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Los compresores de 3 etapas refrigerados por aire son la primera opción para los grandes motores marinos

Ahorro significativo de costes

Portacontenedores, petroleros, cruceros… la gran mayoría de los buques de navegación marítima, con una potencia de motor de 20.000 kW o más, disponen ahora de compresores de aire de arranque de 3 etapas refrigerados por aire. Esta potente tecnología reduce el calor residual y permite un importante ahorro de costes. Sauer Compressors reconoció muy pronto el potencial de la refrigeración por aire de 3 etapas para el transporte marítimo y ha sido pionera en el desarrollo de estos compresores durante casi 50 años

Cuando entró en servicio en 1975 en la ruta Travemünde (D) – Hanko (FI), el Railship I era el mayor ferry ferroviario del mundo. Con una longitud de unos 180 m, el buque tenía un tamaño respetable para los estándares de la época, pero parecería casi de juguete al lado de los ULCV (Ultra Large Container Carrier) de hoy en día. A bordo del transbordador había compresores Sauer de tres etapas refrigerados por aire, una novedad en la época. Desde entonces han pasado casi cinco décadas, durante las cuales Sauer Compressors ha entregado más de 30.000 de estos compresores de aire de arranque. A pesar de los numerosos desarrollos posteriores, nada ha cambiado en el principio funcional básico de la tecnología. «Hoy en día, los compresores de 3 etapas refrigerados por aire se consideran el estándar de la industria en los grandes buques portacontenedores y están instalados en alrededor del 80% de estas unidades», es la información proporcionada por Stephan Behrens, Director Global de Desarrollo de Negocios de Transporte Marítimo Comercial de Sauer Compressors. Sin embargo, tuvo que pasar algún tiempo antes de que los compresores de aire de arranque de tres etapas refrigerados por aire se establecieran de forma generalizada. Durante mucho tiempo, muchos astilleros y compañías navieras se aferraron a los compresores de dos etapas refrigerados por agua que eran habituales en el pasado, en lugar de confiar en la fundamentalmente ventajosa refrigeración por aire.

Con una capacidad de carga de 460 m³/h, el SAUER Levante WP460L Marine
es el mayor compresor de 3 etapas refrigerado por aire de Sauer Compressors. (© Sauer Compressors)

Grandes buques, grandes motores, grandes capacidades de reabastecimiento.

Para arrancar el motor de un barco, los compresores llenan los contenedores con aire comprimido a 30 bares, cuyo volumen viene determinado por el tamaño del motor. El aire comprimido debe ser suficiente para un determinado número de arranques, tal y como exigen las Sociedades de Clasificación. El fuerte aumento del volumen del comercio internacional que se inició en la década de los 50, provocó un crecimiento del número de barcos, de sus motores y, por tanto, también de la demanda de aire comprimido. Para arrancar los motores diésel, cada vez más grandes, los compresores de dos etapas refrigerados por agua eran la solución habitual. En este caso, los compresores de dos etapas refrigerados por aire, habituales en los barcos más pequeños, no se consideraron una alternativa sensata debido a su capacidad de carga comparativamente baja.

Sin embargo, Sauer Compressors quería hacer posible el uso de compresores refrigerados por aire para «grandes barcos» con «motores grandes“. A principios de la década de 1970, maduró en la empresa la idea de adaptar los compresores de 3 etapas refrigerados por aire, una solución consolidada del sector industrial, a la navegación comercial. Sin embargo, a pesar de su exitoso uso en el Railship I y, posteriormente, en otros buques, los compresores de tres etapas refrigerados por aire no lograron imponerse inicialmente como estándar. «La construcción de grandes buques de carga se trasladó a Asia en esa época y los astilleros de allí simplemente adoptaron las normas de diseño establecidas», explica Stephan Behrens. No fue hasta el cambio de milenio cuando llegó el momento y se incluyeron los «Compresores multietapa refrigerados por aire» en las listas de fabricantes estándar para los astilleros asiáticos. Sauer Compressors ha hecho el trabajo necesario para convencer a los armadores y constructores navales no sólo con referencias sino también con demostraciones concretas. Para ello, se instaló especialmente un compresor de 3 etapas refrigerado por aire en un contenedor de 20 pies y se hizo una demostración en todo el mundo. «Esto permitió a los responsables de la toma de decisiones experimentar por sí mismos las ventajas de la tecnología, por ejemplo, cómo el compresor funciona de forma fiable en ambientes con altas temperaturas, bajas vibraciones y que no se produce condensación en el mecanismo de manivela porque el compresor siempre se adapta a la temperatura ambiente», relata Stephan Behrens sobre este trabajo de campo.

