Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Proyecto Final de Carrera Facultad de Náutica de Barcelona Universitat Politècnica de Catalunya Trabajo realizado por: Daniel Alaman Pascual Dirigido por: Dr. Ramón Grau Mur Grado en Tecnologías Marinas Barcelona, enero de 2021 Departamento de Ciencia e Ingeniería Náutica Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque El mar es todo. Cubre siete décimas del globo terrestre. Su aliento es puro y saludable. Es un inmenso desierto, donde el hombre nunca está solo, porque siente vida por todos los lados. (Jules Verne) Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Agradecimientos Las siguientes palabras de agradecimiento van dirigidas, en primer lugar, al director de este trabajo quien supo guiarme durante la elaboración de este trabajo y tuvo la paciencia y comprensión de asistirme durante la elaboración del trabajo. Debo agradecer con especial énfasis a la naviera del buque estudiado la oportunidad que me brindó de poder realizar las prácticas curriculares como alumno de máquinas para la obtención del grado en Tecnologías Marinas. Muy especialmente, a los jefes de máquinas y capitanes y los oficiales y compañeros de máquinas y cubierta que me has trasmitido su conocimiento y me han ayudado a formarme como profesional del sector. También agradezco a todos los profesores de la Facultad de Náutica de Barcelona por su dedicación y ganas de transmitir su conocimiento a nuevas generaciones y el conocimiento que me han dado durante los cuatro año de grado. A los compañeros de piso y amigos los cuales me han asesorado, recomendado y ayudado en innumerables ocasiones. Y por último y más importante, a mi familia, cuya aportación va más allá de estas líneas. I Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Resumen El presente proyecto pretende identificar las necesidades de mantenimiento del buque a partir del estudio de los conceptos teóricos del mantenimiento y las normativas que lo rigen. Además, se estudian las bases teóricas para el correcto desarrollo de un plan de mantenimiento. Una vez identificadas las tareas de mantenimiento a realizar, se desarrolla una propuesta de optimización de mantenimiento para mejorar el actual plan de mantenimiento. En última instancia, se propone una óptima distribución de los trabajos optimizando tiempo y recursos humanos y asegurando una elevada calidad en los trabajos de mantenimiento. Finalmente, se desarrollan propuestas de adaptación del buque en base de la futura normativa medioambiental, que entrará en vigor próximamente en las áreas de navegación del buque. Abstract The aim of this project is to identify the required maintenance of the ship from the study of the theoretical concepts and regulations of maintenance. In addition, the theoretical bases for the correct development of a maintenance plan are studied. Once the maintenance tasks to be performed have been identified, a proposal for the maintenance optimization is developed to improve the current maintenance plan. Moreover, an optimal distribution of the works is proposed to optimize the time and human resources during the development of maintenance tasks and assuring a high quality in the maintenance works. Finally, proposals to adapt the vessel to the future environmental regulations are developed. II Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque III Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Índice Agradecimientos ................................................................................................................................. I Resumen ............................................................................................................................................. II Abstract ............................................................................................................................................... II Ilustraciones ....................................................................................................................................... VII Tablas .................................................................................................................................................. VIII Introducción ......................................................................................................................................... 1 Capítulo 1. Teoría del mantenimiento .................................................................................................3 1.1 Introducción.................................................................................................................................3 1.2 Normativa y definición de mantenimiento ....................................................................................4 1.3 Acciones del proceso de mantenimiento..................................................................................... 10 1.4 Documentos para el mantenimiento........................................................................................... 12 Capítulo 2. Diseño de un plan de mantenimiento .............................................................................. 15 2.1 Organización de los trabajos de mantenimiento.......................................................................... 15 2.2 Diseño de un plan de mantenimiento ......................................................................................... 16 2.3 Programación y planeación del mantenimiento .......................................................................... 18 2.4 Planeación ................................................................................................................................. 20 2.5 Programación............................................................................................................................. 23 2.6 Mantenimiento con paro de la planta ......................................................................................... 25 Capítulo 3. El buque estudiado.......................................................................................................... 28 3.1 Introducción............................................................................................................................... 28 3.2 Características del buque............................................................................................................ 28 3.3 Descripción de la planta propulsora ............................................................................................ 29 3.3.1 3.4 3.4.1 Motor principal ................................................................................................................................................................. 33 Motores auxiliares ..................................................................................................................... 46 Datos constructivos y parámetros de funcionamiento .............................................................................................. 47 IV Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 3.4.2 Sistema de combustible ................................................................................................................................................... 48 3.4.3 Sistema de refrigeración.................................................................................................................................................. 48 3.4.4 Sistema de lubricación ..................................................................................................................................................... 49 3.4.5 Alternadores ...................................................................................................................................................................... 49 3.5 Sistema de aire comprimido ....................................................................................................... 50 3.6 Sistema de vapor........................................................................................................................ 52 3.6.1 Caldera ................................................................................................................................................................................ 53 3.7 Depuradoras de combustible y aceite ......................................................................................... 55 3.8 Generador de agua destilada ...................................................................................................... 57 3.9 Grupo de emergencia ................................................................................................................. 59 3.10 Grupo de apoyo ......................................................................................................................... 61 3.11 Sistema de climatización ............................................................................................................ 61 Capítulo 4. Optimización del Plan de Mantenimiento del buque estudiado ........................................ 65 4.1 Realización ......................................................................................................................................................................... 65 4.2 Propuesta de actividades de mantenimiento .............................................................................................................. 68 4.3 Organización de las actividades de mantenimiento ................................................................................................... 87 4.4 Trabajos sin planificar ...................................................................................................................................................... 96 4.5 Orden de trabajo............................................................................................................................................................... 99 Capítulo 5. 5.1 Propuesta adaptación del buque a la nueva normativa medioambiental ........................ 100 Definición y parámetros que definen la eficiencia ..................................................................... 100 5.1.1 Definición e historia........................................................................................................................................................ 100 5.1.2 Comparación de la eficiencia del transporte marítimo en relación con la eficiencia de otros medios de transporte ....................................................................................................................................................................................... 101 5.2 Transporte marítimo y el medio ambiente ................................................................................ 105 5.2.1 5.2.1.1 5.2.2 Medidas aplicadas por la OMI ...................................................................................................................................... 107 Medidas a corto plazo ............................................................................................................................................... 108 Scrubber para la eliminación de partículas NOx y SOx ............................................................................................ 109 5.2.2.1 Scrubbers Circuito abierto........................................................................................................................................ 110 5.2.2.2 Scrubbers circuito cerrado ....................................................................................................................................... 111 5.2.2.3 Scrubber circuito híbrido .......................................................................................................................................... 114 5.2.3 Adaptabilidad al buque en cuestión ............................................................................................................................ 114 5.2.3.1 Scrubber ...................................................................................................................................................................... 115 5.2.3.2 Sistema rociador de agua de lavado ....................................................................................................................... 116 V Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 5.2.3.3 Sistema de control ..................................................................................................................................................... 116 5.2.3.4 Sistema de Monitorización Continua de Emisiones ............................................................................................ 116 5.2.3.5 Sistema de Monitorización de la Calidad del Agua de Lavado .......................................................................... 116 5.2.3.6 Sistema de Limpieza de Agua de Lavado ............................................................................................................... 117 5.2.3.7 Tanque de NaOH ........................................................................................................................................................ 117 5.2.3.8 Tanque de circulación ............................................................................................................................................... 117 5.2.3.9 Intercambiador de placas ......................................................................................................................................... 118 5.2.3.10 Valoración económica y viabilidad ......................................................................................................................... 118 5.2.4 Medidas a medio plazo .................................................................................................................................................. 121 5.2.4.1 Combustibles alternativos por la DNV GL ............................................................................................................. 121 5.2.4.2 Adaptabilidad al buque en cuestión ....................................................................................................................... 122 5.2.5 5.2.5.1 Medidas a largo plazo .................................................................................................................................................... 128 Combustibles alternativos por la DNV GL ............................................................................................................. 128 Conclusiones ........................................................................................................................................ 133 Bibliografía........................................................................................................................................ 135 VI Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Ilustraciones Ilustración 1 - Desglose gastos de operación de un buque mercante. Fuente: WILSON SHIP. ..................................................................................... 3 Ilustración 2- Esquema mantenimiento preventivo. Fuente: Administración de mantenimiento industrial. Organización, motivación y control en el mantenimiento industrial. .................................................................................................................................................................................... 7 Ilustración 3 - Diagrama planificación trabajos de mantenimiento. Fuente: Sistemas de Mantenimiento Planeación y Control. ..................................... 11 Ilustración 4 – Modelos de mantenimiento. Fuente: UNE EN 13306:2018............................................................................................................... 12 Ilustración 5 - Ejemplo de orden de trabajo. Fuente: Administración de mantenimiento industrial. Organización, motivación y control en el mantenimiento industrial.......................................................................................................................................................................................................... 20 Ilustración 8 - Tabla características de la maquinaria principal del buque. Fuente propia. ......................................................................................... 31 Ilustración 9 - Esquema del sistema de sobrealimentación. Fuente: Manual Wärtsilä 8L46A..................................................................................... 33 Ilustración 10 - Turbina del sistema de sobrealimentación. Fuente propia................................................................................................................ 34 Ilustración 11 - Enfriador aire de carga. Fuente propia. ......................................................................................................................................... 34 Ilustración 12 - Válvula de desahogo. Fuente: Manual Wärtsilä.............................................................................................................................. 35 Ilustración 13 - Bomba de inyección de combustible M.P. Fuente propia. ............................................................................................................... 36 Ilustración 14 - Modulo de combustible Booster. Fuente: Manual Wärtsilä ............................................................................................................. 39 Ilustración 15 - Filtro automático de aceite. Fuente propia..................................................................................................................................... 42 Ilustración 16 - Enfriador de placas. Fuente propia ............................................................................................................................................... 43 Ilustración 17. - Bombas del sistema de agua salada y filtro de la toma de mar. Fuente propia ................................................................................... 43 Ilustración 18 - Reductora. Fuente propia ............................................................................................................................................................ 44 Ilustración 19 - Motor auxiliar. Fuente propia. ..................................................................................................................................................... 46 Ilustración 20 - Compresor de aire comprimido. Fuente: J.P. SAUER & SOHN....................................................................................................... 51 Ilustración 21 - Caldera. Fuente: Manual caldera MISSION OS ............................................................................................................................. 53 Ilustración 22 - Quemador caldera. Fuente: Manual caldera MISSION OS .............................................................................................................. 54 Ilustración 23 - Despiece depuradoras. Fuente: Manual depuradoras GEA............................................................................................................... 55 Ilustración 24 - Depuradoras de combustible. Fuente propia. ................................................................................................................................. 56 Ilustración 25 - Esquema generador de agua dulce. Fuente: Manual del equipo FACET............................................................................................ 58 Ilustración 26 - Grupo de emergencia. Fuente propia. ........................................................................................................................................... 59 Ilustración 27 - Grupo de apoyo. Fuente propia. ................................................................................................................................................... 61 Ilustración 28 - Grupo de Aire Acondicionado. Fuente propia. ............................................................................................................................... 61 Ilustración 29 - Flujo de inspecciones y aprobaciones para obtener la certificación. Fuente: MEPC 67/20 Anexo 5 ................................................... 107 Ilustración 30 - Gráficos EEDI y SEEMP. Fuente: OMI ...................................................................................................................................... 108 Ilustración 31- Tabla factor rendimiento del scrubber. Fuente: OMI ..................................................................................................................... 110 Ilustración 32 - Scrubber circuito abierto. Fuente: Llalco Fluid Technology. ......................................................................................................... 110 Ilustración 33 - Scrubber circuito cerrado. Fuente: Llalco Fluid Technology.......................................................................................................... 112 Ilustración 34 - Scrubber sistema híbrido. Fuente: Llalco Fluid Technology.Ilustración 35 - Scrubber circuito cerrado. Fuente: Llalco Fluid Technology. ..................................................................................................................................................................................................................... 112 Ilustración 36 - Scrubber sistema híbrido. Fuente: Llalco Fluid Technology. ......................................................................................................... 114 Ilustración 37 - Esquema instalación scrubber. Fuente: Llalco Fluid Technology.Ilustración 38 - Scrubber sistema híbrido. Fuente: Llalco Fluid Technology. ..................................................................................................................................................................................................................... 114 Ilustración 39 - Esquema instalación scrubber. Fuente: Llalco Fluid Technology. .................................................................................................. 114 Ilustración 40 - Grafico masa de gases de escape motor Wärtsilä 46A. Fuente: WärtsiläIlustración 41 - Esquema instalación scrubber. Fuente: Llalco Fluid Technology. ................................................................................................................................................................................................... 114 Ilustración 42 - Grafico masa de gases de escape motor Wärtsilä 46A. Fuente: Wärtsilä ......................................................................................... 115 Ilustración 43 - Esquema 3D de la instalación de un scrubber. Fuente: Pure Ocean Technology............................................................................... 116 Ilustración 44 - Componentes cuadro eléctrico de la instalación de un sistema de lavado de gases. Fuente: Llalco Fluid Technology........................... 116 Ilustración 45 - Planta de limpieza de agua de lavado Alfa Laval. Fuente: Alfa Laval............................................................................................. 117 Ilustración 46 - Esquema intercambiador de placas. Fuente: Alfa Laval ................................................................................................................ 118 VII Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Ilustración 47 - Diagrama de Gantt del proyecto de instalación de un scrubber. Fuente: Propia................................................................................ 120 Ilustración 48 - Características técnicas. Fuente: MANIlustración 49 - Diagrama de Gantt del proyecto de instalación de un scrubber. Fuente: Propia .. 120 Ilustración 50 - Características técnicas. Fuente: MAN ....................................................................................................................................... 123 Ilustración 51 - Esquema sala de máquinas Gas Safe. Fuente: Association of Asian Classification Societies ............................................................. 124 Ilustración 52 - Tanque GNL. Fuente: Ingeniero................................................................................................................................................. 124 Ilustración 53 - Posicionamiento del tanque de GNL. Fuente: Propia. ................................................................................................................... 125 Ilustración 54 - Esquema sala de máquinas de GNL. Fuente: Ingeniero Jorge Juan. ................................................................................................ 127 Ilustración 55 - Grafica de las emisiones de gases en función de los tipos de combustible- Fuente DNV................................................................... 128 Ilustración 56 - Gráficos de precios de baterías. Fuente: DNV.............................................................................................................................. 130 Tablas Tabla 1 - Ficha técnica Buque. Fuente propia. ...................................................................................................................................................... 28 Tabla 2 - Tabla características motores auxiliares del buque. Fuente propia. ............................................................................................................ 31 Tabla 3 - Tabla características motor de apoyo del buque. Fuente propia................................................................................................................. 31 Tabla 4 - Tabla características motor de emergencia del buque. Fuente propia. ........................................................................................................ 32 Tabla 5 - Tabla características hélices de propulsión del buque. Fuente propia. ........................................................................................................ 32 Tabla 6 - Tabla características ejes de propulsión del buque. Fuente propia. ........................................................................................................... 32 Tabla 7 - Tabla características motores principales del buque. Fuente propia. .......................................................................................................... 47 Tabla 8 - Tabla características alternadores del eje de cola del buque. Fuente propia. ............................................................................................... 50 Tabla 9 - Tabla características del grupo de emergencia del buque. Fuente propia. ................................................................................................... 59 Tabla 10 - Horas de funcionamiento equipos........................................................................................................................................................ 67 Tabla 11- trabajos 250 hs motores principales. Fuente propia................................................................................................................................. 69 Tabla 12- trabajos 250 hs. motores auxiliares. Fuente propia.................................................................................................................................. 69 Tabla 13- trabajos 250 hs. grupo apoyo. Fuente propia. ......................................................................................................................................... 69 Tabla 14- trabajos 500 hs motores principales.. Fuente propia................................................................................................................................ 70 Tabla 15- trabajos 500 hs. compresores. Fuente propia.......................................................................................................................................... 70 Tabla 16- trabajos 500 hs. grupo apoyo. Fuente propia. ......................................................................................................................................... 70 Tabla 17- trabajos 720 hs. motores auxiliares. Fuente propia.................................................................................................................................. 70 Tabla 18- trabajos 1.000 hs. motores principales. Fuente propia. ............................................................................................................................ 71 Tabla 19- trabajos 1.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. ...................................................................................................................................... 71 Tabla 20- trabajos 1.000 hs. Compresores. Fuente propia. ..................................................................................................................................... 71 Tabla 21- trabajos 1.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia............................................................................................................................... 72 Tabla 22- trabajos 1.000 hs. Depuradoras combustible. Fuente propia..................................................................................................................... 72 Tabla 23- trabajos 1.500 hs. grupo apoyo. Fuente propia. ...................................................................................................................................... 72 Tabla 24- trabajos 2.000 hs. motores principales. Fuente propia. ............................................................................................................................ 73 Tabla 25- trabajos 2.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia............................................................................................................................... 73 Tabla 26- trabajos 2.000 hs. Compresores. Fuente propia. ..................................................................................................................................... 73 Tabla 27- trabajos 2.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. ...................................................................................................................................... 73 Tabla 28- trabajos 2.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia............................................................................................................................... 74 Tabla 29- trabajos 2.000 hs. depuradoras fueloil. Fuente propia.............................................................................................................................. 74 Tabla 30- trabajos 3.000 hs. motores principales. Fuente propia. ............................................................................................................................ 74 Tabla 31- trabajos 4.000 hs. motores principales. Fuente propia. ............................................................................................................................ 75 Tabla 32- trabajos 4.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. .............................................................................................................................. 75 Tabla 33- trabajos 4.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. ...................................................................................................................................... 75 Tabla 34- trabajos 4.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia............................................................................................................................... 76 Tabla 35- trabajos 4.000 hs. depuradoras fueloil. Fuente propia.............................................................................................................................. 76 VIII Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Tabla 36- trabajos 6.000 hs. Compresores. Fuente propia. ..................................................................................................................................... 76 Tabla 37- trabajos 8.000 hs. motores principales. Fuente propia. ............................................................................................................................ 77 Tabla 38- trabajos 8.000 hs. Compresores. Fuente propia. ..................................................................................................................................... 77 Tabla 39- trabajos 8.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. .............................................................................................................................. 78 Tabla 40- trabajos 8.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. ...................................................................................................................................... 78 Tabla 41- trabajos 12.000 hs. motores principales. Fuente propia. .......................................................................................................................... 79 Tabla 42- trabajos 12.000 hs. Compresores. Fuente propia..................................................................................................................................... 79 Tabla 43- trabajos 16.000 hs. motores principales. Fuente propia. .......................................................................................................................... 80 Tabla 44- trabajos 16.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. ............................................................................................................................ 80 Tabla 45- trabajos 16.