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domingo, 19 de agosto de 2012

HISTORIA DE LOS MOTORES MARINOS SULZER

El fabricante Sulzer Brothers, de Suiza, fue una firma especializada en motores marinos lentos de dos tiempos, tradicionalmente de simple acción, turboalimentados y con barrido de lazo-transversal.



 

Sulzer Brothers fue un fabricante activo en los sectores de diseño de motores de dos y cuatro tiempos, la relación de la firma Sulzer con Diesel data del año 1879 en el que Rudolf Diesel, como joven ingeniero, siguió sus estudios trabajando como aprendiz sin paga en el taller Hermanos Sulzer en Winterthur, Suiza.

El primer motor Diesel construido por Sulzer fue puesto en marcha en junio de 1898 después de que la compañía Hermanos Sulzer firmara un acuerdo con Rudolf Diesel para la fabricación de motores con la nueva tecnología.

La fabricación de motores Diesel se inició en 1903 en Winterthur, fueron motores verticales de cuatro tiempos con inyección de combustible con aire.

En 1905 la compañía construyó el primer motor diesel de dos tiempos marino directamente acoplado y reversible, cinco años más tarde introdujo un motor de dos tiempos sin válvulas con pistones refrigerados.

En 1910 se instalaron en el buque italiano “Romaña” dos motores Sulzer de 4 cilindros, sin válvulas, que desarrollaban 280 kW a 250 Rev./min cada uno.

En 1912 se construyeron los motores de dos tiempos sin válvulas y con cruceta para el buque oceánico alemán “Monte Penedo”, llevaba dos motores Sulzer 4S47 de 625 Kw a 160 rev./min cada uno.

Motor Sulzer 4S47 del buque “Monte Penedo” (1912).

La evolución siguió rápidamente y en la década de 1920 Sulzer se convirtió en una marca famosa en todo el mundo por la fabricación de motores diesel para barcos, para centrales eléctricas y ferrocarriles.

 
La inyección de combustible sin aire fue introducida a partir de 1932 y rápidamente se convirtió en norma para todos los tipos de motores diesel lentos, en gran medida debido a la mejora del rendimiento y reducción de las necesidades de mantenimiento.
 

El siguiente paso fue el desarrollo de la turbo alimentación, la cual permitía mejorar la potencia específica de los motores, requiriéndose, para un mismo nivel de potencia, un motor más pequeño, con menos peso y menos necesidades de espacio. El primer motor diesel lento de dos tiempos turboalimentado fue el Sulzer 6TAD48, que estuvo operativo en 1946.
 
A partir de 1956 los diseños de motores Sulzer lentos de cruceta, fueron de dos tiempos, simple acción, turboalimentados, sin válvulas y con barrido por lazo. Eran los tipos de las series RD, RND, RNDM, RLA y RLB.

Los motores Sulzer de la serie RD fueron los primeros motores de dicha firma concebidos desde un principio para equipar turbocompresor, siendo el modelo RD76 la primera unidad operativa, puesta en funcionamiento en el año 1957



Motor lento de cruceta Sulzer de la serie RD, se observa el tren alternativo de considerable altura, sin embargo estos motores tenían una carrera mucho más corta que los actuales de la serie RTA que son considerablemente más altos.

Los RD son motores lentos, de dos tiempos, diesel, de cruceta, con sobrealimentación con turbocompresor y enfriador de aire de barrido. Lo más característico es su sistema de barrido en lazo con lumbreras de admisión y escape, y la presencia de válvulas rotativas en los escapes, sistema que servía para optimizar el ciclo de funcionamiento desfasando el escape con respecto a la admisión, pero que debido a las altas temperaturas de los gases de escape, provocaba que estas válvulas rotativas, que giraban con un decalaje determinado para cada cilindro, se deterioraran provocando averías y gastos de mantenimiento.
Sulzer de la serie RD, corte esquematico trasversal, se observa donde van los distribuidores rotativos en los conductos de escape, origen de muchos problemas de mantenimiento.
Distribuidores rotativos de motor Sulzer serie RD, cada uno llevaba su decalaje para cada cilindro, su movimiento estaba sincronizado con el giro del cigueñal que los arrastraba, a pesar de su robusta construcción, el estar expuesto a gases de escape muy calientes los acababa deteriorando.
Por ello en la siguiente evolución, las series RND, RNDM, RLA y RLB, se abandonó este sistema en favor del famoso sistema Sulzer con paquetes de barrido (múltiples válvulas de láminas que abrían en el sentido de la corriente de aire), lo cual permitía obtener del desfase admisión-escape actuando sobre la admisión en vez del escape.
Paquetes de valvulas de láminas Sulzer, sistema mucho mas fiable, por estar expuestas al aire de admisión, impiden el retroceso de gases calientes por los conductos de aire de barrido, perimitiendo el paso de gases solo en una dirección, en sentido de los cilindros. Este sistema fue incorporado en las series siguiente RND, RLA, etc.

Camisa de cilindros Sulzer RND, muy similar a los e la serie RD, lleva lumbreras de admisión (las inferiores) y escape, permitiendo la realización del barrido en lazo, este sistema limitaba el uso de carreras de pistón muy largas, fue abandonado en los años 80 con la introducción de la serie RTA.
 