El SAUER Passat WP81L Marine es el compresor de 3 etapas
refrigerado por aire más pequeño de Sauer Compressors. (© Sauer Compressors)

La división de la compresión en tres etapas reduce la temperatura.

Los compresores de 3 etapas refrigerados por aire pueden diseñarse con un tamaño mucho mayor y alcanzar capacidades de carga mucho más altas que los compresores de 2 etapas refrigerados por aire. El calor total a disipar se distribuye en tres etapas en lugar de dos, y la superficie de disipación de calor aumenta mientras el volumen de generación de calor sigue siendo el mismo.

Mientras que las temperaturas de compresión de los compresores de 2 etapas
refrigerados por agua superan los 250 °C, son hasta un 30% más bajas en los tipos de 3 etapas refrigerados por aire,
debido a la distribución de la compresión en tres etapas. Esto reduce los costes de mantenimiento. (© Sauer Compressors)

El aire vence al agua.

Por varias razones, los compresores de aire de arranque de 3 etapas refrigerados por aire resultan superiores a los compresores refrigerados por agua. Mientras que las temperaturas de compresión en los cilindros y las válvulas de los compresores refrigerados por agua superan los 250 °C, son hasta un 30 % más bajas en los de tres etapas, refrigerados por aire, debido a la distribución de la presión total en tres etapas. Gracias a las temperaturas comparativamente bajas, no se produce el craqueo térmico de los aceites minerales disponibles en el mercado. Por lo tanto, el intervalo de mantenimiento para la sustitución de las válvulas aumenta hasta 4.000 horas, frente a un máximo de 2.000 horas en los compresores refrigerados por agua. En lugar de los costosos aceites sintéticos, para lubricar los compresores se pueden utilizar aceites minerales SAE-30 convencionales, como los que se utilizan en los motores diésel marinos de 2 tiempos para la lubricación por circulación del cigüeñal. Durante el funcionamiento, los costes de mantenimiento a largo plazo de los compresores refrigerados por aire son hasta un 30 % inferiores a los de los compresores refrigerados por agua.

El intervalo de mantenimiento para la sustitución de las válvulas aumenta
hasta 4.000 horas en los compresores de 3 etapas refrigerados por aire,
frente a un máximo de 2.000 horas en los compresores refrigerados por agua. (© Sauer Compressors)

Rápida amortización de la refrigeración por aire.

Además, los que refrigeran sus compresores de aire de arranque con aire del ambiente pueden prescindir de un circuito de agua de refrigeración. «Esto ahorra unos costes de instalación de unos 7.500 dólares por barco», afirma Stephan Behrens. Además, se evitan las fugas y el molesto condensado en el cigüeñal que se produce durante las travesías por diferentes zonas climáticas. Otras ventajas son la reducción del espacio necesario en la sala de máquinas, la mayor fiabilidad y el mínimo esfuerzo de funcionamiento de la refrigeración por aire autorregulada. No es necesario modificar la salida del ventilador para la sala de máquinas porque el calor residual del compresor es marginal en relación con el del motor del barco.

La última generación de compresores de 3 etapas refrigerados por aire es tan potente que la capacidad de reabastecimiento necesaria en los grandes buques puede lograrse ahora con menos compresores que hace unos años. «Un barco de 24.000 TEU suele necesitar sólo tres o cuatro compresores de aire de arranque, uno de los cuales sirve de reserva», explica Stephan Behrens.

