado antes, al MGE#2 se e realizo también el mantenimiento de las 18.000 h. Los cuatro generadores trabajaron un total entre todos ellos de 1387,6h. Se puede observar el en Diagrama Unifilar de la Planta los generadores que se encontraban en marcha y el % de MCR que tenía cada uno de ellos en el plano 06. Estos generaron una potencia media de: MGE#1: 10070,76 KW. MGE#2: 1813,03 KW. MGE#3: 611,95KW. MGE#4: 8884,20 KW. La cual se halló gracias a los MWh originados por cada generador dividiéndolo entre el total de las horas del transcurso del viaje. El viaje se realizó en modo HFO, lo cual quiere decir que consumo de GAS fue de la cantidad de cero. Se tuvo un consumo total de HFO en los motores DF de 2475,1 Ton, esta cantidad es únicamente reflejada en los motores. Respecto al MDO fue por la cantidad de 7,2 Ton entre todos los generadores y de llama Piloto de 3,31 Ton. La cual es una cantidad irrelevante, respecto al MDO total consumido, que representa a pérdidas limpias y sucias, perdidas en el circuito de combustible y a los cambios efectuados en el transcurso de MDO a HFO. Pues siempre que al motor se le va a pasar a modo HFO, hay que realizar la 172 operación con los módulos de combustible, que es una operación en la cual a través de unas válvulas automáticas y un transcurso de tiempo, el circuito que contenía MDO, deja de tenerlo poco a poco entrando HFO a él. Por ello se tiene el consumo de 7,2 Ton en todo el viaje, un consumo bastante mayor en comparativa que en el viaje cargado a modo GAS. Por último, se realizaron los cálculos correspondientes del consumo de MDO y de la llama piloto por cada generador, representados todos ellos. En estos se estudió lo siguiente: MGE#1: 2690 Kg de MDO. MGE#2: 480 Kg de MDO. MGE#3: 1640 Kg de MDO. MGE#4: 2370 Kg de MDO. MGE#1: 1230 Kg de MDO de la llama PILOTO. MGE#2: 220 Kg de MDO de la llama PILOTO. MGE#3: 750 Kg de MDO de la llama PILOTO. MGE#4: 1090 Kg de MDO de la llama PILOTO. Pudiendo ver qué cantidad exacta de MDO y llama PILOTO consumió cada generador a través del total que se disponía como dato. Analizándolos, al igual que en los viajes anteriores el consumo de MDO y PILOTO fue mayor el de los MGE#1 y MGE#4, ya que también estos tuvieron más horas de funcionamiento que el MGE#3. Con todo ello se da por finalizado el viaje en lastre, el cual comenzó el 05 de Noviembre de 2013 al 27 de Noviembre de 2103, en el modo HFO. 173 Consumo de combustible en el viaje Lastre Modo HFO HFO GAS MDO PILOTO 96% 1% 3% 0% Figura 5.7: Gráfico de Consumo de Combustible en Lastre Modo HFO en representación circular (Realización de tabla Excel). Siendo el porcentaje representado en el grafico en toneladas: El 0 % de GAS 0 Ton. El 3 % de MDO 7,2 Ton. El 1 % de Piloto 3,31 Ton. El 96 % de HFO 2475,1 Ton. 174 Consumo de MDO de cada generador en Lastre Modo HFO MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 33% 37% 7% 23% Figura 5.8: Gráfico de Consumo de MDO de cada generador en Lastre Modo HFO en representación circular (Realización de tabla Excel). Siendo el porcentaje representado en el grafico en Kg: El 37 % de MDO en el MGE#1 2690 Kg. El 7 % de MDO en el MGE#2 480 Kg. El 23 % de MDO en el MGE#3 1640 Kg. El 33 % de MDO en el MGE#4 2370 Kg. 175 Consumo de la Llama Piloto de cada generador en Lastre Modo HFO MGE#1 MGE#2 MGE#3 33% MGE#4 37% 7% 23% Figura 5.9: Gráfico de Consumo de Llama Piloto de cada generador en Lastre Modo HFO en representación circular (Realización de tabla Excel). Siendo el porcentaje representado en el grafico en Kg: El 37 % de la Llama Piloto en el MGE#1 1230 Kg. El 7 % de la Llama Piloto en el MGE#2 220 Kg. El 23 % de la Llama Piloto en el MGE#3 750 Kg. El 33 % de la Llama Piloto en el MGE#4 1090 Kg. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.3 y 7.4 del anexo correspondiente. 