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La Operación Elcano: Castillo de la Luz y Castillo de Lopera |
Una audaz operación de cirujía naval para reutilizar las popas de unos petroleros con propulsión a vapor en dos bulkcarriers consumiendo carbón
Durante la crisis del petróleo de
los años 70, debido a los considerables aumentos en el precio del crudo y la
incertidumbre de una continuidad en su suministro, se volvió la vista hacia el
carbón como fuente primaria de energía térmica. El rendimiento térmico de los motores diesel era mucho mejor que el
obtenido con el ciclo de turbinas de vapor, sin embargo los motores no tienen
la posibilidad de consumir combustibles sólidos como el carbón, el cual es un
combustible mucho más económico que el petróleo y su precio más estable. Esta
diferencia de precio puede llegar a compensar la diferencia de consumos,
pudiendo darse el caso que un buque que utilice carbón como combustible sea más
rentable que otro buque equivalente propulsado con motores diesel.
El precio de los combustibles marinos está directa y proporcionalmente
ligado al precio del crudo. Hasta 1973, el coste del combustible era mínimo y
por ello los buques no tenían grandes disposiciones de ahorro energético. Se
buscaba la potencia de las máquinas y la simplicidad de operación y
mantenimiento, en vez de la eficiencia económica. Se usaban turbinas de vapor
de pocas etapas, calderas sin economizadores, motores diesel de carreras cortas
y quemando combustible ligero, turbo soplantes sencillas, e incluso motores no
sobrealimentados, maquinaria de cubierta de vapor, turbogeneradores y un amplio
surtido de equipos de baja eficiencia energética. La subida de precios del
petróleo de los años setenta propició el rápido abandono de las turbinas de
vapor en los buques.
En España, durante el principio de la década de los años 80 se realizó el
interesante experimento de cortar dos petroleros Suezmax,
uniendo luego la popa con máquina propulsora por turbina de vapor con
el casco de un bulkcarrier de nueva construcción (en la botadura lleva
la popa con motor diesel que será cortada y unida al petrolero), creando
un granelero con propulsión por turbinas y consumiendo carbón. Secuencia de la
operación Elcano (cortar y pegar), al petrolero se le corta su popa,
spues se construye en grada un buque hibrido que será cortado, con la
popa para el petrolero y el casco para el bulkcarrier, finalmente se le
une la popa con turbinas al bulkcarrier y la popa con motor al
petrolero.Ref [4]
Estos buques fueron el “Castillo
de la Luz” (1987 – 1996) y “Castillo de
la Lopera” (1985 – 1996), que era dos bulkcarriers carbóneros construidos por
la E.N Bazan para la E.N. Elcano, en su “operación cortar y pegar”, que
consistió básicamente en aprovechar las instalaciones de turbinas de unos
petroleros que no resultaba rentables con los nuevos precios del crudo, pero
que podían utilizarse en los nuevos buques, quemando carbón cargado en origen.
La operación se llevo a cabo intercambiando las partes de popa, de ahí el
nombre de la operación antes citada.
La operación llevada a cabo por los trabajadores de la E.N. Bazan, fue tremendamente complicada y audaz, aprovechando hasta el último metro del dique, llegando durante esta operación a la cima de la ingeniería naval, marcando un hito a nivel mundial. Ref [6]
Las popas de esos buques
bulkcarriers pertenecieron a los petroleros “Castillo de Lorca” y “Castillo de
Montearagón”, construcciones 143 y 149 de E. N. Bazan de El Ferrol. Su planta
propulsora era de turbinas Bazán-Kawasaki, con la típica disposición de dos
turbinas: Alta y Baja Presión conectadas en paralelo a una caja reductora para
dar salida a un solo eje. Las turbinas eran de acción, teniendo la de Baja
algunas etapas de reacción. La turbina de Ciar estaba situada también según la
disposición típica de los buques de turbinas, en el mismo eje que la de Baja, y
constaba de dos etapas Curtis. Tenían una potencia total de 32.000 CV y
llevaban dos calderas Kawasaki a 65 k/cm2 y 515º C de vapor recalentado
quemando HFO.
