Sistemas de Inyección y Turbinas de Gas: Funcionamiento y Clasificación

Sistemas de Inyección Monobloque

En los sistemas de inyección monobloque, la bomba y la tobera forman un único cuerpo, eliminando así el tubo de conexión. El funcionamiento se describe a continuación:

1. Cuando el émbolo asciende (impulsado por el resorte superior), permite que el combustible fluya por las lumbreras superior e inferior. Esto rellena los espacios superior e inferior alrededor del émbolo.
2. Cuando el émbolo desciende, inicialmente no se acumula suficiente presión para vencer la tensión de la válvula de retención ni el resorte de la aguja de inyección.
3. La presión aumenta hasta que se cierra la lumbrera inferior y, posteriormente, la hélice superior cierra la lumbrera superior.
4. La cremallera de mando permite ajustar la posición de las hélices, variando así la cantidad de combustible inyectado y la duración del periodo de inyección.

Alarmas y Paradas Automáticas en Motores

Las alarmas y paradas automáticas son mecanismos de seguridad cruciales en los sistemas de motores. Estos sistemas incluyen:

• Alarmas audibles y visuales: Se activan en cortos intervalos cuando se exceden los valores máximos preestablecidos de ciertos parámetros.
• Transmisión de señales: Se envía una señal electrónica a un panel central, donde se activa un aviso sonoro y una indicación visual del parámetro afectado (ej. alta temperatura del agua de refrigeración o baja presión del aceite de lubricación).
• Mecanismo de parada por sobrevelocidad: Común en motores auxiliares, este mecanismo detiene el motor si la velocidad supera el 15% de la velocidad máxima estipulada.

Turbinas de Gas: Principios y Aplicaciones Marinas

Principios de Acción-Reacción

El principio de acción-reacción es fundamental en el diseño de turbinas de gas. El proceso, similar al de los motores de combustión interna, se puede resumir en las siguientes fases:

1. Admisión y compresión del aire en un compresor.
2. El aire comprimido sale a una temperatura correspondiente a su presión y se introduce en la cámara de combustión.
3. Se pulveriza el combustible mediante inyectores.
4. Los gases resultantes de la combustión se expansionan y salen a la atmósfera.
5. Los gases de combustión mueven el compresor.
6. El resto de los gases se expansiona para producir la fuerza propulsora.

Turbinas de Gas Marinizadas

Las turbinas de gas marinizadas presentan una característica clave: la expansión de la energía restante (tras mover el compresor) se realiza en una turbina de potencia separada. Esta turbina de potencia mueve el eje al que se acopla el propulsor.

Tipos de Turbinas de Gas

Existen varios tipos y modelos, incluyendo:

• Turbina de gas de eje único: La turbina mueve el compresor y el eje motor, estando ambos acoplados mecánicamente.
• Turbina de gas de eje partido: Consta de dos secciones principales:
  • Generador de gas: Incluye el compresor, las cámaras de combustión y la turbina de gas. Aquí se genera una corriente de gases en expansión por combustión continua.
  • Turbina de potencia: Consiste en una turbina y su eje, que se acopla para transmitir la potencia desarrollada al exterior.

Nota: En las turbinas de eje partido, no hay conexión mecánica entre el generador de gas y la turbina de potencia. Esto las hace ideales para buques con propulsores que operan a regímenes variables. Además, la potencia necesaria para el arranque de una turbina de gas de eje partido es significativamente menor que la requerida para una de eje único.

Clasificación y Definiciones de Turbo-Máquinas

Las turbo-máquinas se pueden clasificar en dos categorías principales:

• Turbinas que utilizan la energía transportada por fluidos para producir trabajo o potencia.
• Bombas, compresores y ventiladores, que modifican los parámetros iniciales de los fluidos, transmitiéndoles la energía primaria suministrada por una máquina primaria.

Según la dirección del flujo a través de las turbo-máquinas, se subdividen en:

• Flujo axial: El flujo circula paralelo al eje de rotación.
• Flujo radial: El flujo se produce en un plano perpendicular al eje de rotación.
• Flujo mixto: El flujo a la salida del motor tiene componentes tanto radiales como axiales.

Las turbinas de los buques, denominadas turbinas de gas, son de flujo axial. Sin embargo, los compresores necesarios para su funcionamiento pueden ser de flujo radial o axial.

Disposición del Generador de Gas

El generador de gas se compone de los siguientes subconjuntos:

• Cuerpo central (nariz) y conducto de entrada del aire al compresor.
• Conjunto de aparatos y accesorios auxiliares de la máquina. Estos reciben y transmiten el movimiento de/para la propia turbina de gas. Están conectados entre sí y con la turbina a través de un sistema de engranajes. Esta caja contiene: bomba de combustible, bomba de aceite de lubricación, sistema de arranque de la máquina y conexión para girar a mano el conjunto de rotores (facilitando las inspecciones boroscópicas del interior de la máquina).
• Elemento estático frontal del compresor, que contiene el conjunto del primer cojinete y cinco soportes radiales.
• Compresor.
• Elemento estático dorsal del compresor, que contiene el conjunto del segundo cojinete y diez soportes radiales.
• Cámara de combustión.
• Toberas de la primera etapa, rotor de la turbina de alta presión y las toberas de su segunda etapa (situadas entre las dos coronas móviles).
• Elemento estático intermedio entre la turbina de alta presión y la turbina de potencia.