176 5.5 Conclusión de la comparativa de los Viajes: A la hora de realizar la comparativa de estos viajes que en el fondo son bastante diferentes debido al periodo de tiempo y combustible consumido en lastre y que el equivalente que cargado y en lastre de mismo tiempo de duración pero distinto combustible empleado. Pero el fin de todo ello, es analizar lo que sería el perfil operacional de lo que sería un viaje “Redondo” antes ya comentado. El buque cuando llegase a puerto para realizar la carga y ponerse otra vez a navegar para realizar la descarga, volvería a realizar un viaje cargado pero esta vez, en vez de con duración de 500,8 h seria de duración como el de lastre Modo Gas de duración de 167h, pues es siempre la lógica de viaje que tiene este buque. Con lo que se puede ver en cada viaje en las siguientes graficas: 177 % de horas en Viajes Lastre (Modo Gas) Cargado (Modo Gas) Lastre (Modo HFO) 14% 42% 44% Figura 5.10: Gráfico de % de horas en viajes en representación circular (Realización de tabla Excel). Porcentaje de tiempo en cada viaje: Lastre Modo GAS 14 % 167 h Cargado Modo GAS 44 % 508,5 h Lastre Modo HFO 42 % 481,9 h Siendo un total del viaje “Completo” de: 11 ,4h Total. 178 Total de Energía entregada en cada viaje (KWh) Lastre (Modo Gas) Cargado (Modo Gas) Lastre (Modo HFO) 11% 43% 46% Figura 5.11: Gráfico de Total de Energía entregada en cada viaje en representación circular (Realización de tabla Excel). Total de energía entregada en cada viaje KWh: Lastre Modo GAS 11 % 3130500 KWh. Cargado Modo GAS 46 % 12993700 KWh. Lastre Modo HFO 43 % 12104300 KWh. Siendo un total del viaje “Completo” en energía entregada de: 179 00 KWh. Total de horas trabajadas de los generadores en cada viaje Lastre (Modo Gas) Cargado (Modo Gas) Lastre (Modo HFO) 13% 43% 44% Figura 5.12: Gráfico de Total de Energía entregada en cada viaje en representación circular (Realización de tabla Excel). Total de horas trabajadas de los generadores en cada viaje: Lastre Modo GAS 13 % 428,3h Cargado Modo GAS 44 % 1448,9h Lastre Modo HFO 43 % 1387,6h. Siendo un total del viaje “Completo” en horas trabajadas: 3 64, h. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.3 y 7.4 del anexo correspondiente. 180 5.6 Conclusión de la comparativa de las Operaciones de Carga y Descarga: 5.6.1 Carga: La carga comenzó el día 12 de Octubre con la duración de 35, 2 h , con el MGE#3 en marcha en modo HFO, pues en la terminal de Pampa-Melchorita es obligatorio quemar HFO en vez de como en otras terminales, que se puede quemar Boíl-Off. Este género 97 MWh, que son para abastecer la planta y en el momento que se arrancaron dos bombas de Ballast y 1 High Duty, que de estar el generador en un 23% de carga aumentó hasta un 31% de MCR. Se puede observar el en Diagrama Unifilar de la Planta el generador que se encontraban en marcha y el % de MCR que tenía en el plano 03. El total de horas trabajadas por los generadores fue de 41,2 h, siendo 35,2 h solo del MGE#3 y el resto repartidas por el resto de generadores, siendo el MGE#1, MGE#2 y MGE#4, por el motivo de cambio de operaciones. La potencia media que desarrollo fue de: MGE#3: 2323,86 KW. Con un consumo del MGE#3 de 14,9 Ton, perdidas limpias y sucias de MDO por la cantidad de 4 Ton y 0,27 Ton de PILOTO, que se sigue inyectando en el modo HFO, para evitar la obstrucción en la tobera del inyector. Todo ello en el periodo de tiempo de 35,2 h. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.5 y 7.6 del anexo correspondiente. 181 5.6.2 Descarga: La descarga comenzó el día 05 de Noviembre con la duración de 46,3 h , con el MGE#3 en marcha en modo HFO, pues en la terminal de Oita (Japón) al igual que en PampaMelchoritaves obligatorio quemar HFO en vez de como en otras terminales, que se puede quemar Boil-Off. Este género 169,5 MWh, para abastecer la planta y en el momento que se arrancaron las 7 bombas del cargo y 1 Low Duty, que de estar el generador en un 23% de carga abasteciendo los servicios mínimos del buque, aumentó hasta un 75% de MCR. Se puede observar el en Diagrama Unifilar de la Planta el generador que se encontraba en marcha y el % de MCR que tenía en el plano 05. El total de horas trabajadas por los generadores fue de 54,8 h, siendo 48,7 h solo del MGE#3 y el resto repartidas por el resto de generadores, siendo el MGE#1, MGE#2 y MGE#4 por el motivo de cambio de operaciones. La potencia media que desarrollaron fue de: MGE#3: 3384,44 KW. Con un consumo del MGE#3 de 22,2 Ton, perdidas limpias y sucias de MDO por la cantidad de 3,9 Ton y 0,29 Ton de PILOTO. Todo ello en el periodo de tiempo de 46,3 h. Pudiendo analizar que el consumo y energía entregada en la descarga fue mayor que en la carga, pues el hecho de tener el generador