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. .................................................................................................................................... 80 Tabla 46- trabajos 16.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia............................................................................................................................. 81 Tabla 47- trabajos 16.000 hs. depuradoras combustible. Fuente propia.................................................................................................................... 81 Tabla 48- trabajos 18.000 hs. motores principales. Fuente propia. .......................................................................................................................... 81 Tabla 49- trabajos 20.000 hs. motores principales . Fuente propia. .......................................................................................................................... 82 Tabla 50- trabajos 24.000 hs. motores principales. Fuente propia. .......................................................................................................................... 83 Tabla 51- trabajos 24.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. ............................................................................................................................ 83 Tabla 52- trabajos 24.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. .................................................................................................................................... 83 Tabla 53- trabajos 36.000 hs. motores principales. Fuente propia. .......................................................................................................................... 84 Tabla 54- trabajos 48.000 hs. motores principales. Fuente propia. .......................................................................................................................... 84 Tabla 55- trabajos 48.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. ............................................................................................................................ 84 Tabla 56- trabajos 48.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. .................................................................................................................................... 84 Tabla 57- trabajos 48.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia............................................................................................................................. 85 Tabla 58- trabajos 48.000 hs. depuradoras combustible. Fuente propia.................................................................................................................... 85 Tabla 59- trabajos 60.000 hs. motores principales. Fuente propia. .......................................................................................................................... 85 Tabla 60- trabajos 64.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. ............................................................................................................................ 86 Tabla 61- trabajos 64.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. .................................................................................................................................... 86 Tabla 62 – Distribución de los trabajos Mensual. Fuente propia. ............................................................................................................................ 89 Tabla 63 - Distribución de los trabajos Mensual. Fuente propia.............................................................................................................................. 89 Tabla 64 - Distribución de los trabajos bimestral. Fuente propia............................................................................................................................. 89 Tabla 65 - Distribución cuatrimestral de los trabajos. Fuente propia. ...................................................................................................................... 90 Tabla 66 - Distribución cuatrimestral de los trabajos. Fuente propia. ...................................................................................................................... 90 Tabla 67 - Distribución de los trabajos a realizar cada 8 meses. Fuente propia. ........................................................................................................ 90 Tabla 68 - Distribución de los trabajos a realizar cada 8 meses. Fuente propia. ........................................................................................................ 90 Tabla 69 - Distribución de los trabajos a realizar cada 8 meses. Fuente propia. ........................................................................................................ 91 Tabla 70 - Distribución de los trabajos a realizar cada 8 meses. Fuente propia. ........................................................................................................ 91 Tabla 71 - Distribución de los trabajos a realizar cada 8 meses. Fuente propia. ........................................................................................................ 91 Tabla 72 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 91 Tabla 73 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 92 Tabla 74 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 92 Tabla 75 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 92 Tabla 76 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 92 Tabla 77- Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. ....................................................................................................... 93 Tabla 78 - Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 93 Tabla 79 - Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 93 Tabla 80 - Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 93 Tabla 81- Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. ....................................................................................................... 94 Tabla 82 - Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 94 Tabla 83 - Distribución de los trabajos a realizar cada 24 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 94 Tabla 84- Distribución de los trabajos a realizar cada 24 meses. Fuente propia. ....................................................................................................... 94 Tabla 85 - Distribución de los trabajos a realizar cada 24 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 95 IX Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Tabla 86- Distribución de los trabajos a realizar cada 48 meses. Fuente propia. ....................................................................................................... 95 Tabla 87- Distribución de los trabajos a realizar cada 48 meses. Fuente propia. ....................................................................................................... 95 Tabla 88 - Distribución de los trabajos a realizar cada 48 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 95 Tabla 89 - Distribución de los trabajos a realizar cada 48 meses. Fuente propia. ...................................................................................................... 95 Tabla 90 - Trabajos a realizar cada 7 días. Fuente propia. ...................................................................................................................................... 96 Tabla 91 - Trabajos a realizar cada 15 días. Fuente propia. .................................................................................................................................... 97 Tabla 92 - Trabajos a realizar cada 30 días. Fuente propia. .................................................................................................................................... 97 Tabla 93 - Trabajos a realizar cada 60 días. Fuente propia. .................................................................................................................................... 98 Tabla 94 - Trabajos a realizar cada 90 días. Fuente propia. .................................................................................................................................... 98 Tabla 95 - Trabajos a realizar cada 180 días. Fuente propia. .................................................................................................................................. 98 Tabla 96 - Trabajos a realizar cada 360 días. Fuente propia. .................................................................................................................................. 99 Tabla 97 - Orden de trabajo semana . Fuente propia.............................................................................................................................................. 99 Tabla 98 - Variables que influyen en la intensidad de las emisiones del transporte de mercancías. ........................................................................... 104 X Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque XI Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Introducción En el sector marítimo, los buques de todo tipo requieren una gran cantidad de tecnología para poder llevar a cabo su misión de transportar personas o mercancías alrededor del mundo. A causa de la gran complejidad de los sistemas es de vital importancia realizar un correcto mantenimiento. El coste del mantenimiento y las reparaciones de los buques suponen el tercer componente que hace aumentar los costes operativos del mismo. Cuando el barco es nuevo los costes de mantenimiento no superan el 5 – 7% del total de gastos operativos. A medida que pasan los años supera rápidamente el 15 – 20% de los costes operativos, este porcentaje se ve superado cuando el buque supera la mitad de su vida útil pudiendo a suponer más del 30% del total de los gastos de operatividad. La UNE-EN 13306-2018 define el mantenimiento como “una combinación de todas las acciones técnicas, administrativas y de gestión durante el ciclo de vida de un elemento, destinadas a conservarlo o devolverlo a un estado en el cual puede desarrollar una función requerida”, es decir, el mantenimiento permite conservar y alargar la vida útil de los objetos. Debido a la complejidad de las instalaciones se han desarrollado distintas técnicas de mantenimiento que corresponden a mantenimiento correctivo, preventivo y predictivo. 1 Las bases de la teoría del mantenimiento y el conocimiento de los componentes de las instalaciones permiten elaborar un correcto plan de mantenimiento como el analizado a continuación del buque del estudio. El buque es un ferry “Ro-Pax” construido el año 2001. Tiene una capacidad para 1.200 pasajeros y dispone de 1.800 metros lineales de carga rodada, lo que permite transportar un máximo de 336 turismos y 80 tráileres. El buque dispone de nueve cubiertas y una cubierta superior donde se encuentra el puente de navegación. Los motores propulsores son cuatro unidades Wärtsilä 46ª de ocho cilindros en línea y desarrollan 7.240 kW a 500 r.p.m, con una potencia conjunta de 28.960 kW. 1 AENOR, “Mantenimiento norma/norma/?Tipo=N&c=N0060338. Terminología Del Mantenimiento,” 2018, https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu- 1 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque El buque, con toda su maquinaria y equipo, ha sido construido bajo la inspección de la sociedad de clasificación Bureau Veritas para alcanzar la notación de clase: ✠ I3/3 E, FERRY, DEEP SEA, AUTPORT, F. La sociedad de clasificación es también la responsable de establecer los criterios de mantenimiento de las instalaciones consideradas críticas según la notación de clase del buque. A pesar de que los motores Wärtsilä 46 sean motores diseñados para funcionar con fuel oil pero con un consumo reducido y un bajo nivel de emisiones de NO x , resulta insuficiente ante la problemática medio ambiental que influye y presiona enormemente en el sector. 2 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Capítulo 1. Teoría del mantenimiento 1.1 Introducción Como se ha expuesto anteriormente en el sector marítimo el coste del mantenimiento y las reparaciones de los buques suponen el tercer componente que hace aumentar los costes operativos del sector. Cuando el barco es nuevo los costes de mantenimiento no superan el 5 – 7% del total de gastos operativos. A medida que pasan los años supera rápidamente el 15 – 20% de los costes operativos, este porcentaje se ve superado cuando el buque supera la mitad de su vida útil pudiendo a suponer más del 30% del total de los gastos de operatividad. Otro factor determinante para el mantenimiento de una planta es el nivel de productividad que se ha determinado como objetivo para la instalación en quistión, entonces una productividad elevada supone un bajo índice de fallos y, por consiguiente, tendremos una alta disponibilidad. El mantenimiento evoluciona acorde con las necesidades de los objetos. En los inicios el mantenimiento consistía en el conjunto de técnicas empleadas con el objetivo de devolver la funcionalidad a un ítem o herramienta en el momento que estos no podían desempeñar correctamente su función, es decir se había producido un fallo. Se considera que se ha producido un fallo cuando un mecanismo tiene una pérdida total o parcial de su funcionalidad. Los principios anteriores dan lugar al llamado mantenimiento correctivo, que se define como el conjunto de tareas cuyo objetivo es corregir Ilustración 1 - Desglose gastos de operación de un buque mercante. Fuente: WILSON SHIP. los defectos que presentan los equipos una vez estos tienen lugar. La acción del mantenimiento correctivo es recuperar la funcionalidad del conjunto. 3 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Cuando debido al uso que se da a los elementos no está permitida la posibilidad que se produzca un fallo en el funcionamiento de la instalación, debiéndose a una necesidad de producción o explotación que debía realizarse o debido a que son sistemas de seguridad. Se recomienda hacer actuaciones periódicamente con el objetivo de remplazar elementos del sistema o el conjunto del sistema durante cierto periodo de tiempo con el objetivo de asegurar el correcto funcionamiento del sistema. En este tipo de mantenimiento perdemos vida útil del objeto ya que es remplazado con mayor frecuencia, pero aumentamos la seguridad de que no se producirá el fallo. Este modelo de mantenimiento es el llamado mantenimiento preventivo, y necesita de una planificación previa con el fin de preparar la actuación del equipo de mantenimiento. A lo largo de los años los procesos se vuelven cada vez más complejos y los sistemas para desarrollarlos también, el coste de estos sistemas y procesos se han empezado a considerar así como el gasto de su mantenimiento, con el objetivo de sacar el máximo rendimiento de la instalación y sus elementos al mismo tiempo se busca el objetivo de evitar paradas inesperad as por fallos por lo que se han desarrollado técnicas de inspección para determinar la vida útil de los elementos que constituyen el ítem con el fin de programar la intervención del equipo de mantenimiento, de los elementos con mayor desgaste, en el momento adecuado. 1.2 Normativa y definición de mantenimiento El mantenimiento es definido por la UNE-EN 13306:2018 como una combinación de acciones técnicas, administrativas y de gestión a lo largo del ciclo de vida de los elementos, con el objetivo de conservarlo o devolverlo a un estado en el cual puede desarrollar las funciones por las que fue concebido. El contenido de la nueva normativa se centra en las diversas definiciones existentes respecto a fallos, causas de fallo, degradaciones, fallos primarios y secundarios, mecanismo de fallos, así como el estado y las causas de los fallos en equipos. En consecuencia, d e las definiciones de fallo y sus causas define y establece las estrategias de mantenimiento a seguir. 4 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque De acuerdo con la norma UNE-EN 13306:20182 los diferentes tipos de mantenimiento que se diferencian entre si debido a la gestión y administración de las actividades de mantenimiento, es por ello por lo que principalmente clasificamos el mantenimiento de la forma siguiente: - Mantenimiento correctivo3 : es el tipo de mantenimiento que se aplica a un objeto una vez se ha producido el fallo, restituyendo la condición de utilización. Puede o no, estar planificado. En otras palabras, constituyen el conjunto de tareas cuyo objetivo es corregir los defectos que se van produciendo en una máquina. Este modelo de mantenimiento conlleva a un elevado riego de averías importantes causando perjuicios al rendimiento de la instalación, debido al hecho que las averías se suelen producir en momentos imprevisibles. Consecuentemente serán necesario disponer de una mayor cantidad de repuestos en el almacén ya que se debería cubrir todas las posibles averías. Las intervenciones se planean con urgencia y un alto grado de precipitación. Con este modelo de mantenimiento conlleva a aumentar el número de elementos dañados de la maquinaría reduciendo así su vida útil, así como el riesgo de siniestros en la planta. - Mantenimiento preventivo4 : es el modelo de mantenimiento más común actualmente. La maquinaria se somete a un desmontaje total o parcial para su inspección después de un cierto periodo de tiempo de operación prefijado. Las intervenciones del equipo de mantenimiento consisten en realizar determinados cambios de componentes, reparaciones o piezas, según determinados periodos de tiempo o según criterios prefijados para reducir la posibilidad de fallo o perdida de rendimiento de la maquinaría, manteniendo un equilibrio entre los costos y efectividad de las acciones. Debido a la necesidad de organizar y estructurar el mantenimiento preventivo, se han dispuesto una serie de niveles de intervención, implicando al operario de la maquinaria en cuestión. • Nivel 1: Este nivel es asumido por los operarios de producción y se encargan del mantenimiento cotidiano. Este primer nivel consiste en limpieza, engrase, controles de parámetros de funcionamiento, comprobación de errores, etc. • Nivel 2: Este nivel se puede considerar integrado dentro del departamento de producción. Pertenecen a este nivel los especialistas hidroneumáticos y electromecánicos que 2 AENOR. Roberto García Soutullo, “Mantenimiento Del Buque. 1o Parte, Introducción Al Plan de Mantenimiento,” n.d., https://ingenieromarino.com/mantenimientodel-buque1oparteintroduccion-al-plan-de-mantenimiento/. 3 4 F.Javier Cárcel Carrasco, La Gestión Del Conocimiento En La Ingeniería Del Mantenimiento Industrial, La Gestión Del Conocimiento En La Ingeniería Del Mantenimiento Industrial, 2014, https://doi.org/10.3926/oms.197. 5 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque intervienen a petición la persona que está operando la máquina según la incidencia su propia naturaleza, para asegurar el correcto funcionamiento de la maquinaria o equipo. En el caso de no poder resolver la incidencia establecen un diagnóstico lo más ajustado posible y avisan al servició de mantenimiento. • Nivel 3: Está constituido por profesionales del mantenimiento a los que recaen las siguientes funciones: o Mantenimiento condicional. o Mantenimiento programado y preventivo o Mejora de la mantenibilidad y proponer mejoras y modificaciones de equipos y máquinas. o La reparación de averías complejas. Para realizar correctamente su función deberán estar correctamente informados por el personal del nivel 1 & 2. • Nivel 4: Los técnicos de este nivel se encargan de asegurar una fiabilidad, mantenibilidad y el funcionamiento continuo. Lo conforman los técnicos de mantenimiento que participan en las distintas fases del ciclo de vida de un sistema de producción. En otras palabras, intervienen desde el diseño, la elección de materiales, equipos y tecnologías, hasta la puesta en marcha de la producción en serie. • Nivel 5: este nivel comprende el denominado mantenimiento subcontratado. En el se subcontrata especialistas certificados por los fabricantes de los equipos para el arranque y seguimiento de autómatas, robots, informática industrial aplicada, etc. En el área de producción y/o operación se debe aumentar la formación y preparación para asumir tareas de los primeros niveles de intervención del mantenimiento a nivel de operarios y un aumento de los conocimientos técnicos en los niveles 3 y 4 para poder resolver incidencias y situaciones que se den en los equipos de la línea de producción y en las automatizaciones de los enlaces. 6 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Ilustración 2- Esquema mantenimiento preventivo. Fuente: Administración de mantenimiento industrial. Organización, motivación y control en el mantenimiento industrial. - Mantenimiento predictivo: las intervenciones del equipo de mantenimiento se establecen de acuerdo con el conocimiento del estado de la instalación a partir de los resultados obtenidos de la medición continua o periódica de parámetros que nos permiten determinar el estado del equipo. La intervención es condicionada a la detección precoz de los síntomas de un posible fallo mediante una serie de técnicas que periten predecir con cierta antelación cuando el equipo o componente esta al final de su vida útil. De acuerdo con los tipos de mantenimiento estudiados anteriormente podemos definir como combinación de los anteriores los siguientes tipos de mantenimiento: - Mantenimiento cero horas: es la agrupación de tareas con el objetivo de inspeccionar los equipos a intervalos programados, antes de que aparezcan los fallos o cuando se ha reducido la fiabilidad del equipo. Esta revisión consiste, como su nombre indica, en dejar el equipo a cero horas de funcionamiento. Durante la operación del equipo de mantenimiento se sustituyen o se reparan todos los elementos que durante la operación de la máquina sufren desgaste. - Mantenimiento en uso: es el mantenimiento más básico que se le aplica a un equipo. Es realizado por los usuarios del equipo y consiste en realizar tareas elementales (tomar datos, inspecciones 7 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque visuales, limpieza, lubricación y reapriete de tornillos). Este tipo de mantenimiento es la base del Mantenimiento Productivo Total. Según el uso y las características de cada equipo se requiere de distintos tipos de mantenimiento o una combinación de ellos, no limitándose a aplicar un solo tipo en un equipo en particular de los antes referidos anteriormente. Esta combinación idónea vendrá determinada por el coste de las pérdidas de producción en una parada de ese equipo, el coste de reparación, el impacto ambiental y a la seguridad de la instalación y a la calidad del producto o servicio. Para determinar el mantenimiento a aplicar en un ítem a lo largo de su vida debemos definir el modelo de mantenimiento. El modelo de mantenimiento es una mezcla de los de los tipos de mantenimiento estudiados anteriormente y en unas proporciones que se adapten a las necesidades de un equipo concreto. Las tareas comunes en todos los modelos de mantenimiento incluso en los modelos más básicos son las inspecciones visuales y la lubricación. Ya que está demostrado que al realizar estas dos tareas es rentable y se alarga la vida útil de los ítems. Las inspecciones visuales no presentan costes económicos, incluso se suelen incluir al realizar inspecciones de equipos cercanos. Las inspecciones nos permiten d etectar problemas o anticiparnos a éstos, favoreciendo su resolución y abaratando los costes. La lubricación es un recurso recurrente y rentable ya que las ventajas superan los costes del lubricante y la mano necesaria para la aplicación del mantenimiento. Podemos definir los siguientes modelos de mantenimiento 5 : 1. Modelo correctivo: Es el modelo de mantenimiento más básico. Incluye inspecciones visuales, lubricación, la reparación de las averías que surjan. Se debe aplicar a equipos no críticos, es decir, en equipos cuyas averías no suponen ningún problema técnico ni económico, y donde no es rentable aumentar la complejidad del mantenimiento a aplicar. 5 E.T. Newbrough, “Administracion de Mantenimiento Industrial,” ed. Editorial DIANA (Editorial DIANA, 1997). 8 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 2. Modelo sistemático: Consiste en realizar un conjunto de tareas sin importar el estado del ítem. Se realizarán, además, mediciones y pruebas para determinar si es necesaria la intervención del equipo de mantenimiento para realizar tareas de mayor complejidad y finalmente reparar las averías que surgen. Este modelo se aplica en equipos de disponibilidad media con importancia en el conjunto de la producción y en caso de producirse fallos en el equipo causa alteraciones en el conjunto. En el modelo sistemático no todas las tareas de mantenimiento se realizan con una periodicidad fija, sino que un equipo debe tener tareas de mantenimiento fijas sin importar el tiempo de funcionamiento ni la aparición de síntomas de fallo. 3. Modelo condicional: Agrupa tareas del modelo correctivo junto con la realización de ensayos o pruebas para determinar el estado de la maquinaría y programar posteriormente la intervención del mantenimiento. Si al realizar las pruebas encontramos un síntoma de fallo programaremos una intervención. Se aplica en sistemas de poco uso o con importancia elevada, pero con bajo índice de fallos. 4. Modelo de alta disponibilidad: Es el modelo con mayor exigencia. Es asignado a equipos en lo que no se contempla la posibilidad de mal funcionamiento ni la aparición de fallos. Se exige a equipos con niveles de disponibilidad superiores al 90% debido al alto coste en la producción que tiene en caso de que el equipo sufra una avería. Debido a que la instalación debe estar operativa en todo momento no se permite parar el equipo debido a un fallo para realizar una intervención del equipo de mantenimiento. Es por ello por lo que es necesario aplicar técnicas de mantenimiento predictivo mediante las cuales podemos conocer el estado del sistema y programar paradas para realizar una revisión completa. En la revisión general se sustituyen las piezas sometidas a desgaste o con probabilidad que fallen. Algunos equipos principalmente los que pueden causar daños para las personas y el entorno se rigen bajo normas o regulaciones establecidas por la administración correspondiente, determinándose la obligación de realizar específicas tareas de mantenimiento, pruebas e inspecciones. Algunas de las inspecciones las deberá realizar una empresa certificada por la administración. Debido a la obligación establecida por el organismo regulador las tareas, pruebas e inspecciones se deberán incluir en el plan de mantenimiento independientemente del modelo de mantenimiento aplicado y se deberán llevar a cabo siguiendo las directrices establecidas. 9 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Este tipo de tareas forman parte del denominado mantenimiento legal y común en instalaciones eléctricas de media y alta tensión, equipos e instalaciones contraincendios, instalaciones a presión superior a la atmosférica, entre otros. Debido a la complejidad de las instalaciones nos podemos encontrar con elementos o tareas de mantenimiento para las cuales no disponemos de los medios necesarios o bien carecemos de los conocimientos necesarios para llevarlas a cabo, lo que obliga a subcontratar a empresas especializadas para realizar estos trabajos. Las empresas especializadas pueden ser servicios oficiales autorizados por el fabricante del equipo, empresas que se han especializado en unas tareas determinadas, debido a ello las tarifas aplicables serán más caras. Cuando se recurre a empresas subcontratas especializadas se denomina mantenimiento subcontratado a un especialista y a causa de su elevado coste se debe intentar evitar y se pueden tomar medidas como la aplicación de un Plan de Formación que incluya entrenamiento específico en aquellos equipos de los que no se poseen conocimientos suficientes, adquiriendo los medios técnicos necesarios. 1.3 Acciones del proceso de mantenimiento Conforme a las definiciones técnicas del mantenimiento se puedes establecer las siguientes acciones prácticas que se consideran propias y directas del mantenimiento y que son realizadas por el equipo de mantenimiento de la instalación6 : • Inspecciones, revisiones y pruebas: Constituyen el mantenimiento cotidiano y son la base de los demás tipos de intervenciones. En las inspecciones se examina el funcionamiento de los equipos y su estado. En caso de detectarse alguna anomalía en el funcionamiento se establece un protocolo a seguir hasta conseguir establecer el diagnóstico y la reparación de los equipos. • Lubricación de los equipos: Es uno de los trabajos a realizar durante la vida útil de una instalación más básico e importante. El objetivo de lubricar es disminuir los desgastes y las resistencias pasivas de los mecanismos a fin de evitar procesos de degradación en los mismos. • Reparaciones: Se pueden definir tres categorías de reparaciones: 6 (Roberto García Soutullo [09/04/2019]) 10 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque o Reparaciones elementales – son trabajos de reparación que se realizan sin necesidad de desmontar el ítem como, por ejemplo, limpieza general, ajuste de asiento, nivelación, sustitución de elementos desgastados que tienen una vida muy corta, o bien, elementos de protección que se diseñan para que puedan reponerse con cierta facilidad. o Reparaciones parciales – Este grupo incluye trabajos que requieren del desmontaje parcial del ítem, pero sin desmontar está completamente de su emplazamiento. Incluye, por ejemplo, la reposición de piezas, el equilibrado de partes giratorias y la alineación de los ejes. o Reparaciones generales – Son reparaciones en las que prácticamente se desmonta la totalidad de la máquina, reparando o reponiendo las piezas con desgaste. Se pueden realizar en la propia ubicación de la máquina o bien se puede trasladar a un taller donde se efectuarán las reparaciones. • Reposiciones totales: Confiere a la sustitución completa del ítem por uno nuevo, que puede, o no, aportar nuevas características y rendimientos más elevados. Los objetivos marcados por la dirección del equipo de mantenimiento y las acciones del proceso de mantenimiento determinan lo que se denominan acciones de desarrollar, normalmente se desarrolla de acuerdo con las siguientes acciones: • Desempeñar intervenciones preventivas y correctivas en los equipos e instalaciones con el objetivo de mantener su eficacia. • Establecer una organización adecuada centrada en el mantenimiento con el objetivo de preparar correctamente las operaciones de mantenimiento, la previsión de los plazos, mantener un control de las existencias de repuestos y materiales. • Establecer un programa de mejora tecnológica de los Ilustración 3 - Diagrama planificación trabajos de mantenimiento. Fuente: Sistemas de Mantenimiento Planeación y Control. materiales que dispone el equipo de mantenimiento. Así como realizar formaciones especializadas al personal con el objetivo de aumentar su formación y capacidad de actuación sobre los equipos disponibles en la instalación. 11 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque • Negociar con las empresas subcontratadas que van a realizar trabajos de mantenimiento con el objetivo de obtener mejores condiciones y controlar la calidad de ejecución de los trabajos. Con la subcontratación del mantenimiento conseguimos reducir la carga de trabajo del personal de mantenimiento permitiendo realizar mayor número de tareas durante el periodo establecido. • Colaborar con los departamentos técnicos para proporcionar conocimientos, obra de la propia experiencia, que aporten correcciones, mejoras en la realización de proyectos e implementar programas de mantenimiento preventivo y predictivo. Desarrollar juntamente con los departamentos de producción técnicos y administrativos, planes de mantenimiento que eviten elevados costes de mantenimiento e interferencias en la producción de la planta. • Definir un registro de las acciones realizadas y datos históricos referentes a la naturaleza, frecuencia y coste de las intervenciones efectuadas sobre los equipos. La lista anterior plantea una relación bastante completa de los puntos a seguir en cada organización de mantenimiento y se deberán adaptar a la instalación en cuestión objetivos de junto con los mantenimiento marcados por la empresa. Ilustración 4 – Modelos de mantenimiento. Fuente: UNE EN 13306:2018. 