 

 
 
 
 
 
 
 

A finales de 1983 se rompe con la tradición de motores sin válvulas con la introducción de la serie RTA, con barrido uniflujo con válvulas en culata y turbocompresor a presión constante. Eran motores con carreras muy largas y diámetros de cilindro de 380 a 840 mm, aumentando a 960 mm a partir de 1994.

 

 En 1981 se ensayaron sistemas electrónicos para la inyección de combustible, los ensayos se iniciaron en un motor de investigación. Esto llevó en 1998 a la realización de un primer motor lento controlado electrónicamente para ensayos, demostrando las ventajas del control electrónico sin las limitaciones impuestas por la actuación mecánica de las bombas de inyección de combustible y de la bomba de actuación de la válvula de gases de escape.

En 1988 Sulzer empezó la fabricación de la serie de motores RTA-C con la introducción del modelo RTA84C como un motor diseñado para la próxima generación de grandes y rápidos portacontenedores. Este motor ofrecía una mayor potencia que el modelo anterior, el modelo RTA84 que a su vez ya había demostrado ser muy popular para la propulsión de grandes portacontenedores. El motor RTA84C, a su vez, fue aceptado por el mercado y se convirtió, durante algunos años, en el motor líder del mercado para la aplicación en grandes portacontenedores.
Portacontenedores Maerks Columbine navegando frente a las costas gallegas en Septiembre de 2010.

En marzo de 1990, el nombre de la compañía se cambió a Sulzer Diesel Ltd. En noviembre de 1990, la empresa pasó a denominarse New Sulzer Diesel Ltd (NSD) cuando fue vendido por Sulzer a grupos de construcción naval alemanes e italianos, con el Sulzer manteniendo una participación minoritaria. En abril de 1997, New Sulzer Diesel Ltd (NSD) fue totalmente asumida por Metra Corporation, que se fusionó con Wärtsilä Diesel para crear Wärtsilä NSD Corporation, que más tarde se convirtió en Wärtsilä Corporation New Sulzer Diesel Ltd, la cual pasó a denominarse Wärtsilä NSD Switzerland Ltd. La empresa suiza pasó a denominarse Wärtsilä Ltd Suiza en el año 2000.

En el año 2001 entro en servicio a bordo de un Bulk-Carrier el primer motor Sulzer controlado electrónicamente, tipo RT-flex58T-B, con inyección de combustible common rail.
Sulzer RT-Flex engine.Foto: Wartsilla.
En el año 2002, en el transcurso de los estudios iniciales para la realización de un nuevo motor, Wärtsilä y Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Japón alcanzaron un acuerdo de cooperación para realizar conjuntamente el diseño de un motor con cigüeñal convencional, que para Wärtsilä fue el Sulzer RTA50. En base a este diseño Wärtsilä decidió también desarrollar un motor Sulzer RT-flex50 con sistemas common rail controlando electrónicamente la inyección de combustible y el control de las válvulas.
Sulzer RT-Flex, animación.
También se han tenido en cuenta los desafíos regulatorios, tales como los controles de las emisiones de gases nocivos y los niveles de ruido. Los motores de baja velocidad cumplen sin dificultad las actuales normas de emisión de NOx de la OMI pero los controles más estrictos requieren el tratamiento de los gases de exhaustación utilizando una reducción catalítica selectiva (SCR).

Los avances alcanzados últimamente en desarrollo de software para ordenador ha facilitado el diseño, desarrollo y prueba de las nuevas mejoras introducidas en los motores, pero éstos también se aprovechan del la utilización de hardware a escala total para evaluar las innovaciones introducidas  en los componentes y sistemas de los nuevos motores.

Sulzer mantiene la producción de motores diesel lentos con cigüeñal convencional de la serie RTA, además de los motores con control electrónico de la serie RT-flex introducidos en el mercado en el año 2001.


Actualmente Wärtsilä y Mitsubishi Heavy Industries Ltd (MHI) forman una alianza estratégica con el fin de ampliar su expansión en el mercado de los motores lentos.

Unos vídeos de motores Sulzer;




En las imágenes siguientes pueden contemplarse algunos ejemplos de buques que iban propulsados por motores lentos Sulzer con barrido en lazo;




Quimiquero parcelero Stolt Integrity, 1978 (Foto Karsten Petersen)


Sulzer 7RND76M. HM Koppenbordes


OBO Mapy T propulsado por Sulzer 7RND90. Fene.com


Fuentes:
- Sulzer Technical Review 4/1974
- WOODYARD (Pounder's Marine Diesel Engines And Gas Turbines, 9Th Edition).
- Scavenging of two-stroke cycle Diesel engines - Paul H. SCHWEITZER (1949).
- WARTSILLA (http://www.wartsila.com/en/marine-solutions/overview).
- El Portico de Astano
- Fene.com 

6 comentarios:

  1. excelente información para nosotros los amantes de los sistemas de motores en maquinaria pesada...
    muchas gracias por tan importante lectura

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  2. Muy buena información. Es un gran motor el Sulzer. Navegué hace mucho de maquinista con él.

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  3. los conocimientos son el avance de años de investigacion , gracias a nuestros investigadores pódemos consultar

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  4. Muy buenos motores y muy limpios en su funcionamiento...muchos años con ellos en barcos de 50.000 Tm.

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  5. tengo un motor wincherthur de 6 cilindro que era generador de energía eléctrica, si alguien me puede informar donde sacar los datos de cilindradas y H.P. desde ya gracias

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