en un MCR tan elevado como 75% para poder abastecer, también aumenta todos los demás consumos. A continuación unas graficas explicativas de la operación de carga y descarga: 182 % de Tiempo de Operaciones Operación de carga (Modo HFO) Operación de descarga (Modo HFO) 43% 57% Figura 5.13: Gráfico de % de tiempo de operaciones de carga y descarga en representación circular (Realización de tabla Excel). Total de horas realizadas en cada operación: Operación de carga Modo HFO 43 % 35,2 h. Operación de descarga Modo HFO 57 % 46,3 h. 183 Total de Energia Entregada en cada Operación (KWh) Operación de carga (Modo HFO) Operación de descarga (Modo HFO) 36% 64% Figura 5.14: Gráfico de total de energía entregada en carga y descarga en representación circular (Realización de tabla Excel). Total de energía entregada en cada operación: Operación de carga Modo HFO 36 % 97 MWh. Operación de descarga Modo HFO 64 % 169,5 MWh. 184 Total de horas trabajadas de los generadores en cada Operación Operación de carga (Modo HFO) Operación de descarga (Modo HFO) 43% 57% Figura 5.15: Gráfico de total de horas trabajadas de los generadores en carga y descarga en representación circular (Realización de tabla Excel). Total de horas trabajadas de los generadores en cada operación: Operación de carga Modo HFO 43 % 41,2 h. Operación de descarga Modo HFO 57 % 54,8 h. 185 Consumo de HFO en cada Operación Operación de carga (Modo HFO) Operación de descarga (Modo HFO) 40% 60% Figura 5.16: Gráfico de consumo de HFO en carga y descarga en representación circular (Realización de tabla Excel). Consumo de HFO en cada operación: Operación de carga Consumo HFO 40 % 14,9 Ton. Operación de descarga Consumo HFO 60 % 22,2 Ton. 186 Teniendo una Eficiencia Global de la Operación de Carga: Eficiencia Global = Energía Total Operación Carga(K ) Masa(Kg) PCI(Kg/K ) 34 00000 (14 00 40 40)+(4 0 4 0)+( 00 4 16) Teniendo una Eficiencia Global de la Operación de Descarga: Eficiencia Global = Energía Total Operación Descarga(K ) Masa(Kg) PCI(Kg/K ) ( 610 00000 00 40 40)+(41 0 4 0)+(13300 4 16) Nota: 1 KWh son 3600 KJ. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.5 y 7.6 del anexo correspondiente. 187 5.7 Conclusión de la comparativa Buque Fuwairit (Planta Vapor) en 24 h y BArcelona Knutsen (Diesel-Eléctrico) en 24h: En este apartado se describirán ambos buques en lastre en modo GAS y HFO, para poder comparar la condición de planta, observando los KW que se producen en 24h en cada uno de ellos y los consumos que se tienen de un día en 24h modo HFO y modo GAS en cada uno de ellos. 5.7.1 Perfil operacional del buque “Fuwairit” (planta vapor): En 24 h en Lastre Modo GAS, el buque se encuentra de la siguiente manera: CALDERAS: La número 1 con un porcentage en carga de un 44,6 % y la número 2 con un 44,5 %; ambas con una eficiencia de la número 1 del 83,7% y la número 2 de 83,1%. TURBINA: Una carga de 68,9 % y eficiencia de 85,6% isoentrópica. TURBOGENERADORES: Una eficiencia de la turbina de 61,7 %, con una tasa de vapor de 61 Kg/KWh, energía entregada a los sistemas auxiliares. Con todos estos datos se obtiene una potencia propulsora de 20015 KW, 80,3 rpm a la hélice; teniendo un consumo de HFO de 1,32 Ton, lo que son 55 Kg/hr y de GAS 86,4 Ton, a la hora de 3600 Kg/hr. Lo que se puede observar, es que yendo a GAS se tiene un consumo de 1,32 Ton en 24h. 188 Lastre Modo GAS HFO GAS 2% 98% Figura 5.17: Gráfico de Lastre Modo GAS, Buque “Fuwairit” (Planta Vapor)en representación circular (Realización de tabla excell). Consumo de combustible en 4 h en Lastre Modo GAS buque “Fuwairit”: Consumo de GAS 98 % 86,4 Ton. Consumo de HFO 2 % 1,32 Ton. 189 En 24 h en Lastre Modo HFO, el buque se encuentra de la siguiente manera: CALDERAS: La número 1 con un % en carga de 75y la número 2 con un 76,2; ambas con una eficiencia de la número 1 del 88,8% y la número 2 de 88,4%. TURBINA: Una carga de 74,2 % y eficiencia de 86,4 %. TURBOGENERADORES: Una eficiencia de la turbina de 62,2 %, con una tasa de vapor de 61,8 Kg/KWh, energía entregada a los sistemas auxiliares. Con todos estos datos se obtiene una potencia propulsora de 21560 KW, 83,9 rpm a la hélice; teniendo un consumo de HFO de 180,26 Ton, lo que son 7526 Kg/hr y de GAS el consumo es de cero Ton. Lo que se puede observar, es que yendo a HFO se tiene un consumo de 180,26 Ton en 24h. Obteniendo una potencia mayor, con eficiencia de las calderas, turbina y turbogeneradores mayor que yendo a GAS. Al igual que mayor rpm a la hélice que en el modo a GAS. 190 Lastre Modo HFO HFO GAS 100% 0% Figura 5.18: Gráfico de Lastre Modo HFO, Buque “Fuwairit” (Planta Vapor) en representación circular (Realización de tabla Excel). Consumo de combustible en 4 h en Lastre Modo HFO buque “Fuwairit”: Consumo de GAS 0 % 0 Ton. Consumo de HFO 100 % 180,26 Ton. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.7 del anexo correspondiente. 191 5.7.2 Perfil Operacional del Buque “Barcelona Knutsen” (Diesel - Eléctrico): En 24 h en Lastre Modo GAS, el buque se encuentra de la siguiente manera: ENERGÍA ENTREGADA DE LOS CUATRO GENERADORES: 449,62 MWh totales y 449620 KWh. HORAS TRABAJADAS POR LOS GENERADORES: 61,49 h entre los cuatro generadores. POTENCIA MEDIA: MGE#1: 5842 KW. MGE#2: 1209,9KW. MGE#3: 399,91 KW. MGE#4: 1093,06 KW. Con todos estos datos se obtiene una potencia media de 8547,88 KW, 61,7 rpm de media entre las dos hélices. Teniendo un consumo de HFO de cero y de GAS un consumo de 83,08 Ton. Lo que de MDO 0,67 Ton y de PILOTO 0,3 Ton. 192 Consumo de GAS en 24 h Lastre (Modo HFO) Lastre (Modo GAS) 100% 0% Figura 5.19: Gráfico de Lastre Modo GAS, Buque “Barcelona Knutsen” (Diesel Eléctrico) en representación circular (Realización de tabla Excel). Consumo de combustible en 4 h en Lastre Modo GAS buque “Barcelona Knutsen”: Consumo de GAS 100 % 83,08 Ton. Consumo de HFO 0 % 0 Ton. 193 En 24 h en Lastre Modo HFO, el buque se encuentra de la siguiente manera: ENERGÍA ENTREGADA DE LOS CUATRO GENERADORES: 591,69 MWh totales y 591690 KWh. HORAS TTRABAJADAS POR LOS GENERADORES: 63,27 h entre los cuatro generadores. POTENCIA MEDIA: MGE#1: 9219,16 KW. MGE#2: 1659,58 KW. MGE#3: 5641,66 KW. MGE#4: 8133,33 KW. Con todos estos datos se obtiene una potencia media de 24653,75 KW, 71,7 rpm de media entre las dos hélices. Teniendo un consumo de HFO de 111,99 Ton y de GAS un consumo de cero. Lo que de MDO 0,33 Ton y de PILOTO 0,15 Ton. 194 Consumo de HFO en 24 h Lastre (Modo HFO) Lastre (Modo GAS) 100% 0% Figura 5.20: Gráfico de Lastre Modo HFO, Buque “Barcelona Knutsen” (Diesel Eléctrico) en representación circular (Realización de tabla Excel). Consumo de combustible en 4 h en Lastre Modo HFO buque “Barcelona Knutsen”: Consumo de GAS 0 % 0 Ton. Consumo de HFO 100 % 111,99 Ton. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.8 y 7.9 del anexo correspondiente. 195 5.8 Conclusión de la comparativa de consumos específicos en Lastre Modo GAS y HFO: En esta conclusión se hallaron los g/kWh que se obtuvieron de consumos específicos de combustible, tanto en GAS como en HFO, de los dos viajes realizados en lastre. Los motores de Wartsila 50DF12V y 9L50DF tienen un consumo teórico de: Consumo Teórico de los generadores 50DF12V y 9L50DF Máx.250g/kWh Modo GAS Mín. 150g/kWh 189g/kWh Modo HFO Tabla 5.1: Consumos Teóricos de los motores 12V50DF y 9L50DF (Datos adquiridos de Wartsila Manual. Al realizar los cálculos correspondientes para poder hallar los g/kWh de consumo de cada generador en ambas situaciones se obtuvo lo siguiente, considerando un consumo específico estimado global de todo el viaje: Viaje en Lastre Modo GAS: Consumo Real de GAS de los generadores 50DF12V y 9L50DF MGE#1 MGE#2 MGE#4 160g/kWh 134,4g/kWh 152g/kWh Tabla 5.2: Estimación de los consumos Reales de los motores 12V50DF y 9L50DF del viaje en Lastre Modo-GAS (Datos adquiridos de la tabla Excel realizada). 196 Se pudo observar como el consumo específico de GAS se encuentra dentro de las estimaciones aceptadas. Con la lógica variación de la debida falta de homogenización que tiene el gas y el aire al tratarse de dos gases. La cual no es constante, aunque se mueve dentro de los parámetros dados por el fabricante. Estos datos varían dependiendo del % de MCR. El consumo del MGE#3, no se tuvo en cuenta ya que las horas de funcionamiento de este fueron mínimas, ya que el viaje se realizó con los otros tres generadores como ya se ha especificado en el desarrollo del trabajo, cuando se han expuesto todos los datos del viaje. Con lo que el consumo especifico de este se desprecia para realizar el análisis. Todos estos datos se pueden observar en la tabla Excel, que se encuentra en la tabla 7.10 del anexo correspondiente. En la figura siguiente se muestra la curva teórica del generador MGE#4, de iguales características que el MGE#1 y MGE#2. Pudiendo observar como el consumo real especifico se acerca a la curva de consumo teórica, establecida en las pruebas de mar por lo ingenieros de abordo. 