El Maquinante: MTD UNIDAD 11: AUXILIARES DEL MOTOR Parte 2

jueves, 21 de septiembre de 2017

MTD UNIDAD 11: AUXILIARES DEL MOTOR Parte 2

UNIDAD 11: AUXILIARES DEL MOTOR.

PROTECTORES GALVÁNICOS

Todos los sistemas de enfriamiento utilizados en la Marina deben emplear protectores galvánicos con electrodos de zinc colocados en la entrada del agua de mar para controlar la acción corrosiva de las corrientes dispersas en el flujo de agua salada.

También conocidos como Ánodos de sacrificio o ánodo galvánico, son el componente principal de un sistema de protección catódica galvánica utilizado para proteger contra la corrosión a estructuras metálicas enterradas o sumergidas y tuberías transportadoras de fluidos.

Estos están fabricados de una aleación metálica con una mayor tendencia a la oxidación que el metal de la estructura que se desea proteger, es decir, con un potencial de reducción más negativo. La diferencia de potencial entre ambos metales hace que el ánodo galvánico se corroa, preservando así la estructura a proteger, ya que el material del ánodo se consumirá antes que el metal de la estructura.

La corrosión es una reacción química que se produce a través de un proceso electroquímico. Durante la corrosión ocurren dos reacciones: la oxidación, en la que los electrones se desprenden del metal (lo que resulta en una pérdida efectiva del mismo), y la reducción, donde los electrones se emplean para transformar el agua o el oxígeno en hidróxidos.

La corriente eléctrica se desplaza desde las zonas anódicas hacia el electrolito a medida que el metal se oxida. En contraste, cuando la corriente fluye del electrolito hacia las zonas catódicas, disminuye la tasa de corrosión. (En este contexto, 'corriente eléctrica' alude al flujo convencional de corriente, no al flujo de electrones).

Con la progresiva oxidación del metal, los potenciales locales en la superficie metálica varían, y las regiones anódicas y catódicas se alteran y mueven. Esto conduce a la formación de una capa uniforme de óxido en los metales ferrosos, cubriendo la superficie completa y, con el tiempo, consumiendo íntegramente el metal.

La protección catódica se logra introduciendo un metal más anódico (el ánodo galvánico), de manera que la corriente fluya desde el ánodo y convierta al metal protegido en catódico. Esto previene las reacciones de oxidación en la superficie del metal, desplazándolas hacia el ánodo galvánico, que se sacrifica para proteger la estructura.

Para que el sistema funcione, debe existir un flujo de electrones entre el ánodo y el metal protegido (a través de un cable conductor o contacto directo) y un camino iónico entre el agente oxidante (como agua o suelo húmedo) y ambos, el ánodo y el metal a proteger, creando así un circuito cerrado.

Existen tres metales principales que se utilizan como ánodos galvánicos: magnesio, aluminio y zinc. Están disponibles en diversas formas, como bloques, barras, placas o cintas extruidas. Cada uno presenta ventajas y desventajas específicas.

El magnesio, que posee el potencial eléctrico más negativo de los tres, resulta ideal para zonas con alta resistividad del electrolito, ya sea suelo o agua. Se emplea comúnmente en tuberías subterráneas y otras estructuras enterradas, así como en barcos de agua dulce y calentadores de agua.

Por otro lado, el zinc y el aluminio se prefieren en ambientes de agua salada, donde la resistividad suele ser menor. Se aplican en cascos de barcos, tuberías offshore, plataformas de producción, motores marinos enfriados por agua salada, hélices y timones de embarcaciones menores, y en la superficie interna de tanques de almacenamiento.

Los ánodos de aluminio ofrecen beneficios como menor peso y mayor capacidad que el zinc, aunque su comportamiento electroquímico puede ser menos predecible, requiriendo un uso más cauteloso.