1.4 Documentos para el mantenimiento Las normativas establecen un conjunto de documentos que deberá entregar el fabricante o suministrador de la instalación al cliente con el fin de poder establecer las características de la instalación, así como las necesidades de mantenimiento de la instalación. Ésta documentación se rige por la norma UNE-EN-13306:2018 y la UNE-EN-13460:2009 que es una norma europea dirigida a diseñadores, fabricantes, redactores técnicos y suministradores de 12 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque documentación, y en la cual se especifica las directrices para la documentación técnica a suministrar con un elemento antes de la puesta en servicio con el objetivo de ser documentación de apoyo para su mantenimiento y la documentación de información que se debe establecer durante la operación de la instalación con el objetivo de servir de apoyo a los requisitos del mantenimiento. Los principales alcances o explicación de documentos tratados en las normas anteriores son los siguientes7 : • Datos técnicos de la instalación donde se incluirán las especificaciones de construcción, dimensiones, capacidades, potencias, entre otras. • Manuales de operación en los que se refleja las instrucciones técnicas, especificaciones y condiciones de seguridad. • Manual de mantenimiento en el cual se establecen las instrucciones técnicas a realizarse para una de sus funciones como pueden ser las operaciones de mantenimiento preventivo, las calibraciones, reparaciones, o ajustes. • Lista de componentes en la que se incluye cada uno de los elementos que se integran en el ítem y sus partes, especificando modelos, números de serie, descripciones y cantidades. • Documentos organizativos mostrando los componentes que se deberán remplazar, las fechas de revisión y uso y la localización e identificación de componentes de equipos. • Detalles de la instalación donde se incluirán los códigos identificativos de las partes detalladas, números y descripciones. • Mapa de lubricación reflejando los puntos de lubricación disponibles en la instalación, el tipo y las especificaciones del lubricante a utilizar. • Diagrama unifilar donde se incluyen los diagramas de los circuitos eléctricos, neumáticos, hidráulicos, etc., con el código de identificación, fecha de la última revisión de los sistemas y potencia de las unidades. • Diagramas lógicos en los cuales se especifica el funcionamiento lógico de los circuitos y sus componentes incluyendo la simbología, interconexiones, flujos de control y modos de operación de los sistemas. • Diagrama de circuitos con los planos donde se reflejará la numeración de los cables, terminales, conectores y demás elementos que forman parte del circuito eléctrico. 7 Ramón Grau, “Instal·lacions i Manteniment” (UPC, 2018). 13 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque • Diagrama de tuberías, instrumentos y elementos de medición y control, incluyendo en ellos las tuberías, sus longitudes y numeraciones, válvulas, elementos de control y protección, presiones y temperaturas de trabajo y los colores de identificación asignados en el sistema. • Información sobre la localización de los sistemas y equipos donde se reflejan las características del área de instalación del equipo o sistema, su identificación, dimensiones y simbología utilizada en el montaje. • Lay-out representando las áreas particulares de la planta interrelacionadas y cercanas al equipo o elemento a suministrar, con la posición relativa, dimensiones, nombres y códigos. • Programa de pruebas que es un documento con las especificaciones de aceptación del constructor donde aparecerá el modelo, el número de serie, la fecha de fabricación, la fecha de recepción y la garantía, entre otros datos de relevancia. • Los certificados que incluirán todas las especificaciones de seguridad y certificados regulatorios de la puesta en servicio del ítem con la correspondiente fecha y firma. Todos los documentos arriba mencionados pueden ser de gran utilidad para los responsables de mantenimiento por lo que es necesario solicitarlos a la empresa suministradora o instaladora. 14 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Capítulo 2. Diseño de un plan de mantenimiento 2.1 Organización de los trabajos de mantenimiento Las herramientas más importantes para la gestión del mantenimiento son la planificación y la programación, ya que mediante ellas se alcanza un mayor aprovechamiento de recursos aumentando así la productividad, minimizando la pérdida de tiempo que se origina debido a una desorganización, desconocimiento e improvisación en el momento de ejecutar los trabajos. Existe una clara conexión entre el mantenimiento planificado y la reducción de costes; con la previsión de todos los recursos necesarios y la programación adecuada, las intervenciones se pueden realizar en el menor tiempo posible, lo que aumentará la disponibilidad de los equipos. Otra ventaja que presenta un mantenimiento planificado es que se deben guardar registros de las intervenciones logrando así una base de datos que se pueden utilizar para generar una mejora continua de la gestión del mantenimiento Cuando se plantean trabajos de mantenimiento sobre equipos e instalaciones se sigue siempre un proceso común con una misma secuencia de distintas etapas o acciones para los trabajos. El trabajo de mantenimiento se desglosa en varios pasos clave, empezando por la identificación de las tareas a realizar y concluye analizando las causas que han llevado a realizar la intervención de mantenimiento. Identificar el momento en el que un elemento requiere de trabajos de mantenimiento es esencial. Se puede identificar a partir de síntomas simples como vibraciones o ruidos en un cojinete o procesos más técnicos como comprobar las tendencias de un parámetro como puede ser la temperatura. Programando inspecciones, realizadas por operarios especializados, aumentamos la probabilidad de encontrar defectos en el funcionamiento antes de que estos se conviertan en defectos o averías graves. Durante las inspecciones programadas es usual realizar tareas de limpieza, lubricación y ajustes regulares, al mismo tiempo también se observa regularmente los parámetros para permitir distinguir señales anómalas o rendimientos irregulares. Las señales tempranas de averías pueden ayud ar a organizar y programar las tareas de mantenimiento. 15 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 2.2 Diseño de un plan de mantenimiento La gestión del mantenimiento se basa en el tipo o clase de instalación y los requisitos de eficiencia de la instalación8 . A causa de la pluralidad de variables que intervienen durante la organización del mantenimiento no existen reglas fijas ni estandarización que se pueda aplicar en todos los casos. En cada caso particular se debe estudiar y definir sus propias características. No obstante, los principales puntos que se deben tomar en consideración y que condicionan la creación de un plan de mantenimiento son los siguientes: • Tipo de instalación El tipo de instalación determinará el tipo de tecnología a emplear por el equipo de mantenimiento y es uno de los aspectos que más condiciona la actividad de mantenimiento. Los procesos que se desarrollan, el ámbito de desarrollo de la actividad de la instalación determinará los conocimientos y recursos necesarios para realizar el mantenimiento. • Ubicación geográfica Las condiciones ambientales en las que se desarrolla la actividad de la instalación condicionan los requisitos de mantenimiento de la planta. La ubicación geográfica determina la disponibilidad de suministros y recambios, de personal calificado o de recursos en general. • Distribución e implantación La distribución o implantación de una tecnología o un equipo condicionará a la organización del mantenimiento a causa de que cuanto más implantado este el sistema más fácil será obtener información, mano de obra calificada, recambios o herramientas específicas, facilitando el mantenimiento de estos equipos. En el caso contrario, si una tecnología tiene una baja distribución obligará a formar técnicos específicamente para esta tecnología e incluso puede obligar a fabricarse los recambios y materiales necesarios para realizar las tareas de mantenimiento. • Régimen de producción Cuando la actividad de una instalación es intensa se produce mayor desgaste en los elementos de la instalación y cuanto más prolongado se el tiempo de producción, menor será el tiempo disponible para realizar las acciones de mantenimiento necesarias. En las situaciones que se planteen regímenes de producción intensos prolongados en el tiempo, el equipo de mantenimiento deberá planificar junto a producción las paradas necesarias para 8 Ramon Grau, “Organización de Los Trabajos de Mantenimiento” (UPC, 2018). 16 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque asegurar el correcto funcionamiento de los equipos para que su deterioro no provoque perdidas de producción a causa de la aparición de fallos o paradas inesperadas. • Estado de los equipos y máquinas El estado de los equipos determinará el tipo y cantidad de intervenciones de mantenimiento requeridas para lograr el estado óptimo de los equipos. Cuanto peor sea el estado de la maquinaria se generará mayor carga de trabajo para el personal de mantenimiento, pudiendo llegar al extremo que la degradación sea tan acentuada que haga imposible su mantenimiento en las condiciones establecidas por la empresa. • Tecnología y grado de automatización El grado de preparación tecnológica requerido por parte del departamento de mantenimiento en referencia a los recursos y al grado de preparación del personal, es determinado por la tecnología y el grado de automatización de la instalación. A mayor aumento de la automatización de una planta mayor es el nivel de preparación tecnológico necesario. Por lo contrario, a mayor nivel tecnológico mayor es la presencia de sistemas de seguimiento y auto-diagnosis, permitiendo así un ahorro de tiempo al lograr identificar rápidamente y de forma eficaz el origen de los fallos. • Política de personal La política de contratación del personal influye en el grado de implicación y motivación de la plantilla. En el supuesto de establecer una política de rotación de personal, sin ofrecer estabilidad laboral, el personal puede evitar implicarse en los objetivos de la empresa al ser conocedor de la finalización del contrato. Por el contrario, si se ofrece cierto grado de estabilidad laboral la plantilla puede motivarse a realizar su trabajo de forma satisfactoria logrando así un gran conocimiento de la instalación, permitiendo establecer una política de formación continua alcanzando una plantilla formada, motivada y con mayor eficiencia. • Formación del personal La formación del personal al cargo de las actividades de mantenimiento determinará la efectividad de sus intervenciones. Por esta razón cuanto más formado este el personal en las funciones asignadas, el trabajo desarrollado será de mayor calidad, consiguiendo que la actividad de mantenimiento efectiva y a un coste adecuado a los márgenes establecidos por la empresa. • Disponibilidad de medios y recursos La disponibilidad por parte del equipo de mantenimiento de recursos de calidad y medios adecuados a la actividad desarrollada permitirá planificar las intervenciones mejorando los resultados obtenidos. 17 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque • Normativa legal y sindical La normativa aplicable a las actividades relacionadas al mantenimiento de la instalación marcará parámetros máximos o mínimos, respecto los cuales se deberá desarrollar la actividad de mantenimiento en lo referente a horarios, recursos disponibles, calificación del personal y las condiciones de trabajo de la instalación. • Antecedentes y futuro de la actividad productiva Mantener un registro actualizado de las intervenciones de mantenimiento es esencial para establecer el estado actual de los equipos y determinar el momento y el tipo de mantenimiento que debemos a aplicar para lograr cumplir los objetivos marcados por la empresa para el mantenimiento de la instalación. Los objetivos y planes futuros referidos a las instalaciones definirán la actividad de mantenimiento dependiendo si se prevé un futuro largo o una situación de cese de la actividad. Definidos los puntos anteriores se puede empezar a definir los objetivos y el plan de mantenimiento más adecuados para la instalación. 2.3 Programación y planeación del mantenimiento La planeación es el proceso mediante el cual se delimitan los elementos necesarios para realizar una tarea, antes de su inicio. En la programación establecemos las fases o etapas de los trabajos planeados junto con las ordenes de trabajo, determinando las horas o momentos específicos en los que debe realizar las acciones. Durante la ejecución de los trabajos se realizará su monitoreo, control y reporte, con el objetivo de mejorar la planeación de las actividades de mantenimiento. Una buena planeación es un requisito previo para que una programación sea acertada, sin embargo, para que la planeación sea correcta es necesario una retroalimentación de la función de programación. La planeación y la programación9 son los aspectos más importantes para una eficiente y eficaz administración del mantenimiento, contribuyendo de manera significativa a lo siguiente: Mohamed Ben-Daya et al., “Handbook of Maintenance Management and Engineering,” Handbook of Maintenance Management and Engineering, no. April 2015 (2009): 1–741, https://doi.org/10.1007/978-1-84882-472-0. 9 18 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque - Reducción de los gastos de mantenimiento. De acuerdo diversos estudios se ha demostrado que existe un vínculo claro entre el mantenimiento planeado y la reducción de costos. - Mayor optimización de la capacidad de trabajo del equipo de mantenimiento al reducir demoras e interrupciones. - Permite mejorar la coordinación entre la dirección y el equipo de mantenimiento y facilitando la supervisión. - Mejora de la calidad de las intervenciones del equipo de mantenimiento al adoptar mejores métodos y procedimientos y asignando los trabajadores más calificados para realizar los trabajos. Los principales objetivos de la planeación y la programación incluyen: - Minimizar el tiempo de inactividad del personal de mantenimiento de mantenimiento. - Maximizar la utilización eficiente del tiempo de trabajo, el material y el equipo. - Mantener el equipo de operación a el nivel exigido por las necesidades de producción, en términos de estado de la maquinaria y el programa de entrega. Todo el mantenimiento deberá planearse y programarse, únicamente las intervenciones de emergencia se realizarán sin una planificación previa. No obstante, incluso el mantenimiento de emergencia deberá planearse a medida que avanza. Para realizar la planeación, el trabajo de mantenimiento puede clasificarse en las siguientes cinco categorías: I. Mantenimiento de rutina y preventivo, incluyendo el mantenimiento periódico, como la lubricación de la maquinaria, inspecciones y trabajos menores repetitivos en el tiempo. Este tipo de trabajo se planea y programa por adelantado. II. Mantenimiento de emergencia y correctivo es el mantenimiento necesario después de la aparición de un fallo en el equipo. Consiste en efectuar las reparaciones tan pronto como sea posible después de aparecer el error. El reporte del error va seguido de una orden de trabajo ara confirmarlo. La planeación de mantenimiento se interrumpe para permitir al equipo de mantenimiento realizar las operaciones correctivas de emergencia. III. Modificaciones del diseño que comprende analizar las causas de los errores constantes en el tiempo y realizar las modificaciones del diseño para eliminar la causa de los errores. IV. Reparaciones generales programadas que implican el paro de la instalación o máquina. Este tipo de intervenciones se organizan de tal manera que se minimicen los periodos y tiempo de paro de la planta. 19 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Pronosticar el trabajo futuro y equilibrar la carga de trabajo, entre las categorías mencionadas anteriormente, es una parte fundamental de la planeación y la programación. El equipo al cargo de la administración del mantenimiento debe conseguir que más del 90% del trabajo de mantenimiento sea planeado y programado, con el objetivo de beneficiarse de las ventajas de la planeación y programación. 2.4 Planeación La planeación del mantenimiento10 se refiere al proceso mediante el cual se establecen y se disponen de todos los elementos requeridos para realizar la intervención de mantenimiento antes de que esta se realice. El proceso de planeación implica todas las funciones relacionadas con la preparación de la orden de trabajo, lista y compra de los materiales necesarios, planos y esquemas necesarios, planeación de la mano de obra y establecer el tiempo y los datos necesarios antes de realizar la orden de trabajo. Ilustración 5 - Ejemplo de orden de trabajo. Fuente: Administración de mantenimiento industrial. Organización, motivación y control en el mantenimiento industrial. Un procedimiento de planeación eficaz debe seguir los siguientes puntos: 10 Newbrough, “Administracion de Mantenimiento Industrial.” 20 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque o Establecer el alcance de los trabajos mediante una inspección del ítem donde se debe realizar la intervención. o Desarrollar la secuencia de acciones que se d eben realizar y establecer los métodos y procedimientos para desarrollar el trabajo. o Establecer el personal necesario para realizar la intervención. o Planear y solicitar los materiales y recambios. o Determinar la necesidad de equipos y herramientas especiales y adquirirlos. o Seleccionar el personal con los conocimientos adecuados. o Establecer prioridades para todo el trabajo de mantenimiento. o Asignar los costes de la intervención. o Completar la orden de trabajo. o Revisar los trabajos pendientes y planificar su ejecución, consiguiendo controlar los trabajos aplazados y estableciendo una fecha de ejecución. o Predecir la carga de mantenimiento. Para reparaciones extensas, reparaciones generales o grandes proyectos de mantenimiento, donde el trabajo de mantenimiento presenta un gran volumen y requiere de más de un turno de trabajo, es útil realizar una hoja de planeación de mantenimiento. En la hoja de planeación del mantenimiento el trabajo se divide en elementos, y para cada elemento de determina el personal necesario y el tiempo estándar. A continuación, se transfiere el contenido de la hoja de la hoja de planeación a una o más ordenes de trabajo, según corresponda. Para realizar la hoja de planeación, la persona al cargo d eberá involucrar y consultar a supervisores, capataces, ingenieros y trabajadores con el objetivo de tener la máxima experiencia y conocimientos posible. Asimismo, coordinar todas las partes implicadas para poder cumplir la hoja de planeación de acuerdo con los márgenes y tiempos establecidos. Es de gran importancia establecer las tres áreas básicas de la planificación del mantenimiento. La primera de ellas abarca la planeación a largo plazo de las necesidades de mantenimiento y se encuentra directamente vinculada a los requisitos de rendimiento y la producción, dependiendo también de ellos. Esta clase de planificación se lleva a cabo en grandes instalaciones, por el personal de mantenimiento encargado de elaborar un programa de mantenimiento para la totalidad de la empresa. 21 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque El propósito principal de una planificación a largo alcance es conservar al día los objetivos, políticas y procedimientos de mantenimiento a efecto de que todos éstos se hallen de acuerdo con los fines de la compañía. Una planificación de mantenimiento requiere de conocimientos de dos factores específicos que son de suma importancia para la organización, que son los cambios en el equipo de mantenimiento y en las necesidades de la instalación y los cambios en el equipo de producción. Los planeadores, trabajando juntamente con los responsables de producción, definen la estrategia de mantenimiento en base a los objetivos y metas de la compañía de dentro diez años. Los planes a corto plazo son por uno o dos años y se preparan bajo supervisión de los directores de área y comprende los objetivos y presupuesto anual elaborado por el jefe de máquinas. La planificación a corto plazo se asocia íntimamente al presupuesto anual. Hay tres fases básicas en esta segunda área de planificación: o Instalación de equipos nuevos: Cuando está proyectada la instalación de equipos nuevos es habitual que corresponda al departamento de mantenimiento instalarlas, ponerlas en condiciones de funcionamiento y ocuparse de su correcta preservación. o Trabajo de carácter cíclico: Para trabajos de mayor alcance es habitual programar detenciones periódicas para revisiones y reconstrucciones, planificadas meses antes con el objetivo de reducir al mínimo las interferencias con otros programas de mantenimiento. o Trabajos de mantenimiento preventivo: Este modelo de planificación proporción flexibilidad a proyectos programados, para hacerlos compatibles con las funciones cotidianas de mantenimiento que son precisos para preservar las instalaciones en un correcto estado de servicio. Gran parte del trabajo de mantenimiento preventivo se lleva a cabo semanal, mensual, trimestral o anualmente. La tercera área se vincula a la planificación especifica de los trabajos de mantenimiento que engloban los planes inmediatos del equipo de mantenimiento. Es importante que las tres áreas de planificación difieran en cuanto a tiempo y lugar de desarrollo. Como a más largo plazo se realiza la planificación mayor es la responsabilidad y los organismos de dirección que intervienen. 22 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 2.5 Programación La programación del mantenimiento es el proceso mediante el cual se ajustan los trabajos con los recursos necesarios y se les otorga una secuencia para ejecutarlos en ciertos puntos del tiempo. Una correcta planificación es esencial para poder desarrollar una correcta programación. Además, es importante realizar las siguientes acciones para permitir optimizar el programa de mantenimiento de la instalación: 1. Clasificar las prioridades de trabajos, reflejando la urgencia y el grado crítico del trabajo. 2. Comprobar la disponibilidad en el almacén de todos los materiales necesarios para la orden de trabajo. 3. Respetar en la medida de lo posible el programa de producción y mantener una estrecha coordinación con el equipo de operaciones. 4. Realizar estimaciones realistas basándonos en los que probablemente sucederá. 5. Mantener una flexibilidad en el programa para permitir actualizaciones y revisiones del programa en función del avance de los trabajos y los posibles contratiempos que puedan surgir. El programa de mantenimiento puede prepararse en los siguientes tres niveles dependiendo del horizonte: - Programa a largo plazo, que cubre un período de 3 meses a 1 año, se basa en las ordenes de trabajo de mantenimiento existentes, incluyendo las órdenes de trabajo en blanco, los trabajos pendientes, el mantenimiento preventivo y el mantenimiento de emergencia. Se debe gestionar la demanda de trabajo a largo plazo teniendo en cuenta los recursos. El programa a largo plazo permite identificar los requerimientos de repuestos y materiales y permite anticiparse a la necesidad solicitando el material por adelantado. El programa a largo plazo este sujeto a revisión y se actualiza para reflejar los cambios en los planes y el trabajo de mantenimiento realizado. - Programa de mantenimiento semanal se genera a partir del programa de mantenimiento a largo plazo tomando en consideración las operaciones, planificadas por el departamento de operaciones, y las planificaciones económicas de la instalación. El programa de mantenimiento semanal debe ser flexible para permitir disponer de entre un 10% al 15% del personal de mantenimiento para permitir realizar las intervenciones de emergencia. Los planificadores deben considerar el trabajo pendiente y proporcionar la planificación para esta semana y la próxima. 23 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque - Los programas diarios derivan de los programas semanales, y generalmente están preparados del día anterior. Esta programación con asiduidad se interrumpe para realizar mantenimiento de emergencia. Los trabajos se programan de acuerdo con las prioridades establecidas. Para desarrollar un programa de mantenimiento es recomendable seguir las siguientes etapas que permiten al programador conocer los requisitos y procedimientos necesarios para desarrollarlo: 1. Clasificar las órdenes de trabajo pendientes por especialidad. 2. Establecer un orden en función de la prioridad de los trabajos. Los trabajos pueden clasificarse como: • Trabajo de emergencia: trabajo que debe empezar en la mayor brevedad posible, debido a que afectan de inmediato a la seguridad, ambiente, calidad o incluso provocar el paro de la instalación. • Trabajo urgente: tareas que deben empezar en las próximas 24 horas, considerando que afectan a la seguridad, ambiente, calidad o pueden provocar el paro de la instalación. • Trabajo normal: son actividades que probablemente tendrán un impacto en la producción dentro de una semana y en consecuencia, debe comenzar dentro de las próximas 48 horas. • Trabajo programado: son actividades de mantenimiento preventivo y de rutina. Se realizan en función de la programación realizada por la dirección de mantenimiento. • Trabajo aplazable: son acciones que no afectan a la seguridad, ambiente, calidad o a la operatividad de la instalación. Estos trabajos deben realizarse BATRA cuando los recursos estén disponibles y no haya otros trabajos prioritarios. 3. Compilar una lista de trabajos completados y restantes. 4. Considerar la ubicación y duración de los trabajos para corroborar la posibilidad de compaginar trabajos en la misma zona. 5. Programar los trabajos que requieran de personal de distintos oficios para iniciarlos al inicio del turno. 6. Emitir un programa diario. 7. Autorizar un supervisor encargado de asignar y despachar los trabajos. 24 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 2.6 Mantenimiento con paro de la planta El mantenimiento con paro de la planta11 es una categoría de mantenimiento periódico en el cual se produce un paro de la planta para permitir realizar inspecciones, remplazos y reparaciones que requieren de tener gran parte de los equipos fuera de servicio. Este modelo de mantenimiento requiere una organización y planeación eficaces que se deberá empezar a gestionar con antelación. Es importante que durante el proceso del mantenimiento se realicen informes de las tareas realizadas para permitir establecer un control de costos y un programa de mejora continua. Es habitual que durante el mantenimiento con paro de planta se realicen los siguientes tipos de trabajo: • Trabajos en equipos que requieren que toda la planta este fuera de servicio. • Tareas que requieren de un periodo de mantenimiento largo y un gran número de personal de mantenimiento para realizarlas. Pueden ser trabajos que se pueden hacer mientras los equipos están operativos, pero debido a sus requisitos es más práctico realizarlos durante el paro de la instalación. • Trabajos correctivos de defectos detectados durante la operación del equipo pero que no pudieron ser solucionados. El objetivo del paro de la planta es conseguir que toda la instalación opere correctamente y de manera segura, con el objetivo de aumentar el tiempo entre fallos y consecuentemente su fiabilidad. Adicionalmente, el mantenimiento con paro de planta se realiza con los siguientes objetivos, que vienen dados debido a los objetivos operativos correspondientes y se asocian con un conjunto de trabajos de mantenimiento, para cumplir con los objetivos planteados: 1. Modificar o ampliar las instalaciones para aumentar la producción y reducir al mínimo el coste operativo de la planta. Para alcanzar este objetivo se aplican los siguientes objetivos de operaciones: o Evitar la falta de capacidad de producción. o Reducir el tiempo muerto. Para cumplir con los objetivos de operación se deben realizar las siguientes tareas: • 11 Eliminar los cuellos de los equipos para asegurar la calidad y cantidad de la producción. Newbrough, “Administracion de Mantenimiento Industrial.” 25 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque • Remplazar los elementos que pueden reducir el rendimiento. • Renovar o modificar los estándares y los equipos y sistemas. • Realizar reparaciones generales o remplazar maquinaria o piezas de equipos para anticiparnos al final de su vida útil. Al mismo tiempo es importante realizar las reparaciones generales de maquinara que deben estar supervisadas por un técnico del servicio oficial del fabricante. 2. Aumentar la seguridad de los equipos para permitir una operación más segura por parte del personal de planta, alcanzando el objetivo de operativo de preservar y mejorar la seguridad y reducir la contaminación. Para alcanzar estos objetivos se realizan las siguientes tareas: • Comprobar que los sistemas de parada de emergencia y dispositivos de seguridad estén en correcto estado. • Comprobar los sistemas de alivio, para evitar sobrepresiones en los sistemas. En caso de que las válvulas de alivio de presión estén en mal estado se deberán sustituir por una válvula con el mismo tarado. • Inspeccionar y comprobar el funcionamiento de los equipos de control de la contaminación. 3. Alcanzar y/o aumentar la vida útil planificada para los equipos y mantener los costes de mantenimiento de la instalación de acuerdo con los presupuestos. Estos objetivos de operación se pueden cumplir realizando las siguientes tareas: • Inspeccionar y recopilar datos técnicos de los equipos, para predecir fallos en sus componentes. • Implementar un programa de mantenimiento eficaz basado en las condiciones actuales de la instalación. • Aplicar técnicas analíticas de predicción como, por ejemplo, el análisis de tendencias. 4. Realizar modificaciones en los equipos debido a nuevos requisitos legislativos. Cumpliendo con los requisitos legales, como la regulación ambiental la ISO 14000 y la normativa internacional de calidad la ISO 9000. Este objetivo puede alcanzarse, si se asocia como objetivo de operaciones vincular los procedimientos y métodos de mantenimiento con los requisitos legales, la regulación 26 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque ambiental y la normativa de calidad. Para alcanzar los objetivos planteados se pueden realizar las siguientes tareas: • Comprobar las actualizaciones más recientes de la legislación que aplica a la instalación, la nueva regulación ambiental y las últimas actualizaciones de la normativa de calidad que la compañía decida adoptar. • Identificar los equipos que no cumplan con la normativa aplicable durante su operación. • Desarrollar e implantar procedimientos para el cumplimiento de los requisitos aplicables de las regulaciones y las normas de calidad. 27 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Capítulo 3. El buque estudiado 3.1 Introducción El buque es un ferry “Ro-Pax” construido el año 2000. En los pasados 10 años, este buque estuvo realizando la ruta de conexión Melilla con Almería y actualmente el buque está realizando la conexión Barcelona con Menorca. La guardia del primer oficial (8-12 y 20-00) es la guardia en la que se realizan las principales tareas de mantenimiento y reparación debido a que el buque se encuentra atracado en puerto, en caso de necesidad se dispone de ayuda de taller externos. La guardia del segundo oficial (04-08 y 16-20) y la guardia del tercer oficial (00-04 y 12-16). El personal del buque lo conforman un total de 55 tripulantes de los cuales 12 lo conforman el personal de máquinas, el cual está formado por el jefe de máquinas, sus Oficiales (primero, segundo y tercero), caldereta, electricista, fontanero, un mecánico y un limpiador y alumnos de máquinas. 3.2 Características del buque La ficha técnica del buque es la siguiente: Sociedad Clasificadora Bureau Veritas Clasificación I 3/3 + Deep Sea, Passenger Ferry, F Tipo de buque Ro-Ferry Astillero H.J. Barreras Pabellón S.C. de Tenerife Año de la Puesta de Quilla 2000 Tabla 1 - Ficha técnica Buque. Fuente propia. Las dimensiones principales del buque son las siguientes: • Eslora total: 172,00 m • Eslora entre perpendiculares: 157,00 m • Manga de trazado 26,00 m 28 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque • Puntal cubierta principal 9,20 m • Puntal cubierta puente 29,15 m • Calado de trazado máximo 6,20 m • Velocidad de prueba 23,5 nudos • Arqueo Bruto 26916 GT 3.3 Descripción de la planta propulsora La propulsión del buque es dada por cuatro motores de 8 cilindros en línea de la marca Wärtsilä y cada uno de los cuales desarrolla una potencia de 7240 kW a 500 r.p.m. La potencia de propulsión total instalada es de 28960 kW. Los motores consumen dos tipos de combustible ya que funcionan tanto con combustible pesado IFO 380 como con “Marine Diesel Oil”. Los motores están acoplados por parejas a dos líneas de ejes mediante acoplamientos flexibles tipo Vulkan y dos reductoras de doble entrada y una salida. Cada línea de ejes dispone de un reductor Reintjes modelo DLGF-8890, con relación de reducción de 2,725:1. En cada línea de ejes incorpora un dispositivo para la protección galvánica de la hélice y las chumaceras y los cierres de bocina Simplex Compact de la marca Blohm & Voss. Las hélices Lips de 4600 mm de diámetro están formadas por un cabezal de 1400 mm de diámetro, tipo C-M, con 4 palas tipo “high skew”. Han sido fabricadas por Lips para trabajar a 183,75 r.p.m. El control de paso se regula hidráulicamente a través de unas tuberías interiores del eje de cola que conectan el cilindro hidráulico alojado en el cabezal con el distribuidor de aceite montado a proa del reductor y que se encarga de la regulación del paso. El interior del cabezal se lubrica mediante un circuito cerrado de forma independiente a la bocina, con su tanque de compensación de 80 litros, lo que evita la contaminación de este, en caso de entrada de agua a la bocina. Cada una de las líneas de ejes cuenta con una unidad hidráulica compuesta por un tanque de 630 litros, con dos electrobombas, un enfriador de aceite, filtros del sistema y las electroválvulas para el control del paso, además de las alarmas y sensores requeridos para su control remoto. 