Motores marinos WinGD (Winterthur Gas & Diesel)

WinGD Ltd. (Winterthur Gas & Diesel) es una filial de la Corporación Estatal de Construcción Naval de China (CSSC). Se constituyó el 19 de enero de 2015 como una empresa conjunta al 70/30 entre CSSC y el Grupo finlandés Wärtsilä para combinar sus actividades en el sector de los motores diésel marinos de dos tiempos. En 2016, CSSC adquirió el 100 % de la empresa. Aunque actualmente la empresa pertenece a un grupo chino, la sede de ingeniería, investigación y desarrollo continúa en Winterthur, Suiza.

Historia

Tras una crisis corporativa en Sulzer, se fundó New Sulzer Diesel (NSD) en 1989. En 1991, la división de motores diésel se vendió a Fincantieri (42%), Bremer Vulkan (42%), conservando Sulzer una participación minoritaria del 10% del capital social.

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.

 La especialidad de Wärtsilä eran originalmente los motores de cuatro tiempos de velocidad media con hasta 18 cilindros y una potencia de 18.900 kW (25.700 hp). Tras adquirir las operaciones de la empresa suiza New Sulzer Diesel a Fincantieri, que se centraba principalmente en la propulsión marina de dos tiempos, Wärtsilä pasó a ser competidor del fabricante líder mundial, MAN Diesel. 

Para responder a la tendencia hacia buques de menor velocidad y mayor eficiencia energética (véase Navegación a baja velocidad y Transporte marítimo sostenible), Wärtsilä presentó en 2011 su nueva línea de motores Generación X. Esta se caracterizaba por un menor consumo de combustible, una mayor densidad de potencia y una mayor eficiencia.

 

En 2015, la división suiza de motores lentos de Wärtsilä se convirtió en una empresa conjunta con China State Shipbuilding Corporation y pasó a llamarse WinGD (Winterthur Gas & Diesel).

En el año 2016, China State Shipbuilding Corporation adquirió el 100 % de la empresa Winterthur Gas & Diesel. Según la compañía, su cuota de mercado global de motores diésel marinos aumentó significativamente hasta el 34 % en 2016. 

En el año 2017, se anunció un acuerdo entre Winterthur Gas & Diesel y Hyundai Heavy Industries para extender su colaboración durante otros diez años. Ambas compañías ya habían colaborado previamente en el desarrollo de motores de gran tamaño.

 

WinGD en la actualidad

WinGD es actualmente uno de los líderes mundiales en:

• Motores marinos de dos tiempos de baja velocidad.
• Motores dual fuel (gas natural y combustible líquido).
• Tecnologías para combustibles alternativos como metanol, amoníaco e hidrógeno.
• Sistemas digitales de optimización y reducción de emisiones.

Sus motores propulsan:

• Portacontenedores.
• Petroleros.
• Graneleros.
• Buques gaseros LNG.
• Grandes buques mercantes de navegación oceánica.

Uno de sus desarrollos más conocidos es el motor X-DF, una familia de motores dual fuel de baja presión que ha tenido gran aceptación en el mercado de buques LNG por su eficiencia y bajas emisiones. Además, el motor 12X92DF ostenta un récord mundial como uno de los motores marinos más potentes jamás construidos.

En resumen, WinGD es la heredera directa de la tradición de ingeniería marina iniciada por Sulzer en 1893 y representa una de las líneas históricas más importantes en la evolución del motor diésel marino moderno.

¿Qué hace Wärtsilä en la actualidad?

Wärtsilä sigue muy presente en el sector marino, pero está enfocada principalmente en:

• Motores marinos de cuatro tiempos (medium-speed).
• Plantas de generación eléctrica.
• Sistemas de propulsión.
• Automatización y control.
• Servicios de mantenimiento y modernización.

Además, Wärtsilä continúa dando servicio técnico a una enorme flota de motores lentos Sulzer, Wärtsilä y WinGD instalados en buques de todo el mundo.

¿Quién domina en la actualidad el mercado de los motores lentos?

Actualmente el mercado de motores principales de baja velocidad para grandes mercantes está dominado por dos líneas de diseño:

• WinGD, Suiza (China), gama de productos: X, X-DF, X-DF-M
• MAN Energy Solutions, Alemania, gama de productos: ME-C, ME-GI, ME-LGIM

Los fabricantes como Hyundai, Mitsui, Doosan, CSSC o Hudong suelen construir estos motores bajo licencia del diseñador original.

