El impulso detrás de los motores refrigerados por agua

Sobre el autor: Peter Svartsjö es Gerente de cuentas de ABB LV IEC Motors y brinda asistencia a clientes marinos. Tiene casi 26 años de experiencia en ventas y marketing con ABB. Peter tiene una Licenciatura en Administración Industrial del Politécnico Sueco en Vaasa.

Las diversas ubicaciones en las que se pueden encontrar motores refrigerados por agua en un barco. Imagen: ABB

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Peter Svartsjö de ABB analiza los beneficios de los motores refrigerados por agua para aplicaciones marinas que requieren niveles de potencia de megavatios, incluido el ahorro de espacio, el aumento de la eficiencia energética y la reducción de las necesidades de mantenimiento.

Los motores eléctricos ejecutan varias funciones principales en embarcaciones marinas, desde propulsión y propulsores hasta equipos de manejo de cubierta, como cabrestantes, anclas y bombas. Esto los hace críticos para los propietarios y operadores de barcos, ya que su confiabilidad y rendimiento pueden tener un impacto directo en el buen funcionamiento de todo el barco.

Refrigeración por agua y el camino a seguir
Los motores refrigerados por aire son la opción tradicional, lo que significa que requieren que el aire de enfriamiento circule alrededor de las costillas de enfriamiento del bastidor del motor. Sin embargo, debido a que los motores marinos a menudo se instalan en entornos sucios y polvorientos, los espacios entre las costillas pueden obstruirse con escombros, lo que reduce su eficiencia de enfriamiento.

Sin operaciones regulares de limpieza, el motor comienza a funcionar a temperaturas cada vez más altas. Eso causa una mayor tasa de desgaste en componentes vitales como los cojinetes y los devanados. Esto requiere mantenimiento adicional y, en el peor de los casos, reducirá la vida útil del motor, lo que provocará una falla prematura y no planificada.

Por el contrario, cambiar a motores refrigerados por agua que no requieren sistemas de ventilación externos no solo reduce los costos de capital, sino que también permite una huella de instalación más pequeña, en un barco que podría liberar espacio útil para otro equipo o más carga. También hay un beneficio adicional, ya que un motor refrigerado por agua puede sellarse herméticamente contra la entrada de polvo u otros contaminantes, lo que lo hace ideal para la instalación en condiciones exigentes y cargadas de suciedad. Algunas consideraciones adicionales para un motor refrigerado por agua:

Un ejemplo de un motor refrigerado por agua suministrado por ABB. Imagen: ABB  Requiere agua limpia: el método de enfriamiento para los motores enfriados por agua requiere solo un suministro constante de agua limpia de 'grifo', junto con un enfriador, una bomba y un sistema de tuberías para operar el circuito cerrado de enfriamiento de agua para enfriar el motor marco y partes activas. Debido a que el motor es independiente de la calidad del aire ambiente, puede ofrecer un funcionamiento constante, predecible y sin problemas durante un largo período de tiempo. La ausencia de costillas de enfriamiento del marco da como resultado una estructura externa relativamente lisa, que permite una pintura de motor de mayor calidad y reduce significativamente la acumulación de polvo en comparación con un diseño refrigerado por aire. Y si se acumula polvo, no puede dañar el rendimiento de enfriamiento del motor ni ser ingerido en sus partes internas.

Costs Costos optimizados del ciclo de vida: en las mismas aplicaciones marinas, un motor refrigerado por agua generalmente tendrá un costo de ciclo de vida mejorado en comparación con un motor refrigerado por aire. Esto se debe principalmente a intervalos más largos entre el servicio y una vida útil más larga, principalmente porque los cojinetes y los devanados están protegidos contra el sobrecalentamiento que puede ocurrir si el rendimiento del sistema de enfriamiento de aire se ve comprometido, como cuando se acumula polvo.

Operation Operación más silenciosa: en algunas aplicaciones marinas, y especialmente cuando un buque está atracado, los niveles de ruido pueden ser un problema, particularmente cuando varios motores están operando en la misma ubicación. En un motor refrigerado por aire, la mayor parte del ruido es producido por el ventilador. Eso significa que un motor refrigerado por agua sin ventilador será significativamente más silencioso.

 Ahorro de espacio: hay instalaciones en las que el espacio puede ser muy valioso, especialmente en salas de máquinas u otras aplicaciones debajo de la cubierta. Los motores refrigerados por agua tienen una alta densidad de potencia (en términos de kilovatios de salida por unidad de peso o volumen). Por lo tanto, un motor refrigerado por agua puede ofrecer el potencial de entregar la misma salida que un motor refrigerado por aire equivalente dentro de una huella significativamente más pequeña. En algunos casos, puede haber más eficiencias y posibilidades de ahorro de espacio, ya que el sistema de refrigeración por agua también se puede utilizar con otros equipos refrigerados por agua, como los variadores de velocidad (VSD), que de lo contrario requerirían su propio suministro de agua de refrigeración.

Nuevas aplicaciones impulsan diseños de mayor potencia
El uso de motores eléctricos refrigerados por agua no es nuevo en sí mismo. Se han implementado en la industria marina por más de 50 años en aplicaciones especiales donde el espacio es escaso y el ambiente hostil en términos de polvo, suciedad y humedad.

Sin embargo, con el advenimiento de nuevos barcos más grandes, ha habido una demanda consecuente de mayores potencias motoras. Sin embargo, siguen existiendo las mismas limitaciones de espacio y los requisitos para una operación segura y confiable. Es por eso que la industria marina ha sido fundamental para impulsar el desarrollo de motores de clase megavatio con alta densidad de energía.

El nuevo motor megavatio de ABB
Liderando el camino en este desarrollo está el nuevo M3LP 500 refrigerado por agua, el motor de camisa refrigerado por agua de bajo voltaje (BT) más grande de ABB hasta la fecha. En un tamaño de 500 cuadros, está disponible con una salida de hasta 2 megavatios (MW), lo que satisface la creciente demanda mundial de una potencia cada vez mayor al tiempo que minimiza su huella de instalación debido a su densidad de potencia optimizada.

Además de ofrecer más potencia por kilogramo que un motor refrigerado por aire comparable, el M3LP 500 también es aproximadamente un 20 por ciento más pequeño.
El M3LP 500 tiene una temperatura de medio de 38 ° C / 100 ° F y un flujo de medio de enfriamiento de 15 gpm. Su sistema de enfriamiento interno es compatible con la mayoría de los circuitos de enfriamiento marino. Por lo tanto, no hay necesidad de una adaptación especial u otro trabajo de configuración que requiera mucho tiempo antes de desplegar el motor.
El nuevo motor ofrece intervalos de mantenimiento extendidos, ya que ha sido diseñado específicamente para reducir las necesidades de mantenimiento de las partes activas clave. En particular, los rodamientos sensibles al desgaste se mantienen fríos en todo momento. Esto mejora la confiabilidad, extiende los intervalos de servicio y aumenta la vida útil del rodamiento. El uso de componentes estandarizados, incluidos los rodamientos, hace que el reemplazo sea rápido y fácil.

Los protectores finales del motor son fáciles de desmontar y volver a montar, lo que simplifica el mantenimiento y reduce el tiempo de inactividad. Los sellos laberínticos evitan la intrusión de humedad, polvo o partículas y reducen el desgaste de los componentes activos del motor.

El motor M3LP está justo al comienzo de su recorrido por el producto. Sin embargo, las indicaciones son que está abriendo una serie de nuevas aplicaciones interesantes. Estos incluyen recipientes híbridos y también para funciones especializadas como conducir bombas de chorro de agua en dragas.