29 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque El buque dispone de dos timones semi-compensados, del tipo aleta, de 12,9 m2 de área, 3,28 m de cuerda, cada uno de ellos accionado por un servomotor electrohidráulico, suministrado por Rolls Royce Marine, de 644 kNm de par de trabajo a una presión de 80 bar, capaz de hacer girar el timón desde 37,5 grados a una banda a 37,5 grados a la otra, con el buque al calado máximo y a la velocidad de maniobra. Cada servomotor incluye dos bombas electrohidráulicas de capacidad adecuada para girar el timón desde 35 grados a una banda a 30 grados a la otra en un tiempo no superior a 28 segundos. Cuando funcionan las dos bombas el tiempo para llevar el timón desde 35 grados a una banda hasta 30 grados a la otra es inferior a 14 segundos. La pala del timón está formada por unas cañas internas horizontales y verticales, y unas placas en la parte superior e inferior. Dispone de orificios con tapón para su drenaje construidos en acero inoxidable. El timón está conectado a la mecha mediante un acoplamiento hidráulico. Tiene aplicada una imprimación de zinc y está protegido internamente contra la corrosión. Para mejorar la maniobra, el buque está equipado con dos hélices transversales de paso controlable en proa, tipo 250TV, de 1880 mm de diámetro, y 1000 kW de potencia a 320 r.p.m. que han sido suministradas también por Rolls Royce Marine. La energía eléctrica que el buque necesita a bordo para los distintos servicios de alumbrado y fuerza está compuesta por: • 3 alternadores Leroy Somer de 1570 kW, 380 V, 50 Hz, acoplados a tres motores auxiliares Wärtsilä de nueve cilindros en línea, con una potencia de 1620 kW a 1000 r.p.m. • Dos alternadores de cola Leroy Somer de 1570 kW, 380 V, 50 Hz, accionados por las tomas de fuerzas en las reductoras. • Un grupo auxiliar de apoyo para generación eléctrica formado con un motor MAN de 543 kW a 1500 r.p.m. Este motor de 12 cilindros en V tiene un consumo específico al 100% de solo 208 g/kWh. Un grupo de emergencia de 270kW a 1500 r.p.m. que consta de un motor MAN de 6 cilindros en línea. Tanto este grupo como el anterior tiene como características distintivas que están refrigerados mediante conjuntos radiador-ventilador. 30 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Seguidamente, disponemos de cuadros con las características de la maquinaria principal. MOTORES PROPULSORES WÄRTSILÄ NSD Cantidad 4 Tipo motor 8L46A Diámetro cilindro 460 mm. Carrera 580 mm Cilindrada por cilindro 96,4 litros Número de cilindros 8 Potencia 7240 kW Velocidad del motor 500 r.p.m LSA 53 M 85 1570 kW a 1000 r.p.m 2 generadores de cola LEROY SOMER Tipo Ilustración 6 - Tabla características de la maquinaria principal del buque. Fuente propia. MOTORES AUXILIARES WÄRTSILÄ NSD Cantidad 3 Tipo de motor 9L20C Diámetro del cilindro 200 mm. Carrera 280mm. Cilindrada por cilindro 8,8 litros Número de cilindros 9 Potencia por motor 1620 kW Velocidad del motor 1000 r.p.m Potencia del alternador 1570 kW a 1000 r.p.m Tabla 2 - Tabla características motores auxiliares del buque. Fuente propia. MOTOR DE APOYO MAN Cantidad 1 Tipo de motor D 2842 LE Potencia 543 kW Velocidad del motor 1500 r.p.m Tabla 3 - Tabla características motor de apoyo del buque. Fuente propia. 31 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque MOTOR DE EMERGENCIA MAN Cantidad 1 Tipo de motor D2866 LXE Carrera 155 mm. Cilindrada 11967 cm3 Número de cilindros 6 Potencia 270 kW Velocidad del motor 1500 r.p.m Tabla 4 - Tabla características motor de emergencia del buque. Fuente propia. HÉLICES DE PROPULSIÓN DE PASO VARIABLE (LIPS) Marca JOHN CRANE LIPS Número de hélices 2 Diámetro de la hélice 4600 mm. Diámetro del núcleo 1400 mm. Número de palas 4 Material de las palas y del núcleo Aleación de Bornce y NiAl Velocidad de la hélice 183,8 r.p.m Tabla 5 - Tabla características hélices de propulsión del buque. Fuente propia. EJE DE COLA (POR LÍNEA DE EJES) Longitud 20000 mm. Diámetro exterior (proa/popa) 477/450 mm. Diámetro interior • 130 . Equipo de potencia hidráulica - 1 tanque de bomba hidráulica con capacidad de 630 dm3 - 2 equipos de bombeo formados cada uno por 1 bomba hidráulica, 1 motor eléctrico y 1 Presostato de arranque. - 1 enfriador de aceite. - Componentes hidráulicos (válvulas, filtros, manómetro, medidor de temperatura, etc.) - Señales de alarma (sensores, interruptores o transmisores) - 1 tanque para alimentación por gravedad con capacidad de 80 dm3 • Sistema hidráulico - Capacidad de la bomba: 141 dm3/min - Presión de Trabajo 127 bar Tabla 6 - Tabla características ejes de propulsión del buque. Fuente propia. 32 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 3.3.1 Motor principal Los motores principales son motores diésel 4 tiempos, ocho cilindros en línea, cárter seco, sobrealimentados, con enfriadores de aire de carga e inyección directa de combustible. Son capaces de desarrollar una potencia por unidad de 7240KW a 500 r.p.m. El bloque motor está formado de una sola pieza de fundición nodular. En él están conformados los conductos de refrigeración con agua dulce y los conductos de lubricación de ciertos elementos. En uno de sus laterales están instaladas las tapas de registro del cárter, por razones de seguridad algunas de las tapas disponen de válvulas de sobrepresión. En el bloque motor se mecanizarán los alojamientos cilíndricos donde descansarán las camisas, también posee una serie de orificios roscados donde posteriormente se dispondrán los espárragos para acoplar otras piezas como las culatas, cojinetes, bombas inyectoras, entre otros. El bloque se asienta sobre el cárter y este a su vez sobre un polín reforzado donde van ambos convenientemente fijados. 3.3.1.1 Sistema de sobrealimentación y refrigeración de aire: El motor está equipado con un turbocompresor y un enfriador de aire. ▪ Turbocompresor: El turbocompresor está accionado por gases de escape que provienen de varios cilindros a través de las válvulas de escape. El compresor gira con la turbina e insufla aire desde la sala donde está situado el motor aumentando la presión del aire de carga. El aire es calentado en el proceso por lo que debe pasar a través del enfriador de aire de carga y del separador de agua antes de entrar en el colector de aire y los Ilustración 7 - Esquema del sistema de sobrealimentación. Fuente: Manual Wärtsilä 8L46A cilindros a través de las válvulas de admisión. 33 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque El turbocompresor suministra aire a presión para la alimentación del motor. El turbocompresor es de tipo axial. Los alojamientos de entrada y salida del turbocompresor se enfrían con agua procedente del sistema de refrigeración de los cilindros. El turbocompresor tiene su propio sistema de lubricación en el que se incluye bombas en el lado de la turbina y el del compresor. Está provisto de un visor para controlar el Ilustración 8 - Turbina del sistema de sobrealimentación. Fuente propia. nivel de aceite, la calidad y el correcto funcionamiento de la bomba de aceite. El turbocompresor dispone de dispositivos de limpieza para limpiar la turbina y el compresor, mediante la inyección de agua. La velocidad del turbocompresor se mide por medio de un captador instalado en el lado del compresor. ▪ Enfriador: Al comprimir el aire de carga este se calienta y aumenta su volumen. Para poder suministrar mayor masa de aire por el mismo volumen, el aire debe ser enfriado. Por ello se instala el enfriador para enfriar el aire comprimido después de su paso por el compresor. El enfriador se divide en dos etapas en las que la t emperatura del aire se regula mediante la carga por el flujo de agua de Ilustración 9 - Enfriador aire de carga. Fuente propia. refrigeración de alta temperatura y de baja temperatura. El enfriador de aire de carga dispone de un separador de agua consistente en un paquete de placas deflectoras. Las gotas impactan sobre dichos paneles deflectores y son recogidas en una bandeja que desagua un purgador automático de boya. También dispone de un manómetro para controlar las pérdidas de carga. 34 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque ▪ Válvula de desahogo: El turbocompresor está diseñado para que el máximo rendimiento, elevada presión de aire de carga, baja temperatura de los gases de escape y bajo consumo de combustible, lo podamos obtener al 85% de la carga. Si la carga es superior al 85% se abre la válvula de desahogo o WASTE GATE que limita la presión de aire de carga y la presión de encendido a niveles correctos. Ilustración 10 - Válvula de desahogo. Fuente: Manual Wärtsilä. La válvula de desahogo está situada al lado del colector y consiste en una válvula tipo mariposa, un cilindro neumático de potencia y un silenciador. La válvula es controlada electrónicamente y se opera neumáticamente. Al subir la presión de carga por valores superiores a los deseados el sistema de control envía una señal al actuador neumático que hace abrir la válvula y ventee parte del aire de carga que fluye por el colector. ▪ Válvula de by-pass de aire de carga: En los motores que tienen un régimen se instala una derivación para poder obtener una elevada eficiencia del turbocompresor a elevada carga y disponer de suficiente margen para evitar que funcione irregular a carga parcial. La conexión de derivación está abierta cuando el motor trabaja a carga parcial. La válvula de derivación es controlada por la carga del motor y su régimen de trabajo. Cuando la válvula de derivación está abierta, el aire comprimido fluye desde la camisa de aire a través de los tubos al caño de escape antes del turbocompresor incrementando así la velocidad de este. La válvula de derivación está formada por una válvula mariposa accionada por un cilindro neumático cuya posición es controlada por sensores. 3.3.1.2 Sistema de combustible Este modelo de motor está diseñado para funcionar tanto con fuel pesado como con diésel marino. El motor puede arrancarse y pararse con combustible pesado si el combustible es calentado hasta una temperatura correcta para obtener una viscosidad que permita el correcto funcionamiento. 35 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque A) Sistema interno de combustible. A.1) Sistema de inyección: El sistema de combustible se instala dentro de una casa caliente, el combustible en circulación calentado a temperatura optima, sumado al calor irradiado por el motor, mantiene el espacio caliente de manera que en este espacio no sea necesario tuberías de precalentamiento. El motor tiene instalado un sistema doble de inyección, cada cilindro tiene una bomba de inyección y dos válvulas de inyección, una principal y una piloto. El inyector piloto se diseña especialmente para ir a bajos regímenes y para el arranque del motor. El inyector principal no precisa de refrigeración y se sitúa en el centro de la culata. A.2) Bombas de inyección: Las bombas de inyección son de tipo monobloc, es decir, el cilindro y la tapa del cilindro se integran en uno solo. La bomba de inyección empuja a presión el combustible hacia la tobera de inyección. Cada bomba dispone de una válvula principal, una válvula piloto de control, una válvula de presión constante y un cilindro de parada de emergencia. El circuito de combustible dispone de unos canales de fuga. El motor está equipado con sensores de fugas, que controlan separadamente aquellas procedentes de las bombas, inyectoras, tuberías de inyección y caja caliente. o Válvula principal: Ilustración 11 - Bomba de inyección de combustible M.P. Fuente propia. Es la válvula de descarga que controla la descarga de combustible al inyector. Es también una válvula de no retorno para evitar que los picos de presión de la línea de inyección lleguen hasta la cámara de la bomba. o Válvula piloto de control: Controla la cantidad de combustible inyectado por el inyector piloto. o Válvula de presión constante: La válvula de presión constante estabiliza las pulsaciones de presión de la tubería del 36 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque inyector. o Cilindro de parada de emergencia Es un cilindro neumático que empuja la bomba de combustible a la posición cero. Para ello, actúa mediante aire a una presión de 30 bar procedente del sistema de control. Este dispositivo actúa cuando el control de sobre velocidad se activa. o Control de presión El control de la presión de combustible antes del motor se realiza mediante el manómetro del panel de instrumentos y el sensor de presión conectado a la línea de alimentación de combustible, dicho sensor envía remotamente la lectura. o Control de temperatura Se realiza mediante un sensor conectado a la línea de suministro de combustible, para así obtener información de la temperatura del combustible antes del motor. o Control de fugas de combustible Las fugas de combustible del sistema de inyección se recogen en un colector en propia la caja caliente. El colector se divide en dos secciones: una para recoger el flujo normal de retorno de las bombas y toberas y otro separado para las posibles pérdidas de las tuberías de inyección. El sensor de fugas, situado a la salida de la tubería de combustible, controla las fugas y da una alarma ante un aumento anormal de flujo de retorno o de una fuga en la tubería de inyección. Todas las tuberías de fugas de combustible están equipadas con conexiones rápidas para facilitar la detección de exceso de fugas. A.3) Líneas de inyección: La línea de inyección principal consta de una pieza de conexión que conecta la tobera principal con la tubería de inyección. La pieza de conexión se sella con dos superficies metálicas lisas. La línea del inyector piloto va conectada directamente a la tobera piloto. 37 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque B) Sistema externo de combustible. El circuito externo deberá proporcionar a los motores combustible limpio y a correcta presión, viscosidad y temperatura. Al funcionar mediante combustible pesado es importante eliminar las partículas y el agua que contiene antes de su entrada al motor ya que si no puede provocar daños graves en los equipos. El sistema está formado por los siguientes elementos: • Dos unidades de alimentación de combustible (Módulos Booster). • Cuatro filtros finos dobles: Cada uno de estos filtros es de la marca BOLL & KIRCH, modelo 2.06.5.4 195.500 DN80. Este filtro está equipado con un presostato diferencial, modelo 4.36.2, y con un serpentín de calentamiento a vapor. • Cuatro electrobombas de alimentación: Cada una de estas bombas es de la marca AZCUE BT-IL45D2. El caudal nominal es de unos 5 m3/h a una presión máxima de descarga de 7-8 bar. • Dos válvulas reguladoras de presión: Estas válvulas son de presión diferencial y sirven para mantener la presión del circuito. Las válvulas son de la marca KRACHT SPVF 40C 2F 1A 05, y su taraje es entre 2 y 5 bar de presión diferencial. • Dos Sistemas de medición del caudal de combustible Cada uno de estos sistemas estará dimensionado para el consumo de 2 x 8L46A. En cada sistema se incluyen los elementos siguientes: o 2 caudalímetros, tipo KRAL OMG 52 o 4 captores inductivos, tipo KRAL BEG 34 o 4 transductores de la señal de los captores, tipo KRAL BEV 07 +BEV 42 o 1 cuadro de control y lectura, tipo KRAL BEM 4U 38 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque C) Depuración de combustible. Se usa una bomba de husillos resistente a altas temperaturas. La bomba está separada de la depuradora y es de accionamiento eléctrico. En el lado de aspiración de la bomba lleva instalado un prefiltro. El caudal a través de estas no deberá́ exceder del consumo máximo de combustible en más del 10%. No se utilizará ninguna válvula de control para reducir el caudal de la bomba. A continuación, se hace circular el combustible por un precalentador que está diseñado según la capacidad de la bomba y con la temperatura establecida para el tanque de sedimentación. El calentador dispone de control termostático para mantener la temperatura del combustible dentro de un margen del +-2ºC. La temperatura recomendada de precalentamiento para el combustible pesado es de +-98ºC. El combustible pesado se purifica en una planta de separación antes de ser bombeados al tanque de servicio diario. En el caso de los combustibles ligeros destilados, el centrifugado es también recomendable debido a que el combustible pudiera haber sido contaminado en el tanque almacén. Hay tres depuradoras de combustible de la marca WESTFALIA SEPARATOR AG del tipo OSC300136-066. Dos de las depuradoras son para F.O., mientras que la restante es para D.O. Actualmente solo están en funcionamiento las depuradoras de F.O. D) Módulo de combustible Booster El sistema de combustible dispone de dos módulos Booster situados a continuación del tanque de servicio diario. Estos tanques están presurizados y tienen como función principal de alimentar las bombas de inyección con combustible pesado a la presión, viscosidad y temperatura adecuadas. Cada unidad está diseñada para operar con combustible pesado de hasta 380 cSt/50oC de viscosidad, y está dimensionada para atender la demanda de dos motores principales 8L46A y tres motores auxiliares, a plena carga. Ilustración 12 - Modulo de combustible Booster. Fuente: Manual Wärtsilä 39 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Cada unidad incluye los siguientes elementos: o 1 válvula de cambio de HFO / MDO, de accionamiento manual. o 2 electrobombas de alimentación, tipo Azcue BT HM 38D2. Cada una de ellas da un caudal de 7980 l/h a 4 bar, y está equipada con un motor eléctrico ABB de 4 kW a 2900 r.p.m. Una de las bombas es de reserva. o 2 electrobombas de circulación, tipo Azcue BT IL 52D2. Cada una de ellas da un caudal de 16000 l/h a 10 bar, y está equipada con un motor eléctrico ABB de 7’5 kW a 2900 r.p.m. Una de las bombas es de reserva. o 1 filtro automático, tipo Boll & Kirch 6.24.4 DN 50, equipado con un filtro manual en derivación e indicador de presión diferencial. o 1 tanque de desaireación o mezcla de 50 litros, con desaireación automática controlada por un sensor de nivel. o 1 viscosímetro, tipo VAF Viscotherm V92-EHC, equipado con controlador electrónico de la viscosidad y salida remota normalizada de 4- 20 mA. o 2 calentadores de vapor, diseñado para una presión de vapor de 10 bar. o 1 calentador eléctrico de 60 kW, diseñado para alimentar a los 3 MMAA. o 1 electrobomba de alimentación de MDO para el servicio de emergencia, tipo Azcue BT HM 25D2, que da un caudal de 1000 l/h a 6 bar, y está equipada con un motor eléctrico ABB de 0’75 kW de 2900 r.p.m. alimentando desde el cuadro de emergencia. o 1 panel de alarmas. o 1 arrancador para cada una de las bombas de combustible. 3.3.1.3 Sistema de lubricación El motor está lubricado mediante un sistema de cárter seco, y el aceite es tratado fuera del motor mediante la separación continua. A) Sistema interno de lubricación: El sistema interno de lubricación está formado principalmente por la bomba de lubricación del motor, el filtro centrifugo y el filtro de rodaje: o Bomba de lubricación del motor: 40 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque La bomba de aceite lubricante es una bomba de tornillo de tres rotores accionada por unos engranajes unidos al cigüeñal del motor. o Filtro centrífugo: El motor tiene incorporado por un filtro de tipo centrifugo en by-pass. La función principal del filtro es indicar la calidad del lubricante. El filtro comprende un alojamiento que contiene un husillo de acero cementado en el que gira libremente un rotor. El aceite asciende a través del alojamiento hacia el vástago central dentro del rotor, el rotor aloja dos compartimientos, una cámara de limpieza y una cámara conductora. El aceite entra desde el tubo central dentro de la parte superior del rotor, donde se somete a una gran fuerza centrífuga y la suciedad se deposita en las paredes del rotor en forma de lodo. El aceite pasa del compartimiento de limpieza al compartimiento conductor, formado por un tubo vertical y la parte inferior del rotor, que soporta dos toberas. El paso del aceite limpio a través de las toberas proporciona un par de accionamiento al rotor y el aceite retorna a través del alojamiento del filtro al cárter del motor. o Filtro de rodaje: El motor está provisto de filtros de rodaje situados en las tuberías de suministro de aceite lubricante en ambos extremos del motor y en el cárter, bajo los cojinetes principales. Este filtro lleva una brida (17) y un cartucho (16) que se cambiará al cabo de 100-500 horas. El aceite de lubricación va al pistón mediante los canales en el bulón y la falda del pistón y sube al espacio de refrigeración. Parte del aceite sale de la falda del pistón a través de toberas especiales hasta la camisa, formando una película de aceite entre el pistón y las superficies de la camisa. Desde la camisa, se recoge el aceite en el cárter desde donde fluye libremente de vuelta al tanque de aceite. B) Sistema externo de lubricación: El sistema de lubricación externo consta de: o Cuatro válvulas termostáticas para control del enfriador de aceite: Controlan la temperatura del aceite en su descarga. o Cuatro enfriadores de aceite: Son enfriadores de placas de marca ALFA LAVAL, modelo M10-BFM. o Cuatro filtros finos de aceite: 41 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Son filtros equipados con indicador y sensor de presión diferencial para indicar el estado del filtro e indicar cuando este se debe cambiar debido a la suciedad, son de la marca BOLL & KIRCH. o Cuatro filtros automáticos de aceite: Son de la marca BOLL & KIRCH, tiene un contra flujo que evita que se adhieran partículas en la superficie de la malla, de esta forma se consigue que el filtro opere de forma totalmente automática. o Cuatro separadoras de aceite: Las separadoras son de la marca WESTFALIA SEPARATOR AG del tipo OSC30- 0196066. El número de recirculaciones es de 4 o 5 al día y la temperatura de centrifugado está entre los 80ºCy 90ºC. o Cuatro electrobombas de reserva y prelubricación: Tienen un caudal nominal de 149 m3/h, una presión de descarga de 8 bar máximo, una temperatura de trabajo inferior a 100ºC y una viscosidad del aceite de SAE 40. El objetivo del circuito externo de lubricación es proporcionar al sistema de lubricación interno de los motores aceite limpio y a correcta temperatura y presión. La limpieza y eliminación de impurezas es de vital importancia para la lubricación del motor. El aceite sucio del cárter del motor es aspirado mediante una bomba y lo impulsa hacia los enfriadores de aceite. Una vez refrigerado se hace pasar por una serie de filtros hasta las depuradoras de aceite. Estas son las encargadas de limpiar el Ilustración 13 - Filtro automático de aceite. Fuente propia aceite y devolverlo al sistema de lubricación de los motores. 42 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 3.3.1.4 Sistema de agua de refrigeración de motores principales y propulsión La refrigeración del motor de lleva a cabo mediante un circuito cerrado de agua de refrigeración, este se divide en un circuito de alta temperatura (AT) y un circuito de baja temperatura (BT). El agua de refrigeración de refrigeración se enfría en un sistema de enfriamiento centralizado (SEC), este consta de 3 enfriadores de placas, uno de ellos de reserva, de la marca ALFA LAVAL M20MFM, en ellos el agua dulce que circula por el circuito de refrigeración reduce su temperatura mediante el intercambio de calor con el flujo de agua salada que circula en el enfriador, el agua salada y el agua dulce no entran en contacto. Para el arranque del motor utilizando como combustible fuel pesado, deberá́ precalentarse el agua del circuito de AT. Para calentar el circuito se conecta antes Ilustración 14 - Enfriador de placas. Fuente propia del motor en el circuito de AT un calentador y una bomba. Este calienta el circuito de AT a 75-85ºC. Las válvulas anti-retorno del circuito, obligan al agua a circular en el sentido correcto. A) Sistema de agua salada: El circuito de agua salada absorbe la energía térmica a disipar del circuito de agua dulce procedente de la instalación y la cede al mar. La aspiración del agua La aspiración del agua de mar se realiza a partir del colector principal que une las tomas de BR y de ER, y se descarga por las diferentes descargas al mar lo más próximas posible a la línea de flotación en plena carga. Ilustración 15. - Bombas del sistema de agua salada y filtro de la toma de mar. Fuente propia Tiene como elementos más característicos las siete bombas centrifugas de circulación de agua salada (ITUR IL-150/315, 300 m /h a 3 bar). Cinco de estas bombas son para la refrigeración del circuito de MMPP y propulsión y, las dos restantes son para la refrigeración del circuito de MMAA y equipos auxiliares. Estas bombas son las que alimentan de agua salada a los enfriadores de placas del sistema centralizado de BT. 43 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque El resto de los circuitos de refrigeración con agua salada son los siguientes: • Circuito para las cámaras frigoríficas del buque • Circuito para Aire Acondicionado • Circuito para Condensador sobrante de vapor • Tanques filtro y observación de purgas • Condensador revaporizado • Circuito para Generador de agua dulce 3.3.1.5 Reductoras. El buque dispone de dos reductoras de doble entrada de la serie DLG. Son reductoras de escalón horizontal y tren frontal de engranajes, con embrague de láminas de accionamiento hidráulico. Las reductoras tienen la función de reducir mediante engranajes la velocidad de giro del motor que es de 500 r.p.m hasta la velocidad de giro de la hélice que es de 182 r.p.m. El barco dispone de dos reductoras a las que se acoplan los cuatro motores, dos a dos, mediante sus correspondientes ejes. La unión entre el volante del motor y el eje se hace mediante los acoplamientos flexibles tipo “VULKAN” que absorben las vibraciones. A la salida de las reductoras tenemos los ejes que transmiten el movimiento de giro de las hélices. El eje de las hélices se deposita encima de unos rodamientos que reciben el nombre de chumaceras. A la salida de la reductora se instala una chumacera de empuje que se encarga de absorber los desplazamientos de tipo axial producidos por el efecto de empuje de ésta. Las reductoras transmiten el giro a las PTO, que son dos generadores de corriente trifásica. Ambos generadores tienen la capacidad de generar toda la energía eléctrica necesaria en el buque, aunque debido a su falta de fiabilidad en el reparto de carga. Debido a esto únicamente estos alternadores se acoplan, al cuadro eléctrico principal, en las operaciones de atraque y desatraque para alimentar los motores eléctricos de las hélices transversales de proa. Las reductoras disponen de un doble sistema hidráulico, uno para la conexión de los embragues y el otro para la lubricación. Ilustración 16 - Reductora. Fuente propia 44 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque En el sistema disponemos los siguientes elementos: o 1 bomba de aceite acoplada o Bomba de reserva eléctrica o Filtro de aceite o Intercambiador de calor o Válvula limitadora de presión o Válvula de mando para la conexión del embrague del reductor Hasta que los motores no se encuentren embragados una bomba eléctrica de prelubricación se encarga de acondicionar la reductora para la puesta en marcha de esta. Una vez los motores están embragados entra en funcionamiento las bombas acopladas. Cada reductora cuenta con dos bombas acopladas y dos de tipo eléctrico, una para cada lado de la reductora y para cada uno de los embragues. En el supuesto de tener la necesidad de desacoplar uno de los dos motores ha de ser detenido por condiciones de navegación u otras, la bomba acoplada para ese embrague no funcionaría, por lo tanto, la bomba eléctrica entrará en funcionamiento de modo automático, consiguiendo lubricar las partes que sigan dotadas de movimiento en ese lado de la reductora. 45 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 3.4 Motores auxiliares El buque dispone de 3 motores auxiliares de la casa Wärtsilä modelo 9L20, para generar la energía eléctrica necesaria para el buque. Son motores de cuatro tiempos, de nueve cilindros por línea, turboalimentados, con inyección directa y cárter húmedo. Cada motor desarrolla una potencia de 1620 kW. El diámetro del cilindro es de 200mm y tiene una carrera de 280mm. Cada motor es capaz de desarrollar una potencia eléctrica máxima de 1570 kW a una velocidad del motor de 1.000 r.p.m. El cuadro eléctrico principal se encuentre en control de máquinas y este permite el arranque, acoplamiento y control de los 3 motores principales disponibles, así como controlar la correcta generación y distribución de la energía eléctrica. Los motores auxiliares tienen el mismo funcionamiento interno que los motores principales 8L46 debido a que son en efecto una versión de menor potencia de estos. Las principales diferencias entre ambos motores se detallarán a continuación. Los motores auxiliares son de cárter húmedo es decir el aceite se almacena en el cárter del motor. El arranque se realiza mediante un motor de arranque neumático acoplado mediante un piñón a la corona del volante del motor. La inyección de combustible se realiza mediante un único inyector situado al centro de la culata. Ilustración 17 - Motor auxiliar. Fuente propia. 46 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 3.4.1 Datos constructivos y parámetros de funcionamiento Fabricante Wärtsilä NSD Clase de motor 9L20C Potencia 1620 kW Velocidad nominal de giro 1000 r.p.m Número de cilindros 9 Diámetro del cilindro 200mm Carrera 280mm Cilindrada 79 L Orden de encendido 1-5-9-3-6-8-2-4-7 Válvulas 2 escape y 2 de admisión Encendido Inyección directa Aceite en el cárter 550 L Datos de funcionamiento Temperatura entrada aceite 63-67ºC Temperatura salida aceite 73-83ºC Temperatura agua A.T. 76-85ºC Temperatura agua B.T. 25-38ºC Temperatura Aire en el colector de admisión 50-70ºC Temperatura precalentamiento de agua A.T Aproximadamente 60ºC Presión aceite de entrada motor 4.0-5.0 bar Presión agua de B.T. aspiración bomba acoplada 0,7-1,5 bar Presión entrada agua A.T. al motor 2,8-3,6 bar Presión entrada agua B.T. al enfriador de aire de 2,6-3,4 bar admisión Presión aire de arranque 9,5 bar Presión entrada de combustible 5-7 bar Presión de combustión 170-190 bar Tabla 7 - Tabla características motores principales del buque. Fuente propia. 47 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado 3.4.2 Sistema de combustible Este modelo de motores utiliza como su funcionamiento IFO 380 y diésel marítimo. Para el suministro de combustible depende de un módulo de combustible para su adecuación para ser consumido. El módulo de combustible es compartido con la línea de propulsión de estribor junto con los tres auxiliares. Es muy importante el adecuado tratamiento del combustible pesado ya que puede causar daños en los motores y sus elementos, como las bombas de combustible que son muy sensibles a la viscosidad del combustible. Los motores están preparados para el arranque con combustible pesado por lo que debe tener una viscosidad, presión y temperatura adecuadas. Disponen de nueve bombas de inyección y de inyectores y a diferencia de los motores principales no disponen ni es necesario inyector piloto. El resto de circuito de combustible es igual del de los motores principales. 3.4.3 Sistema de refrigeración El enfriador de aire de carga es refrigerado mediante el circuito de agua de baja temperatura. El agua de refrigeración se enfría en un enfriador de placas independiente. El circuito de baja temperatura tiene instalado una válvula de control de temperatura que mantiene las temperaturas a un nivel correcto, dicho nivel es proporcional a la carga. El circuito de baja temperatura consiste en un enfriador de aire de carga y un enfriador de aceite lubricante, a través de los cuales el agua es bombeada. La temperatura del circuito se controla mediante una válvula de control de temperatura que mantiene la temperatura del circuito de baja temperatura a un nivel dependiente de la carga. La refrigeración del circuito se realiza mediante el enfriador de placas central. El circuito de alta temperatura refrigera los cilindros, las culatas y el turbocompresor. Antes de arrancar, se calienta el circuito de A.T a unos 60-80 oC por medio de un precalentador independiente. A menudo se usa como precalentamiento el agua de alta temperatura de otro auxiliar que esté en marcha. Para el control del agua de refrigeración, ambos circuitos cuentan con válvulas termostáticas. 48 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 3.4.4 Sistema de lubricación Los motores auxiliares, a diferencia de los motores, son de cárter húmedo, esto permite reducir la cantidad de tuberías necesarias. La bomba de lubricación impulsa el aceite forzándolo a pasar a través del enfriador de aceite, a continuación, el aceite pasa a la tubería principal de distribución en el cárter y hacia las lumbreras en el bloque, para llegar a los cojinetes principales. Una parte del aceite circula a través de las lumbreras del cigüeñal, dirección a los cojinetes de engranaje del mecanismo de las válvulas, así como a los inyectores. El sistema dispone de dos bombas de aceite, una bomba acoplada de engranajes y una bomba de prelubricación accionada por un motor eléctrico y cuya función es lubricar el motor cuando este en Stand-by. 3.4.5 Alternadores Como se ha dicho anteriormente los motores auxiliares se utilizan para la generación de energía eléctrica de tipo trifásico necesaria para alimentar todos los consumidores del buque. Para producir la energía eléctrica para alimentar el cuadro eléctrico principal cada motor cuenta con un alternador trifásico de la casa Leroy Somer. El alternador síncrono es una máquina de corriente alterna sin anillos ni escobillas, refrigerada mediante la circulación de aire. El sistema de excitación está instalado en el lado opuesto al acoplamiento. Están formados por dos conjuntos, circuito el inducido de excitación, que genera una corriente trifásica y, por otra parte, el rectificador trifásico formado por seis diodos. Ambos van montados sobre el rotor y están eléctricamente conexionados al campo rotativo de la máquina. El rotor es la parte móvil del sistema. Sobre él se monta la rueda polar y el inducido de excitación, también formado por chapas magnéticas de acero. Las características técnicas de los alternadores son las siguientes: 49 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado Tipo LSA 53 M 85 síncrono trifásico Conexiones Estrella Potencia nominal 1962 kVA Tensión frecuencia 400 V Factor de potencia 0,8 Polos 6 Velocidad 1000 r.p.m Protección IP23 Clase de aislamiento H Calentamiento F Entre-hierro maquinas 3,5mm Entre-hierro excitador 1mm Temperatura ambiente máxima 50 o C Enfriador IC 0 Al Excitación Sin escobillas Tipo de regulador AREP Resistencias de caldeo 500W Tabla 8 - Tabla características alternadores del eje de cola del buque. Fuente propia. 