197 Figura 5.21: Imagen del Consumo especifico Real respecto de la Teórica en el viaje en Lastre-Modo GAS, (Imagen adquirida durante el periodo de prácticas de alumna de máquinas en uno de los días del viaje en Lastre-Modo GAS). Viaje en Lastre Modo HFO: Consumo Real de GAS de los generadores 50DF12V y 9L50DF MGE#1 MGE#3 MGE#4 189,26g/kWh 189,26g/kWh 189,27g/kWh Tabla 5.3: Estimación de los consumos Reales de los motores 12V50DF y 9L50DF del viaje en Lastre Modo-HFO (Datos adquiridos de la tabla Excel realizada). 198 Observando el valor de consumo específico teórico que da el fabricante, al realizar los cálculos se hallaron valores reales de consumo estimado de todo el viaje que realmente son prácticamente iguales a los teóricos. Estos valores teóricos solamente cambian según fabricante con un MCR del 50%. Ya que el rango de MCR entre en 75-90% en HFO de consumo específico es igual. El consumo del MGE#2 no se tuvo en cuenta para hacer el análisis final, ya que este al igual que el MGE#3 del viaje en GAS, sus horas de funcionamiento fueron mínimas y el viaje se realizó con el MGE#1, MGE#3 y MGE#4. Con todo esto expuesto, se llega al fin de obtener un consumo especifico de mayor aproximación del real con el teórico cuando el motor se encuentra quemando HFO, ya que los datos adquiridos demuestran ese fin. Debido a que el HFO es un combustible de mayor exactitud que el GAS, debido a lo ya comentado anteriormente sobre el GAS. El MGE#2 se desprecia para realizar los cálculos por no ir en marcha en el viaje. 199 Para finalizar el estudio de este trabajo, comentar que para el año 2016 van a salir 115 nuevos buques LNG de nueva construcción. Donde el 78 % de estos serán a propulsión DF eléctrica, los cuales serán construidos entre los astilleros Samsung (Corea del Sur), DSME (Corea del Sur), Hyundai Heavy (Ulsan, Corea del Sur), Hyundai Samho (Corea del Sur), STX O&S (Corea del Sur) y Hudong (China). Serán para las navieras Golar LNG, Maran Gas, Dynagas, Cardiff, Chevron Texaco, Mitsui OSK y Knutsen OAS. Tan solo el 3% serán motores de gas acoplados directamente al eje con tecnología ME GI (Marine Electric Gas Injection; Motores Man). Todos ellos para la naviera Teekay Corporation y construidos en los astilleros DSME (Corea del Sur). El 11% serán de planta de recalentamiento de vapor o con turbina de vapor ultra, construido en los astilleros Kawasaki (Japón), Mitsubishi H.I.(Japón), Hyundai Heavy (Ulsan, Corea del Sur). Para las navieras Kansai, Osaka Gas, Ichtys LNG y Mitsui OSK. Además de esto, el 8% restante serán buques mayores de 200.000 , saldrán con planta de re licuefacción. Las conclusiones de todo esto son las siguientes: Los buques con propulsión Diesel-Eléctrica, son el futuro de la navegación en buques LNG. Hoy en día el fletador/chárter o dueño de la carga, es el que marca las condiciones del mercado. El rendimiento de los buques LNG’s con planta de re licuefacción acoplada, no presenta un rendimiento acorde a las necesidades del mercado para cargas inferiores 200.000 . 200 En cambio, una planta con motores duales, los cuales la propulsión es eléctrica, es lo que interesa en el mercado. Teniendo unos consumos razonables y obteniendo un rendimiento elevado, que a comparación de la turbina de vapor, estos obtienen mayores resultados en todos los aspectos del transporte de Gas Natural Licuado Mundial. 201 CAPITULO 6 BIBLIOGRAFÍA DEL TRABAJO Autor: Bengtsson, S.; Andersson, K.; Fridell, E. Fecha de publicación: Mayo de 2011. Título: A comparative life cycle assessment of marine fuels: liquefied natural gas and three other fossil fuels Editorial o Articulo: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers part MJournal of ENGINEERING for the Maritime Environment Volumen: 225 Número: M2 Páginas: 97-110. Autor: Burel, Fabio; Taccani, Rodolfo; Zuliani, Nicola. 