Para utilizar carbón como
combustible, además del Fuel-oil, fue necesario equipar a los buques con
calderas adecuadas para este combustible, además de otros equipos necesarios
para la preparación del carbón antes de pasar a la caldera.
Se consideraron tres formas de
quemarlo en calderas: como carbón pulverizado; en lecho fluidizado; o con
parrillas mecánicas. La carga a mano quedaba descartada en la sociedad actual.
El carbón pulverizado es el
sistema más empleado en calderas terrestres de gran producción de vapor. Por
tanto, aunque la experiencia marina haya sido escasa y poco afortunada (entre
otras cosas porque no en todos los puertos había carbón adecuado) era lógico
pensar en su aplicación abordo. No obstante, el polvo de carbón exige una
instalación (molinos, secadores, etc) para su preparación, con el consiguiente
espacio, inversión y gastos de mantenimiento. Además, aunque las partículas del
polvo de carbón sean muy pequeñas, tardan en quemarse, por lo que la cámara de
combustión ha de ser particularmente grande. Y en la manipulación y
conservación del polvo hay que establecer condiciones especiales para evitar el
peligro de explosión.
El lecho fluidizado tiene
ventajas parecidas a las del carbón pulverizado, pero supone mucho menor gasto
y espacio, por lo que entra en lo posible que en el futuro sea un sistema
recomendable. Pero en los años en que se trato de utilizar, estaba todavía en
desarrollo y la experiencia marina era demasiado escasa.
La solución estaba, por tanto, en
las parrillas mecánicas. Pero se habían empleado poco a bordo y no dejaban de
presentar dificultades; como sucedió en las que se montaron en algunos barcos
españoles durante la guerra del 39.
Calderas de carbón con hogar mecánico de parrilla móvil. Utilizadas en los buques de la E.N Elcano. Ref [2].
La planta propulsora original del
petrolero contaba con dos calderas de F.O. de 50/75 t/h, y con una condición de
vapor de 50kg/cm² y 515º C.
Para reducir al mínimo los
cambios se tomaron las siguientes decisiones:
1-Instalar solamente una caldera
de carbón capaz de producir todo el vapor necesario para navegar en condiciones
normales.
2- Conservar una de las calderas
existentes de F.O para usarla como caldera de vuelta a casa, para uso en puerto
o en caso de faltar carbón y por seguridad, mantenimiento, etc
La caldera de carbón seleccionada
es de Combustión Engineering tipo V2M9S, con una producción normal de 80t/h y
una m.c.r. de 92t/h. Las condiciones de vaporización eran de 60 kg/cm² y 495º
C. La parrilla era fabricada por Detroit Stoker e incorporaba cinco cargadores.
Para una producción de 24.000
SHP, la caldera debería producir aproximadamente 75t/h de vapor y consumir
9-9,5 t/h de carbón térmico de 6000 kcal/kg.
Respecto a la planta original de
petrolero fue modificado el ciclo e vapor, eliminando el calentador de aire
regenerativo, al igual que los calentadores de la tercera y cuarta fases. El
ciclo previo con cuatro sangrías fue sustituido por otro de dos, y el agua de alimentación corría directamente desde
el calentador del desaireador al economizador, con una temperatura de unos 150º
C. Esto trae como resultado un rendimiento algo menor, pero con la ventaja de
una mayor sencillez del ciclo.
Para compensar la disminución de
rendimiento del ciclo de vapor se pensó en mejorar el rendimiento global de la
planta instalando un alternador de cola y una bomba de alimentación eléctrica,
lo cual proporcionaba una mejora importante respecto a la planta original.
Para evitar la contaminación por
polvo de carbón principalmente problemático en puerto se había previsto la instalación
de un colector de polvo mecánico, con un rendimiento del 95%. Pero en caso
necesario se utilizarían en puerto solamente los quemadores de F.O. para evitar
la emisión de humos negros contaminantes.