3.5 Sistema de aire comprimido El sistema de aire comprimido consta de: o 2 compresores de aire de arranque de los motores propulsores, Sauer WP65L de 53 m3/h a 30 bar. o 1 compresor para aire de arranque de los motores auxiliares, Sauer WP45L de 30 m3/h a 30 bar. o 2 compresores para aire de trabajo y control, Sauer WP45L de 30 m3/h a 7 bar. o 1 compresor para equipo de limpieza sónica, Sauer WP65L de 53 m3/h a 30 bar. o 2 botellas de aire para motores propulsores de 1500 litros a 30 bar. o 2 botellas de aire para motores auxiliares de 250 litros a 30 bar. o 2 botellas para aire de trabajo y control de 250 litros a 7 bar. o 1 botella para aire de equipo de limpieza sónica de 2000 litros a 30 bar. 50 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Las funciones más importantes del aire comprimido a bordo es la del arranque de los motores. El motor se arranca con aire comprimido a una presión máxima de 30 bar. La presión mínima requerida para el arranque es de 15 bar. La válvula de arranque principal es de un diseño especial e incorpora una válvula de Ilustración 18 - Compresor de aire comprimido. Fuente: J.P. SAUER & SOHN estrangulamiento para la secuencia de giro lento, previa al arranque. La tubería de admisión de aire procedente de la botella de aire de arranque viene equipada con una válvula de no retorno y una válvula de descarga antes de la válvula principal de arranque. La válvula principal de arranque, que gira lentamente, se acciona neumáticamente usando unas válvulas solenoides. Se activa al presionar el pulsador de arranque en el panel local de instrumentos o activando las válvulas solenoides de control remoto. Al abrir la válvula principal de arranque el aire entra en la válvula de giro lento y pasa parcialmente a la válvula de arranque en las culatas. Parte del aire entra por la válvula del virador y por el distribuidor de aire para abrir las válvulas de arranque de las culatas. El distribuidor del aire de arranque controla el momento de apertura y la secuencia de las válvulas de arranque. El giro lento se activa automáticamente, para dar dos vueltas si el motor ha estado parado durante más de 30 minutos, para evitar que el motor entre en giro lento se hace un soplado con las purgas del cilindro abiertas. Otra de las utilidades del aire comprimido es la limpieza sónica. Esta es necesaria para desincrustar los pegotes que se forman en el colector de exhaustación de los motores propulsores y auxiliares, así como en los quemadores de las calderas. El aire de control se usa principalmente para el hidróforo de agua destilada, los detectores de niebla en los cárteres, para la apertura de las válvulas neumáticas y para la planta séptica de popa. En cambio, el aire de trabajo, como su nombre indica, se usa para los locales donde pueda ser necesario el empleo de aire, aunque también se utiliza 51 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado para el generador de agua dulce mediante osmosis inversa, para la planta séptica de proa y para la presurización del tanque de sprinklers. El aire que circula por las tuberías se trata en un secador frigorífico DTM MASTERIA, para reducir el riesgo de un transporte de agua líquida o de partículas, protegiendo así todos los aparatos por los que pasa el aire. El aire comprimido y húmedo, que entra en el secador, es refrigerado por medio de un intercambiador hasta la temperatura de rocío programado. El vapor de agua que se condensa en forma líquida es separado mecánicamente y luego evacuado por un purgador temporizado electrónicamente. 3.6 Sistema de vapor La planta de vapor se compone de dos calderas de mecheros Aalborg de 2800 kg/h a 7 bar, dos calderas de gases de escape (economizadores) de 2500 kg/h, un condensador y las correspondientes bombas de alimentación y circulación. El agua que hay dentro de la caldera, pasa a los economizadores mediante las bombas de circulación de agua, volviendo otra vez a la caldera. El calor de los gases de escape ayuda a esa agua a pasar del estado líquido al gaseoso. El vapor que sale de la caldera se usa en los servicios de calefacción de tanques y tuberías de combustible, así como en los módulos de combustible. También para el precalentamiento de los motores, el funcionamiento de las depuradoras y el separador de sentinas. Una vez ha realizado su función, el vapor se pasa por el condensador y mediante una bomba de condensado llega al tanque filtro y observación de purgas. En dicho tanque se detecta si el agua tiene hidrocarburos en su superficie. El agua limpia que sale de este tanque se lleva mediante las bombas de alimentación de nuevo a la caldera para que vuelva al estado de vapor. La caldera ha sido diseñada para que la mitad del vapor se genere por transferencia de calor en el tubo aleteado y el resto por radiación en la caja de fuego. El quemador produce la combustión de combustible atomizado mediante dos inyectores para dos estados de funcionamiento, es capaz de quemar marine Diesel Oil y Heavy Fuel Oil. El diseño del quemador permite una instalación fácil y permite realizar el mantenimiento cómodamente. Este circuito de agua se llena mediante el tanque de 52 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque agua de la caldera. El agua que hay en dicho tanque se obtiene mediante un hidróforo que produce agua destilada o bien por el rebose de agua que cae por gravedad del tanque filtro. 3.6.1 Caldera La caldera MISSION OS es una caldera auxiliar marina, vertical y construida y aislada como una sola unidad, con los equipos de la caldera instalados en el cuerpo. Los equipos de la caldera están montados en la parte superior con el fin de tener mayor facilidad de conexión con las tuberías del buque. El quemador va instalado en la caja de fuego, es decir donde se produce la combustión. El sistema de control de la caldera permite su Ilustración 19 - Caldera. Fuente: Manual caldera MISSION OS operación completamente automática, así como del quemador y el sistema de atomización del combustible a presión. La caldera está diseñada como una caldera cilíndrica vertical con un cuerpo que envuelven la caja de humos cilíndrica, y la convección se re realiza a través de tubos aleteados para aumentar la convección. El tubo aleteado está construido con acero al que se le ha soldado un gran número de aletas creado así una mayor zona de contacto y consecuentemente mayor convección térmica, en él se transfiere el calor de los gases que provienen de la combustión a la mezcla agua valor que circula por el interior del tubo aleteado y por el exterior los gases calientes provenientes de la combustión. La caja de fuego está construida con una plancha de acero protegida de la radiación del calor mediante material reflectante. La ignición y combustión del combustible se produce en la caja de fuego, el calor producido se transfiere, principalmente por radiación de la llama a la pared de la caja 53 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado de fuego, los gases de la combustión fluyen y suben por el tubo aleteado donde por convección el agua absorbe el calor del gas. En la zona de agua el calor es transferido por evaporación del agua saturada adyacente a la caja de fuego formando burbujas de vapor. Las burbujas de vapor suben hacia arriba debido a que las burbujas tienen una densidad especifica mucho menor que el agua. La caldera ha sido diseñada para que la mitad del vapor se genere por transferencia de calor en el tubo aleteado y el resto por radiación en la caja de fuego. El quemador produce la combustión de combustible inyectores atomizado para dos mediante dos estados de funcionamiento, es capaz de quemar marine Ilustración 20 - Quemador caldera. Fuente: Manual caldera MISSION OS Diesel Oil y Heavy Fuel Oil. El diseño del quemador permite una instalación fácil y permite realizar el mantenimiento cómodamente. El motor eléctrico, que va conectado directamente al engranaje del quemador, se sitúa en un lateral de la carcasa. El mismo motor eléctrico está conectado la bomba de aceite de ruedas dentadas y suministra aceite a una presión de trabajo de 30 bar. Para iniciar la combustión del combustible disponemos de dos electrodos instalados junto los inyectores. En caso de fallo de la llama durante el arranque y durante la operación de trabajo, disponemos de una fotocélula que para inmediatamente el quemador. Mediante señales eléctricas procedentes del manómetro se abren y cierran las válvulas solenoides hacia los inyectores y el servomotor regula la cantidad de aire proporcionalmente a la cantidad de combustible inyectado. 54 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Los cabezales de combustión y el difusor esta justo en frente de los inyectores con el propósito de mezclar el aire y el combustible. El quemador se controla mediante una unidad de control mediante la cual se controlan todos los parámetros para el buen funcionamiento del quemador. 3.7 Depuradoras de combustible y aceite La depuradora cuenta con una tapa que impide la salida del fluido a tratar, una vez que comienza el proceso, cerrando el tambor y sus componentes por la parte superior; está es la que se denomina capó. Se mantiene atornillada en tres puntos al cuerpo o bastidor de esta, de dónde, con ayuda de una frisa de goma en la periferia, cumple su objetivo. Sirve en su parte alta de soporte al sistema de “agua de cierre”. Desmontado este sistema y aflojados los pernos que la amarran, permite pivotar algo más de 90º sobre un eje, descubriendo así su parte alta y permitiendo el desmontaje del tambor. Ilustración 21 - Despiece depuradoras. Fuente: Manual depuradoras GEA. Una parte esencial es el tambor. Sobre él van montadas las partes que participan directamente en el proceso de separación. La parte inferior del tambor es la encargada de la sustentación de todas las demás partes del tambor, ésta va cónica sobre el eje vertical que le infiere el giro necesario para el proceso, también tiene unas lumbreras en la periferia de la parte alta, dónde, una vez desplazado el pistón deslizante por la acción del agua de maniobra, quedan descubiertas, posibilitando la descarga de lodos. El pistón anular permite la apertura o cierre de la cámara de cierre para el agua de maniobra. 55 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado El fondo de la cámara de cierre da sustento al pistón deslizante y da cierre al agua de maniobra. El pistón deslizante permite, al descender, la salida de los lodos separados. El fondo de la cámara de agua evita la pérdida del agua de maniobra por la parte baja del tambor. Cuando el sistema se encuentra en funcionamiento de modo normal a las revoluciones requeridas, estará en posición de cerrado en lo que a la descarga de lodos se refiere. Una vez cumplido el tiempo requerido, el programador ordena hacer una descarga, por lo que da orden de apertura a la válvula Ilustración 22 - Depuradoras de combustible. Fuente propia. solenoide de entrada del agua de maniobra. Una cierta cantidad es introducida en el tambor y de allí pasa a la cámara de apertura. El pistón anular sube y vacía la cámara de cierre; por el contrario, el pistón deslizante baja liberando las lumbreras y permitiendo las descargas de los lodos acumulados. Todo ello a las revoluciones normales de trabajo. La bomba eléctrica aspira continuamente aceite de la parte baja del cárter y a través de las tuberías, lo descarga a la depuradora. Una vez aquí, tiene un doble camino determinado por una válvula neumática de tres vías; en funcionamiento normal de purificación, la válvula dará paso al aceite hacia la depuradora, y en caso de que esté produciendo una descarga o simplemente esté la depuradora parada, la válvula cerraría el paso a la depuradora abriéndolo directamente a la descarga del tanque. Si la depuradora está en proceso de purificación, el aceite que atraviesa la válvula de tres vías se hace pasar por un calentador de vapor donde adquiere la temperatura necesaria para el proceso. Una vez el aceite adquiere la temperatura óptima, es introducido en la depuradora por la parte alta de la misa. Desde ahí el aceite es conducido a los platos donde como vimos anteriormente, por diferencia de densidades se va a ir separando de los sólidos disueltos y del agua. Los sólidos al ocupar mayores radios se van depositando sobre los platos para luego y debido a la lisa superficie de estos ir resbalando hacia la cámara de lodos. El aceite es impulsado por el rodete hacia 56 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque la salida y descargado de nuevo al cárter del motor. El agua sale del mismo modo, siendo descargada al tanque de lodos; decir aquí que este tipo de depuradoras cuenta con un sistema denominado “sonda de conductividad” cuyo cometido será el de vigilar que la descarga del agua sea solo de eso y no también de aceite. Si detecta aceite en la descarga, emitiría una señal al programador y este daría la orden a las válvulas solenoides correspondientes para que cerrasen la descarga del agua al tanque de lodos, abriéndola hacia la entrada de aceite a la depuradora, y purificando la mezcla de nuevo. 3.8 Generador de agua destilada Elementos que lo componen: o Bomba que aspira agua del mar para condensación. o Haz condensador por el que circula el agua. o Válvula de alimentación constante para regular el caudal de agua salada para evaporar. o Haz calentador o evaporador a través del cual circula el agua caliente. o Dos termómetros situados en la entrada e y en el retorno de agua caliente. o Una bomba para descargar el agua dulce generada. o Un contador totalizador. o Válvula solenoides de descarga del agua dulce y recirculación de sentinas. o Un sistema de control de salinidad del agua dulce generada que determina la descarga de agua dulce o el retorno al mar y está formado por una célula de salinidad y una tarjeta electrónica situada en el interior del cuadro de3 control que recibe e interpreta la lectura de la célula. o Un indicador de salinidad colocado en el frontal del panel. o Un sistema de dosificación continua de antiincrustante: o Un tanque de PVC con una capacidad de 60 l donde se disolverá el desincrustante. o Un rotámetro o indicador de caudal. o El producto desincrustante PN62000043. o Un manómetro en la descarga de cada bomba. o Un vacuómetro. o Una válvula rompedora de vacío para permitir la entrada de aire en el 57 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado equipo una vez ha estado funcionando. o Un panel de control. Los evaporadores FACET están diseñados para producir agua dulce desalinizando agua de mar. La fuente calórica que sirve de energía para el proceso es la del agua de refrigeración del motor (AT). De todas formas, el agua caliente puede obtenerse de otra fuente tales como calderas. Ilustración 23 - Esquema generador de agua dulce. Fuente: Manual del equipo FACET. El evaporador absorbe calor del agua de refrigeración del motor y, por tanto, ésta es devuelta al mismo a una temperatura inferior. El motor debe elevar de nuevo la temperatura de esta agua devuelta de forma que se mantenga uniforme la temperatura de salida de esta en el motor. Por ejemplo, el agua de refrigeración que podrá entrar al evaporador a 75ºC y volver al motor a 65ºC. Esto quiere decir que el motor deberá estar bajo suficiente carga para suministrar calor al agua y elevar su temperatura 10ºC. Una caloría es el calor necesario para elevar 1 grado centígrado la temperatura de 1 gramo de agua. Las calorías/horas suministradas al generador dependen de la temperatura y el caudal de agua de refrigeración suministrada por el motor al generador de agua dulce, y varían según la potencia desarrollada por el mismo. La producción de agua del evaporador estará asimismo influenciada por la temperatura del agua del mar. Una disminución en la temperatura de agua del mar aumentará la producción de agua dulce porque, al pasar por el condensador el agua más fría, aumentará la velocidad de condensación del vapor que evapora el generador; por lo tanto, con 15ºC de temperatura en el agua del mar, la producción será aproximadamente un 20% mayor que con 30ºC. 58 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 3.9 Grupo de emergencia Tipo de motor D2866E Potencia 315 kW Disposición cilindros En línea Ciclo 4 tiempos diésel Número de cilindros 6 Diámetro del cilindro 128mm Carrera 155mm Cilindrada 11,97 l Relación de compresión 17,5:1 Tabla 9 - Tabla características del grupo de emergencia del buque. Fuente propia. El motor de emergencia es un motor de la casa MAN de 4 tiempos, 6 cilindros en línea de inyección directa y turboalimentado. El motor a acoplado a un alternador. Según la normativa, el buque ha de tener un motor de emergencia para casos extremos, que se encuentre por encima de la línea de flotación. En el supuesto de producirse la desconexión de unos de los dos auxiliares en servicio, de una forma automática entraría en funcionamiento el tercero que se encuentra en situación de stand-by. Ahora bien, si el tercer diésel generador falla y la situación de la red eléctrica lo requiere, automáticamente entraría Ilustración 24 - Grupo de emergencia. Fuente propia. el grupo de emergencia en funcionamiento acoplándose al cuadro de distribución. El circuito de refrigeración y el de combustible de este motor son circuitos independientes, del resto de equipos y sistemas, y se alojará en una cámara contigua situada en la cubierta número cinco. El sistema de refrigeración no va a depender del de la cámara de máquinas debido a que, por condiciones de seguridad, así como por distancia entre ambas instalaciones, se ubicarán en cada una de las dos cámaras de un modo totalmente independiente. El tipo de enfriamiento que se va a producir será de flujo cruzado entre el agua de refrigeración que pasa por el interior del intercambiador y el aire que pasa entre las aletas por el lado exterior del mismo. El aire absorbe el calor del agua que procede del 59 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado motor a la salida de este, regulada por medio de una válvula termostática; el agua caliente entra por la parte alta del enfriador, para salir por la parte baja, ya refrigerada. Dispone de un depósito de combustible de Gas-Oil, dentro de su propia cámara: el relleno de este se hará por medio de la bomba de trasiego en la cámara de máquinas a través de las debidas válvulas. Cuenta también con una válvula de seguridad a la salida y un visor de nivel. El bloque motor, que compone principalmente el soporte de los cilindros está hecho de una sola pieza en una aleación de hierro fundido. Para aumentar la rigidez del motor, el bloque ha sido ampliado por debajo del centro del eje del cigüeñal. Dispone de camisas húmedas recambiables y culatas separadas con anillos de asiento de válvula montados por contracción y guías de válvula recambiables. El eje del cigüeñal, forjado, está montado sobre siete cojinetes y provisto de contrapesos atornillados. Las bielas están forjadas en estampa, partidas oblicuamente y pueden ser desmontadas hacia arriba junto con los pistones. El cigüeñal y la biela van montados sobre cojinetes de bronce al plomo, con refuerzo de acero. Las válvulas están dispuestas en forma de colgante y el accionamiento de estas se lleva a cabo a través del cigüeñal por medio de taqués fungiformes de fundición dura, varillas de empuje y balancines. El alternador síncrono es una máquina de corriente alterna sin anillos ni escobillas, refrigerada mediante la circulación de aire. El sistema de excitación está instalado en el lado opuesto al acoplamiento. Están formados por dos conjuntos, circuito el inducido de excitación, que genera una corriente trifásica y por otra parte, el rectificador trifásico formado por seis diodos. Ambos van montados sobre el rotor y están eléctricamente conexionados al campo rotativo de la máquina. El rotor es la parte móvil del sistema. Sobre él se monta la rueda polar y el inducido de excitación, también formado por chapas magnéticas de acero. 60 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 3.10 Grupo de apoyo El grupo de apoyo está formado por un motor MAN de cuatro tiempos, 6 cilindros en línea, inyección directa Acoplado al alternador. y motor El turboalimentado. encontramos un funcionamiento y características son exactamente iguales a las del grupo de emergencia con la diferencia de que el grupo de apoyo tiene mayor potencia. La potencia que suministra el grupo de Ilustración 25 - Grupo de apoyo. Fuente propia. apoyo es de 600kW. 3.11 Sistema de climatización Para mantener una temperatura correcta a bordo, disponemos de un equipo de climatización. El buque dispone de la cámara de climatización donde encontramos los tres grupos de aire acondicionado. Desde el puente de gobierno se podrá seleccionar la temperatura de cada cubierta y, a su vez, de ciertas zonas a su vez. El efecto se consigue mediante la regulación del caudal de agua Ilustración 26 - Grupo de Aire Acondicionado. Fuente propia. de entrada de las unidades, por medio de válvulas termostáticas. En la climatización intervienen 3 fluidos frigoríficos: o R134A para el circuito frigorífico o Agua dulce para la refrigeración de las unidades de refrigeración o Agua salada para refrigerar el fluido frigorífico 61 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado Para el circuito frigorífico utiliza R134A que es un gas perteneciente a la familia de los hidrofluoclorados, en estado natural se encuentra en forma de gas, pero dentro al circuito al estar sometido a presión se encuentra en estado líquido. Al entrar en el evaporador el fluido principal absorbe el calor del agua y este pasa a estado gaseoso. Se utiliza agua salada como refrigerante del R134A en estado gas en el condensador, ahora el calor latente de vaporización lo absorbe el agua de mar, incrementando su temperatura y haciendo que el R134A vuelva a su estado líquido inicial. En la cámara de climatización hay instalados tres grupos frigoríficos idénticos compuestos por: o Condensador o Evaporador o Recipiente de líquido o Separador de aceite- refrigerante o Bomba de aceite o Enfriador de aceite o Compresor o Filtros En el recipiente de líquido se acumula la cantidad de R134A procedente de la salida del condensador, para que se lleve a cabo el proceso correctamente. El separador de aceite- refrigerante separa los dos fluidos a la salida del compresor donde entran en contacto. Previamente a la inyección de aceite al compresor, va a ser su enfriamiento en el enfriador de aceite. El fluido de refrigeración de este último va a ser del propio 134A. Desde el depósito del líquido se hace pasar una cierta cantidad de éste a través de un ramal, para que, una vez extraído al aceite el calor que necesita para recuperar el estado de gas, retomar de nuevo al condensador y de allí, en estado líquido al depósito nuevamente. El caudal utilizado en el proceso no va a ser muy elevado. La bomba de aceite lubrica el compresor en su funcionamiento y por otra parte acciona los tornillos del compresor para acercarlos o separarlos, consiguiendo así una variación en cuanto a lo que a capacidad se refiere. Ante un fallo en la bomba, el compresor dejaría automáticamente de funcionar, todo ello gracias a las seguridades pertinentes. 62 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque El compresor está compuesto por dos rotores, uno macho y uno hembra, lo que evita su desplazamiento axial y, por lo tanto, el consiguiente aumento de durabilidad. Su función será la de mantener la circulación del fluido a lo largo del circuito. El gas es aspirado entre los dos tornillos reduciendo el volumen e incrementando la presión a la descarga. El compresor tiene un sistema de cambio de la relación de compresión mediante la actuación sobre la válvula de corredera. Se consigue una variación sobre los efectos radiales y axiales de descarga, obteniendo los máximos rendimientos para las distintas relaciones, sin aumente el consumo. Este cambio es necesario porque la producción es variable. A parte de todos estos elementos que conforman la unidad en sí, hemos de destacar otros que forman parte de la instalación y que del mismo modo se encuentran dentro de la cámara de los climas y por lo tanto, dentro de la cámara de máquinas: o El circuito de agua fría no es otro que el encargado de transportar, por decirlo de algún modo, el frío generado hasta la zona de reparto. Tal circuito lo conforman el depósito de agua fría, las bombas de agua fría y las tuberías de comunicación o Cuadros eléctricos o Arrancador progresivo que es un dispositivo de control de arranque y permite la puesta en marcha del compresor de manera progresiva así reducir el pico de consumo eléctrico y disminuye el estrés producido en el arranque sobre el motor eléctrico. Las unidades de zona están situadas fuera de cámara de máquinas. En ella tenemos una tubería de entrada de agua fría, una tubería de salida de agua fría, una tubería de entrada de agua caliente y una tubería de salida de agua caliente. El sistema de agua caliente alimenta las unidades permitiendo así lograr una temperatura correcta. El agua fría a la salida del evaporador de los climatizadores entra en un intercambiador de calor en el interior de la unidad, por su parte baja. El agua circula a través de éste hacia su parte alta, por dónde sale tras haber enfriado una masa de aire, que a contra flujo un ventilador atraviesa el intercambiador. Esta masa de aire fría será descargada a través de unos conductos, a las zonas que abastezca esa unidad. Por su parte el “agua fría” que incrementa su temperatura, es devuelta al depósito de agua y de ahí pasará de nuevo a repetir el ciclo. Lo mismo ocurriría en un intercambiador paralelo con agua 63 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado caliente, aunque para su funcionamiento habría que manipular las válvulas de entrada y salida. 64 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Capítulo 4. Optimización del Plan de Mantenimiento del buque estudiado 4.1 Realización El plan de mantenimiento12 consiste en distribuir el trabajo que tendrán que hacer los miembros del personal de mantenimiento, en función de determinados periodos de tiempos, anuales, semestrales, trimestrales, etc. En el desarrollo del plan de mantenimiento del buque es necesario definir la carga de trabajo, en horas, que supone el desarrollo de una actividad determinada para el equipo de mantenimiento de la sala de máquinas del buque. Para poder contabilizarlo se han utilizado fórmulas de investigación empíricas, como pueden ser, consultar con expertos en la materia para determinar la duración, chequear, si es posible, el histórico de operaciones para comprobar la duración real de los trabajos. Para permitir una mayor agilidad de lectura y comprensión del plan de mantenimiento, se establece una codificación de los trabajos. En el presente plan se ha establecido la codificación mediante las iniciales de los equipos disponibles en sala de máquinas y se le asigna una numeración en función del trabajo correspondiente. La numeración se asigna considerando la periodicidad de los trabajos, cuya numeración es inversamente proporcional a la frecuencia, a menor número de codificación asignado, mayor es la periodicidad, es decir, es más frecuente. Considerando el criterio anterior, se ha definido la siguiente codificación: • Motores Principales: MP • Motores Auxiliares: MA • Grupo de Apoyo: GA • Compresor de aire de arranque principales Nº 1 BR WP 65L: CAP.1 • Compresor de aire de arranque principales Nº 2 ER WP 65L: CAP.2 • Compresor aire de trabajo: CT Roberto García Soutullo, “Implementación de Un Plan de Mantenimiento,” 2018, https://ingenieromarino.com/plan-demantenimiento-caso-practico/. 12 65 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado • Compresor aire control: CAC • Compresor aire motores auxiliares: CMA • Compresor aire sónico: CS • Depuradora de aceite Nº 1: CAP.1 • Depuradora de aceite Nº 2: CAP.2 • Depuradora de aceite Nº 3: CAP.3 • Depuradora de aceite Nº 4: CAP.4 • Depuradora de Fuel Oil Nº 1: DF.1 • Depuradora de Fuel Oil Nº 2: DF.2 • Plantas sépticas: PS • Calderas: CALD • Enfriadores SEC: ENF • Generador de agua dulce: GAD • Separador de sentinas: SS • Filtros aire turbos Motores principales y Motores auxiliares: FTB • Bombas aceite compresores aire acondicionado: GAC.0 • Grupo de aire acondicionado Nº 1: GAC1 • Grupo de aire acondicionado Nº 2: GAC2 • Grupo de aire acondicionado Nº 3: GAC3 • Filtros aire alternadores: FAA • Filtro aspiración depuradoras Fuel Oil: FAD • Revisión pick-up & fuel-rack de los motores principales: FP&R • Filtros aire control: FAC • Prueba grupo apoyo, emergencia y UPS transitorios: P. • Revisión acoplamiento VULKAN 13 : RV • Toma de parámetros sistema FOULING-CORR14 : FC • Limpieza enfriadores de aceite estabilizadores: LE • Analizar agua del tanque de calderas: AAH.1 • Analizar agua del hidróforo de agua destilada: AAH.2 13 Los acoplamientos flexibles VULKAN es un acoplamiento de caucho torsionalmente flexible que compensa los desplazamientos radiales, axiales y angulares del eje del motor principal en el que esta acoplado y la reductora a la que se acopla. El par se transmite a través de elementos mediante una fuerza cizalladura. Los diferentes factores de rigidez a la torsión y amortiguamiento ofrecen la posibilidad de ajustar el comportamiento vibratorio torsional del sistema de accionamiento. 14 Sistema FOULING-CORR: Sistema de protección catódica por corriente impresa. 66 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque • Engrase alternadores: EA • Revisar funcionamiento válvulas de sentinas: CVS • Cambiar ánodos entrada y salida enfriadores: AND • Cambio caldera en servicio: CALD • Comprobar aislamiento equipos cuadro eléctrico principal: MT.1 • Comprobar aislamiento equipos cuadro eléctrico de emergencia: MT.2 Concluida la codificación de los trabajos, se define en la tabla las horas de funcionamiento reales de los equipos, cuyo mantenimiento viene definido por intervalos de horas de funcionamiento. TOMA HORAS EQUIPO Motor principal Nº 1 Motor principal Nº 2 Motor principal Nº 3 Motor principal Nº 4 Motor auxiliar Nº 1 Motor auxiliar Nº 2 Motor auxiliar Nº 3 Grupo de apoyo Compresor de aire de arranque principales Nº 1 Br. Compresor de aire de arranque principales Nº 2 Er. Compresor sónico Compresor aire de arranque auxiliares Compresor aire de trabajo Compresor aire de control Depuradora de aceite Nº 1 Depuradora de aceite Nº 2 Depuradora de aceite Nº 3 Depuradora de aceite Nº 4 Depuradora de combustible Nº 1 Depuradora de combustible Nº 2 A/A Nº 1 A/A Nº 2 A/A Nº 3 Caldera de Br. Caldera de Er. HORAS / MES 210 210 210 210 224 224 224 1 125 125 250 125 125 500 672 616 672 672 672 672 224 224 224 294 294 Tabla 10 - Horas de funcionamiento equipos 67 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión del buque estudiado 4.2 Propuesta de actividades de mantenimiento Para la realización del plan de mantenimiento, se han utilizado los manuales del fabricante de los equipos y se han recogido los intervalos de mantenimiento definidos en el con el objetivo de poder realizar el plan de mantenimiento de los equipos instalados en sala de máquinas del buque, cumpliendo la normativa de la bandera y sociedad de clasificación del buque. La periodicidad, la carga de trabajo del equipo de mantenimiento y la duración de los trabajos se pueden considerar como orientativos. Será la experiencia de la tripulación, el uso de la embarcación y el estado de los elementos que determinará los ajustes y modificaciones que serán requeridos a lo largo de los años. Una vez se han analizado los intervalos de mantenimiento, se procede a agrupar los trabajos por su periodicidad. Con ello obtenemos los intervalos de mantenimiento y la programación de acuerdo con las siguientes tablas: 68 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 250 horas de funcionamiento Trabajo Mecanismo de control Detector niebla carter vacio Enfriador A/D (Contraflujo) Filtro automatico de aceite Analisis aceite laboratorio Pernos tornilleria turbos Filtros fondos A/S Lubricar Ajustar Contraflujo Limpiar Enviar Revisar Limpiar M/P1 Código MP. 1.7 MP. 1.25 MP. 1.13 MP. 1.22 MP. 1.9 MP. 1.2 MP. 1.3 M/P2 M/P3 Código Código MP. 2.7 MP. 3.7 MP. 2.25 MP. 3.25 MP. 2.13 MP. 3.13 MP. 2.22 MP. 3.22 MP. 2.9 MP. 3.9 MP. 2.2 MP. 3.2 MP. 2.3 MP. 3.3 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P4 Periodicidad Código MP. 4.7 250 horas MP. 4.25 250 horas MP. 4.13 250 horas MP. 4.22 250 horas MP. 4.9 30 días MP. 4.2 30 días MP. 4.3 30 días Duración Personal necesario 0:15 0:30 0:30 2:30 1:00 1:00 2:30 Mecánico Oficial Oficial + mecánico Caldereta + 1 Mecánico Oficial Caldereta Caldereta + 1 Mecánico Navegando En puerto / Varada X X X X X X X Tabla 11- trabajos 250 hs motores principales. Fuente propia. Trabajo Filtro centrifugo Mecanismo de control Limpiar Lubricar M/A 1 Código MA. 1.5 MA. 1.6 M/A 2 Código MA. 2.5 MA. 2.6 MOTORES AUXILIARES (MA) M/A 3 Periodicidad Código MA. 3.5 250 horas MA. 3.6 250 horas Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada 1:30 0:30 Mecánico Mecánico X X X Tabla 12- trabajos 250 hs. motores auxiliares. Fuente propia. GRUPO DE APOYO Trabajo Mecanismo de control Lubricar G/A 1 Código GA. 1.2 Periodicidad 250 horas Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada 1:00 Oficial X Tabla 13- trabajos 250 hs. grupo apoyo. Fuente propia. 