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| Motor de émbolos opuestos Doxford | ||
Fabricante británico de motores diesel de gran potencia,
tradicionalmente incorporó el barrido uniflujo con émbolos opuestos, el pistón
superior era refrigerado por agua y el inferior por aceite. El fabricante decía
que con este sistema se conseguía más potencia por cilindro que en un motor
normal, con la misma p.m.e.
Los motores Doxford se
diferenciaban de los producidos por otros fabricantes de motores de émbolos
opuestos en que estos eran accionados por bielas a un único cigüeñal, dos
bielas para el pistón superior y una para el pistón inferior, mientras que otros
fabricantes de motores con pistones opuestos llevaban dos cigüeñales y tren de
engranajes para transmitir el movimiento entre ambos cigüeñales (Fairbanks Morse, Junkers, etc).
 
El último
motor de dos tiempos lento diseñado por los británicos fue retirado de la
producción en 1980, pero algunas unidades del tipo J permanecen todavía en
servicio. En sus últimos años la empresa también diseñó y produjo el inusual
motor de tres cilindros modelo 58JS3C, que desarrollaba 4.050 kW a 220 rev/min
y se desarrolló específicamente para propulsar pequeños portacontenedores. El
diseño 58JS3C fue basado en el tipo J, pero con mejoras para hacer frente a la
mayor velocidad de rotación con una relativamente corta carrera de los pistones.
   Motor de EMBOLOS OPUESTOS DOXFORD en el SCIENCE MUSEUM    
 Videos: Fuentes: Doxford Engines Ltd, Science Museum CURSOS DE FORMACIÓN RELACIONADOS:
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| Publicado el 2019-06-12 10:36:29 por C. Rodriguez Vidal | Abrir | ||
| Puertas estancas en los buques |
Las puertas estancas Watertight
son unos tipos especiales de puertas encontradas en los buques y que tienen la
función de prevenir el ingreso de agua de un compartimento a otro durante una
inundación o accidente. Estas puertas son usadas abordo en zonas donde los riesgos
de inundación son altos. Zonas tales
como compartimentos de sala de máquinas, compartimentos estancos, troncos de
escape, troncos de ascensores, tunel del eje de cola, etc.
Las puertas estancas Weathertight
son también estancas al agua pero están diseñadas para soportar presiones de
columna de agua pequeñas, generalmente no mayor a la altura de la propia
puerta. Es por ello que estas puertas suelen estar localizadas en las cubiertas
por encima de la línea de flotación del buque.
Las puertas Watertight deben
ser probadas usando un tanque de presión donde la presión hidrostática es
aplicada desde la cara interior de la puerta, por ser éste el peor escenario
posible. Las puertas Weathertight son generalmente probadas usando una mangera
de agua alta presión dirigiendo el chorro de agua directamente a la zona de la
frisa de estanqueidad. En ninguno de los dos casos debe de presentarse el paso
de agua.
 
Las puertas de acero estancas deben cumplir la
normativa de SOLAS (Capítulo II-1, Parte B, Reglas 15 y 16).
Las puertas estancas pueden ser de una de una o de dos hojas, siendo estas últimas las que tienen un diseño más crítico.
 
Para
asegurar la estanqueidad es necesario utilizar bastantes trincas para
realizar el cierre, sobre todo cuando la especificación exige resistir
una alta presión, lo cual hace que el proceso de apertura y cierre sea
lento, ya que hay que manipular cada una de las trincas una por una, en
estos casos en puertas de una hoja se suele utilizar un mecanismos de
cierre rápido, de esta manera girando un volante se accionan todas las
trincas a la vez. La contrapartida es que se incrementa el peso de la
puerta y el mecanismo puede dar lugar a averías si no se realiza un
adecuado mantenimiento.
 
Los
diseños como se puede observar en ocasiones siguen diferentes patrones
en la distribución de refuerzos, en la posición y diseños de las trincas
de cierre y también en los mecanismos de cierre rápido.
Los
buques de guerra britanicos de la época de la primera guerra mundial,
como eran el acorazado HMS Dreadnought y crucero de batalla HMS Hood
tenían unas puertas estancas con un diseño de refuerzos bastante poco
usual.
 
Otro
ejemplo de puertas estancas con un diseño mucho más simple eran las del
acorazado japonés Fuso, (por el nº de trincas se supone que serían
puertas Weathertight).
El
portaaviones norteamericano de la segunda guerra mundial USS Intrepid
tenía unas puertas estancas mucho más evolucionadas, con embuticiones en
el panel para hacerlo más resistente. Este diseño de puerta ha
sobrevivido hasta la actualidad practicamente sin cambios.
Mostramos
a continuación diversos diseños de mecanismos de cierre rápido
aplicados a puertas estancas en buques, los derechos de patentes hacen
que cada fabricante tenga que desarrollar un diseño específico.
    