Dado que la función de un ánodo galvánico depende de la diferencia de potencial eléctrico con el cátodo, casi cualquier metal puede servir de protección a otro, siempre y cuando haya suficiente diferencia de potencial entre ambos. Un ejemplo es el uso de ánodos de hierro para proteger estructuras de cobre.

TUBERIA

Se deben considerar los siguientes factores:

a) Resistencia al fluido.

b) Transmisión de vibraciones.

c) Caudal de líquido.

d) Presión del sistema.

a) La resistencia que ofrece cada tubería al flujo del líquido que transporta aumenta proporcionalmente al cuadrado de la velocidad del fluido. La velocidad del fluido es inversamente proporcional a la superficie transversal; es decir, cualquier reducción en el tamaño o diámetro de la tubería incrementará la resistencia al flujo, disminuyendo así su velocidad.

La longitud de la tubería, así como cada codo, curva y válvula por donde debe pasar el líquido, incrementará la resistencia al flujo. Además, los distintos tipos de válvulas afectan de manera diferente, ya que una válvula de compuerta ofrece menos resistencia al flujo que una válvula de globo común.

La resistencia en una tubería puede determinarse mediante la presión indicada por el manómetro en la entrada y la salida de la misma.

b) Transmisión de vibraciones: En las líneas de tuberías de los sistemas de aceite lubricante y de agua, a menudo se instalan tramos de tuberías flexibles o mangueras de goma para atenuar las vibraciones del motor. Esto previene daños o rupturas en las tuberías cuando el motor está montado sobre amortiguadores flexibles y los tanques y enfriadores están fijados en bases sólidas.

c) y d) Cantidad de flujo de líquido: En varios puntos del sistema de tuberías es necesario mantener la presión por razones específicas y claras. Para asegurar que la presión no supere un límite establecido, se deben instalar válvulas de alivio o reguladores de presión.

La figura 13-13 muestra una válvula de alivio o reguladora de presión diseñada para mantener un flujo y presión lo más constantes posible en la línea de tubería. Consiste en el cuerpo de la válvula, que alberga el asiento y la guía. El resorte se ajusta mediante un tornillo que presiona sobre el muelle, el cual activa la válvula reguladora de presión o de alivio contra su asiento. Cuando la presión del sistema excede el ajuste preestablecido, la fuerza debajo de la válvula la levanta, superando la resistencia del resorte y permitiendo la descarga de cierta cantidad de líquido que vuelve al tanque de servicio o a la línea de baja presión. Esta acción reduce la presión en la tubería, haciendo que la válvula tienda a cerrarse, lo que a su vez incrementa la presión y genera oscilaciones que resultan en una presión constante.

VALVULAS DE RETENCION
Esta válvula está diseñada para garantizar una dirección específica del flujo dentro de la tubería. La figura 13-14 muestra una válvula de retención que permite el paso del fluido en una sola dirección. Cuando el flujo intenta revertirse, la presión del resorte y el peso de la válvula, junto con el cese del flujo de aceite, provocan una caída de presión debajo de la válvula, resultando en su cierre y previniendo así el cambio de dirección del líquido.

Los reguladores de temperatura tienen como objetivo mantener constante la temperatura del motor bajo diferentes condiciones de carga. Son válvulas automáticas que operan mediante un elemento termostático calibrado para ajustar el flujo y conservar la temperatura deseada. Dicho elemento termostático se compone de un fuelle, ya sea de latón o monel, con corrugaciones profundas que facilitan grandes cambios en la distancia entre su extremo fijo y el móvil. Este fuelle está lleno de un líquido volátil, tal como alcohol o éter, que se expande al incrementarse la temperatura.

Se instala dentro del sistema de agua para regular su temperatura de manera constante.

En motores de menor tamaño, la expansión y contracción del elemento termostático, debido a los cambios de temperatura, abre o cierra la válvula en la tubería, modificando así la cantidad de agua que fluye a través del enfriador.