69 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 500 horas de funcionamiento M/P1 Código MP. 1.5 MP. 1.6 MP. 1.8 MP. 1.10 Trabajo Agua refrigeración (Ph) Filtro centrifugo aceite Análisis aceite buque Diagramas Comprobar Limpiar Tomar Tomar M/P2 Código MP. 2.5 MP. 2.6 MP. 2.8 MP. 2.10 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P4 Periodicidad Código MP. 4.5 500 horas MP. 4.6 500 horas MP. 4.8 500 horas MP. 4.10 500 horas M/P3 Código MP. 3.5 MP. 3.6 MP. 3.8 MP. 3.10 Duración Personal necesario Navegando 0:45 0:30 1:00 0:45 Oficial Caldereta + 1 Mecánico Oficial Oficial X X X En puerto / Varada X X X Tabla 14- trabajos 500 hs motores principales.. Fuente propia. EQUIPO Verificacion racores Cartucho aspiracion aire COMPRESOR AIRE ARRANQUE Nº 1 Trabajo PRINCIPAL ER-BR WP 65L Código Comprobar CAP. 1.1 Limpiar CAP. 1.4 COMPRESOR AIRE ARRANQUE Nº 2 PRINCIPAL ER-BR WP 65L COMPRESOR AIRE DE TRABAJO Código CAP. 2.1 CAP. 2.4 Código CT. 1.1 CT. 1.4 COMPRESOR COMPRESOR AIRE COMPRESOR AIRE MOTORES AIRE SÓNICO CONTROL AUXILIARES Código CAC. 1.1 CAC. 1.4 Código CMA. 1.1 CMA. 1.4 Periocidad Código CS. 1.1 CS. 1.4 500 horas 500 horas Duración Personal necesario 2:30 1:00 Caldereta + Mecánico Mecánico Tabla 15- trabajos 500 hs. compresores. Fuente propia. GRUPO DE APOYO TURBOCOMPRESOR Aceite lubricante Trabajo G/A 1 Código Cambiar GA. 1.48 Periodicidad 500 horas Duración 0:30 Personal necesario Navegando Mecánico En puerto / Varada X Tabla 16- trabajos 500 hs. grupo apoyo. Fuente propia. Trabajos a realizar cada 720 horas de funcionamiento Trabajo Agua refrigeración (Ph) Analisis de aceite Buque Diagramas Comprobar Tomar Tomar M/A 1 Código MA. 1.4 MA. 1.8 MA. 1.10 M/A 2 Código MA. 2.4 MA. 2.8 MA. 2.10 MOTORES AUXILIARES (MA) M/A 3 Periodicidad Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada Código MA. 3.4 720 horas 0:30 Oficial X MA. 3.8 720 horas 0:25 Oficial X X MA. 3.10 720 horas 1:00:00 Oficial X Tabla 17- trabajos 720 hs. motores auxiliares. Fuente propia. 70 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 1.000 horas de funcionamiento MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P2 Código MP. 2.11 MP. 2.12 MP. 2.14 MP. 2.15 MP. 2.20 MP. 2.21 MP. 2.26 M/P3 Código MP. 3.11 MP. 3.12 MP. 3.14 MP. 3.15 MP. 3.20 MP. 3.21 MP. 3.26 M/P4 Código MP. 4.11 MP. 4.12 MP. 4.14 MP. 4.15 MP. 4.20 MP. 4.21 MP. 4.26 Duración Personal necesario Comprobar Comprobar Comprobar Comprobar Cambiar Cambiar Cambiar M/P1 Código MP. 1.11 MP. 1.12 MP. 1.14 MP. 1.15 MP. 1.20 MP. 1.21 MP. 1.26 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 horas horas horas horas horas horas horas 1:00 1:45 1:45 2:00 0:30 2:30 0:30 Oficial Caldereta + 1 Mecánico Caldereta + 1 Mecánico Oficial + mecánico Caldereta + 1 Mecánico Caldereta + 1 Mecánico Oficial Limpiar MP. 1.66 MP. 2.66 MP. 3.66 MP. 4.66 1.000 horas 0:45 Calederta + 1Mecánico Trabajo Dispositivos alarmas y paradas Reglaje válvulas Funcionamiento rotocaps Apriete pernos anclaje turbos Filtros de Combustible Filtros policía de Aceite Filtros detector niebla cárter TURBOCOMPRESOR Filtro de aire Periodicidad Navegando X X En puerto / Varada X X X X X X X X Tabla 18- trabajos 1.000 hs. motores principales. Fuente propia. GRUPO DE APOYO Trabajo Analisis aceite Laboratorio Dispositivos alarmas y paradas Filtros de combustible Filtros de aceite TURBOCOMPRESOR Filtros aire Enviar Comprobar Cambiar Cambiar G/A 1 Código GA. 1.4 GA. 1.5 GA. 1.6 GA. 1.7 Limpiar GA. 1.49 Periodicidad Duración Personal necesario Navegando 1.000 1.000 1.000 1.000 horas horas horas horas 0:30 1:00 0:45 0:45 Oficial Oficial Mecánico Mecánico X 1.000 horas 0:30 Mecánico X En puerto / Varada X X X Tabla 19- trabajos 1.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. EQUIPO Cambio de aceite Chequear polines COMPRESO R AIRE COMPRESOR ARRANQUE AIRE COMPRESOR COMPRESO COMPRESOR AIRE Trabajo Nº 1 ARRANQUE Nº 2 AIRE DE R AIRE MOTORES COMPRESOR AIRE SONICO PRINCIPAL PRINCIPAL ERTRABAJO CONTROL AUXILIARES ER-BR WP BR WP 65L 65L Código Código Código Código Código Código Cambiar CAP. 1.2 CAP. 2.2 CT. 1.2 CAC. 1.2 CMA. 1.2 CS. 1.2 Comprobar CAP. 1.3 CAP. 2.3 CT. 1.3 CAC. 1.3 CMA. 1.3 CS. 1.3 Periocidad 1.000 horas 1.000 horas Duración Personal necesario 0:45 2:00 Mecánico Caldereta + Mecánico Tabla 20- trabajos 1.000 hs. Compresores. Fuente propia. 71 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Cambio aceite y limpieza carter ACEITE 1 Código DA. 1.1 ACEITE 2 Código DA. 2.1 ACEITE 3 Código DA. 3.1 Limpieza del tambor y platos DA. 1.2 DA. 2.2 DA. 3.2 Trabajo DEPURADORAS ACEITE ACEITE 4 Periodicidad Código DA. 4.1 1.000 horas DA. 4.2 1.000 horas Horas Personal necesario 0:45 Mecánico 4:00 Caldereta + Mecánico Tabla 21- trabajos 1.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia. Cambio aceite y limpieza carter F.O. 1 Código DF. 1.1 DEPURADORAS FUEL OIL F.O. 2 Periodicidad Código DF. 2.1 1.000 horas Limpieza del tambor y platos DF. 1.2 DF. 2.2 Trabajo 1.000 Horas Personal necesario 0:45 Mecánico Caldereta + Mecánico horas 4:00 Tabla 22- trabajos 1.000 hs. Depuradoras combustible. Fuente propia. Trabajos a realizar cada 1.500 horas de funcionamiento GRUPO DE APOYO Trabajo Estado de las válvulas Comprobar G/A 1 Código GA. 1.8 Periodicidad 1.500 horas Duración 2:00 Personal necesario Navegando En puerto / Varada Caldereta + Mecánico X Tabla 23- trabajos 1.500 hs. grupo apoyo. Fuente propia. 72 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 2.000 horas de funcionamiento Trabajo M/P1 Código M/P2 Código MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P3 M/P4 Código Código Comprobar MP. 1.16 MP. 2.16 MP. 3.16 MP. 4.16 2.000 horas 1:00 Aceite regulador Cambiar Dispositivo mecanico sobreveloc Comprobar Dispositivo electro-neumatico sobrevelocidad Comprobar MP. 1.17 MP. 1.18 MP. 1.19 MP. 2.17 MP. 2.18 MP. 2.19 MP. 3.17 MP. 3.18 MP. 3.19 MP. 4.17 MP. 4.18 MP. 4.19 2.000 2.000 2.000 horas horas horas 0:20 0:45 0:45 Eje de levas Periodicidad Personal necesario Caldereta + 1 Mecánico + Mecánico Oficial Oficial Duración Navegando En puerto / Varada X X X X Tabla 24- trabajos 2.000 hs. motores principales. Fuente propia. M/A 1 Código MA. 1.16 MA. 1.17 MA. 1.19 Trabajo Aceite del regulador Toberas (Inyectores) Parada por sobrevelocidad Cambiar Revisar Comprobar M/A 2 Código MA. 2.16 MA. 2.17 MA. 2.19 MOTORES AUXILIARES (MA) M/A 3 Periodicidad Código MA. 3.16 2.000 horas MA. 3.17 2.000 horas MA. 3.19 2.000 horas Duración Personal necesario 0:30 8:00 0:35 Mecánico Caldereta + Mecánico Oficial Navegando En puerto / Varada X X X Tabla 25- trabajos 2.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. EQUIPO Cartucho aspiracion aire Estado y control de valvulas Trabajo Cambiar Comprobar COMPRESOR COMPRESOR COMPRESO COMPRESOR AIRE AIRE AIRE ARRANQUE Nº ARRANQUE Nº 2 R AIRE DE CONTROL 1 PRINCIPAL PRINCIPAL ER- TRABAJO ER-BR WP 65L BR WP 65L Código Código Código Código CAP. 1.5 CAP. 2.5 CT. 1.5 CAC. 1.5 CAP. 1.6 CAP. 2.6 CT. 1.6 CAC. 1.6 COMPRESOR COMPRESOR AIRE MOTORES AIRE SONICO AUXILIARES Periocidad Duración Código CMA. 1.5 Código CS. 1.5 2.000 horas 0:30 CMA. 1.6 CS. 1.6 2.000 horas 3:00 Personal necesario Mecánico Caldereta + Mecánico Navegando En puerto / Varada X X Tabla 26- trabajos 2.000 hs. Compresores. Fuente propia. GRUPO DE APOYO Trabajo Aceite del regulador Toberas (Inyectores) Cambiar Revisar G/A 1 Código GA. 1.10 GA. 1.11 Periodicidad 2.000 2.000 Duración horas horas 0:30 0:30 Personal necesario Navegando Mecánico Caldereta En puerto / Varada X X Tabla 27- trabajos 2.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. 73 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajo Revisar piezas tambor ACEITE 1 Código DA. 1.3 ACEITE 2 Código DA. 2.3 DEPURADORAS ACEITE ACEITE 4 Periodicidad Código DA. 4.3 2.000 horas ACEITE 3 Código DA. 3.3 Horas Personal necesario Navegando 2:00 Caldereta + Mecánico X En puerto / Varada X Tabla 28- trabajos 2.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia. DEPURADORAS FUEL OIL Trabajo F.O. 1 Código F.O. 2 Código Revisar piezas tambor DF. 1.3 DF. 2.3 Periodicidad 2.000 Personal necesario Caldereta + Mecánico Horas horas 2:00 Navegando En puerto / Varada X X Tabla 29- trabajos 2.000 hs. depuradoras fueloil. Fuente propia. Trabajos a realizar cada 3.000 horas de funcionamiento Toberas (Inyectores) Apriete elementos goma empuje TURBOCOMPRESOR Aceite REDUCTORA REINTJES Aceite y filtro M/P1 Trabajo Código Cambiar MP. 1.23 Comprobar MP. 1.24 M/P2 Código MP. 2.23 MP. 2.24 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P3 M/P4 Periodicidad Código Código MP. 3.23 MP. 4.23 3.000 horas MP. 3.24 MP. 4.24 3.000 horas Duración Personal necesario 4:00 0:45 Caldereta + 1 Mecánico Caldereta + 1 Mecánico X X X Cambiar MP. 1.65 MP. 2.65 MP. 3.65 MP. 4.65 3.000 horas 0:30 1 Mecánico Cambiar MP. 1.70 MP. 2.70 MP. 3.70 MP. 4.70 3.000 horas 2:00 Caldereta + 1 Mecánico Navegando En puerto / Varada X Tabla 30- trabajos 3.000 hs. motores principales. Fuente propia. 74 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 4.000 horas de funcionamiento MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P1 Código Comprobar MP. 1.27 Comprobar MP. 1.28 Comprobar MP. 1.29 Trabajo Alineacion cigüeñal Mecanismo de control Limitador combustible arranque M/P2 Código MP. 2.27 MP. 2.28 MP. 2.29 M/P3 Código MP. 3.27 MP. 3.28 MP. 3.29 M/P4 Código MP. 4.27 MP. 4.28 MP. 4.29 Periodicidad 4.000 4.000 4.000 Duración Personal necesario 0:30 0:30 Caldereta + Mecánico + oficial Oficial Oficial horas horas horas Navegando En puerto / Varada X X X Tabla 31- trabajos 4.000 hs. motores principales. Fuente propia. MOTORES AUXILIARES (MA) M/A 2 Código MA. 2.7 MA. 2.15 MA. 2.18 MA. 2.20 MA. 2.21 MA. 2.22 MA. 2.24 MA. 2.25 M/A 3 Código MA. 3.7 MA. 3.15 MA. 3.18 MA. 3.20 MA. 3.21 MA. 3.22 MA. 3.24 MA. 3.25 Duración Personal necesario Comprobar Limpiar Cambiar Comprobar Comprobar Revisar Comprobar Limpiar M/A 1 Código MA. 1.7 MA. 1.15 MA. 1.18 MA. 1.20 MA. 1.21 MA. 1.22 MA. 1.24 MA. 1.25 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 horas horas horas horas horas horas horas horas 1:00 16:00 12:00 12:00 14:00 15:00 2:00 20:00 Oficial Taller Caldereta + Mecánico Taller + Oficial Taller + Oficial Taller Taller Taller Limpiar Inspeccion MA. 1.56 MA. 1.57 MA. 2.56 MA. 2.57 MA. 3.56 MA. 3.57 4.000 4.000 horas horas 40:00:00 40:00:00 Equipo de ingenieros servicio oficial Equipo de ingenieros servicio oficial Trabajo Mecanismo de control Enfriador aire de carga Toberas (Inyectores) Eje de levas Alineacion del cigüeñal Camisas Tuercas colector gases escape Enfriador de aceite TURBOCOMPRESOR Compresor y turbina Anillo de inyector Periodicidad Navegando En puerto / Varada X X X X X X X X X X X X Tabla 32- trabajos 4.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. GRUPO DE APOYO Trabajo Mecanismo de control Enfriador aire de carga Toberas (Inyectores) Parada por sobrevelocidad Eje de levas Alineacion del cigüeñal Camisas Tuercas colector gases escape Enfriador de aceite Cambio aceite carter TURBOCOMPRESOR Compresor y turbina Anillo de inyector Comprobar Limpiar Cambiar Comprobar Comprobar Comprobar Revisar Comprobar Limpiar Limpiar Inspeccion G/A 1 Código GA. 1.3 GA. 1.9 GA. 1.12 GA. 1.13 GA. 1.14 GA. 1.15 GA. 1.16 GA. 1.18 GA. 1.19 GA. 1.54 GA. 1.50 GA. 1.51 Periodicidad Duración Personal necesario 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 horas horas horas horas horas horas horas horas horas horas 1:30 1:00 3:00 1:00 6:00 8:00 8:00 4:00 8:00 1:00 Caldereta + Mecánico Oficial Caldereta + Mecánico Oficial Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Oficial + mecánico Caldereta + Mecánico Mecánico Navegando En puerto / Varada X X X X X X X X X X 4.000 4.000 horas horas 16:00 16:00 Servicio oficial Servicio oficial X X Tabla 33- trabajos 4.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. 75 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajo Espesor zapatas embrague DEPURADORAS ACEITE ACEITE 1 ACEITE 2 ACEITE 3 ACEITE 4 Periodicidad Código Código Código Código DA. 1.4 DA. 2.4 DA. 3.4 DA. 4.4 4.000 horas Horas Personal necesario 6:00 Caldereta + Mecánico Navegando X Tabla 34- trabajos 4.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia. Trabajo Espesor zapatas embrague DEPURADORAS FUEL OIL F.O. 1 F.O. 2 Periodicidad Código Código DF. 1.4 DF. 2.4 4.000 horas Horas Personal necesario 6:00 Caldereta + Mecánico En puerto / Varada X Tabla 35- trabajos 4.000 hs. depuradoras fueloil. Fuente propia. Trabajos a realizar cada 6.000 horas de funcionamiento EQUIPO Trabajo Segmentos del pistón Comprobar Eje del pistón Cambiar Cojinetes eje del pistón Cambiar Cambio de válvulas Cambiar COMPRESOR AIRE ARRANQUE Nº 1 PRINCIPAL ER-BR WP 65L COMPRESOR AIRE ARRANQUE Nº 2 PRINCIPAL ER-BR WP 65L COMPRESOR AIRE DE TRABAJO COMPRESOR AIRE CONTROL COMPRESOR AIRE MOTORES AUXILIARES COMPRESOR AIRE SONICO Código CAP. 1.7 CAP. 1.8 CAP. 1.9 CAP. 1.10 Código CAP. 2.7 CAP. 2.8 CAP. 2.9 CAP. 2.10 Código CT. 1.7 CT. 1.8 CT. 1.9 CT. 1.10 Código CAC. 1.7 CAC. 1.8 CAC. 1.9 CAC. 1.10 Código CMA. 1.7 CMA. 1.8 CMA. 1.9 CMA. 1.10 Código CS. 1.7 CS. 1.8 CS. 1.9 CS. 1.10 Periocidad 6.000 6.000 6.000 6.000 horas horas horas horas Duración 2:00 16:00 12:00 8:00 Personal necesario Navegando Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico caldereta + Mecánico En puerto / Varada X X X X Tabla 36- trabajos 6.000 hs. Compresores. Fuente propia. 76 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 8.000 horas de funcionamiento Trabajo Conexiones de tubos flexibles Inspeccion M/P1 Código MP. 1.35 M/P2 Código MP. 2.35 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P3 M/P4 Periodicidad Código Código MP. 3.35 MP. 4.35 8.000 horas Personal necesario Oficial Duración 2:00 Navegando En puerto / Varada X TURBOCOMPRESOR Compresor y turbina Limpiar MP. 1.67 MP. 2.67 MP. 3.67 MP. 4.67 8.000 horas 15:00 Cojinetes Cambiar MP. 1.68 MP. 2.68 MP. 3.68 MP. 4.68 8.000 horas 15:00 Equipo de ingenieros servicio oficial Equipo de ingenieros servicio oficial X X Tabla 37- trabajos 8.000 hs. motores principales. Fuente propia. EQUIPO Acoplamiento Trabajo Comprobar COMPRESOR AIRE COMPRESOR COMPRESOR COMPRESOR ARRANQUE Nº 1 AIRE ARRANQUE AIRE DE AIRE PRINCIPAL ER-BR Nº 2 PRINCIPAL TRABAJO CONTROL WP 65L ER-BR WP 65L COMPRESOR AIRE MOTORES AUXILIARES COMPRESOR AIRE SONICO Código Código Código Código Código Código CAP. 1.13 CAP. 2.13 CT. 1.13 CAC. 1.13 CMA. 1.13 CS. 1.13 Periocidad 8.000 horas Duración 4:00 Personal necesario Caldereta + Mecánico Navegando En puerto / Varada X Tabla 38- trabajos 8.000 hs. Compresores. Fuente propia. 77 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Cambiar Revisar Inspección Inspección Revisar Revisar Revisar M/A 1 Código MA. 1.23 MA. 1.26 MA. 1.27 MA. 1.28 MA. 1.29 MA. 1.30 MA. 1.31 M/A 2 Código MA. 2.23 MA. 2.26 MA. 2.27 MA. 2.28 MA. 2.29 MA. 2.30 MA. 2.31 MOTORES AUXILIARES (MA) M/A 3 Periodicidad Código MA. 3.23 8.000 horas MA. 3.26 8.000 horas MA. 3.27 8.000 horas MA. 3.28 8.000 horas MA. 3.29 8.000 horas MA. 3.30 8.000 horas MA. 3.31 8.000 horas Válvula termostatica A/T Limpiar MA. 1.32 MA. 2.32 MA. 3.32 8.000 Válvula de control B/T Limpiar MA. 1.33 MA. 2.33 MA. 3.33 Limpiar Inspección Revisar Revisar Cambiar Inspección MA. 1.34 MA. 1.35 MA. 1.36 MA. 1.37 MA. 1.38 MA. 1.39 MA. 2.34 MA. 2.35 MA. 2.36 MA. 2.37 MA. 2.38 MA. 2.39 Cambiar MA. 1.58 MA. 2.58 Trabajo Camisas(Aro antidesgaste) Cojinete eje de equilibrio Engranaje impulsión eje levas Engranaje impulsión regulador Bomba A/T acoplada Bomba B/T acoplada Bomba aceite acoplada Válvula termostatica aceite Cojinete cabeza y pie biela Holgura cojinete de empuje Culatas Aros de pistón Cojinetes principales TURBOCOMPRESOR Cojinetes Duración Personal necesario 15:00 15:00 15:00 15:00 15:00 15:00 15:00 Taller Taller Taller Taller Taller Taller Taller En puerto / Varada X X X X X X X horas 8:00 Caldereta + Mecánico X 8.000 horas 8:00 Caldereta + Mecánico X MA. 3.34 MA. 3.35 MA. 3.36 MA. 3.37 MA. 3.38 MA. 3.39 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 horas horas horas horas horas horas 8:00 12:00 12:00 10:00 20:00 20:00 Caldereta + Mecánico Taller Taller Taller Taller Taller X X X X X X MA. 3.58 8.000 horas 50:00:00 Equipo de ingenieros servicio oficial Navegando X X Tabla 39- trabajos 8.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. GRUPO DE APOYO Trabajo Camisas(Aro antidesgaste) Cojinete eje de equilibrio Engranaje impulsión eje levas Engranaje impulsión regulador Bomba A/T acoplada Bomba B/T acoplada Bomba aceite acoplada Válvula termostatica A/T Válvula de control B/T Válvula termostatica aceite Cojinete cabeza y pie biela Holgura cojinete de empuje Culatas Aros de pistón Cojinetes principales TURBOCOMPRESOR Cojinetes Cambiar Revisar Inspeccion Inspeccion Revisar Revisar Revisar Limpiar Limpiar Limpiar Inspeccion Revisar Revisar Cambiar Inspeccion G/A 1 Código GA. 1.17 GA. 1.20 GA. 1.21 GA. 1.22 GA. 1.23 GA. 1.24 GA. 1.25 GA. 1.26 GA. 1.27 GA. 1.28 GA. 1.29 GA. 1.30 GA. 1.31 GA. 1.32 GA. 1.33 Cambiar GA. 1.52 Periodicidad Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 8.000 horas horas horas horas horas horas horas horas horas horas horas horas horas horas horas 16:00 15:00 15:00 3:00 20:00 15:00 15:00 15:00 15:00 15:00 15:00 8:00 8:00 8:00 12:00 Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico X X X X X X X X X X X X X X X 8.000 horas 16:00 Servicio oficial X Tabla 40- trabajos 8.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. 78 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 12.000 horas de funcionamiento Trabajo Bomba aceite acoplada Bomba A/T acoplada Bomba B/T acoplada Cojinete cabeza y pie biela Enfriador aire de carga Filtro aire sistema neumatico Inspección Inspección Inspección Inspeccion Limpiar Limpiar M/P1 Código MP. 1.32 MP. 1.33 MP. 1.34 MP. 1.41 MP. 1.43 MP. 1.44 M/P2 Código MP. 2.32 MP. 2.33 MP. 2.34 MP. 2.41 MP. 2.43 MP. 2.44 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P3 M/P4 Código Código MP. 3.32 MP. 4.32 MP. 3.33 MP. 4.33 MP. 3.34 MP. 4.34 MP. 3.41 MP. 4.41 MP. 3.43 MP. 4.43 MP. 3.44 MP. 4.44 Periodicidad 12.000 12.000 12.000 12.000 12.000 12.000 Duración Personal necesario Navegando horas horas horas horas horas horas 15:00 15:00 15:00 20:00 10:00 1:30 Taller Taller Taller Taller Taller Taller En puerto / Varada X X X X X X Tabla 41- trabajos 12.000 hs. motores principales. Fuente propia. EQUIPO Controlar pistón y cilindro Cojinete motor Trabajo Comproba r Comproba r COMPRESOR COMPRESOR COMPRESOR AIRE AIRE COMPRESOR COMPRESO AIRE COMPRESOR ARRANQUE Nº 1 ARRANQUE Nº AIRE DE R AIRE MOTORES AIRE SONICO PRINCIPAL ER- 2 PRINCIPAL TRABAJO CONTROL AUXILIARES BR WP 65L ER-BR WP 65L Periocidad Duración Código Código Código Código Código Código CAP. 1.11 CAP. 2.11 CT. 1.11 CAC. 1.11 CMA. 1.11 CS. 1.11 12.000 horas 8:00 CAP. 1.12 CAP. 2.12 CT. 1.12 CAC. 1.12 CMA. 1.12 CS. 1.12 12.000 horas 8:00 Personal necesario Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Navegando En puerto / Varada X X Tabla 42- trabajos 12.000 hs. Compresores. Fuente propia. 79 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 16.000 horas de funcionamiento Trabajo Amortiguador vibraciones Comprobar M/P1 Código MP. 1.45 M/P2 Código MP. 2.45 M/P3 Código MP. 3.45 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P4 Periodicidad Código MP. 4.45 16.000 horas Duración Personal necesario 20:00 Taller Navegando En puerto / Varada X Tabla 43- trabajos 16.000 hs. motores principales. Fuente propia. MOTORES AUXILIARES (MA) Trabajo Bomba alimentación combustible Cojinete impulsión regulador Bomba aceite prelubricación Amortiguador vibraciones Cojinetes árbol de levas Cojinete accionamto válvulas Bombas inyección Revisar Revisar Revisar Inspeccion Revisar Revisar Revisar M/A 1 Código MA. 1.40 MA. 1.41 MA. 1.42 MA. 1.43 MA. 1.44 MA. 1.45 MA. 1.46 M/A 2 Código MA. 2.40 MA. 2.41 MA. 2.42 MA. 2.43 MA. 2.44 MA. 2.45 MA. 2.46 M/A 3 Código MA. 3.40 MA. 3.41 MA. 3.42 MA. 3.43 MA. 3.44 MA. 3.45 MA. 3.46 Periodicidad 16.000 16.000 16.000 16.000 16.000 16.000 16.000 Duración Personal necesario 16:00 16:00 16:00 8:00 16:00 16:00 16:00 Taller Taller Taller Taller Taller Taller Taller horas horas horas horas horas horas horas Navegando En puerto / Varada X X X X X X X Tabla 44- trabajos 16.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. GRUPO DE APOYO Trabajo Bomba alimentación combust. Cojinete impulsión regulador Bomba aceite prelubricación Amortiguador vibraciones Cojinetes árbol de levas Cojinete accionamto.válvulas Bombas inyección Revisar Revisar Revisar Inspeccion Revisar Revisar Revisar G/A 1 Código GA. 1.34 GA. 1.35 GA. 1.36 GA. 1.37 GA. 1.38 GA. 1.39 GA. 1.40 Periodicidad 16.000 16.000 16.000 16.000 16.000 16.000 16.000 horas horas horas horas horas horas horas Duración 12:00 10:00 15:00 15:00 12:00 12:00 12:00 Personal necesario Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Navegando En puerto / Varada X X X X X X X Tabla 45- trabajos 16.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. 80 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque DEPURADORAS ACEITE Trabajo ACEITE 1 Código ACEITE 2 ACEITE 3 ACEITE 4 Código Código Código Cambiar rodamientos eje vertical DA. 1.5 DA. 2.5 DA. 3.5 DA. 4.5 16.000 horas 12:00 Cambiar rodamientos eje horizontal DA. 1.6 DA. 2.6 DA. 3.6 DA. 4.6 16.000 horas 3:00 Cambiar zapatas embrague DA. 1.7 DA. 2.7 DA. 3.7 DA. 4.7 16.000 horas 2:00 Periodicidad Horas Personal necesario Navegando En puerto / Varada Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico X X X X X X Tabla 46- trabajos 16.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia. DEPURADORAS FUEL OIL Trabajo Cambiar rodamientos eje vertical Cambiar rodamientos eje horizontal Cambiar zapatas embrague F.O. 1 Código DF. 1.5 DF. 1.6 DF. 1.7 F.O. 2 Código DF. 2.5 DF. 2.6 DF. 2.7 Periodicidad 16.000 16.000 16.000 horas horas horas Horas Personal necesario 12:00 3:00 2:00 Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Navegando En puerto / Varada X X X Tabla 47- trabajos 16.000 hs. depuradoras combustible. Fuente propia. Trabajos a realizar cada 18.000 horas de funcionamiento Trabajo Cojinete eje del regulador Comprobar Bombas de inyeccion Revisión Aceite lubricante virador Cambiar Dilata.expansion colector escape Comprobar M/P1 Código MP. 1.48 MP. 1.49 MP. 1.50 MP. 1.51 M/P2 Código MP. 2.48 MP. 2.49 MP. 2.50 MP. 2.51 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P3 M/P4 Periodicidad Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada Código Código MP. 3.48 MP. 4.48 18.000 horas 15:00 Taller X MP. 3.49 MP. 4.49 18.000 horas 15:00 Taller X MP. 3.50 MP. 4.50 18.000 horas 1:00 Caldereta + 1 Mecánico X MP. 3.51 MP. 4.51 18.000 horas 20:00 Taller + oficial X Tabla 48- trabajos 18.000 hs. motores principales. Fuente propia. Trabajos a realizar cada 20.000 horas de funcionamiento 81 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Culatas Aros antipulidos camisas Camisas Aros anti-desgaste camisas Piston Aros de pistón M/P1 Trabajo Código Revision MP. 1.30 Inspección MP. 1.31 Revisar MP. 1.37 Cambiar MP. 1.38 Revisar MP. 1.39 Cambiar MP. 1.40 M/P2 Código MP. 2.30 MP. 2.31 MP. 2.37 MP. 2.38 MP. 2.39 MP. 2.40 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P3 M/P4 Periodicidad Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada Código Código MP. 3.30 MP. 4.30 20.000 horas 15:00 Taller X MP. 3.31 MP. 4.31 20.000 horas 15:00 Taller X MP. 3.37 MP. 4.37 20.000 horas 15:00 Taller X MP. 3.38 MP. 4.38 20.000 horas 15:00 Taller X MP. 3.39 MP. 4.39 20.000 horas 15:00 Taller X MP. 3.40 MP. 4.40 20.000 horas 20:00 Taller X Tabla 49- trabajos 20.000 hs. motores principales. Fuente propia. 82 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 24.000 horas de funcionamiento Trabajo Apriete pernos fijacion motor Comprobar Galerias refrigeracion piston Inspeccion Engranaje accion. Eje de levas Inspección Mecanismo válvulas Comprobar Enfriador aceite Limpiar Válvula termostatica aceite Limpiar Válvula termostatica A/T Limpiar Válvula termostatica B/T Limpiar Válvula principal de arranque Revisión Dispositivo mecanico sobrevelocidad Revisión Cojinete eje de levas Inspeccion M/P1 Código MP. 1.52 MP. 1.53 MP. 1.54 MP. 1.55 MP. 1.56 MP. 1.57 MP. 1.58 MP. 1.59 MP. 1.60 MP. 1.61 MP. 1.62 M/P2 Código MP. 2.52 MP. 2.53 MP. 2.54 MP. 2.55 MP. 2.56 MP. 2.57 MP. 2.58 MP. 2.59 MP. 2.60 MP. 2.61 MP. 2.62 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P4 Periodicidad Código MP. 4.52 24.000 horas MP. 4.53 24.000 horas MP. 4.54 24.000 horas MP. 4.55 24.000 horas MP. 4.56 24.000 horas MP. 4.57 24.000 horas MP. 4.58 24.000 horas MP. 4.59 24.000 horas MP. 4.60 24.000 horas MP. 4.61 24.000 horas MP. 4.62 24.000 horas M/P3 Código MP. 3.52 MP. 3.53 MP. 3.54 MP. 3.55 MP. 3.56 MP. 3.57 MP. 3.58 MP. 3.59 MP. 3.60 MP. 3.61 MP. 3.62 Duración Personal necesario 20:00 20:00 20:00 20:00 20:00 15:00 15:00 15:00 20:00 20:00 20:00 Taller Taller Taller Taller Taller Taller Caldereta + 1 Mecánico Caldereta + 1 Mecánico Taller Taller Taller Navegando En puerto / Varada X X X X X X X X X X X Tabla 50- trabajos 24.000 hs. motores principales. Fuente propia. Acople flexible Cigüeñal Pernos fijación motor Elementos flex. Asiento motor Regulador Sistema parada p/sobrevelocidad M/A 1 Trabajo Código Revisar MA. 1.47 Revisar MA. 1.48 Comprobar MA. 1.49 Revisar MA. 1.50 Revisar MA. 1.51 Revisar MA. 1.52 M/A 2 Código MA. 2.47 MA. 2.48 MA. 2.49 MA. 2.50 MA. 2.51 MA. 2.52 MOTORES AUXILIARES (MA) M/A 3 Periodicidad Código MA. 3.47 24.000 horas MA. 3.48 24.000 horas MA. 3.49 24.000 horas MA. 3.50 24.000 horas MA. 3.51 24.000 horas MA. 3.52 24.000 horas Duración 20:00 20:00 16:00 20:00 16:00 12:00 Personal necesario Taller Taller Taller Taller Taller Taller Navegando En puerto / Varada X X X X X X Tabla 51- trabajos 24.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. GRUPO DE APOYO Acople flexible Cigüeñal Pernos fijación motor Elementos flex. Asiento motor Regulador Sistema parada p/sobrevelocidad G/A 1 Trabajo Código Revisar GA. 1.41 Revisar GA. 1.42 Comprobar GA. 1.43 Revisar GA. 1.44 Revisar GA. 1.45 Revisar GA. 1.46 Periodicidad 24.000 24.000 24.000 24.000 24.000 24.000 horas horas horas horas horas horas Duración Personal necesario Navegando 10:00 15:00 15:00 15:00 20:00 20:00 Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Caldereta + Mecánico Oficial En puerto / Varada X X X X X X Tabla 52- trabajos 24.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. 83 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 36.000 horas de funcionamiento M/P1 Código Cojinete cabeza y pie biela Cambiar MP. 1.42 Cojinete principal Cambiar MP. 1.47 Distribuidor aire arranque Revisión MP. 1.63 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P3 M/P4 En puerto / Periodicidad Duración Personal necesario Navegando Código Código Varada MP. 3.42 MP. 4.42 36.000 horas 6:00 Taller X MP. 3.47 MP. 4.47 36.000 horas 15:00 Taller X MP. 3.63 MP. 4.63 36.000 horas 20:00 Taller X M/P2 Código MP. 2.42 MP. 2.47 MP. 2.63 Trabajo Tabla 53- trabajos 36.000 hs. motores principales. Fuente propia. Trabajos a realizar cada 48.000 horas de funcionamiento MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P4 Periodicidad Código Trabajo M/P1 Código M/P2 Código M/P3 Código Cambiar MP. 1.69 MP. 2.69 MP. 3.69 Duración Personal necesario 15:00 Equipo de ingenieros servicio oficial Navegando En puerto / Varada TURBOCOMPRESOR Compresor del turbocompresor MP. 4.69 48.000 horas X Tabla 54- trabajos 48.000 hs. motores principales. Fuente propia. MOTORES AUXILIARES (MA) TURBOCOMPRESOR Rotor Trabajo M/A 1 Código M/A 2 Código M/A 3 Código Cambiar MA. 1.59 MA. 2.59 MA. 3.59 Periodicidad 48.000 horas Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada X X 50:00:00 Equipo de ingenieros servicio oficial Tabla 55- trabajos 48.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. GBRUPO DE APOYO TURBOCOMPRESOR Rotor Trabajo G/A 1 Código Cambiar GA. 1.53 Periodicidad 48.000 horas Duración Personal necesario Navegando 16:00 Servicio oficial En puerto / Varada X Tabla 56- trabajos 48.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. 84 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque DEPURADORAS ACEITE ACEITE 1 ACEITE 2 ACEITE 3 ACEITE 4 Trabajo Código Código Código Código DA. 2.8 DA. 3.8 DA. 4.8 Cambiar amortiguador vibraciones DA. 1.8 Periodicidad 48.000 horas Horas Personal necesario Navegando 8:00 Caldereta + Mecánico X En puerto / Varada X Tabla 57- trabajos 48.000 hs. depuradoras aceite. Fuente propia. DEPURADORAS FUEL OIL Trabajo F.O. 1 Código F.O. 2 Código Cambiar amortiguador vibraciones DF. 1.8 DF. 2.8 Periodicidad 48.000 Horas horas 8:00 Personal necesario Navegando En puerto / Varada Caldereta + Mecánico X Tabla 58- trabajos 48.000 hs. depuradoras combustible. Fuente propia. Trabajos a realizar cada 60.000 horas de funcionamiento M/P1 Trabajo Código Revision general de motor Desmontar MP. 1.64 REDUCTORA REINTJES Revision total reductora MP. 1.72 MOTORES PRINCIPALES (MP) M/P2 M/P3 M/P4 Periodicidad Código Código Código MP. 2.64 MP. 3.64 MP. 4.64 60.000 horas MP. 2.72 MP. 3.72 MP. 4.72 60.000 horas Duración Personal necesario Navegando 50:00 Taller Equipo de ingenieros servicio oficial 50:00:00 En puerto / Varada X X Tabla 59- trabajos 60.000 hs. motores principales. Fuente propia. 85 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 64.000 horas de funcionamiento M/A 1 Código Revisión general del motor Desmontar MA. 1.53 Trabajo M/A 2 Código MA. 2.53 MOTORES AUXILIARES (MA) M/A 3 Periodicidad Código MA. 3.53 64.000 horas Duración Personal necesario Navegando 50:00:00 Taller En puerto / Varada X Tabla 60- trabajos 64.000 hs. motores auxiliares. Fuente propia. GRUPO DE APOYO G/A 1 Trabajo Código Revisión general del motor Desmontar GA. 1.47 Periodicidad 64.000 horas Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada 15:00 Caldereta + Mecánico X Tabla 61- trabajos 64.000 hs. grupo apoyo. Fuente propia. 86 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 4.3 Organización de las actividades de mantenimiento Una vez se ha definido la duración y periodicidad de los trabajos, se puede calcular la carga de trabajo del equipo de máquinas. Teniendo en cuenta el modelo de explotación del buque, es útil definir la carga de trabajo en un periodo de una semana. De acuerdo con las actuales condiciones laborales a bordo, se trabaja 6 días de la semana y en los que se establecen turnos de guardia de 8 horas. Por lo tanto, se puede considerar que se dispone de 12 horas laborables al día para llevar a cabo las actividades de mantenimiento, pero considerando las condiciones de guardias, maniobras, al tener en cuenta la ruta actual y las maniobras de entrada y salida a puerto. Se ha planificado una jornada laboral de cinco días para la realización de las actividades de mantenimiento preventivo, para procurar disponer del sábado con una baja carga de trabajo para realizar las actividades cuya periodicidad es semanal, considerando la poca relevancia de estas desde el punto de vista de la frecuencia y carga de trabajo que estas suponen. Se ha valorado que las actividades con periodicidad semanal no son relevantes teniendo en cuenta que ninguna de ella supera una hora laboral de carga de trabajo. No se han planificado ninguna actividad de mantenimiento preventivo el domingo para disponer de un día para poder recuperar trabajos atrasados y poder dar un día libre al personal del departamento de máquinas, siempre y cuando sea posible. El departamento de máquinas del buque esta compuesto por seis personas, excluyendo al jefe de máquinas, sobre el que recaen las actividades administrativas, control y planificación, siendo este el responsable del correcto funcionamiento y conservación del buque. Consecuentemente, las actividades de mantenimiento y control recaerán sobre los tres oficiales, cada uno con su correspondiente horario de guardia, y un caldereta y dos mecánicos. Se planifican las intervenciones de forma que resulte una carga de trabajo lo más homogénea posible, con el objetivo de completar los trabajos designados dentro del 40% del tiempo total de una jornada laboral de 8 horas laborales. Se reserva un 60% del tiempo de la jornada laboral para las potenciales intervenciones de emergencia de mantenimiento correctivo que pueden surgir al tener en cuenta la longevidad del buque. Con todo ello queda tiempo suficiente para realizar para realizar las actividades de mantenimiento preventivo previstas para otros equipos y servicios a mantener. Los trabajos bianuales y cuatrianuales no se planifican considerando las características del trabajo y su duración se realizarán en la varada la cual esta planificada cada dos años. La varada esta planificada para una estancia en dique seco de un total de tres semanas, siendo éste un tiempo suficiente para la realización de los trabajos arriba mencionados. 87 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Se ha excluido de la planificación los servicios de mantenimiento cero horas de la planta de propulsión y auxiliares partiendo de la premisa que debido a la naturaleza delos trabajos, se realizarán en un periodo de astillero con una periodicidad de siete años. 88 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Planificación mensual de los trabajos Tabla 62 – Distribución de los trabajos Mensual. Fuente propia. Tabla 63 - Distribución de los trabajos Mensual. Fuente propia. Planificación bimestral de los trabajos Tabla 64 - Distribución de los trabajos bimestral. Fuente propia. 89 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Planificación cuatrimestral de los trabajos Tabla 65 - Distribución cuatrimestral de los trabajos. Fuente propia. Tabla 66 - Distribución cuatrimestral de los trabajos. Fuente propia. Planificación de los trabajos a realizar cada ocho meses Tabla 67 - Distribución trabajos a realizar cada 8 meses. Fuente Tabla de 68 los - Distribución de los trabajos a realizar cadapropia. 8 meses. Fuente propia. 