Boatbuilding 101: mantenerlo simple

Por Joseph Keefe • 9 abril 2018

Para el sector de los barcos de trabajo de hoy en día, el problema más apremiante que enfrentan los operadores es, sin duda, el de cumplir y pagar la aparición de los llamados estándares de emisiones de 'Nivel'. El subconjunto estadounidense de 5.500 remolcadores se enfrenta además a las reglas del remolcador del subcapítulo M y a los nuevos requisitos para la instalación del hardware y la construcción física. De lo único que no deberían preocuparse es de las soluciones de refrigeración del motor.

El Keel Cooler, fuera de la vista debajo de la línea de flotación, puede ser el equipo más importante en el barco. Sin él, los motores no pueden funcionar y la carga y la gente no pasa del punto A al punto B. A medida que los niveles de nivel de EPA avanzan de 1 a 2 y llegan a 4, el potente enfriador de quilla ha logrado grandes avances para asegurarse ese aire más limpio no significa también embarcaciones de bajo rendimiento o fuera de servicio.

De manera similar, las reglas del subcapítulo M que se centran en las penetraciones del casco representan un desafío potencial para los operadores que emplean enfriadores de quilla. Ya en cumplimiento de los estrictos requisitos del subcapítulo K de la Guardia Costera de los EE. UU. (Para embarcaciones de pasajeros), lo que viene a continuación será el de siempre para RW Fernstrum & Company. Eso es porque Fernstrum, el nombre más antiguo en el sector de refrigeración marina, también es el más experimentado. Vendiendo a todos los sectores de barcos de trabajo hasta una potencia máxima de motor de 10,000kW, hay un enfriador de quilla para cualquier casco marino, y Fernstrum diseñará uno a medida para que coincida. Sin partes móviles, el enfriador de quilla es la solución ideal y simple para los barcos de trabajo de hoy en día, incluso cuando otros equipos se vuelven cada vez más complicados y difíciles de mantener.

Keel Coolers 101

Según Dale Gusick, gerente de ventas de exportación de Fernstrum, un enfriador de quilla o un refrigerador de caja son el mismo proceso de pensamiento. "Es un sistema de refrigeración de circuito cerrado para un motor marino. Es similar a un radiador en un automóvil o camión, excepto que estamos debajo del buque ", explica Gusick. "Y estamos en contacto directo con el agua ambiente, proporcionando agua directa (refrigerante) para la transferencia de calor del agua. Esto elimina que el agua de mar o el agua ambiental ingresen al recipiente para intercambiadores de calor ".

Los operadores del interior tienen opciones cuando se trata de requisitos de enfriamiento. Eso dicho; la mayoría de los buques marinos continentales tienden a ser enfriados por la quilla debido a los entornos de aguas sucias y poco profundas en los que operan. Dale Gusick plantea la cuestión en perspectiva, diciendo: "Si se intercambiaran calor, habría problemas constantes con los intercambiadores de calor obstruyendo, taponando , fallas en las bombas, sobrecalentamiento y eventualmente los motores podrían dañarse. Un nuevo motor marino de hoy típicamente tendrá dos circuitos de refrigeración debido a los nuevos requisitos de nivel de nivel ".

Resulta que las desafiantes condiciones del interior (ambientes poco profundos, limosos, turbios y llenos de escombros) son la aplicación perfecta para los refrigeradores de quilla. Ese tipo de entorno es la razón principal por la que se desarrolló. En 1944, la Armada de los Estados Unidos suministró lanchas de desembarco para un asalto fingido de Islandia, que estaba destinado a prepararse para la pesadilla logística que más tarde sería el desembarco de Normandía. Sean Fernstrum, presidente de RW Fernstrum, le dijo a MarineNews en marzo: "Menos de la mitad de la nave llegó a tierra porque el hielo fue absorbido por las tomas y los filtros y, por lo tanto, agrietó los bloques del motor. El abuelo de Sean (Robert Fernstrum), entonces el ingeniero jefe de Gray Marine, recibió la tarea de arreglarlo. Lo que se le ocurrió fue el prototipo de nuestro enfriador de quilla empaquetado ".