En los motores de gran tamaño, la válvula termostática controlada por fuelles se sitúa en el lugar más adecuado del sistema de refrigeración. Su funcionamiento se logra mediante un control remoto, que consiste en una ampolla de acero rellena de líquido volátil, ubicada en la salida del agua del motor y conectada al fuelle por un tubo delgado que transmite las variaciones de temperatura al fuelle.

También hay dispositivos que actúan sobre las válvulas de derivación. Uno de ellos utiliza una cinta bimetálica compuesta por dos metales con distintos coeficientes de dilatación, dispuesta en espiral. Un extremo, el exterior, se fija al motor y el otro al eje de la válvula de bisagra. Al variar la temperatura del agua, el bimetal se desplaza y su extremo libre gira el eje de la válvula plana tipo bisagra, permitiendo así regular la temperatura del agua circulante.

La fabricación de las válvulas conocidas como "Walton" se inició de la forma descrita, con una válvula operada por una simple bobina bimetálica, instaladas originalmente en motores diésel para locomotoras y barcos. Posteriormente, se reemplazaron por un elemento fijo cargado con cera, integrado en un mecanismo dentro del cuerpo de la válvula, cuya posición se determinaba por la expansión del elemento de cera.

Las válvulas tipo "Walton" se emplean en nuestros barcos para diversos sistemas, incluyendo la refrigeración de motores, equipos de refrigeración, enfriadores de aceite para turbinas y enfriadores de plantas propulsoras, entre otros.

Válvula tipo Walton

Vista en corte de una válvula tipo Walton en donde se puede

ver el elemento termostático de accionamiento.

La válvula incluye un mecanismo de control que regula el flujo del sistema entre el refrigerador y el bypass, manteniendo así una temperatura constante. Este mecanismo es operado por un elemento termostático que se expande a una temperatura predefinida, generando el movimiento necesario.

Distintas configuraciones de las conexiones de válvulas tipo "Walton" de acuerdo

a las necesidades del diseño del circuito.

La gama de temperaturas para cada válvula se establece durante su fabricación y solo puede modificarse reemplazando su elemento termostático por otro diseñado para una gama de temperaturas diferente. Esta gama varía entre 20ºC y 95ºC, eligiendo el elemento termostático adecuado y ajustando el punto de control según sea necesario.

La válvula "Walton" ofrece la posibilidad de operación manual si es necesario; mediante una palanca externa, se puede prescindir del mecanismo automático y controlar la temperatura manualmente. Esta función es útil cuando el elemento termostático está defectuoso o la temperatura de trabajo deseada no es la adecuada debido a alguna anomalía en el sistema.

Válvulas actuadas eléctricamente

Las válvulas actuadas eléctricamente para control de la temperatura de Walton actúan independientemente de fuentes de la alimentación externa.

Válvulas neumáticamente actuadas del control de la temperatura

Las válvulas de control de temperatura actuadas neumáticamente generalmente consisten en una válvula de tres vías con un actuador neumático y un regulador neumático situado de forma independiente, que incluye un sensor de temperatura interno o externo.

El regulador evalúa la temperatura del sistema y la compara con un valor preestablecido. Si es necesario, modifica la señal de presión de aire hacia el actuador para ajustar la posición del rotor dentro de la válvula. Esto altera la proporción de líquido refrigerante que fluye a través del enfriador del sistema para igualar la temperatura del sistema con la temperatura deseada. Pueden ser operadas manualmente si es necesario.

Válvulas de control a gas

Válvulas de control a gas
Las válvulas de control de gas de Walton están diseñadas específicamente para regular la presión de los gases refrigerantes, y así controlar la temperatura en zonas climatizadas, dentro de sistemas de aire acondicionado marinos donde el condensador se enfría con agua de mar. Estas válvulas operan de manera autónoma, sin depender de fuentes de energía externas, y solo necesitan una pequeña conexión de tubería de diámetro interno al sensor de refrigeración.

Disposiciones y direccionamiento del flujo de refrigeración con válvulas tipo "Walton" en un circuito básico de refrigeración de un mecanismo cualquiera.