Debido
a la elevada superficie
que presenta una puerta de doble hoja, si aplicamos una presión de 0,45
kg/cm² (equivalente
a una columna de agua de poco más de 4m) se generan unas fuerzas de
valor considerable.
Como ejemplo si tomamos toda la superficie de una puerta de doble hoja
se generan
unas fuerzas de casi 14,4 Toneladas, esto provoca que las tensiones sean
altas,
sobre todo para un panel de tan solo 3mm, que es necesario que sea
cuidadosamente
reforzado para poder soportar la presión sin incrementar excesivamente
el peso. Para realizar los cálculos estructurales se recomienda realizar
modelado 3D y cálculos de resistencia de materiales por Elementos
Finitos (FEM), esto permite detectar puntos de concentración de
esfuerzos y mejorar enormemente el diseño de la puerta antes de fabricar
el primer prototipo.
   
Si
la presión es desde el interior la fuerza la tienen que soportar
exclusivamente las trincas de cierre, en las siguientes imáges se ha
aplicado una carga de 1000 kg, y se ha simulado su comportamiento por
dedio del análisis FEM; para ello primero se efectúa el mallado del
sólido, se aplica el material correspondiente, se aplican cargas y
restricciones y finalmente se ejecuta la simulación. Una vez finalizada
comienza la etapa de postprocesado teniendo lugar la evaluación y
visualización de los resultados (tensiones, deformaciones, coeficientes
de seguridad, etc)
   Para finalizar mostramos la puerta estanca de un submarino experimental, el USS Albacore, y como se intuye es una puerta mucho más robusta y pequeña que las anteriores, esto es porque está diseñada para resistir unas presiones mucho más elevadas. 
FORMACIÓN RECOMENDADA: Para realizar anáisis FEM le recomendamos el software gratuito Code_Aster, que permite reproducir y simular el comportamientode un motor en lo referente a la resistencia estructural. Si desea recibir un curso de formación para aprender a manejar el programa FEM Code_Aster, le recomendamos que realice el curso de Technical Courses: - Curso online de Code_Aster |
| Publicado el 2017-09-16 12:31:15 por C. Rodriguez Vidal | Abrir |
| Análisis CFD de una aleta con movimiento ondulante de inspiración biológica |
Introducción: El Grupo de Investigación "Innovacións Mariñas" (Universidade da Coruña - España) desarrolló y patentó el propulsor ondulatorio que se muestra en la figura. En la parte inferior de la misma se muestra la aleta propulsora ondulatoria, de 0.52 m de longitud de onda, 0.2 m de ancho y 0.02 m de amplitud. En la Figura se muestra la dirección del flujo que sigue el agua al verse afectada por el movimiento ondulatorio de dicha aleta. Actualmente, el continuo desarrollo de la ingeniería ha dado lugar a que aparezcan nuevos tipos mecanismos y máquinas, entre los que destacan los llamados biológicos. La ingeniería biológica es un campo emergente que se basa en la imitación de los principios de los organismos vivos de la naturaleza, mucho más eficaces teniendo en cuenta que son el resultado de millones de años de progresión evolutiva. En el campo de la propulsión naval, la ingeniería biológica se aplica al movimiento ondulatorio basado en el modo de nadar de los peces, el cual resulta mucho más eficaz que el clásico movimiento rotativo utilizado en las hélices de los barcos. Hasta hace pocos años, el funcionamiento de los mecanismos de propulsión basados en el movimiento de los peces se entendía difícilmente porque se carecía de las herramientas adecuadas para su estudio. No obstante, un avance que ha ayudado a entender la hidrodinámica de la propulsión biológica ha sido la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). En lo referente a la propulsión ondulatoria, empezó a aplicarse para el estudio del movimiento de los peces, destacando numerosas publicaciones de autores como Borazjani, Sotiropoulos, Carling, Williams, Botwell, Kern, Koumoutsakos, Sfakiotakis, Lamas, Fauci, Liu, Wassersug, Kawachi, etc. Análisis CFD: En el presente trabajo se ha desarrollado un modelo de CFD para analizar el flujo turbulento producido por un propulsor marino ondulatorio. Para simular el movimiento fue necesario acudir al empleo de una malla dinámica. Como puede verse en la figura, los elementos fueron triangulares y se refinó el tamaño de la malla en la zona cercana a la aleta. La malla fue creada íntegramente con el programa Gambit 2.4. .jpg)  La fuente propulsora es un motor eléctrico, que se puede ver en la parte superior de la Figura, el cual transmite la potencia a la aleta mediante un mecanismo de conversión de movimiento basado en excéntricas. Se dispone también de un variador de frecuencia para ajustar la frecuencia de oscilación de la aleta. A continuación se muestra un vídeo del análisis CFD de la aleta con movimiento ondulatorio: Una de las ventajas que caracteriza a este sistema es que es reversible, teniendo la misma eficacia de funcionamiento marcha adelante o atrás. Esta característica lo hace ideal para vehículos marinos que requieren alta maniobrabilidad. CURSOS RECOMENDADOS: |