En realidad, la Marina no comenzó a usar enfriadores de quilla hasta después de la guerra. El presidente de la compañía, Sean Fernstrum, explicó: "Mi abuelo recibió un pedido de 10.000 unidades en 1945. No tenía dónde construirlas, nadie para hacer el trabajo, y debido al racionamiento, obtener plata y cobre resultó ser todo un reto. Cuando terminó la guerra, el contrato fue cancelado. Posteriormente, entre la Segunda Guerra Mundial y Corea, recibió la orden de desembarco. Todas las lanchas de aterrizaje en Inchon, por ejemplo, tenían enfriadores de quilla instalados ".

En la actualidad, el enfriador de quilla está montado en una disposición empotrada en el costado del recipiente. Los refrigeradores permanecen fuera de peligro, protegidos con protectores y parrillas. Bjorkman agrega: "La gran mayoría de estos buques continentales generalmente terminan con instalaciones empotradas montadas lateralmente".

Buques de alta velocidad

Más allá de los mercados de mercancías interiores, los refrigeradores de quilla tienen muchas aplicaciones. De hecho, y contrariamente a algunas percepciones, otra aplicación ideal de enfriador de quilla incluye el llamado sector de "buque de alta velocidad". Un buque de alta velocidad implica cualquier cosa que opere típicamente a velocidades de 15 a 40 KT. Dentro de ese rango se pueden encontrar transbordadores, botes experimentales e inflables rígidos. Sin embargo, una percepción errónea común es que el enfriador causará demasiado arrastre en el recipiente de alta velocidad. Dale Gusick dice que eso no es verdad. "Hicimos pruebas con modelos de tanques en los que probamos tres tipos distintos de cascos, uno equipado con un enfriador de quilla instalado correctamente, uno sin enfriador de quilla y otro con un enfriador de quilla instalado incorrectamente. Al final, las pruebas demostraron que un enfriador de quilla instalado correctamente en un hueco no afectaba la velocidad del buque. Una capa final de pintura inferior restringió el rendimiento de un buque más que un enfriador de quilla instalado correctamente ".

Hoy en día, la mayoría de las pruebas de transferencia de calor de Fernstrum se realizan internamente, electrónicamente con software o en tanques de prueba en las instalaciones de Fernstrum.

Evolucionando con la industria

La potencia no tiene nada que ver con el tamaño o la forma de un enfriador de quilla. Sin embargo, como las condiciones de operación a bordo han cambiado, también lo ha hecho el enfriador de quilla. Las variables que han tenido más impacto involucran el calor generado por los motores de hoy en día, a medida que evolucionaron del Nivel 1 al Nivel 4. Frank Bjorkman explica: "Los refrigeradores de hoy en día miran hacia el exterior de manera muy similar a como lo hacían en el pasado. Hemos realizado cambios internos para ayudar a fortalecer la unidad. La otra cosa que ha cambiado, en parte debido a los cambios de nivel, hemos llegado a unidades mucho más grandes. Además, las técnicas de fabricación que usamos mejoraron con el tiempo ". Por lo tanto, los refrigeradores Fernstrum evolucionaron a un estándar más resistente y duradero. Eso es porque un motor de 100 HP hace 40-50 años requeriría un enfriador pequeño. Hoy y para cumplir con las regulaciones de emisiones, ese sistema podría ser el doble de grande.

Sean Fernstrum quizás lo explique mejor, diciendo: "En el pasado, se podía esperar que un nuevo tipo de motor fuera estándar durante dos o tres décadas, ahora esos cambios se producen cada cinco años. Esto ha creado cierta confusión para los fabricantes de equipos originales (OEM) y los clientes al realizar un seguimiento de dónde se encuentran en una etapa de planificación de varios años para un buque.