El " Castillo de la Luz" y el " Castillo de Lopera"
estuvieron navegando y quemando carbón, eran las construcciones 186 y 188 de la
E.N. Bazan, tenían 81.035 GT y 47.335 NT, con 274 metros de eslora, 46 de manga
y 24 de puntal. Disponían de 10 bodegas, las bodegas nº 4 y 6 eran la bodega de
consumo (carboneras bunker con capacidad para 13.000 m³) y estaban situadas a
media eslora, éstas tenían tolvas (la de proa con fondo plano y la de popa con
fondo de dientes de sierra) por donde caía el carbón, de aquí pasaba a través
de una tubería, a la que se le inyectaba aire y era conducido hasta la sala de
máquinas. El carbón ya en la sala de máquinas caía en una especie de molinillo,
que molía las piedras de carbón, y una vez molidas iban a la caldera para ser
quemadas. Navegaban consumiendo carbón, pero al llegar a puerto se cambiaba a
F.O. para hacer las maniobras de entrada y salida.
La capacidad de carga en las
carboneras bunker era de unas 25.000 m³ de carbón a esto hay que sumar 7.000 m³
de combustible líquido, lo cual le proporciona un incremento de la flexibilidad
y permitiendo largos viajes mixtos con mineral/carbón utilizando el combustible
líquido para completar el viaje.
El aspecto más problemático y que
generó mas estudios fue el proyecto del sistema de trasiego del carbón, ya que
no se quería limitar las posibilidades operacionales del buque cuando se
consumieran gran variedad de carbones con diferentes granulometrías y grados de
humedad. En el fondo de las carboneras se instalaron las tolvas (12 en la de
popa y 4 en la de proa), en el fondo de estas tolvas se instalaron unos
alimentadores mecánicos, que trasegaban el carbón a las bombas neumáticas.
Entre la tolva y el alimentador mecánico había un sistema de trituración y
tamización con el fin de adaptar las dimensiones del carbón a las necesidades
del cargador (36mm) y separar cualquier materia extraña que pudiera contener el
carbón. Para llevar el carbón hasta la caldera en la popa se instaló un sistema
neumático de alta presión en fase densa.
Estos barcos tenían ruta casi fija, se cargaba en Richards Bays (Sudáfrica), y descargaban en España. Otras veces descargaban en Rotterdam e iban a cargar al Roberts Bank o en Hay Point. Estos barcos los volvieron a cortar y pegar con su parte original sobre el año 1996. Este trabajo fue realizado en el astillero Keppel de Singapur. En la imagen siguiente se ve la parte de popa del "Castillo de Lorca" después de haber sido cortada, esperando a ser unida a las bodegas del "Castillo de Lopera". El resultado fue el "Castillo de Simancas".
Esta es la increible historia de una operación de ingeniería naval al
máximo nivel que se proyectó y llevó a cabo hace 25 años por técnicos de
Bazán, marcando un hito como una de las operaciones de construcción
naval más importantes del mundo en esa época, aunque desafortunadamente
los buques no tuvieron demasiado éxito durante su vida operativa
principalmente por problemas asociados al trasiego y manejo del carbón,
tecnología muy novedosa y que precisaba de mayor inversión y desarrollo,
ello hizo que después de poco tiempo se abandonara el sistema,
volviendo a reformar los buques, por lo que solamente se utilizaron
durante unos 10 años.
FUENTES:
[2] Libro Máquinas
para la Propulsión de Buques, Enrique Casanova Rivas, (edic. 2001).
[3] Libro Evolución
de la Propulsión Mecánica, Luis de Mazarredo (edic. 1992)
[4] Revista Ingeniería Naval nº 553, Julio
de 1981
[5] Libro Empresa Naviera
Elcano. Seis décadas de historia, por Juan Carlos Diaz Lorenzo, ISBN: 9788488605849.
[6] NAVANTIA
[7] TECNOLOGIA MARÍTIMA: Características de las plantas propulsoras [8] Journal of Maritime Research:Study of possibilities of using a steam plant type "reheat" and mixed boilers of coal and fuel-oil for the propulsion of bulkcarriers |
Publicado el 2013-12-31 11:17:54 por C. Rodriguez |
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