Sistema de propulsión combinadas

Asignatura: Maquinaria Naval

Plantas Combinadas Versión Octubre 2012

Fuentes: “Principles of Naval Engineering” del Bureau of Naval Personnel
“Marine Engineering” de Harrington
Revista “Marine Propulsion”


En una planta combinada se usan dos clases diferentes de máquinas para dar la potencia necesaria para la propulsión del buque. Cada tipo de máquina tiene suslimitaciones inherentes, así como sus ventajas únicas; el propósito de combinar dos máquinas diferentes es usar todas las ventajas de cada una y al mismo tiempo minimizar o evitar sus limitaciones. Dicho en otra forma la idea en estas plantas combinadas es obtener un rendimiento óptimo para un rango amplio de potencia y velocidad.
Normalmente se usan en buques de guerra, aunque hay aplicacionespara buques mercantes. Las plantas combinadas tienen particular interés para buques de guerra, debido a la constante necesidad de reconciliar necesidades operacionales conflictivas. Por un lado un buque de guerra debe ser capaz de de operar a velocidades altas cuando es necesario, y por otro lado el buque debe ser capaz de navegar a velocidad más baja y económicamente distancias muy grandes duranteextensos períodos de tiempo (más del 80% del tiempo total de operación de un buque de guerra es a velocidades que necesitan menos de un tercio de la potencia instalada; recordar que la potencia varía aproximadamente con el cubo de la velocidad). Si la máquina se elige específicamente para operación económica a alta velocidad, entonces normalmente hay alguna reducción de la autonomía. Si lamáquina se elige específicamente para operación económica a velocidad de crucero, entonces normalmente hay alguna reducción de la velocidad máxima. En muchos casos, entonces la selección de una planta propulsora, representa un compromiso entre la capacidad de obtener velocidades altas y un gran radio de acción a velocidad de crucero. Para muchas aplicaciones navales, parece ser que las necesidadesoperacionales conflictivas pueden ser reconciliadas por la combinación de una “planta propulsora base” de peso moderado y alto rendimiento, con otra “planta propulsora booster” de poco peso y rendimiento menor. La planta de base se selecciona para los requerimientos de crucero y debe tener períodos prolongados de marcha sin detenciones para mantenimiento (tiempos largos entre “overhauls”). La planta“booster” necesitará inevitablemente “overhauls” a intervalos más cortos pero es capaz de proveer potencia adicional para operación a alta velocidad cuando sea necesario.
Una planta combinada para propulsión usualmente consiste de dos máquinas que están conectadas mecánicamente por engranajes, embragues o ambos. En algunas plantas combinadas, las dos máquinas tienen ciclos termodinámicosinterrelacionados en la cual una de las máquinas usa el calor cedido por la otra, mientras que en otras plantas los ciclos termodinámicos de las dos máquinas son completamente separados e independientes.
Muchas combinaciones de máquinas son posibles, aunque no todas las combinaciones son igualmente deseables o posibles. También para cualquier combinación dada son posibles varios arreglos.
A continuación sedescriben brevemente los diversos tipos de plantas combinadas.

COSAG_ (Combined steam turbine and gas turbine cycle) _En este ciclo se conectan una turbina de vapor y una de gas a un reductor común, pero ambas son independientes termodinámicamente. Su aplicación principal ha sido para buques rápidos del tipo destructor. Estos buques normalmente tienen necesidad de operar a velocidades porencima de la correspondiente a la mitad de la potencia, solamente en un porcentaje muy pequeño de su vida de servicio, generalmente menos del uno por ciento. Por lo tanto si la potencia extra fuera suministrada por una turbina de gas tipo aviación (ciclo simple y liviana) mientras que la potencia básica para velocidad de crucero y marcha atrás está a cargo de una turbina de vapor de vida más...