El WP100L fue el primer compresor Sauer de 3 etapas refrigerado por aire
que se instaló en un ferry en 1975. Incluso hoy en día, los barcos siguen utilizando
este tipo de compresor y Sauer Compressors suministra piezas de repuesto. (© Sauer Compressors)

SAUER Levante – Un nuevo compresor para capacidades de carga de hasta 460 m³/h.

Sauer Compressors es el líder tecnológico en el campo de los compresores de 3 etapas refrigerados por aire y cubre toda la gama de necesidades del mercado con dos series. Los modelos de la nueva serie SAUER Levante son especialmente potentes. Stephan Behrens: «Con los compresores Levante, hemos respondido a la continua tendencia hacia buques cada vez más grandes y somos el único fabricante del mundo que ha presentado recientemente un desarrollo completamente nuevo.» El compresor, destinado exclusivamente al uso marino, está disponible en tres tipos para capacidades de carga entre 275 y 460 m³/h a una presión final de hasta 30 bar(g). Gracias a su diseño compacto, los compresores pueden instalarse en cualquier sala de máquinas para ahorrar espacio. Una característica única del diseño es el uso de refrigeradores de bloque en las tres etapas. Al colocar la unidad de refrigeración SAUER CubeCooler, de nuevo desarrollo, entre el motor y el compresor, se optimiza el flujo de aire y se protegen los componentes móviles. Antes de que estuvieran listos para el mercado, los compresores Levante se probaron durante más de 20.000 horas de funcionamiento en los bancos de pruebas de Sauer Compressors y en buques de compañías navieras asociadas.

SAUER Passat – un clásico de 3 etapas refrigerado por aire

Los compresores de 3 etapas refrigerados por aire de la serie SAUER Passat se encuentran entre los más vendidos de Sauer Compressors. Como «caballos de batalla» de probada eficacia, estos compresores ofrecen una fiabilidad, eficiencia y facilidad de manejo únicas. Los compresores SAUER Passat están disponibles en cinco tipos para capacidades de carga entre 63 y 175 m³/h a una presión de descarga de hasta 30 bar(g).

Sauer 3-stage air-cooled compressors KOBE, JP
Demostración en vivo de los compresores de 3 etapas refrigerados por aire
en un astillero de Kobe (Japón) en 2008. Un contenedor de 20 pies fue especialmente
equipado con una instalación completa de compresores similar a la de una sala de máquinas. (© Sauer Compressors)

Más datos:

Sauer Compressors es un grupo empresarial alemán de tamaño medio con 14 filiales internacionales. La empresa cuenta con más de 135 años de historia y más de 85 años de experiencia en tecnología de aire comprimido. En la actualidad, se centra en el desarrollo, la fabricación y la venta de compresores de media y alta presión lubricados y exentos de aceite para aplicaciones en los sectores marino, industrial, petroquímico y de defensa. Las cuatro líneas de productos Sauer, HAUG, Girodin y EK se centran en áreas específicas. La línea Sauer incluye compresores de alta presión lubricados por aceite para una amplia variedad de aplicaciones, mientras que HAUG es sinónimo de compresores sin aceite y herméticos al gas. Las líneas Girodin y EK ofrecen compresores especiales para el mercado marino. Los modernos compresores alternativos para comprimir aire y diversos gases alcanzan presiones de 20 a 500 bar(g). Además de los productos estándar, se ofrecen soluciones personalizadas para cada área de aplicación para clientes individuales, fabricantes de equipos originales y empresas de ámbito mundial. Con una red mundial de representantes y socios, Sauer está siempre cerca de sus clientes. Al complementar la gama de compresores con accesorios de alta calidad, servicios de ingeniería y conceptos de montaje y servicio, Sauer permite soluciones de sistemas completos hasta instalaciones llave en mano.

Más información en: www.sauercompressors.com.

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