En el caso del cada vez más popular motor GE Tier 4, por ejemplo, los circuitos de baja temperatura requieren una gran cantidad de superficie en comparación con un motor SCR Tier 4. Cuando eso sucede, Fernstrum simplemente toma datos técnicos de la compañía del motor e ingenieros una solución para que coincida. "Se trata de generar calor y la tasa de flujo del refrigerante frente a las temperaturas que tenemos que mantener. Cuanto más nos acercamos a la temperatura del agua ambiente, más área de superficie necesitamos para enfriar ese motor ", dice Peura.

Para cualquier operador, especialmente aquellos en sectores donde las tasas de flete a la baja se ven exacerbadas por las presiones regulatorias, la necesidad de equipos robustos, confiables y simples es una necesidad. Esos cuadros, sin embargo, han sido "controlados" hace mucho tiempo por Fernstrum. Dependiendo del ciclo de mantenimiento que pueda estar atravesando un barco en particular, el mantenimiento de rutina podría dictar algunos conjuntos de juntas nuevos, o posiblemente una actualización del ánodo. En la práctica real, sin embargo, Dale Gusick dice que el GRIDCOOLER Keel Cooler se sostiene admirablemente. "Con frecuencia vemos un ciclo de vida de 20 años para un enfriador de quilla de níquel de cobre. Eso dicho; cada semana recibimos llamadas de clientes sobre enfriadores de quilla que duraron de 30 a 40 años. Ellos (el buque) pueden haber recuperado incluso un par de veces. Y, a veces, esos buques terminan en países en desarrollo después de haber sido vendidos a compradores extranjeros ".

La instalación ideal del enfriador de quilla

No fue hace tanto tiempo que tan pocos como 6 a 8 modelos de enfriadores de quilla podrían cubrir el 60 por ciento de los barcos fluviales del interior. Fernstrum hoy todavía almacena algunos de esos modelos para que los clientes tengan acceso a ellos. Hoy en día, la gran mayoría de la producción de Fernstrum está diseñada a medida para un buque o una serie de buques. Al igual que la tendencia en el diseño de cascos adaptables para que coincida con la nueva ola de propulsores para aplicaciones en tierra, cada enfriador de quilla Fernstrum está diseñado en una gran variedad de variables. Esas variables incluirán el paquete de propulsión particular, el entorno operativo, la temperatura del agua en sí, el servicio previsto y muchos otros factores. "Algunos de estos diseños pueden tardar años en materializarse, es fascinante verlo todo", dice Sean Fernstrum.

Frank Bjorkman está de acuerdo. "Trabajamos muy de cerca con los arquitectos navales en los aspectos de diseño e instalación de enfriadores de quilla. Como resultado, estamos viendo mejores instalaciones que hace 20 y 30 años. También trabajamos en estrecha colaboración con los fabricantes de motores originales antes del lanzamiento de un nuevo motor para ayudar a determinar cómo los cambios pueden afectar el sistema de refrigeración del buque.

Donde un barco nuevo experimenta problemas de enfriamiento, a menudo se debe al diámetro incorrecto de la tubería, demasiados giros o codos; todas las cosas que pueden causar pérdidas de presión. "Ese es el tipo de cosas con las que trabajamos con nuestros clientes", dice Dave Peura, y agrega rápidamente: "Observamos todos los datos del motor, proyecciones de calor, caudales, temperaturas de diseño del motor, y luego observamos los datos de la aplicación - velocidad mínima del casco con potencia nominal máxima, temperatura del agua del mar, incluso analizamos si se utilizará agua dulce o anticongelante con un 50 por ciento de refrigeración en el sistema. Todo eso, y más, juega con el tamaño de un enfriador de quilla ".

Mirando hacia el futuro

El negocio de Fernstrum exige mirar hacia atrás, planificar lo que vendrá después, y como a Sean Fernstrum le gusta estresarse, mantenerse diversificado. Con ese fin, dice, "los transbordadores siempre han sido un elemento básico de los nuestros, y parecen estar más fuertes. Como suele ser el caso en el sector marino, a medida que un sector aumenta, otro cae. Todos nos montamos en esa ola de la industria offshore, tan significativa como lo fue. Pero la pesca comercial y algunos de estos otros sectores han trabajado para quitarle algo de ventaja a esa pérdida desde el exterior. La diversificación es una necesidad absoluta ".