WinGD ya no fabrica motores en Suiza. La fabricación se realiza principalmente en Asia por licenciatarios y constructores de motores. Lo que permanece en Winterthur es el núcleo de ingeniería: investigación, diseño, simulación, desarrollo de combustión, control electrónico, certificación y soporte técnico.

MAN Energy Solutions sigue siendo el líder histórico y probablemente el referente tecnológico global en motores lentos de dos tiempos. Pero la diferencia con sus competidores ya no es tan grande como hace 20 años. Su tecnología ME-C y especialmente ME-GI (inyección de gas a alta presión) es considerada por muchos armadores como la referencia para grandes portacontenedores y buques de muy alta potencia.

"MAN sigue siendo el líder tecnológico global, pero WinGD se ha convertido en un competidor de igual nivel en muchos segmentos."

De hecho, que CSSC controle WinGD le da acceso privilegiado al mayor mercado mundial de construcción naval: China construye más de la mitad del tonelaje mercante mundial. Eso le proporciona una plataforma enorme para crecer. Mientras tanto, WinGD está empujando fuerte en LNG, metanol y amoníaco.

 

AUTOR: Carlos Rodríguez Vidal (Doctor en Energía y Propulsión Marina).

 

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ENLACES:

• WinGD (Web corporativa)
• China State Shipbuilding Corporation 
• Propulsión de buques con motores de amoniaco 
• Motores Marinos dual-Fuel con Methanol
• Motor diésel lento MAN B&W ME-LGI
  
• Comparación de combustibles del futuro para motores marinos
• Sistemas auxiliares en motores diésel marinos
• Motores 2T con control electrónico
  
• MAN de la serie KSZ

 

 

Ciclo de un motor marino de dos tiempos diesel

Los motores lentos fabricados actualmente se caracterizan por operar en el ciclo de dos tiempos diésel, con barrido uniflujo con válvulas de escape en culata, turbosoplante y enfriador de aire de admisión.

El ciclo de dos tiempos se realiza en dos carreras, es decir cada ciclo dura una vuelta, 360º de giro de cigüeñal, cada vez que el pistón llega al PMS (punto muerto superior) se produce la inyección y combustión en el interior del cilindro, por tanto el árbol de levas que comanda las válvulas de escape y bomba de inyección debe girar a las mismas revoluciones que el cigüeñal.

 En los motores modernos la admisión de carga fresca (aire) es por medio de lumbreras localizadas en la parte baja del cilindro, mientras que la evacuación de los gases quemados es por medio de una única, pero de gran tamaño, válvula de escape de accionamiento hidráulico y situada en la culata de cada cilindro, el sistema se conoce como barrido uniflujo y proporciona una buena eficacia de barrido en motores con carreras del émbolo largas y ultra largas. El aire entra por la parte inferior del cilindro, atravesando las lumbreras con una orientación determinada, aplicando al aire una elevada velocidad tangencial que hace que ascienda describiendo una trayectoria helicoidal. De esta forma se llenan muy bien los espacios dentro del cilindro y se evita que queden restos de gases quemados. 

 