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Tabla Balance Energético de la carga de LNG del Buque Barcelona Knutsen: 7.1.1 Cargado – Modo GAS: CARGADO (Modo Gas) Fin Carga Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando EOSP All fast CTS Total Viaje Cargado Días 24h 31-jul-13 1-ago-13 2-ago-13 3-ago-13 4-ago-13 5-ago-13 6-ago-13 7-ago-13 8-ago-13 9-ago-13 10-ago-13 11-ago-13 12-ago-13 13-ago-13 14-ago-13 15-ago-13 16-ago-13 17-ago-13 18-ago-13 19-ago-13 20-ago-13 21-ago-13 22-ago-13 23-ago-13 23-ago-13 23-ago-13 23 días ROB(Remanente a bordo) Remanente en fase vapor m3 m3 171138,9 0,0 170970,1 0,0 170685,1 -0,1 170413,2 0,0 170133 0,0 169870,1 50,5 169606,2 112,5 169371,8 16,0 169131,9 3,3 168898,2 3,4 168636 4,3 168365 3,3 168111,8 3,0 167845,8 3,2 167592,1 3,1 167343 3,1 167113 1,8 166874 0,9 166641,7 1,0 166407 2,2 166230,2 1,0 166058,8 2,8 165878 2,7 165655,8 1,6 165614,1 0,1 165574,4 0,1 5564,5 BALANCE ENERGETICO DE LA CARGA DE LNG DEL BUQUE BARCELONA KNUTSEN Consumido GCU Consumido DFE´s Generado FV Boil-off Generado Naturalmente Tº Tanques Carga Presion de los T.C Rpm Babor m3 m3 m3 m3 ºC mbar 6,7 0 0 6,7 -160,97 1076 0 7,4 161,4 0 168,8 -160,9 1122 68,7 0,0 285,1 0 285 -160,9 1111 69,9 0,0 271,9 0 271,9 -160,9 1106 70 0,0 280,2 0 280,2 -160,9 1091 70 0,0 262,9 50,5 262,9 -160,8 1095 70 0,0 263,8 112,4 263,9 -160,7 1098 69,8 0,0 234,4 16 234,4 -160,7 1103 66,3 0,2 239,7 3,3 239,9 -160,6 1109 65,8 0,0 233,7 3,4 233,7 -160,5 1112 65,9 0,0 262,2 4,3 262,2 -160,5 1111 70,1 0,0 271,1 3,4 271 -160,4 1114 70,2 1,0 252,2 3 253,2 -160,4 1113 70,2 0,0 266,1 3,3 266 -160,3 1109 70,1 0,0 253,6 3 253,7 -160,3 1112 69,9 0,0 249,2 3,2 249,1 -160,3 1095 67,7 2,4 227,6 1,8 230 -160,2 1092 67,4 0,0 239 0,9 239 -160,2 1102 66,9 0,0 232,3 1 232,3 -160,1 1112 66,9 4,3 230,4 2,2 234,7 -160,0 1126 65,8 1,7 175,2 1,1 176,8 -159,9 1135 60,6 0,0 171,4 2,8 171,4 -159,7 1146 59,3 0,0 180,8 2,7 180,8 -159,6 1148 60,1 57,2 165 1,6 222,2 -159,5 1119 61 41,7 0 0,1 41,7 -159,5 1126 0 39,6 0,1 0,1 39,7 -159,5 1156,0 0 162,0 5409,3 220,1 5571,2 -160,3119231 1113,038462 64,27 Rpm Est. 0 68,7 69,9 70 70 70,0 69,8 66,3 66 65,9 69,8 69,8 69,6 69,6 69,5 67,5 67,3 66,9 67 65,8 60,7 59,8 60,6 61,9 0 0 64,27 Vel.Buque Dist.Observada Resvalamiento Ps Resvalamiento St Nudos Millas 0 0 0 17,67 265 -5,3 -5,3 18,36 459 -5,9 -5,9 18,25 438 -5,2 -5,2 18,6 465 7,1 7 18,67 448 -7,5 -7,4 19,0 476 -9,6 -9,4 18,71 449 -13,1 -13,1 17,36 434 -6,3 -6,1 16,04 385 1,8 1,9 18 432 -3,5 -3,9 18,36 459 -5,4 -6,2 18,5 444 -6,3 -7,1 18,04 451 -4 -4,6 18,17 436 -5 -5,5 17,36 434 -3,3 -3,7 17,21 413 -2,8 -3 17,08 427 -2,6 -2,6 16,75 402 -0,9 -0,8 16,68 417 -2,3 -2,3 15,5 372 -3,2 -3 14,4 346 1,9 2,6 14,52 363 2,5 3,2 15,86 314 -3,3 -3,3 0 0 0 0 0 0 17,3543478 9529 -3,161538462 -3,219230769 Tabla 7.1: Tabla del Balance de la carga de LNG cargado del Buque Barcelona Knutsen (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). 214 C.M Fuerza 0 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 4 4 4 4 4 4 4 5 5 4 0 0 2,9 7.1.2 Lastre– Modo GAS: Lastre (Modo Gas) Fin Descarga SOSP Navegando IOSP Fondeados Fin Fondeados ROSP Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando Navegando EOSP Piloto a bordo All Fast Total Viaje Descargado Días 24h 25-ago-13 26-ago-13 26-ago-13 26-ago-13 26-ago-13 27-ago-13 27-ago-13 28-ago-13 29-ago-13 30-ago-13 31-ago-13 1-sep-13 2-sep-13 3-sep-13 4-sep-13 5-sep-13 6-sep-13 7-sep-13 8-sep-13 9-sep-13 10-sep-13 11-sep-13 12-sep-13 13-sep-13 14-sep-13 15-sep-13 16-sep-13 17-sep-13 18-sep-13 18-sep-13 18-sep-13 18-sep-13 18-sep-13 23 días ROB(Remanente a bordo) Remanente en fase liquida m3 m3 7906 -91,4 7866,9 -0,2 7647,6 0,1 7585,4 0,0 7575,4 0,2 7490,3 0,0 7477,9 12,1 7428,4 82,0 7196,4 86,3 6955 79,1 6725,4 74,1 6501,4 79,4 6274,6 76,5 6057 73,7 5831,7 71,3 5620,2 68,3 5393,9 62,6 5180,4 34,2 4958,4 18,2 4745,5 18,8 4523,5 40,6 4309,6 59,4 4088,6 18,6 3872,8 13,6 3656,2 9,0 3450,7 34,0 3185,4 76,5 2931,8 78,9 2670,2 81,0 2405,6 27,9 2325,6 0,6 2317,7 2,2 2282,6 -11,0 5623,4 BALANCE ENERGETICO DE LA CARGA DE LNG DEL BUQUE BARCELONA KNUTSEN Consumido GCU Consumido DFE´s Generado FV Boil-off Generado Naturalmente Tº Tanques Carga Presion de los T.C Rpm Babor m3 m3 m3 m3 ºC mbar(a) 100,4 0,0 0,0 9 -159,5 1142 101 