90 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Tabla 69 - Distribución de los trabajos a realizar cada 8 meses. Fuente propia. Tabla 70 - Distribución de los trabajos a realizar cada 8 meses. Fuente propia. Tabla 71 - Distribución de los trabajos a realizar cada 8 meses. Fuente propia. Planificación de los trabajos a realizar cada diez meses Tabla 72 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. 91 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Tabla 73 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. Tabla 74 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. Tabla 75 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. Tabla 76 - Distribución de los trabajos a realizar cada 10 meses. Fuente propia. 92 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Planificación de los trabajos anuales Tabla 77- Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. Tabla 78 - Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. Tabla 79 - Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. Tabla 80 - Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. 93 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Tabla 81- Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. Tabla 82 - Distribución de los trabajos a realizar cada 12 meses. Fuente propia. Planificación de los trabajos bianuales Tabla 83 - Distribución de los trabajos a realizar cada 24 meses. Fuente propia. Tabla 84- Distribución de los trabajos a realizar cada 24 meses. Fuente propia. 94 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Tabla 85 - Distribución de los trabajos a realizar cada 24 meses. Fuente propia. Planificación de los trabajos a realizar cada cuatrienio Tabla 86- Distribución de los trabajos a realizar cada 48 meses. Fuente propia. Tabla 87- Distribución de los trabajos a realizar cada 48 meses. Fuente propia. Tabla 88 - Distribución de los trabajos a realizar cada 48 meses. Fuente propia. Tabla 89 - Distribución de los trabajos a realizar cada 48 meses. Fuente propia. 95 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 4.4 Trabajos sin planificar Adoptando las medidas planificadoras expuestas, conseguimos tener una herramienta de trabajo, en este caso el buque, en condiciones óptimas y se obtendrán los resultados pretendidos, evitando situaciones de riesgo que motivarían pérdidas materiales, económicas y en un escenario adverso daños personales. Si bien la finalidad es lo comentado en el párrafo anterior, con esta planificación se ha buscado por un lado maximizar el recurso humano, empleándolo de forma conveniente y productiva y por otro lado utilizar los medios materiales de forma adecuada, repercutiendo ambos objetivos en un adecuado rendimiento económico, finalidad de toda empresa. Existen otros trabajos de mantenimiento los cuales por cuya carga de trabajo y periodicidad no repercuten en la carga de trabajo semanal planificada, los cuales quedan representados en las siguientes tablas. Trabajos a realizar semanalmente VARIOS EQUIPOS Trabajos Codigo SEPARADOR SENTINAS FACET Celula medicion Limpiar SS.1 TURBOS MMPP Y MMAA Filtros de aire Cambiar FTB.1 GRUPOS A/A Bomba aceite compresores parados Arrancar GAC.0.1 PRUEBA GRUPO DE APOYO, EMERGENCIA Y UPS TRANSITORIOS PRUEBA P.1 TOMA DE PARAMETROS FOULING-CORR ANOTAR FC.1 ANALIZAR AGUA HIDRÓFORO DESTILADA Y TK AGUA CALDERAS TK agua calderas Analizar AAH.1 Hidróforo destilada Analizar AAH.2 Periodicidad Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada 7 dias 0:20 2nd Oficial 7 dias 0:45 Engrasador 7 dias 0:15 1r Oficial 7 días 1:00 ETO 7 días 0:10 3r Oficial X 7 7 dias dias 0:25 3r Oficial 0:25 3r Oficial X X X X X X X Tabla 90 - Trabajos a realizar cada 7 días. Fuente propia. 96 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada quince días VARIOS EQUIPOS PLANTAS SÉPTICAS Tanque de grasas Rejillas GRUPO 1 Cambio cojinetes motor Limpieza Condensador Cambio aceite compresor Filtros de aceite Filtros deshidratadores Relleno de refrigerante GRUPO 2 Cambio cojinetes motor Limpieza Condensador Cambio aceite compresor Filtros de aceite Filtros deshidratadores Relleno de refrigerante GRUPO 3 Cambio cojinetes motor Limpieza Condensador Cambio aceite compresor Filtros de aceite Filtros deshidratadores Relleno de refrigerante FILTRO ASP DEP F/O Y SED. Trabajos Codigo Limpieza Limpieza PS.1 PS.2 15 15 dias dias Cambio Limpieza Cambio Cambio Cambio R-507 GAC1.1 GAC1.2 GAC1.3 GAC1.4 GAC1.5 GAC1.6 15 15 15 15 15 15 dias dias dias dias dias dias 2:30 1:00 0:15 0:15 0:15 0:15 Caldereta Caldereta Caldereta Caldereta Caldereta Caldereta X X X X X X Cambio Limpieza Cambio Cambio Cambio R-507 GAC2.1 GAC2.2 GAC2.3 GAC2.4 GAC2.5 GAC2.6 15 15 15 15 15 15 dias dias dias dias dias dias 2:30 1:00 0:15 0:15 0:15 0:15 Caldereta Caldereta Caldereta Caldereta Caldereta Caldereta X X X X X X Cambio Limpieza Cambio Cambio Cambio R-507 GAC3.1 GAC3.2 GAC3.3 GAC3.4 GAC3.5 GAC3.6 15 15 15 15 15 15 dias dias dias dias dias dias 2:30 1:00 0:15 0:15 0:15 0:15 Caldereta Caldereta Caldereta Caldereta Caldereta Caldereta X X X X X X 15 días 2:00 Engrasador X 15 dias 0:20 2nd Oficial X 15 días 1:00 3r Oficial 18:20 X LIMPIAR FAD.1 FILTROS AIRE CONTROL Filtros aire control LIMPIAR FAC.3 COMPROBAR FUNCIONAMEINTO DE LAS VALVULAS DE SENTINAS REVISAR CVS.1 Tiempo total de trabajo Periodicidad Duración Personal necesario 1:00 0:30 Caldereta+ Engrasador Caldereta+ Engrasador Navegando En puerto / Varada X X Tabla 91 - Trabajos a realizar cada 15 días. Fuente propia. Trabajos a realizar cada treinta días VARIOS EQUIPOS Trabajos Codigo CALDERAS Condensador vapor sobrante y ánodos Limpieza CALD.1 Canastilla bba A/S Condensador V.S. Limpieza CALD.2 GENERADOR AGUA DULCE FACET Evaporador Limpieza GAD.1 Canastilla filtro A/S Limpieza GAD.2 GRUPOS A/A Relleno de refrigerante R-422 GAC.0.2 REVISION PICK-UP Y FUEL-RACK MM.PP REVISAR FP&R.1 FILTROS AIRE CONTROL Filtro válvula solenoide LIMPIAR FAC.1 Condensador secadores LIMPIAR FAC.2 ENGRASE ALTERNADORES Alternador generador Nº1 A.G.1 EA.3 Alternador generador Nº2 A.G.2 EA.4 Alternador generador Nº3 A.G.3 EA.5 CAMBIO CALDERA EN SERVICIO CAMBIO CALD.1 COMPROBAR AISLAMIENTO EQUIPOS CUADRO PRINCIPAL REVISAR MT.1 COMPROBAR AISLAMIENTO EQUIPOS CUADRO EMERGENCIA REVISAR MT.2 Tiempo total de trabajo Periodicidad Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada 30 30 dias dias 1:00 Caldereta+ Engrasador 0:25 Engrasador X X X 30 30 dias dias 4:00 Caldereta 0:30 Caldereta X X X X 30 días 0:15 1r Oficial X 30 días 1:00 3r Oficial X 30 30 dias dias 0:15 2nd Oficial 0:15 2nd Oficial X X 30 30 30 dias dias dias 0:15 ETO + Engrasador 0:15 ETO + Engrasador 0:15 ETO + Engrasador X X X 30 días 1:30 1r Oficial + 2nd Oficial X 30 días 0:45 ETO X 30 días 0:25 ETO 11:05 X Tabla 92 - Trabajos a realizar cada 30 días. Fuente propia. 97 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada sesenta días VARIOS EQUIPOS CALDERAS Mantenimiento quemador caldera Br Mantenimiento quemador caldera Er FILTROS AIRE ALTERNADORES Trabajos Codigo Revisión Revisión CALD.4 CALD.5 60 60 dias dias 1:30 1r Oficial 1:30 1r Oficial X X M.A 1 M.A 2 M.A 3 COLA BR COLA ER FAA.1 FAA.2 FAA.3 FAA.4 FAA.5 60 60 60 60 60 días días días días días 1:00 1:00 1:00 1:00 1:00 ETO ETO ETO ETO ETO X X X X X RV.1 RV.2 RV.3 RV.4 60 60 60 60 días días días días 1r Oficial + caldereta 1r Oficial + caldereta 1r Oficial + caldereta 1r Oficial + caldereta X X X X AND.1 AND.2 AND.3 AND.4 AND.5 60 60 60 60 60 días días días días días Caldereta + Engrasador Caldereta + Engrasador Caldereta + Engrasador Caldereta + Engrasador Caldereta + Engrasador X X X X X Periodicidad Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada REVISION VULKAN M.P 1 M.P 2 M.P 3 M.P 4 CAMBIAR ÁNODOS ENTRADA Y SALIDA ENFRIADORES Enfriador SEC BR. SEC Br Enfriador SEC ER. SEC Er Enfriador SEC reserva SEC Rv Enfriador SEC MM.AA. Pr SEC MM.AA Pr Enfriador SEC MM.AA. Pp SEC MM.AA Pp Tiempo total de trabajo 1:30 1:30 1:30 1:30 0:45 0:45 0:45 0:45 0:45 17:45 Tabla 93 - Trabajos a realizar cada 60 días. Fuente propia. Trabajos a realizar cada noventa días VARIOS EQUIPOS CALDERAS Filtros Combustible Tiempo total de trabajo Trabajos Codigo Limpieza CALD.3 Periodicidad 90 dias Duración Personal necesario 1:30 Caldereta 1:30 Navegando En puerto / Varada X X Tabla 94 - Trabajos a realizar cada 90 días. Fuente propia. Trabajos a realizar cada ciento ochenta días VARIOS EQUIPOS Trabajos Codigo GENERADOR AGUA DULCE FACET Fugas entre cuerpo y tapa Comprobar GAD.3 Fugas entre bridas Comprobar GAD.4 LIMPIEZA ENFRIADORES DE ACEITE ESTABILIZADORES LIMPIAR LE.1 ENGRASE ALTERNADORES Alternador eje ER. COLA ER EA.1 Alternador eje BR. COLA BR EA.2 Tiempo total de trabajo Periodicidad Duración Personal necesario Navegando En puerto / Varada 180 180 dias dias 0:15 Caldereta 0:15 Caldereta 180 días 2:00 Caldereta + Engrasador X 180 180 dias dias 0:15 ETO + Engrasador 0:15 ETO + Engrasador 3:00 X X X X X X Tabla 95 - Trabajos a realizar cada 180 días. Fuente propia. 98 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Trabajos a realizar cada 360 días VARIOS EQUIPOS ENFRIADORES SEC Enf M.M.P.P. Br Enf M.M.P.P. Er Enf Reserva Enf M.M.A.A. Pr Enf M.M.A.A. Pp GENERADOR AGUA DULCE FACET Bomba completa agua dulce SEPARADOR SENTINAS FACET Tanque y placas del separador Grasa bomba y caja de engranajes Tiempo total de trabajo Trabajos Codigo LIMPIEZA LIMPIEZA LIMPIEZA LIMPIEZA LIMPIEZA ENF.1 ENF2 ENF3 ENF4 ENF.5 360 360 360 360 360 dias dias dias dias dias Desmontar GAD.5 360 dias Limpiar Renovar SS.2 SS.3 360 360 dias dias Periodicidad Duración 0:45 0:45 0:45 0:45 0:45 Personal necesario Navegando En puerto / Varada Taller Taller Taller Taller Taller Taller 3:00 Caldereta+ Engrasador 3:00 Caldereta+ Engrasador 9:45 X X X X X X X X X Tabla 96 - Trabajos a realizar cada 360 días. Fuente propia. 4.5 Orden de trabajo Una vez aplicada la distribución de trabajos definida anteriormente en el apartado 4.3, el jefe del departamento de máquinas debe proceder con la elaboración de las ordenes de trabajo, a fin de informar diariamente o semanalmente al personal de mantenimiento de sala de máquinas de las tareas programadas. Tabla 97 - Orden de trabajo semana . Fuente propia 99 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Capítulo 5. Propuesta adaptación del buque a la nueva normativa medioambiental El transporte marítimo es un elemento clave para el comercio internacional y la cadena de suministro mundial. Se estima que más del 80% del volumen de mercancías se transporta por vía marítima y permite a países insulares e islas acceder a los mercados globales. A pesar de que, el transporte marítimo sea uno de los métodos de transporte de mercancías más eficientes, basándonos en la ratio de emisiones de gases contaminantes por tonelada, representa aproximadamente el 3% de las emisiones de CO 2 a nivel global. El transporte marítimo se enfrenta a dos desafíos al mismo tiempo, la reducción de las emisiones y al mismo tiempo adaptarse a los impactos potenciales del cambio climático. 5.1 Definición y parámetros que definen la eficiencia 5.1.1 Definición e historia La definición de la eficiencia presentada por la RAE expone lo siguiente, capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un efecto determinado 15 . En 1824, un ingeniero y físico francés, Nicolas Léonard Sadi Carnot avanzó el estudio de la segunda ley al formar un principio (también llamado la regla de Carnot) que especifica los límites de la máxima eficiencia que cualquier motor térmico puede obtener. En resumen, este principio establece que la eficiencia de un ciclo termodinámico depende únicamente de la diferencia entre los depósitos de temperatura caliente y fría.16 Establece dos principios básicos: 1. Ningún motor puede ser más eficiente que un motor reversible (un motor térmico de Carnot) que opera entre los mismos depósitos de alta temperatura y baja temperatura. 15 “Eficiencia | Definición | Diccionario de La Lengua Española | RAE - ASALE,” accessed January 9, 2021, https://dle.rae.es/eficiencia?m=form. “A Brief History of Energy Efficiency | Only Eleven Percent,” accessed March 23, 2020, https://www.onlyelevenpercent.com/a-brief-history-of-energyefficiency/. 16 100 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 2. Las eficiencias de todos los motores reversibles (motores de calor Carnot) que funcionan entre los mismos depósitos de temperatura constante son los mismos, independientemente de la sustancia de trabajo empleada o los detalles de operación. Su fórmula matemática es la siguiente17 : - En la que ⴄ es la eficiencia del ciclo de Carnot, es decir, es la relación = W / Q H del trabajo realizado por el motor a la energía térmica que ingresa al sistema desde el depósito caliente. - T C es la temperatura absoluta (Kelvin) del foco frío. - T H es la temperatura absoluta (Kelvin) del foco caliente. 5.1.2 Comparación de la eficiencia del transporte marítimo en relación con la eficiencia de otros medios de transporte Los datos equivalentes a la EEOI del transporte marítimo para otros modos de transporte se expresan más comúnmente en gCO2/tonelada-km. Con una sola fuente de combustible (es decir, en esta sección no se consideran los vehículos híbridos), la cantidad d e emisiones emitidas es directamente proporcional a la cantidad de combustible o energía E consumida, normalmente expresada con un índice de emisión EI en gC02/litros Combustible o gCO2/MJ Combustible. El EEOI puede expresarse utilizando E, El y el trabajo de transporte W en toneladas-km: 𝐸𝐸𝑂𝐼 = 𝐸𝐼 · 𝐸 𝑔𝐶𝑂2 𝑀𝐽𝐹𝑢𝑒𝑙 𝑔𝐶𝑂2 ]=[ =[ · ] 𝑊 𝑀𝐽𝐹𝑢𝑒𝑙 𝑡 · 𝐾𝑚 𝑡 · 𝐾𝑚 La intensidad energética por t.km (E/W) es el producto del uso de energía por vehículo-km recorrido (E/VKT) y la carga media transportada inversa, ponderada en función de la distancia, por vehículo (W/VKT) (Gucwa y Schafer, 2013): 𝐸𝐼 · 𝐸 𝐸𝐼 · 𝐸 𝑉𝑇𝐾 = · 𝑊 𝑉𝑇𝐾 𝑊 “¿Cuál Es El Principio de Carnot? Regla de Carnot: Definición,” accessed August 23, 2021, https://www.thermal-engineering.org/es/cual-es-el-principiode-carnot-regla-de-carnot-definicion/. 17 101 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque con W/VKT como la variable de escala en toneladas promedio [t], derivada de (Itrips Distance-Payload) /Distancia total. Además, puede demostrarse que esta variable de escala es a su vez el producto de la capacidad del vehículo y la utilización de la carga útil (Gucwa y Schafer, 2013), así como de la utilización de la asignación (Krammer et al., 2015): 𝐸𝐼 · 𝐸 𝐸𝐼 · 𝐸 𝑉𝑇𝐾 𝑉𝑇𝐾𝑤 𝑊𝑑𝑖𝑠𝑝 = ·( · · ) 𝑊 𝑉𝑇𝐾 𝑉𝑇𝐾𝑊 𝑊𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑊 con: - EI, el índice de emisión de CO2 en [gCO2/MJ] que varía según el tipo de combustible, - E/VKT, la intensidad de la energía en [MJ/t.km], - VKTW/VKT, el uso asignado al vehículo en [% del total de vehículos-km recorridos], donde: · VKT es el total de vehículos-km recorridos (distancia cargada y descargada) · VKTW es el total de vehículos-km recorridos para los que se realiza el trabajo de transporte (sólo distancia cargada o parcialmente cargada) - W disp. /VKTW, la capacidad del vehículo en [toneladas promedio], y - W/W disp, la utilización de la carga útil del vehículo (alias factor de carga de carga) en [% del total, trabajo de transporte disponible], donde - W se refiere al trabajo de transporte real realizado en [t.km], y - Se puede renunciar al trabajo de transporte máximo teórico en [t.km] si el vehículo siempre viajara con carga completa en las rutas, donde no está vacío (VKTW). La intensidad energética E/VKT a su vez es una función de muchas variables (Gucwa y Schafer, 2013), entre ellas 𝐸 𝑉𝐾𝑇 𝐸 𝑉𝐾𝑇 𝐸 𝑉𝐾𝑇 = = = 1 𝑉𝐾𝑇 1 𝑉𝐾𝑇 1 𝑉𝐾𝑇 𝑓(1, 𝑉, 𝑉, 𝑐𝐷 , 𝑐 𝑇 , 𝐴𝑆 , 𝐴) Para buques. 𝑓(1, 𝑚 𝑇𝑂, 𝑚 𝐹 , 𝑐𝐷 , 𝑐𝐿 ) Para aviones. 𝑓(1, 𝑚 𝑇𝑂, 𝑚 𝐹 , 𝑐𝐷 , 𝑐𝑅 , 𝐴) Para camiones y ferrocarriles. 102 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Donde: • 1 corresponde a la eficiencia de la propulsión o del tren motriz y al producto de la eficiencia térmica, propulsora y de combustión de las aeronaves. • V a la velocidad del vehículo y V a la aceleración del vehículo. • m a la masa del vehículo (incluida la carga útil), y mTO y mF al despegue de la aeronave y a la masa de combustible. • cD al coeficiente de arrastre aerodinámico, cT al coeficiente de resistencia, cL al coeficiente de elevación aerodinámica, y cR al coeficiente de resistencia al rodaje. • A y AS al área transversal del vehículo (para la resistencia aerodinámica) y al área de la superficie mojada del casco sumergido (para la resistencia hidrodinámica). En el caso de las aeronaves, CL/CD es igual a la relación entre elevación y resistencia a la tracción (L/D) e indica el nivel de eficiencia aerodinámica, y la relación entre la masa de combustible de la masa inicial de la aeronave mTO y la masa final de la aeronave (mTO - mF) indica el nivel de optimización estructural. La disminución de la intensidad de la energía con el aumento de la escala (o la capacidad) puede atribuirse a la ley de los cubos cuadrados, lo que implica que la resistencia relativa a la energía total necesaria disminuye con el aumento del tamaño del vehículo. Independientemente del modo de transporte considerado, la intensidad de emisión del transporte de carga depende de: 1. Los aspectos operacionales (es decir, la utilización de la asignación, la utilización de la carga útil, la capacidad del vehículo). 2. Aspectos técnicos (tecnología de los vehículos). 3. Características del combustible (índice de emisión). En la tabla 12 se ofrece una visión general de cada una de esas variables para los diferentes medios de transporte considerados. En el caso del transporte marítimo, sólo se considera la categoría de tipo de buque portacontenedores. Ello se debe en parte a que la unidad de carga (una TEU) suele moverse también en el transporte por carretera y ferrocarril, y también a que los tipos de carga de los portacontenedores son más parecidos a los de los buques de carga a granel que a los de carga aérea. 103 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Variable Unit Sea (Container) Road Rail Air payload times allocative utilisation % 52 not avail. 61 59 av. carried load per vehicle W/VKT av. Tonnes 34,775 30 943 b 47 km/h 28 80 c 38 d 900 gCO2 /kg Fue l 3.114 3.230 3.230 3.156 Operational variables: Technical variables: Speed Emission index for the typical fuel type e: Tabla 98 - Variables que influyen en la intensidad de las emisiones del transporte de mercancías. a) Por lo general, en los datos sólo se informa del producto de la carga útil y de la utilización asignada: en el caso del transporte por carretera, la utilización no se indica explícitamente. b) Por cada locomotora c) Dependiendo de los límites de velocidad d) Velocidad media de la red en los Estados Unidos y el Canadá e) Para el transporte marítimo: HFO (MEPC 63/23, Anexo 8), para el aire: combustible para aviones (Penner et al., 1999), para el combustible diésel para carreteras y ferrocarriles. (EIA, 2011) De las ecuaciones anteriores puede verse que la EEOI depende linealmente de la utilización de la carga útil, de la utilización de la asignación y de la capacidad media de los vehículos, es decir, un aumento del 1% en la utilización de la carga útil reduce el EEOI en un 1%. Los valores de la utilización global (es decir, el producto de la carga útil y la utilización de la asignación) que se muestran en el Cuadro 13 indican que existiría un potencial de reducción sustancial de las emisiones si se aumentara la utilización global. Sin embargo, la demanda de transporte suele ser unidireccional, lo que implica viajes en vacío o con carga parcial de regreso al origen. Además, el nivel general de la demanda de transporte varía con cada par origen-destino, lo que implica que el tamaño medio más económico del vehículo no es equivalente al vehículo más grande disponible. Por lo tanto, la utilización d e la carga útil, la utilización de la asignación y la capacidad del vehículo dependen de las circunstancias del mercado local. La mayoría de las variables técnicas son características del modo de transporte y, por lo tanto, varían mucho entre ellas. Sin embargo, una comparación de las variables de la tabla 13 indica de dónde proceden las discrepancias en la intensidad de las emisiones entre los modos de transporte. Por ejemplo, la velocidad media y el promedio de carga transportada por vehículo varían ampliamente entre las distintas modalidades de transporte. 104 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Las posibilidades de que los operadores de transporte influyan en el índice de emisión de combustible son limitadas, a menos que sustituyan los combustibles fósiles existentes por combustibles alternativos de bajo contenido de carbono. Algunos de los tipos de biocombustibles disponibles ya se clasifican como biocombustibles "de depósito", ya que pueden utilizarse fácilmente en los vehículos existentes sin necesidad de cambiar la tecnología del vehículo. Gucwa y Schafer (2013) observan que los camiones con motor diésel consumen un 28% menos de energía que todas las flotas de gasolina, en igualdad de condiciones. En resumen, la EEOI para los diferentes modos de transporte depende de la utilización general, la capacidad de los vehículos, la intensidad energética y el tipo de combustible utilizado. Por lo tanto, los operadores de transporte tienen las siguientes opciones para reducir la intensidad de las emisiones: - Optimizar las pautas operacionales (en la medida de lo posible), es decir, maximizar la asignación y la utilización de la carga útil, así como la capacidad de los vehículos. - Sustituir lo viejo por la nueva tecnología. - Sustituir los combustibles fósiles por combustibles bajos en carbono. 5.2 Transporte marítimo y el medio ambiente El transporte marítimo es vulnerable frente a los efectos del cambio climático, que provoca un aumento del nivel del mar e inundaciones, que pueden afectar a las instalaciones portuarias, y los fenómenos meteorológicos extremos, como por ejemplo un aumento de las tormentas, están entre los impactos más importantes del cambio climático. El clima extremo puede provocar graves alteraciones a las operaciones de transporte marítimo, ocasionando interrupciones temporales de las operaciones y causar daños a las terminales de los buques, instalaciones, a los buques y a la carga. 105 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Los acuerdos alcanzados en las cumbres del clima como son el Protocolo de Kyoto 18 y los acuerdos de París19 , contemplan objetivos de reducción de emisiones que afectan a todos los sectores, incluido el transporte marítimo. La Organización Marítima Internacional (OMI), como organización responsable de regular el transporte marítimo también contribuye a la lucha contra el cambio climático apoyando a los tratados y ha adoptado medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos. Rara vez se discute la eficiencia del transporte marítimo cuando se expresa como una generalización, sin embargo, puede haber granes variaciones en eficiencia en función del tipo y tamaño del barco, según se ha podido demostrar en el Second IMO GHG Study 2009 (Bauhaug et al. (2009). En enero de 2013 entro en vigor el EEDI (Energy Efficiency Design Index), que exige a todos los buques de nueva construcción cumplan un estándar mínimo de eficiencia energética. Como anexo del reglamento anterior, el SEEMP (Ship Energy Efficiency Management Plan). 18 El Protocolo de Kyoto es un tratado internacional que entró en vigor en febrero de 2005 y forma parte de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (CMNUCC) establecida en 1992. Allí se fijaron límites para las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de los países industrializados. 19 En la Conferencia de París sobre el Clima (COP21), celebrada en diciembre de 2015, 195 países firmaron el primer acuerdo vinculante mundial sobre el clima. Para evitar un cambio climático peligroso, el Acuerdo establece un plan de acción mundial que pone el límite del calentamiento global muy por debajo de 2 ºC. 106 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Ilustración 27 - Flujo de inspecciones y aprobaciones para obtener la certificación. Fuente: MEPC 67/20 Anexo 5 5.2.1 Medidas aplicadas por la OMI La OMI ha establecido dos medidas obligatorias para contribuir a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y de las partículas sólidas y liquidas, procedentes de la quema de combustibles fósiles, que se encuentran suspendidas en el aire, en cumplimiento del tratado para prevenir la contaminación del mar, el convenio MARPOL. La primera medida es la adopción del índice de eficiencia energética de proyecto (EEDI), que es de obligatoriedad para todos los buques de nueva construcción, junto con el Plan de gestión de eficiencia energética del buque. La Organización Marítima Internacional al adoptar la estrategia inicial para reducir los gases de efecto invernadero, en 2018, establece su compromiso y las bases seguir para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes del transporte marítimo y alcanzar el objetivo de cero emisiones durante este siglo. La ilustración 29 muestra la estrategia de la OMI para lograr los objetivos de emisiones de gases de efecto invernadero globales. Es decir, reducir las emisiones generadas por el transporte marítimo al 107 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque menos un 70% en el año 2050. La estrategia de la OMI se basa en una amplia lista de medidas aplicables a corto, medio y a largo plazo. Como, por ejemplo, implementación de planes de acción nacionales, mejora de la cooperación técnica en el ámbito de investigación y desarrollo de actividades portuarias, el apoyo a la adopción de combustibles alternativos bajos en carbono y ayud ar al desarrollo e instalación de mecanismos para la reducción de emisiones. La estrategia inicial 20 concibe reducir las emisiones de CO2 generadas por todo el transporte marítimo internacional, en al menos un 40% en el año 2030, comparado con los niveles del año 2008, y continuar con la aplicación de medidas para lograr una reducción del 70% de aquí a 2050. Con los objetivos planteados por la OMI se espera lograr una reducción del total de emisiones globales de gases de efectos Ilustración 28 - Gráficos EEDI y SEEMP. Fuente: OMI invernaderos del 50% en el año 2050. La Estrategia inicial actúa como marco de trabajo para los Estados Miembros, definiendo la futura visión para el transporte marítimo internacional, los niveles de ambición para reducir las emisiones de efecto invernadero y los principios rectores. 5.2.1.1 Medidas a corto plazo Las medidas planteadas a corto plazo21 tienen como objetivo reducir directamente las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de los buques. Las posibles medidas representan posibles medidas adicionales de la OMI que están en estudio para aplicarse a corto plazo: - Formular nuevas medidas técnicas para mejorar la eficiencia energética de los buques y de las operaciones marítimas, para los buques de nueva construcción y también para los buques de nueva construcción. Incluido examinar los indicadores de eficiencia, con el enfoque en tres etapas que puedan utilizarse para indicar y mejorar la eficiencia energética del transporte International Maritime Organization, “IMO Action To Reduce Greenhouse Gas Emissions From Inter national Shipping” 44, no. 0 (2019), http://www.imo.org/en/MediaCentre/HotTopics/Documents/IMO ACTION TO REDUCE GHG EMISSIONS FROM INTERNATIONAL SHIPPING.pdf. 20 Tristan Smith et al., “Further Technical and Operational Measures for Enhancing the Energy Efficiency of International Shipping,” International Maritime Organization MEPC68/INF (2015): 1–81, file:///C:/Users/Usuario/Documents/FORMACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN ACADÉMICA/TESIS/ARTICULOS/EEOI/OMI The existing shipping fleet CO2 efficiency.pdf. 21 108 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque marítimo, como pueden ser, la razón de eficiencia anual (AER), la eficiencia energética por hora de servicios (EESH), el indicador de rendimiento específico de cada buque (ISPI) y la Estrategia para la Reducción del Fueloil (FORS). - Aumentar el nivel de exigencia y ofrecer asesoramiento técnico dentro del marco de eficiencia energética, haciendo hincapié en el EEDI y el SEEMP. - Aprobar un programa de mejora de la flota existente. - Analizar los resultados de la optimización de la velocidad y la reducción de velocidad, como medidas de reducción de consumo de combustible y consecuentemente de reducción de emisiones. Para implementar las medidas de optimización de velocidad se debe tener en cuenta factores como la seguridad, la distancia recorrida, los efectos comerciales y mercantiles y el hecho de que no se vea afectada la capacidad del transporte marítimo de aprovisionar zonas geográficas remotas. - Fomentar la elaboración y actualización de planes y estrategias nacionales con el objetivo de reducción de los gases de efecto invernadero, en concordancia con las medidas establecidas por la OMI, para evitar medidas regionales y unilaterales. - Iniciar e incentivar la investigación y desarrollo sobre la propulsión marina, los combustibles alternativos con bajo o nulo contenido en carbono, y la creación de tecnologías innovadoras para mejorar la eficiencia energética de los buques. - Constituir un equipo internacional de investigación marítima para coord inar y supervisar los esfuerzos de investigación y desarrollo de las nuevas tecnologías. 5.2.2 Scrubber para la eliminación de partículas NOx y SOx El sistema scrubber ha sido utilizado en tierra con éxito para reducir las emisiones de SOx de las plantas industriales desde los años 1930. El principio básico es tener un fluido que sea capaz de absorber SOx y neutralizar los residuos que están en contacto con los gases de escape. El SO2 que se absorbe reacciona con el material alcalino en el líquido, formando SO4. El azufre que contenía el producto sale del scrubber con los demás residuos y los gases de escape desulfurados a través de la chimenea. Los residuos, o también conocidos como lodos, se almacenan a bordo para ser entregados a una instalación receptora en tierra. 109 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Ilustración 29- Tabla factor rendimiento del scrubber. Fuente: OMI 5.2.2.1 Scrubbers Circuito abierto El agua de mar se utiliza como agua de lavado para limpiar los gases de escape. Este simple proceso hace uso de la alcalinidad natural del agua de mar. El pH es de 7,8~8,3 en la absorción química del SOx. El gas de escape tratado puede ser liberado al medio ambiente, y el efluente también se descarga en cumplimiento de los requisitos de la OMI. La química del modo de circuito abierto: Absorción: SO 2 + H2 O → H + + HSO 3 - (Ioización) Neutralización: 2H ++CO 3 2-→H2 O+CO2 ↑ Oxidación: HSO 3 - +1/2O 2 →HSO 4 - Una vez realizado el proceso de lavado básico en la torre principal de lavado, se puede pasar la mezcla de gases de escape a través de un separador de vapor o bien, un separador de gotas de agua, para eliminar las partículas de agua del gas. Después del un Economizador de Gases de Escape se puede instalar un sistema recalentador de gases de escape. La mezcla de agua producida en el proceso de lavado de gases, pasan por un sumidero en el Ilustración 30 - Scrubber circuito abierto. Fuente: Llalco Fluid Technology. fondo del Scrubber que es retirada por gravedad o mediante una bomba después pasar por un desaireador a un hidrociclón o separador para eliminar los residuos del agua de lavado. Los residuos eliminados 110 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque deben conservarse a bordo y guardarse en un tanque de residuos reservado para dicho fin. Los lodos generados por el sistema scrubber deben eliminarse en instalaciones de tratamiento adecuadas instaladas en puertos, según dicta el párrafo 2. 6 de la Regla 16 del Anexo VI del MARPOL. Zona de aplicación en modo de circuito abierto: • Fuera de ECA. • En mar abierto y a 200 millas marinas de la tierra Limitaciones de uso La efectividad de los scrubber22 de circuito abierto depende de la efectividad química del agua de la zona de operación del buque. Durante la etapa de proyecto, selección y diseño de la instalación de un scrubber, se debe tener en cuenta las características de al agua en la zona de navegación, así como la posible modificación de las rutas de navegación para las que el sistema fue diseñado. En el supuesto de que el agua de la zona de navegación no sea alcalina, es decir, disponga de un pH bajo, el sistema de filtración de gases vera reducido su rendimiento y el operador del buque deberá usar combustible con bajo contenido de azufre para cumplir con las regulaciones de emisiones SOx de la zona. Las directrices de la OMI, exigen a los fabricantes de los sistemas de filtrado, la definición de los limites operativos en cuanto al contenido máximo de azufre en el combustible para el cumplimiento de la regla 14 del Anexo IV del convenio MARPOL. Las depuradoras de circuito abierto tienen la mayor tasa de flujo de agua que las depuradoras de circuito cerrado al haber menor control de la alcalinidad del agua y en consecuencia se requiere de mayor cantidad de agua para realizar el proceso de lavado, cuando se navega para aguas de menor alcalinidad. 5.2.2.2 Scrubbers circuito cerrado El sistema de scrubber de circuito cerrado, se hace circular agua tratada para mantener el proceso de depuración independiente de la alcalinidad de las aguas navegadas. Se produce una ínfima o nula descarga de agua de filtrado, lo que reduce la necesidad de procesar el agua de lavado para que se pueda descargar. 22 Arcadio L. Barbas, “SISTEMAS DE LIMPIEZA DE GASES DE ESCAPE v3 - SCRUBBERS -” (2021). 