El ciclo de dos tiempos diésel en los motores lentos modernos se realiza de la siguiente forma; Comenzando el ciclo con el pistón en el PMI (punto muerto inferior), este inicia su carrera ascendente cerrando primero las lumbreras de admisión de la camisa del cilindro y posteriormente la válvula de escape en culata, empezando la fase de compresión, que se inicia en este punto con una sobrepresión de 2 bar (carga de las turbosoplantes) y finaliza la fase de compresión en las inmediaciones del PMS (punto muerto superior) con una presión de aproximadamente 100 bar (presión de compresión). El aire se calienta por efecto de la compresión desde aprox. 50º C (a la salida del intercooler) hasta 650º C (temperatura final de compresión). Justo antes del PMS comienza la inyección de combustible, que se introduce finamente pulverizado en el interior del cilindro y se inflama al contacto con el aire caliente. Durante la combustión la presión sube aproximadamente a 150 bar (presión máxima de combustión) y la temperatura sube hasta 1500º C (temperatura máxima de combustión). En el curso de la combustión se realiza la carrera de trabajo, y la presión dentro el cilindro empuja el pistón hacia abajo. La presión y temperatura bajan rápidamente conforme se van expansionando los gases dentro del cilindro. Cuando el pistón se aproxima al PMI se abre en primer lugar la válvula de escape, siendo en ese instante la presión dentro del cilindro de aproximadamente 4 bar y los gases han reducido su temperatura a unos 600ºC. Una vez abierta la válvula de escape la presión cae rápidamente empezando la evacuación de los gases de escape, la presión en el colector de escape es de aproximadamente 2 bar y la temperatura 375º C. Mientras tanto el pistón sigue su carrera descendente y descubre las lumbreras de admisión, que permiten que el aire de carga a presión penetre en el interior el cilindro desplazando a los gases quemados en un proceso conocido como barrido. Llegado el pistón al PMI se inicia un nievo ciclo.

 

El barrido uniflujo es el más eficiente para realizar la renovación de la carga en motores lentos de dos tiempos, minimizando las pérdidas por cortocircuito (short-circuit) y mezclado (mixing). El cortocircuito consiste en que parte de la carga de aire fresco es expulsada directamente al escape dejando volúmenes de gases quemados si barrer dentro del cilindro. El mezclado consiste en que hay una pequeña cantidad de gases de escape residuales que permanecen atrapados sin ser expulsados dentro del cilindro, los cuales se mezclan con parte de la carga de aire fresco. Actualmente, debido a la tendencia de utilizar relaciones carrera/diámetro cada vez más elevadas (valores superiores a 4), se hace indispensable utilizar el método de barrido uniflujo en motores de dos tiempos lentos.

 

Los motores convencionales con distribución por árbol de levas, como los tipos MAN B&W MC, Wärtsilä-Sulzer RTA y Mitsubishi UEC, cuentan con un diagrama de distribución asimétrico, lo cual se consigue al estar la fase de escape gobernada por una válvula situada en la culata y comandada por un árbol de levas, mientras que la fase de admisión se realiza por medio de las lumbreras de carga, que son gobernadas por el pistón al descubrirlas y cerrarlas, y también por la presencia de válvulas de láminas antirretorno en los conductos de aire de carga.

En motores modernos, del tipo MAN B&W ME y Wärtsilä-Sulzer RT-flex, denominados motores inteligentes o motores controlados electrónicamente, no llevan árbol de levas, ni para el gobierno de las válvulas de escape ni para el sistema de inyección de combustible, lo cual les permite variar tanto el diagrama de distribución como el de inyección de combustible, pudiendo ajustar los tiempos del ciclo de funcionamiento a los que resulten más convenientes para cada condición de funcionamiento. 

AUTORES: Carlos Rodríguez Vidal (Maquinista Naval y Doctor en Energía y Propulsión Marina) y María Isabel Lamas Galdo (Doctora Ingeniera Industrial)

 

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EL MOTORISTA TEÓRICO Y PRÁCTICO (Editorial Valle-Collantes - 1958)

La obra EL MOTORISTA TEÓRICO Y PRÁCTICO, tratado de motores de combustión interna, explosión, diésel, semidiésel y mixtos. Perteneciente a la Editorial Valle - Collantes, en su octava edición de 1958 se vendió por 400 pesetas. La obra está compuesta por dos tomos que suman 821 páginas y que por orden expresa del autor no pueden venderse separadamente, sino ambos en conjunto.

 

La adquisición de esta obra, se me presentó por casualidad en una librería de Ferrol, especializada en libros de segunda mano. Su estado de conservación era muy bueno, con las tapas forradas para una óptima conservación, y sin anotaciones escritas de ningún tipo. El precio que pagué fue de 50 € - Euros por los dos tomos, un precio que no es asequible, pero estaba acorde con la calidad de la obra, no olvidemos que en 1958 su precio había sido de nada menos que 400 pesetas.