118,8 0,4 219,3 -159,5 1104 0,0 62,2 0,1 62,2 -159,6 1083 62,8 7,9 2,1 0,0 10 -159,6 1087 85,0 0,0 0,1 85,1 -159,5 1089 0,5 11,9 0,0 12,4 -159,5 1088 0,4 49,1 12,0 49,5 -159,5 1082 0,0 232,0 82,0 232 -159,2 1093 70,9 0,1 241,3 86,4 241,4 -159,1 1099 71 0,0 229,6 79,1 229,6 -158,8 1105 71,3 0,0 224,0 74,0 224 -158,8 1100 69,1 0,0 226,9 79,4 226,8 -158,6 1103 68,8 0,0 217,6 76,5 217,6 -158,5 1105 69 0,0 225,2 73,6 225,3 -158,3 1102 70 0,0 211,5 71,3 211,5 -158,0 1120 68 0,0 226,3 68,3 226,3 -157,9 1122 68 0,0 213,5 62,7 213,5 -157,7 1122 68,4 0,0 222,0 34,2 222 -157,1 1167 68 0,0 212,9 18,2 212,9 -157,2 1147 68 0,0 222,0 18,8 222 -157,4 1117 67,8 0,0 213,9 40,5 213,9 -157,4 1100 68 1,1 220,0 59,4 221 -156,9 1120 68,6 0,0 215,8 18,7 215,8 -156,3 1137 68,5 0,0 216,5 13,5 216,6 -155,7 1162 67,4 0,0 205,5 9,0 205,5 -155,3 1158 67,3 0,0 265,3 34,0 265,3 -155,2 1121 66,8 0 253,7 76,6 253,6 -154,8 1103 74 0 261,6 78,9 261,6 -153,5 1121 74,8 0 264,6 81,0 264,6 -151,7 1112 73,6 0 79,9 27,9 80 -151,5 1127 73,7 5,9 2,1 0,6 7,9 -152,1 1135 75,6 35,1 0,0 2,2 35,1 -152,1 1100 11,8 0 0,8 0 -152,1 1100 349,3370224 5347,8 1280,3 5593,3 -156,9039394 1114,333333 69,576 Rpm Est. Vel.Buque Dist.Observada Resvalamiento Ps Resvalamiento St Nudos Millas 62,6 12,72 257 71 70,9 71,6 69,5 68,6 69 70,2 68,15 68,1 68,7 68,4 68 67,6 67,5 68,2 68,3 67,9 68,1 67,4 74,5 75,3 74,2 74,4 76,5 18,21 18,83 18,63 17,88 17,65 18,38 19 17,83 17,65 17,92 17,57 17,33 16,96 17,13 17,39 17,67 17,22 17,13 16,57 17,46 19,22 19,13 18,92 19,46 69,786 17,8915789 193 433 447 429 406 441 437 428 406 430 404 416 390 411 400 424 396 411 381 419 442 459 454 144 0 0 9858 Tabla 7.2: Tabla del Balance de la carga de LNG descargado del Buque Barcelona Knutsen (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). 215 C.M Fuerza 3 -6,9 -5,1 -4,1 -3,3 -7,1 -9 -5,4 -4,3 -5,6 -4,1 -2,7 0 -1,4 -2 -3,9 -2,9 -2,5 0 4,9 -3,4 -4,6 -3,2 -2,2 0 0 -3,152 -6,9 -4.80 -3,6 -3,3 -7,1 -9 -5,4 -4,3 -5,1 -3,4 -2,5 -1 -2,1 -2,6 -4,1 -2,1 -1,3 1 5,5 -2,7 -3,8 -2,3 -1,1 0 0 -2,8 4 4 4 4 3 3 2 3 3 3 4 4 4 5 4 4 5 4 4 4 4 4 4 3 0 0 2,125 7.2 Tabla Perfil Operacional de distintos viajes del Buque Barcelona Knutsen: Lastre (Modo Gas) Cargado (Modo Gas) Lastre (Modo HFO) Tiempo Horas Horas h % 167 14,43 508,5 43,93 481,9 41,63 MGE#1 MWh 977 525 4853,1 MGE#2 MWh 843 4822 873,7 Energia Entregada MGE#3 MGE#4 MWh MWh 391 920 3056 4591 2969,9 4281,3 PERFIL OPERACIONAL DE DISTINTOS VIAJES DEL BUQUE LNG BARCELONA KNUTSEN Horas Trabajadas de los Generadores Total MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 MWh KWh h h h h 3131 3130500 127,4 109,6 69,2 122,1 12994 12993700 65,7 490,7 422,5 470 12978 12104300 481 94,5 392,1 420 Total h 428,3 1448,9 1387,6 Potencia Media MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 KW KW KW KW 5850,299401 5047,90419 2341,317365 5508,982036 1032,448378 9482,79253 6009,832842 9028,515241 10070,76157 1813,03175 611,9593662 8884,208342 Tabla 7.3: Tabla de Perfil Operacional de distintos viajes del Buque Barcelona Knutsen (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). Lastre (Modo Gas) Cargado (Modo Gas) Lastre (Modo HFO) HFO Ton 0 0 2475,1 PERFIL OPERACIONAL DE DISTINTOS VIAJES DEL BUQUE LNG BARCELONA KNUTSEN Consumos de Combustibles Consumo de MDO por cada generador Consumo de PILOTO por cada generador GAS MDO Eq.MDO PILOTO MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 Ton Ton Ton Ton Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg 578,5 4,7 674,6 2,09 1460 1260 580 1380 650 560 260 610 5247 10,2 2872,4 3,74 400 3780 2370 3600 150 1387 870 1320 0 7,2 257,8 3,31 2690 480 1640 2370 1230 220 750 1090 Tabla 7.4: Tabla de Perfil Operacional de distintos viajes del Buque Barcelona Knutsen (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). 7.3 Tabla Perfil Operacional de Operación de carga y descarga del Buque Barcelona Knutsen: Tiempo Operación de carga (Modo HFO) Operación de descarga (Modo HFO) h 35,2 46,3 % 43,19 56,8 MGE#1 MWh 1 7,1 PERFIL DE OPERACIONES DE CARGA Y DESCARGA DEL BUQUE LNG BARCELONA KNUTSEN Energia Entregada Horas Trabajadas de los Generadores MGE#2 MGE#3 MGE#4 Total MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 MWh MWh MWh MWh KWh h h h h 10,8 81,8 3,4 97 97000 0,3 5,1 34,2 1,6 4,6 156,7 1,1 169,5 169500 3,4 2,3 48,7 0,4 Total h 41,2 54,8 Tabla 7.5: Tabla de Perfil Operacional de Operación de Carga y Descarga del Buque Barcelona Knutsen (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). 