En el exterior, Fernstrum apunta a mercados emergentes que necesitan energía. "Estos son mercados realmente interesantes: turbinas de marea submarinas, AUV y ROV. Ha sido un cambio interesante que nos ha permitido trabajar con algunos proyectos especializados: ingenieros marinos y arquitectos navales donde no ha habido un mercado anterior, por lo que estamos abriendo nuevos caminos en algunas de estas aplicaciones ".

En países más pequeños con economías en desarrollo, Fernstrum está viendo el regreso a las embarcaciones de desembarco: nuevos edificios y reciclaje de los viejos. "Los usan como transbordadores que mueven personas y equipos de un lado a otro. Y si el enfriador de la quilla está ubicado correctamente y empotrado en el recipiente, típicamente hacia atrás, hacia el extremo de popa del barco donde están los motores, están bastante bien protegidos, incluso si están en la playa ", dice Gusick.

Por separado y también dentro de la considerable experiencia del mercado de exportación de Fernstrum, los operadores sudamericanos exigen cada vez más tonelaje de construcción. Y, cuando lo hacen, aquellos que demandan condiciones en Amazon requieren equipos robustos. "Estamos involucrados en varias construcciones nuevas en este momento. Estos incluyen tres grandes impulsores para el grupo Dreyfus; todo el diseño RAL con enfriadores de quilla GRIDCOOLER ", explica Dale Gusick. Con 18 distribuidores y / o agentes activos en todo el mundo, América del Sur en particular ha sido un buen mercado para Fernstrum.

Para los astilleros de EE. UU. Que también producen tonelaje para la exportación, no es raro ver enfriadores Fernstrum en esos buques, ya que toman la última línea para el Amazonas y más allá. Los PSV de la clase Brevante de construcción naval de Eastern Shipbuilding fueron un ejemplo perfecto. Todos tenían refrigeradores de caja Fernstrum diseñados a medida.

En un grado mucho menor, la llamada "hora de poder" y la revolución de propulsión híbrida también han impactado en el emblemático enfriador de quilla. Pero, por diferentes - y dice Dale Gusick - buenas razones. Él continúa, "Nos va a impactar aún más una vez que las personas se hayan decidido por algo. Los sistemas híbridos han traído algunos negocios porque estamos enfriando todos los componentes electrónicos (convertidores, transformadores, motores de CC) en los buques. Todo eso requiere enfriamiento. Cuando ingresa a los verdaderos sistemas donde se usan las baterías, actualmente estamos haciendo algo de enfriamiento de la batería en un transbordador en Dinamarca. Mucho de eso todavía está en flujo, y no estamos seguros de a dónde nos llevará ".

Línea inferior para el enfriador de quilla sumergido

Fuera de la vista, y debido a que ha permanecido tan confiable con el tiempo, los refrigeradores Keel suelen permanecer fuera de la mente de los constructores navales y los operadores por igual. La versión de hoy que evolucionó de un pedido del gobierno para resolver un problema crítico durante la Segunda Guerra Mundial sigue siendo igualmente importante.

Sean Fernstrum concluyó una charla educativa al declarar: "Con todas las complicaciones que puede experimentar un buque en operación, es reconfortante contar con un equipo que sea eficiente, efectivo, duradero y simple. El enfriador de quilla GRIDCOOLER es una pieza de equipo que nos esforzamos por mantener simple. La simplicidad es difícil. Hacer algo complicado es muy fácil. "Los operadores de 5.500 buques impactados por el subcapítulo M probablemente estarían de acuerdo.

• Barcos de construcción de puente (BEB)
• Ferries (23-24 nudos)
• RIB (guardacostas canadiense del zodiaco)
• Redes de enmalle de la bahía de Bristol
• Barcos experimentales (15-20 nudos)
• Pushboats interiores / remolcadores de ayuda
• Crew boats (15-25 nudos)
• Policía y SAR (Búsqueda y Rescate)
• Embarcación de desembarque

(Como se publicó en la edición de abril de 2018 de Marine News )