| Publicado el 2014-04-04 17:31:42 por Isabel Lamas & J.D. Rodríguez | Abrir |
| CFD - Mecánica de Fluidos Computacional en aplicaciones navales | ||||||||||||||||||||
El término CFD proviene de las siglas del inglés “Computational Fluid Dynamics”, lo cual se traduce al castellano como “Mecánica de Fluidos Computacional”. Es una rama de mecánica de fluidos que utiliza procedimientos numéricos por ordenador para resolver las ecuaciones gobernantes de los flujos. En el mercado existen numerosos softwares de CFD tales como Fluent, FIDAP, Star-CD, FLOW3D, OpenFOAM, etc.
Básicamente,
la metodología de CFD se basa en subdividir el dominio de cálculo en elementos
discretos formando una malla en la cual las ecuaciones diferenciales
gobernantes son resueltas.
Entre
los temas de aplicación Navales para la simulación CFD podríamos
enumerar las siguientes:
1-
Diseño
de Propulsores Navales:
2-
Diseño
de modelos de cascos de barcos:
3-
Diseño
de velas:
4-
Diseño
de maquinas rotativas: Bombas, turbinas, turbocompresores:
5-
Diseño
de maquinas alternativas: Motores diesel, Otto, compresores, etc
6-
Combustión
en calderas, en motores alternativos, etc y obtención de los productos de
combustión, especies de gases.
7-
Diseño
de dispositivos para eliminación de los gases contaminantes producidos en la
combustión: Catalizadores SCR, SCNR, lavado de gases, etc.
La
idea de calcular soluciones aproximadas de ecuaciones diferenciales que
describen flujos de fluidos y transferencia de calor es relativamente antigua,
incluso más antigua que la aparición de los ordenadores. Sin embargo, el
desarrollo de las técnicas numéricas no ha podido ser posible sin el desarrollo
de la computación, que hace posible el desarrollo de millones de operaciones en
un tiempo del orden de segundos, propiciando una rápida expansión de los
métodos numéricos. Las primeras aplicaciones del CFD se remontan a aplicaciones
militares. En los años 60 se realizaban estudios CFD para analizar casos como
ondas de choque producidas por una explosión o flujo que circula alrededor de
un avión, y más tarde se aplicó a la industria aeroespacial y de automoción.
Sin embargo, no es hasta la década de 1980 cuando comenzaron a hacerse estudios
tridimensionales. En esta misma década de 1980 es cuando aparecieron los
primeros softwares comerciales. En los últimos años, el CFD se ha implementado
en el campo de la ingeniería de diseño. Las simulaciones ahorran tiempo y
dinero en cuanto a la elaboración de prototipos y otras pruebas experimentales.
Esto ha provocado que el CFD se aplique a disciplinas como meteorología,
biomédica, química, y, por supuesto, aplicaciones marítimas.
La utilidad de las herramientas modernas de modelado y
simulación con programas informáticos de simulación CFD son
actualmente indiscutibles, permitiendo ensayar de manera virtual diferentes
modelos o diseños antes de acometer la fabricación del prototipo industrial,
proporcionando con esta metodología de trabajo, enormes ventajas y beneficios por
ahorro de costes de fabricación de prototipos y acortamiento de los tiempos en
el desarrollo del producto, dando lugar como consecuencia que la compañía sea
más competitiva en la creación y desarrollo de nuevos productos.
REFERENCIAS:
[1] Abramowski, T; Żelazny, K.; Szelangiewicz, T. Numerical analysis of influence of ship hull
form modification on ship resistance and propulsión characteristics. Part III
Influence of hull form modification on screw propeller efficiency. Polish
Maritime Research, vol. 1(63), pp. 10-13, 2010.
[2] Jones, D.A.; Clarke, D.B. Fluent code simulation
of flow around a naval hull: the DTMB 5415. Maritime Platforms
Division DSTO Defence Science and
Technology Organization. 2010.
[5] Fuel Tech Inc [6] TECNOLOGÍA MARITIMA [7] Grupo de Innovaciones Mariñas de la Universidad de La Coruña |
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| Publicado el 2014-03-24 01:45:49 por Isabel Lamas | Abrir | ||||||||||||||||||||
| ANALISIS CFD DEL PROCESO DE BARRIDO DEL MOTOR MARINO MAN 7S50MC | ||||||||||||||||||||||
Los motores de
dos tiempos diesel MAN B&W de la serie MC fueron introducidos a principios
de la década de los años 80 del siglo pasado. Su principal aplicación es la
propulsión de todo tipo de buques buques, de tamaños medios y grandes. Éstos
motores también han sido empleados en aplicaciones terrestres, principalmente
en plantas de producción de potencia eléctrica. |
Parámetro
|
Valor
|
Tipo de motor
|
Diesel, dos tiempos
|
Sistema de barrido
|
Uniflujo
|
Sobrealimentación
|
Turbocompresor
|
Cilindrada (cm3)
|
375.028
|
Diámetro (cm)
|
500
|
Carrera
(cm)
|
1910
|
Presión media efectiva (bar)
|
19
|
Velocidad (rpm)
|
127
|
Número de cilindros
|
7
|
Potencia
(kW)
|
9988
|
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