111 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque El medio de lavado es el agua de mar o el agua dulce, este modo se aplica en la zona de baja alcalinidad o de agua dulce. Se añade una alta concentración de NaOH para obtener una cierta capacidad de DeSOx. También es habitual el uso de electrolisis del agua de mar para obtener la alcalinidad adecuada. El agua de lavado se recicla y es capaz de un requisito de descarga cero. La potencia es menor que la del modo de circuito abierto. Los equipos de scrubber de sistema cerrado y los procesos químicos para eliminar las emisiones de SOX comparten similitudes con los de un scrubber de sistema abierto. Con la salvedad de que la mayor parte del agua se procesa después de su paso por la torre de lavado, para adecuarla para su recirculación. En este proceso de tratamiento, el agua se dosifica con sosa cáustica para restaurar la alcalinidad del agua de lavado, antes de recircularla a la torre de lavado. La principal ventaja es que al controlar la alcalinidad del agua y garantizar mayor alcalinidad, un scrubber de circuito cerrado requiere la mitad, o menos, del caudal de agua de lavado que un scrubber de circuito abierto. La química del modo de circuito cerrado 23 ： 2NaOH+SO 2 =Na2 SO3+H 2O Absorción: SO 2 + H 2 O → H + + HSO3(Ionización) Neutralización: Na++HSO 3- →NaHSO 3 Oxidación: HSO 3 - +1/2O 2 →HSO 4 - Ilustración 31 - Scrubber circuito cerrado. Fuente: Llalco Fluid Technology. 23 Barbas. 112 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Aplicación en modo de circuito cerrado: • Dentro de ECA • Mar abierto Limitaciones de uso El agua sucia resultante del proceso de lavado de gases sale del scrubber y se almacena en un tanque de circulación o proceso. En el fondo del tanque, se acumulan los residuos del proceso, que son eliminados mediante baja succión de cierta cantidad de agua. El residuo absorbido se hace pasar por un separador donde se eliminan los residuos. En algunos sistemas, el agua extraída pasa a través de una unidad de tratamiento de purga. Los lodos procedentes del agua de lavado van a un tanque de lodos para su posterior eliminación en una terminal en tierra. Para compensar el agua de lavado perdida en el proceso de tratamiento de partículas, evaporación y posterior eliminación de lodos, se agrega agua de reposición en el tanque de proceso. Se hace circular el agua de lavado mediante una bomba desde el tanque de proceso hasta el scrubber. Antes de inyectarse en la torre de lavado, el agua pasa a través de un enfriador y posteriormente, se agrega sosa cáustica mediante una unidad de dosificación, variando la cantidad en función de los requisitos del agua, previamente analizada. 113 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 5.2.2.3 Scrubber circuito híbrido El modo híbrido24 es la combinación de los modos de bucle abierto y cerrado. En el modo híbrido, es posible cambiar entre estos dos procesos dependiendo de la condición de la alcalinidad del agua de mar y las restricciones de descarga, etc. Durante la navegación en mar abierto, normalmente funcionaría en bucle abierto hecho para reducir el NaOH cáustico y el consumo de agua de lavado. Blanco cerca del puerto o ECA, típicamente operaría en modo de circuito cerrado. Este modo proporciona una gran flexibilidad y ofrece la mejor solución tanto Ilustración 34 - Scrubber sistema híbrido. Fuente: Llalco Fluid Technology. económica como técnicamente. 5.2.3 Adaptabilidad al buque en cuestión Para realizar el estudio de adaptación, hemos escogido POT DeSOx-300-O/C/H SCRUBBER de la empresa POT, comercializados en España por la empresa LLALCO. El modelo elegido esta diseñado para instalarse en una planta de hasta 38MW. POT es una empresa dedicada a la investigación y el desarrollo, a la tecnología y al diseño de ingeniería de los sistemas de limpieza de gases de escape (EGCS) DeSOx Scrubbers, que cuenta Ilustración 37 - Esquema instalación scrubber. Fuente: Llalco Fluid Technology. con instalaciones de fabricación, y está integrada con el escaneo 3D, la instalación del equipamiento, la puesta en marcha y los servicios posventa. 24 Barbas. 114 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Consultando a ingenieros navales expertos en la materia, los modelos de scrubbers e instalaciones disponibles, se ha escogido la instalación de un Scrubber híbrido POT DeSO x , considerando las zonas de navegación el tipo de buque, Para la instalación de un sistema hibrido de lavado de gases se requiere de los elementos descritos a continuación. 5.2.3.1 Scrubber Se ha considerado que debido al diseño actual de buque y las dimensiones del guarda calor, la mejor opción es la instalación de un Scrubber POT DeSOx-300-O/C/H IType25 . Esta torre de lavado esta construida con acero inoxidable debido a que tiene una alta resistencia a la corrosión, y para soportar la erosión que provocan los gases de escape con alta temperatura y el agua de mar, usada para el lavado. Las dimensiones y la capacidad de lavado del Scrubber están definidas por la empresa fabricante de la instalación, desde la primera fase del proyecto, en base al volumen de gas de escape a tratar. Según los datos del fabricante de los Ilustración 40 - Grafico masa de gases de escape motor Wärtsilä 46A. Fuente: Wärtsilä motores, Wärsilä, cada uno de los cuatro motores instalados produce 17 kg/s de gases de escape, es decir, el Scrubber deberá tener la capacidad de lavar 68 Kg de gases por cada segundo. El Scrubber POT DeSOx-300-O/C/H tiene una capacidad de filtrado de hasta 300.387 Kg/h de gases de escape, y hace 6,1m de diámetro, 14 metros de altura y tiene un peso de 29 toneladas, y tiene una eficiencia certificada de más del 98%. En la fase de diseño, también se debe tener en cuenta el tiempo de permanencia de los gases de escape, la depuración y el rendimiento de reciclaje del hollín. 25 Pure Ocean Technology; Llalco, “Pure Ocean Technology,” 2019. 115 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 5.2.3.2 Sistema rociador de agua de lavado El sistema de aspersión está compuesto por tuberías de conexión y boquillas especiales de aspersión. La tubería de conexión y los aspersores están fabricados con un material resistente a la corrosión y a las altas temperaturas. El efecto de atomización y anti-obstrucción del sistema de rocío, se deben considerar durante el diseño de la instalación, para alcanzar la máxima eficiencia de lavado posible. El sistema de aspersión alcanza una atomización de hasta 0.3mm, lo que permite la neutralización de los gases de combustión y el agua de lavado. Ilustración 41 - Esquema 3D de la instalación de un scrubber. Fuente: Pure Ocean Technology 5.2.3.3 Sistema de control El sistema de control está diseñado para permitir el control automático del sistema y evitar potenciales errores durante su funcionamiento provocados por la tripulación. Todas las alarmas del sistema se transfieren al sistema de alarma de la sala de máquinas, además de la capacidad de diagnóstico de fallos a distancia. 5.2.3.4 Ilustración 42 - Componentes cuadro eléctrico de la instalación de un sistema de lavado de gases. Fuente: Llalco Fluid Technology Sistema de Monitorización Continua de Emisiones El Sistema de Monitorización Continua de Emisiones monitoriza la concentración de los gases de escape para calcular el SO2 (ppm)/ CO2 (%v/v). 5.2.3.5 Sistema de Monitorización de la Calidad del Agua de Lavado El sistema de monitorización de la calidad del agua de lavado monitoriza el pH, los HAP, la turbidez y la temperatura para garantizar que el agua de lavado descargada cumple los requisitos correspondientes según las diferentes normas del Ministerio de Medio Ambiente y/o de las autoridades competentes. 116 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 5.2.3.6 Sistema de Limpieza de Agua de Lavado Al instalar un sistema de lavado de gases hibrido, es necesaria la instalación de un equipo para depurar el agua del circuito, para su posterior descarga al mar. La unidad de limpieza (WCU)26 es una depuradora de agua, cuyo principio de funcionamiento, es la separación centrifuga. Se introduce cierta cantidad de agua por el interior de la depuradora, y posteriormente se hace girar a gran velocidad los platos separadores de su interior. Con esto, se consigue que gracias a la aceleración centrifuga, las partículas más densas se dirigen hacia las paredes de la depuradora y que el agua limpia Ilustración 43 - Planta de limpieza de agua de lavado Alfa Laval. Fuente: Alfa Laval circule. 5.2.3.7 Tanque de NaOH Tanque de almacenamiento de los aditivos químicos usados en el sistema en modo de circuito cerrado. El tanque debe ser de un material apto para el almacenaje de soda cáustica e instalarse en un espacio con una temperatura controlada, o aislado y equipado con sistemas de calentamiento, para evitar la cristalización de la solución química. Al mismo tiempo, también se debe mantener la temperatura por debajo de los 45ºC para evitar efectos negativos en la solución. 5.2.3.8 Tanque de circulación El tanque de circulación, de fibra de vidrio epoxi reforzada, se utiliza como tanque de suministro en los sistemas cerrados o híbridos. Se debe asegurar que en el tanque tenga suficiente agua dulce, para poder empezar el proceso de limpieza. Al mismo tiempo actúa como depósito de agua dulce durante la operación en circuito abierto y así, asegurar que se produzca una correcta transmisión entre los dos modos de funcionamiento. 26 Jens Peter Hansen et al., Reduction of SO2, NOx and Particulate Matters from Ships with Diesel Engines, 2014. 117 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Las dimensiones del tanque vienen definidas por una tabla del fabricante, en esta ocasión el tanque debe hace 30m3, ya que la planta propulsora tiene una potencia total de 28.960 kW. 5.2.3.9 Intercambiador de placas Adicionalmente, también se deberá instalar un enfriador de placas, para la refrigeración del agua del circuito. El intercambiador de calor utiliza agua del mar para refrigerar el agua dulce del sistema, sin mezclarse ambos fluidos. El intercambio de calor se produce a través de los canales las placas, y el formato corrugado de las placas proporciona una mayor superficie de contacto para una mayor eficiencia para la transferencia del calor y evitar las turbulencias de los fluidos. Ilustración 44 - Esquema intercambiador de placas. Fuente: Alfa Laval 5.2.3.10 Valoración económica y viabilidad El proyecto de fabricación e instalación del Scrubber de sistema hibrido tiene una duración aproximada de 30 días en el astillero. En el se realizarán los trabajos detallados en la ilustración 42. Una vez se ha realizado el estudio de ingeniería y el cliente ha aprobado el contrato definido en preproyecto, la fabricación del scrubber y el plazo de entrega se calcula que requiera de hasta 7 meses. El proyecto de instalación del sistema de lavado de gases requiere de un periodo en astillero de aproximadamente 30 días hábiles, tal como se puede ver en la ilustración 42. Teniendo en cuenta los gastos asociados a la estancia a flote en el astillero, las modificaciones e instalación de los nuevos sistemas, el proyecto completo se estima que ascienda a aproximadamente entre 6,5 y 8 millones de euros.27 CEPAL, “Hacia La Descontaminación Del Transporte Marítimo Del Comercio Internacional.,” Boletín FAL (CEPAL) 1, no. 5 (2019): 14, https://repositorio.cepal.org/handle/11362/45075. 27 118 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 119 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Ilustración 45 - Diagrama de Gantt del proyecto de instalación de un scrubber. Fuente: Propia 120 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 5.2.4 Medidas a medio plazo Las posibles medidas a medio plazo se puedes diferenciar en dos tipos de acuerdo con su objetivo, encontramos medidas cuyo efecto es reducir directamente las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de los buques y aquellas medidas que apoyan a las medidas anteriores e indirectamente logran reducir las emisiones, mejorando por ejemplo la eficiencia de los buques. Las siguientes medidas son un resumen de las posibles medidas que la OMI está estudiando implementar a medio plazo: - Establecer programas de implementación de combustibles alternativos de bajo o nulo contenido de carbono. Como consecuencia, legislar para actualizar los planes de acción nacionales para considerar específicamente los combustibles alternativos. - Fomentar medidas de eficiencia energética operacionales. 5.2.4.1 Combustibles alternativos por la DNV GL Entre los combustibles alternativos propuestos para el transporte marítimo, DNV GL ha identificado el GNL, el GLP, el metanol, el biocombustible y el hidrógeno como las soluciones más prometedoras. Los mayores desafíos están relacionados con los beneficios ambientales, la compatibilidad de los combustibles, la disponibilidad de suficiente combustible para los requisitos del transporte marítimo, los costos del combustible y el establecimiento de normas internacionales por el Código IGF. LNG El gas natural licuado (GNL) tiene más o menos la misma composición que el gas natural utilizado para los hogares y la generación de energía, y en la industria. Su principal componente es el metano (CH4), el combustible de hidrocarburos con menor contenido de carbono. Desde hace unos años, hemos visto como ha aumentado significativamente el uso de gas natural como combustible en buques. Los altos precios del combustible y las cada vez más restrictivas normativas de emisiones han obligado a la industria a buscar un combustible más limpio y económico. El gas natural ha encajado a la perfección en este escenario al ser un combustible sin contenido de azufre, sin emisión 121 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque de partículas y cuyas emisiones de NO x y CO 2 se ven reducidas respecto a las de los combustibles convencionales. GLP El gas licuado de petróleo (GLP) es, por definición, cualquier mezcla de propano y butano en forma líquida. Por ejemplo, en los EE.UU., el término GLP se asocia generalmente con el propano. La mezcla de butano y propano permite características específicas de presión de saturación y temperatura. 5.2.4.2 Adaptabilidad al buque en cuestión Para cumplir con las medidas a medio plazo, una de las posibilidades es realizar una re-motorización del buque, para permitir la utilización de combustibles alternativos como Gas Natural Licuado (LNG).28 Para realizar los trabajos de re-motorización se debe contemplar que el buque estará fuera de servicio durante un periodo de astillero aproximado de entre 3 a 4 meses, de los cuales, la mitad tendrán lugar en dique seco debido que se debería hacer una cesárea para el removido e instalación de los cuatro motores principales. Teniendo en cuenta tanto los costes de las tarifas de astillero para la varada, botadura y estancia en seco, así como, los costes de realización de los trabajos, se puede estimar que la inversión total requerida para realizar la remotrización ascenderá en un total de entre 10 y 15 millones de euros. Se plantea la re-motorización del buque pasando de los motores convencionales de HFO y MDO Wärtsilä 8L46A a la versión 9L51/60DF dual fuel del fabricante MAN. La elección del modelo se ha basado en los siguientes requisitos del armador: 28 - Cubrir la ruta Melilla – Almería en mínimo 6 horas, con periodos de navegación de hasta 8 horas. - Navegar con motores de GNL, en cumplimiento de los objetivos de d esarrollo sostenible. - Cubrir 5 trayectos de ida y vuelta antes de volver a hacer consumos. - Perder el menor espacio de carga con la instalación del tanque de almacenamiento. Ricardo García-morato Gómez, “BUQUES PROPULSADOS POR GAS ( GNL )” (n.d.). 122 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Ilustración 48 - Características técnicas. Fuente: MAN Especificaciones del motor MAN L51/60DF Características generales - Ciclo del motor: cuatro tiempos - Nº de cilindros: 9 - Diámetro: 510 mm - Carrera: 600 mm. - Volumen barrido por cilindro: 122,6 dm3 . - Sistema de turbo alimentación de escape de alta eficiencia de la serie TCA de MAN. - Sistema de seguridad y control del motor desarrollado por MAN. - Área variable de la turbina que permite una mejor adaptación para el funcionamiento en modo diésel y gas, manteniendo la máxima eficiencia del turbocompresor en toda la carga del motor. Sistema de combustible - Sistema piloto de inyección de combustible Common Rail. - Sistema de inyección principal convencional. - Temporización de la inyección variable para reducir el consumo de combustible y cumplir los límites de emisiones IMO Tier II en modo diésel. Sistema de gas - Sistema de admisión de gas de baja presión individual por cilindro, 5,7 bar(g) en la entrada de la unidad de válvula de gas. 123 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Sistema de refrigeración - Sistemas de agua de refrigeración de alta y baja temperatura de 2 circuitos. Sistema de arranque - Válvulas de aire de arranque dentro de las culatas. Tipo de sala de máquinas Se ha considerado que el diseño de sala de máquinas más apropiado es el Gas Safe, es decir, los espacios de maquinas están dispuestos de modo que se consideran protegidos contra las fases en todas las situaciones, tanto normales como excepcionales, es decir, están intrínsecamente protegidos contra los gases. Este diseño de sala de maquinas proporciona mayor seguridad y, al tratarse de un buque de Ilustración 49 - Esquema sala de máquinas Gas Safe. Fuente: Association of Asian Classification Societies transporte de carga y pasaje, se estima oportuno primar en seguridad, frente a los elevados costes con respecto a otros diseños. Tipo de tanque GNL Se considera que el tanque más apropiado es el tanque tipo C 29 , ya que cuyas características lo hacen aplicable al buque. Se trata de un tanque de fácil instalación con un diseño sólido, que requiere un menor mantenimiento que los otros tipos. El tanque tipo C permite una presión de almacenamiento superiores a 2 bar, y debido a sus características, se reduce al mínimo las Ilustración 50 - Tanque GNL. Fuente: Ingeniero posibilidades de derrame. Roberto García Soutullo, “Tipos de Tanques En Buques Gaseros.Sistemas de Contención,” accessed June 3, 2021, https://ingenieromarin o.com/tipos-detanques-en-buques-gaseros-sistemas-de-contencion/. 29 124 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Posición tanque: - Distancia Ppp= 0,08L=13,76m - Distancia al fondo= B/15=1,74 m - Distancia costados= B/10= 2,6 m - Eslora tanque= 9-12%L= 16,7422,32 m Ilustración 51 - Posicionamiento del tanque de GNL. Fuente: Propia. Volumen teórico del tanque Para calcular el volumen teórico del tanque se deben tener en cuenta los siguientes datos30 : - Tiempo de navegación: 8 horas. - Consumo especifico, a máximo rendimiento según el manual del fabricante de los motores: o Modo diésel: 182g/kWh o Modo Gas: 7400kJ/kWh Con los datos anteriores procedemos a calcular la cantidad de combustible necesaria. 𝑔 Kg combustible= 182𝑘𝑊ℎ * 10350kW * 8h = 15070 toneladas de GNL consumidas Conocida la densidad del gas natural licuado en condiciones de almacenamiento, 450 𝑘𝑔 𝑚3 , se puede obtener el volumen de gas teórico. 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡é𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = 15070 𝑘𝑔 = 33,49 𝑚3 𝑘𝑔 450 3 𝑚 Con el resultado anterior podemos calcular que el volumen teórico requerido para completar los 5 trayectos de ida y vuela, que requiere el armador. 33,49𝑚3 𝑥 2 𝑥 5 = 334,9𝑚3 30 Gómez, “BUQUES PROPULSADOS POR GAS ( GNL ).” 125 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Suponiendo un volumen máximo de llenado de 300m3 a una presión de llenado de 1,4 bar y una presión de alivio de 8 bar, se puede obtener del volumen máximo de llenado. Con la herramienta Termograph, se obtienen los volúmenes específicos del gas para las condiciones iniciales de T y P y para el líquido saturado. 𝐿𝐿 = 𝐹𝐿 ∗ 𝜌𝑅 369,14 = 0,98 ∗ = 0,8682 ∗ 300 = 260,46 𝑚3 𝑣𝑜𝑙. 𝑚á𝑥. 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑡𝑘 𝜌𝐿 416,67 Donde 𝜌𝑅 es la densidad relativa del combustible a la temperatura de referencia y 𝜌𝐿 densidad relativa del combustible a la temperatura de carga. El limite de llenado es expresado porcentualmente y corresponde a las siglas FL. Esquema suministro de gas Se ha considerado que el esquema Pressure Built Up (PBU) es el más apropiado para el tipo de buque y las rutas de navegación, pues permite reducir los equipos con partes móviles sustituyéndolos por evaporadores, cuyo mantenimiento es mucho más simple. Asimismo, no serán necesarias las bombas para bombear el líquido gracias a la presión ejercida por la fracción gaseosa (previamente evaporada) sobre dicha parte líquida. La reducción de equipos auxiliares también permitirá un ahorro en la energía que sería necesaria para el accionamiento de éstos. El fluido refrigerante empleado en los intercambiadores de calor es glicol mezclado con una porción de agua. En cumplimiento de la normativa, se deben instalar dos válvulas de cierre en serie: una manual y otra automática, fuera de la cámara de máquinas encargadas del corte de suministro de gas en caso de detectar una situación anómala al funcionamiento habitual. 126 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque La Gas Valve Unit (GVU) no es estanca, por lo que se debería instalar en el cuarto de preparación de combustible con el objetivo de ubicar todos los elementos de alimentación y trasiego de combustible en un mismo espacio. Ilustración 52 - Esquema sala de máquinas de GNL. Fuente: Ingeniero Jorge Juan. 127 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque 5.2.5 Medidas a largo plazo 5.2.5.1 Combustibles alternativos por la DNV GL Entre las nuevas tecnologías, creemos que los sistemas de baterías, los sistemas de celdas de combustible y la propulsión asistida por viento tienen un potencial razonable para aplicaciones en barcos. 31 La conocida tecnología de turbinas de gas y vapor de ciclo combinado tiene un potencial para los buques con una potencia superior a 30 MW, siempre que los combustibles de bajo contenido de azufre se utilicen ampliamente en el sector marítimo y/o los combustibles de alto contenido de azufre deban someterse a un tratamiento exhaustivo. Se están desarrollando sistemas de pilas de combustible (FC) para buques, pero llevará tiempo que alcancen un grado de madurez suficiente para sustituir a los motores principales. Los sistemas de baterías se están introduciendo en el transporte marítimo; sin embargo, en la mayoría de los buques de navegación marítima su función se limita a la mejora de la eficiencia y la flexibilidad. Las baterías no almacenan las enormes cantidades de energía necesarias para alimentar un gran barco. Ilustración 53 - Grafica de las emisiones de gases en función de los tipos de combustible- Fuente DNV. Biocombustibles Los biocombustibles se derivan de la biomasa primaria o de los residuos de biomasa que se convierten en combustibles líquidos o gaseosos. Existe una gran variedad de procesos para la producción de 31 DNV GL, “Alternative Fuels Insight,” 2008, https://afi.dnv.com/KnowledgeHub/Encyclopedia?dropdownfield=nav -introduction. 128 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque biocombustibles convencionales (de primera generación) y avanzados (de segunda y tercera generación), que implican una variedad de materias primas y conversiones. Los biocombustibles más prometedores para los buques son el biodiésel (por ejemplo, HVO - aceite vegetal tratado con hidrógeno, BTL - biomasa a líquidos, FAME - éster metílico de ácidos grasos) y el LBG (biogás líquido, que consiste principalmente en metano). El biodiésel es el más adecuado para sustituir al MDO/MGO, el LBG para sustituir al GNL fósil y el SVO (aceite vegetal puro) para sustituir al HFO. Metanol Con su estructura química CH3OH, el metanol es el alcohol más simple con el menor contenido de carbono y el mayor contenido de hidrógeno de cualquier combustible líquido. El metanol es un elemento básico para cientos de productos químicos esenciales y también se utiliza como combustible para el transporte. Puede ser producido a partir de una serie de diferentes recursos de materia prima como el gas natural o el carbón, o de recursos renovables como la biomasa o el CO2 e hidrógeno. Hidrógeno El hidrógeno (H2) puede producirse de varias maneras diferentes, por ejemplo, mediante la electrólisis de materia renovable o mediante la reforma del gas natural. La producción de hidrógeno mediante electrólisis podría combinarse con el creciente sector de la energía renovable que, por su naturaleza, sólo suministra energía intermitente. La conversión al hidrógeno podría facilitar el almacenamiento y el transporte de esta energía renovable. Baterías Las baterías y las centrales eléctricas híbridas representan una transformación en la forma de utilizar y distribuir la energía a bordo de los buques. Los sistemas de energía eléctrica que utilizan baterías son más controlables y fáciles de optimizar en términos de rendimiento, seguridad y eficiencia del combustible. A medida que los sistemas de energía de los buques se electrifican cada vez más, y que la tecnología de las baterías mejora y se hace más asequible, surgen nuevas oportunidades. 129 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Los buques totalmente eléctricos representan un salto adelante en el diseño de sistemas de energía, pero en la actualidad sólo son viables en aplicaciones limitadas, como los transbordadores y el transporte marítimo de corta distancia. La viabilidad del funcionamiento totalmente eléctrico para otros buques suele estar limitada por el tamaño del sistema de baterías necesario o por su coste. No es de extrañar que las mismas limitaciones se apliquen también a muchos otros usos de los sistemas de baterías. Es evidente que se debe seguir investigando y desarrollando esta tecnología para conseguir mejoras significativas. Los precios de las baterías están disminuyendo rápidamente, mientras que se observan mejoras significativas en el rendimiento, al menos en algunas áreas del mercado. Estas reducciones de costes están impulsadas principalmente por la demanda en las industrias de la automoción y la electrónica de consumo. Los precios de las celdas de baterías de iones de litio líderes en el mercado han bajado más de un 50% en el transcurso de 2016, pero los precios siguen variando mucho, dependiendo del rendimiento, la tecnología y la aplicación. Los precios totales de los sistemas de baterías para grandes instalaciones, como las de transporte marítimo, comprenden tanto las propias células de baterías de iones de litio como el coste de la integración del sistema, incluida la construcción de módulos, el hardware y el software de control de las baterías, la electrónica de potencia, la gestión térmica y las pruebas. Ilustración 54 - Gráficos de precios de baterías. Fuente: DNV. Los fabricantes de automóviles han fijado un objetivo de precio de 100 USD/kWh para las células de iones de litio en 2020, y según las predicciones del mercado este objetivo podría alcanzarse. Esta evolución puede extrapolarse y llegar a alcanzar un precio de 200 USD/kWh para los sistemas marinos, aunque es posible que sigan existiendo márgenes de coste adicionales en este segmento del mercado. 130 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Un objetivo primordial de los sistemas de almacenamiento de baterías será aumentar aún más la densidad energética para las nuevas aplicaciones, seguido de una tendencia continua a la baja de los precios, aunque a un ritmo menor. Es probable que el litio-ion siga siendo la tecnología líder durante muchos años. Otras tecnologías pueden alcanzar la madurez del mercado y desbancar a la tecnología de iones de litio si demuestran ser competitivas en precio. Dada la ausencia de costes de consumo, las baterías no se enfrentan al mismo tipo de requisitos de suministro o infraestructura que otras fuentes de energía más tradicionales. La infraestructura necesaria para los sistemas de baterías a bordo de los buques consiste principalmente en proporcionar una red de carga adecuada. Dependiendo de la aplicación, el tamaño de la batería y los tiempos de carga necesarios pueden aumentar la demanda de energía. Por ejemplo, cargar 1.000 kWh (aproximadamente el equivalente a 100 litros de combustible de petróleo) en 30 minutos requiere 2.000 kW de potencia; cargar la misma cantidad de energía en 10 minutos requiere 6.000 kW de energía en tierra. Esto suele suponer una carga considerable para la red eléctrica local y puede requerir recursos adicionales. En general, la infraestructura de suministro de energía en tierra existente puede utilizarse para suministrar electricidad a los buques. Otro aspecto clave es que un sistema de baterías es esencialmente un dispositivo que almacena electricidad en corriente continua y se conecta a la red eléctrica con un hardware de electrónica de potencia estandarizado. Esto significa que, una vez establecido el sistema eléctrico para una determinada instalación, es nominalmente un proceso sencillo sustituir las baterías por una tecnología nueva, actualizada o de reemplazo. Por lo tanto, la infraestructura eléctrica de los sistemas de baterías es fácilmente reutilizable y la naturaleza de la tecnología permite un alto grado de intercambiabilidad. El objetivo principal de la normativa pertinente es la seguridad de los sistemas e instalaciones de baterías. DNV GL fue la primera sociedad de clasificación en desarrollar este t ipo de normas y actualmente continúan vigentes programas de investigación para seguir perfeccionando y desarrollando estos requisitos. Otras sociedades de clasificación han desarrollado desde entonces normas propias, pero hasta ahora no se ha conseguido nada digno de mención a nivel de la OMI. 131 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque En el año 2016 se produjo un aumento significativo de la normativa específica para el sector marítimo. Estos requisitos han dado lugar a un aumento de los costes de desarrollo, lo que ha incrementado considerablemente los niveles de seguridad de los sistemas. Es probable que en el futuro haya formas más económicas de producir las mismas capacidades. Las conexiones en tierra para la carga se rigen predominantemente por la normativa y los requisitos establecidos para la red eléctrica. Sin embargo, la eficiencia del uso de la energía eléctrica en un barco impulsado por baterías es significativamente mayor que la de un barco de propulsión convencional, lo que provoca un menor consumo de energía y un menor coste. El rendimiento de un sistema de propulsión eléctrica tiene aproximadamente del 76 al 85% de la energía eléctrica suministrada desde tierra. Un grupo electrógeno diésel suele tener una eficiencia del 40 al 45%, por lo que el sistema de baterías es aproximadamente el doble de eficiente que un generador diésel. La eficiencia de los sistemas de baterías oscila entre el 85% y el 95%, mientras que la electrónica de potencia suele tener una eficiencia del 95%. La energía tomada de la costa tendrá probablemente unas pérdidas de entre el 15 y el 24% cuando llegue a los motores de propulsión, dependiendo de los componentes asociados y del funcionamiento. En comparación, los sistemas de propulsión diésel rara vez tienen una eficiencia superior al 50%, especialmente si se tienen en cuenta los requisitos de redundancia y la baja carga.32 32 DNV GL. 132 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Conclusiones Se ha estudiado los conceptos teóricos del mantenimiento y las características de los distintos modelos de mantenimiento aplicables en estos equipos. Así como el procedimiento para la correcta elaboración de un plan de mantenimiento. Se ha analizado las características del buque para definir las necesidades de mantenimiento, las características del buque, la ruta de navegación realizada y el personal embarcado a bordo disponible y su correspondiente jornada laboral. Seguidamente se han estudiado los equipos y sistemas de sala de máquinas más relevantes para la realización del plan de mantenimiento, junto con sus características y su funcionamiento. Se ha procedido a identificar los trabajos de mantenimiento de cada uno de los equipos descritos anteriormente a fin de categorizarlos, y en base a la experiencia adquirida a bordo del buque, asignarles de forma empírica una carga de trabajo y los requerimientos de personal para su correcta realización. Se definen los trabajos que pueden realizarse con total seguridad durante la navegación, cumpliendo con la normativa y evitando poner en peligro la integridad del personal de máquinas, del buque y del pasaje, o por el contrario, si es necesario que el buque esté amarrado en puerto para la correcta intervención del equipo de mantenimiento. Se ha desarrollado una propuesta de distribución de los trabajos a fin de optimizar y sistematizar los trabajos de mantenimiento a desarrollar por el personal de mantenimiento. Teniendo en consideración el hecho de la necesidad de realizar una varada previa a la implementación de la propuesta de distribución de trabajos, también se han estudiado y analizado un conjunto de propuestas destinadas a adaptar el buque para el cumplimiento de la nueva normativa medioambiental y reducir las emisiones de gases nocivos. Siendo la instalación de un Scrubber de circuito hibrido la solución más rentable. Como alternativa, otra posibilidad es la propuesta de remotorización del buque para el uso de gas natural como combustible, pero siendo esta última una alternativa menos rentable económicamente teniendo en cuenta la edad del buque. 133 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Personalmente este trabajo me ha permitido profundizar en los conocimientos y conceptos necesarios para la elaboración de un plan de mantenimiento de un buque, así como la complejidad de planificar los trabajos en buques con más de 20 años de antigüedad. A más a más, durante el desarrollo he podido conocer más profundamente las instalaciones del buque. 134 Diseño y optimización del plan de mantenimiento de los sistemas de la sala de máquinas y propulsión de un buque Bibliografía “¿Cuál Es El Principio de Carnot? 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