 

DETALLES DEL LIBRO:

• Título: EL MOTORISTA TEÓRICO Y PRÁCTICO
• Autor: Francisco Valle Collantes.
• Género: Libro técnico de Motores de Combustión Interna.
• Encuadernación: tapa dura cartoné cosido.
• Contenido: 2 tomos, 821 páginas y 415 imágenes.
• Dimensiones: 25x18 cm.
• Editorial: Valle-Collantes (Apartado 329 - La Coruña).
• Imprenta: Editorial MORET (Galera 48 - La Coruña).
• Edición: Octava (año 1958).
• Idioma: Español.
• Depósito Legal: C-77-1958.

Esta obra fue premiada por el Estado con dos Cruces del Mérito Naval con distintivo blanco, y declarada de suma utilidad para la Armada y para la Marina Mercante. 

El autor del libro es Francisco Valle Collantes, catedrático de la Escuela Oficial de Náutica y Máquinas de La Coruña, Licenciado en Ciencias Exactas, y Primer Maquinista Naval y de la Armada. Su jubilación como profesor numerario en propiedad de la Escuela Oficial de Náutica y Máquinas de La Coruña, fue en junio del año 1967 (Foto promoción de jefes de máquinas de la Escuela de Náutica de La Coruña, junio de 1966)

Como escritor, Francisco Valle Collantes, creó la Biblioteca de Formación Técnico Profesional “Valle - Collantes”, con la que público un buen número de obras, tales como: "TRATADO TECNICO-PRACTICO DE MAQUINAS TERMICAS EN GENERAL (COMBUSTIBLES INDUSTRIALES, CALDERAS DE VAPOR Y TERMODINAMICA)", "LA ELECTRICIDAD Y SU TECNICA AL ALCANCE DE TODOS", "ESTUDIO GENERAL DE LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES PARA PRIMEROS MAQUINISTAS NAVALES Y TÉCNICOS EN GENERAL", "COMBUSTIBLES Y ACEITES INDUSTRIALES MINERALES Y VEGETALES Y LA ENERGÍA ATÓMICA COMO PRINCIPAL FUENTE DE ENERGÍA AL SERVICIO DE LA PAZ", "TRATADO GENERAL DE TURBINAS DE VAPOR Y DE COMBUSTION INTERNA Y TERMONUCLEARES PARA MAQUINISTAS Y TENICOS EN GENERAL", "CALDERAS O GENERADORES INDUSTRIALES DE VAPOR DESDE LA ANTIGUA CALDERA FUMITUBULAR A LOS MODERNOS REACTORES TERMONUCLEARES", etc.

EL MOTORISTA TEÓRICO Y PRÁCTICO es una obra de referencia dentro de su temática, en la España de los años 50, 60 y 70 del siglo XX. Aunque en la actualidad está lógicamente desfasada en algunos temas, cuenta todavía con alguna información valiosa, sobre todo en lo referente a la multitud de cálculos mecánicos y termodinámicos que contiene. Ambos apoyados en las leyes de la física hacen que se conserve su validez a los largo del tiempo. También, para los estudiosos de la técnica de las máquinas marinas antiguas, hay contenidos muy valiosos y útiles, que ya no se encuentran en obras más recientes ni por supuesto en internet.

Vamos a mostrar a continuación, algunas imágenes que aparecen en el libro referentes a motores diésel marinos:

• Motor diésel marino de 2T "MAN KZ-60/105 A":

• Motor diésel marino de 4T "MAN GV 52/74":

• Motor diésel marino de 4T "MAN W8V 22/30":

• Motor diésel marino de 4T "MAN WV 14/18":

• Motor diésel marino de 4T "MAQUINISTA M-29":

• Motor diésel marino de 2T "Burmeister & Wein 71-VTBF-160":

 

• Motor diésel marino de 4T "Sulzer RS-58":

• Diagramas indicados para motores diésel de cuatro tiempos:
  

• Diagramas indicados para motores diésel de dos tiempos:

 

Curso de formación relacionado con los Motores Diesel Marinos

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ENLACES:

• Motor de media velocidad Barreras-Deutz RBV12-350
• Comparativa del motor FM 38-D8-1/8 frente a sus rivales
• Sulzer serie RD
• MAN de la serie KSZ
  
• MAN 7L 32-40
  
• Historia de los Motores Sulzer
• El buque del diablo
• La fábrica de acorazados.
  
• ¿Por qué cursos técnicos online?
• Curso práctico de maquetación de libros con Indesign