216 Operación de carga (Modo HFO) Operación de descarga (Modo HFO) PERFIL DE OPERACIONES DE CARGA Y DESCARGA DEL BUQUE LNG BARCELONA KNUTSEN Potencia Media Consumos de Combustibles MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 HFO GAS MDO Eq.MDO KW KW KW KW Ton Ton Ton Ton 28,4090909 306,818182 2323,86364 96,5909091 14,9 0 4 21,2 153,347732 99,3520518 3384,44924 23,7580994 22,2 0 3,9 40,5 PILOTO Ton 0,27 0,29 Tabla 7.6: Tabla de Perfil Operacional de Operación de Carga y Descarga del Buque Barcelona Knutsen (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). 7.4 Tabla Perfil Operacional del Buque Fuwairit en 24 h: Tiempo Lastre (Modo GAS) Lastre (Modo HFO) Horas Horas h 24 24 % 100 100 No.1 Carga % 44,6 75 Energia Entregada Calderas No.2 No.1 No.2 Carga Eficiencia Eficiencia % % % 44,5 83,7 83,1 76,2 88,8 88,4 PERFIL OPERACIONAL DEL BUQUE FUWAIRIT (PLANTA VAPOR) Energia Entregada Sist.Aux Condición de la Planta Turbogeneradores Turbina Consumos de Combustible Pot. Propulsora Rpm Hélices No.1 No.2 Carga Eficiencia Efi. Turbina Tasa de vapor HFO GAS % % % Kg/Kwh kW rpm Kg/hr Ton Kg/hr 68,9 85,6 61,7 61 20015 80,3 55 1,32 3600 74,2 86,4 62,2 61,8 21560 83,9 7526 180,26 0 Tabla 7.7: Tabla de Perfil Operacional Buque Fuwairit en 24 h (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). 217 Ton 86,4 0 7.5 Tabla Perfil Operacional del Buque Barcelona Knutsen en 24 h: Tiempo Lastre (Modo HFO) Lastre (Modo GAS) h 24 24 % 100 100 ANALISIS DE 24 H EN MODO LASTRE DEL BUQUE LNG BARCELONA KNUTSEN (PROPULSIÓN ELECTRICA) Energia Entregada Horas Trabajadas de los Generadores MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 Total MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 MWh MWh MWh MWh MWh KWh h h h h 221,26 39,83 135,4 195,2 591,69 591690 21,93 4,31 17,88 19,15 140,28 120,99 56,1 132,25 449,62 449620 18,29 15,74 9,93 17,53 Tabla 7.8: Tabla de Perfil Operacional Buque Barcelona Knutsen en 24 h (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). ANALISIS EN 24 H EN MODO LASTRE DEL BUQUE LNG BARCELONA KNUTSEN(PROPULSIÓN ELÉCTRICA) Potencia Media Consumos de Combustibles Rpm Hélices MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 HFO GAS MDO Eq.MDO KW KW KW KW rpm Ton Ton Ton Ton Lastre (Modo HFO) 9219,16667 1659,58333 5641,66667 8133,33333 71,7 111,99 0 0,33 121,06 Lastre (Modo GAS) 5845 1209,9 399,914457 1093,06554 61,5 0 83,08 0,67 17,46 PILOTO Ton 0,15 0,3 Tabla 7.9: Tabla de Perfil Operacional Buque Barcelona Knutsen en 24 h (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). 218 Total h 63,27 61,49 7.6 Tabla Perfil Operacional del Buque Barcelona Knutsen en consumos específicos en Lastre Modo GAS y HFO: Lastre (Modo Gas) Lastre (Modo HFO) PERFIL OPERACIONAL DE DISTINTOS VIAJES EN LASTRE DE CONSUMOS ESPECIFICOS DEL BUQUE LNG BARCELONA KNUTSEN Tiempo Energia Entregada Horas Horas MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 Total h % MWh MWh MWh MWh KWh KWh KWh KWh MWh KWh 167 14,43 977 843 391 920 977000 843000 391000 920000 2214131 3130500 481,9 41,63 4853,1 873,7 2969,9 4281,3 4853000 873700 2969900 4281300 8709578 12104300 Tabla 7.10: Tabla de Perfil Operacional Buque Barcelona Knutsen en consumos específicos en Lastre Modo GAS y HFO (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). Lastre (Modo Gas) Lastre (Modo HFO) PERFIL OPERACIONAL DE DISTINTOS VIAJES EN LASTRE DE CONSUMOS ESPECIFICOS DEL BUQUE LNG BARCELONA KNUTSEN Consumos Totales de Combustibles Consumos Teóricos de Consumo de GAS Real por cada generador Consumo de HFO Real por cada generador HFO GAS GAS HFO MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 MGE#1 MGE#2 MGE#3 MGE#4 Ton Ton g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh 0 578,5 Máx. 200 189 160 134,4 87,8 152 0 0 0 0 2475,1 0 Mín. 150 189 0 0 0 0 189,26 38,3 189,26 189,27 Tabla 7.11: Tabla de Perfil Operacional Buque Barcelona Knutsen en consumos específicos en Lastre Modo GAS y HFO (Datos adquiridos durante el periodo de prácticas). 219 CAPITULO 8 PLANOS DEL DIAGRAMA UNIFILAR DE LA PLANTA
