Impianti di propulsione navale

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1 Il circuito combustibile del motore comprende in realtà tre circuiti, precisamente: Circuito imbarco e travaso che provvede: All imbarco da terra o da bettoline del combustibile e a smistarlo nelle casse di stoccaggio; A travasarlo nelle casse di sedimentazione; A travasarlo tra le casse di stoccaggio in funzione delle necessità di zavorramento e di stabilità della nave. Tale circuito non verrà descritto nel presente corso; Circuito di trattamento che aspira il combustibile dalla cassa di sedimentazione, lo depura per mezzo di separatori centrifughi che rimuovono l acqua e le impurità in sospensione e lo travasa nella cassa giornaliera. Circuito di servizio, o alimento, combinato a bassa ed alta pressione che alimenta il motore. Il circuito a bassa pressione alimenta l anello pressurizzato ad alta pressione con una portata variabile in quanto reintegra solo il combustibile consumato. Il circuito ad alta pressione è, come detto, un anello chiuso pressurizzato con una portata di combustibile in circolazione pari almeno al doppio del consumo. Il combustibile non consumato è necessario per raffreddare le pompe e viene ricircolato. 1

2 La figura mostra lo schema del circuito di trattamento del combustibile: 2

3 Impianti di propulsione navale Componenti principali del circuito di trattamento del combustibile: Cassa di sedimentazione per gravitazione di acqua e fanghi (001) alimentata dalle casse di stoccaggio. La temperatura del combustibile è mantenuta a circa 60 C; Filtri a rete metallica (strainer) con grado di filtraggio di circa 0,5 mm di protezione delle pompe (004); Pompe volumetriche a viti con valvola di sicurezza per sovra-pressioni incorporata (005); Riscaldatori per aumentare la temperatura del combustibile a circa 98 C con tolleranza di +/- 2 C (007); Separatore centrifugo auto-regolante (008) funzionante in modo combinato come purificatore per la rimozione dell acqua e chiarificatore per eliminare le impurità con peso specifico maggiore di quello del combustibile. Il separatore è dimensionato in modo da depurare una portata definita come segue: P sep CMCR 1,15 BSFC 24 = ρ t [ litri/ora], nella quale CMCR è la potenza continua massima contrattuale in kw; BSCR è il consumo di combustibile in g/kwh; ρ è la densità del combustibile in kg/m 3 ; t è il tempo giornaliero di funzionamento, solitamente 23 23,5 ore. 3

4 Impianti di propulsione navale Componenti principali del circuito di trattamento del combustibile (continua): Separatore centrifugo (008) uguale al precedente, che normalmente è tenuto in stand-by ma può funzionare in parallelo per aumentare l efficienza di depurazione dell HFO o depurare il MDO; Valvole a tre vie (010) di sicurezza per sovra-pressione e per ricircolare nella cassa di sedimentazione parte del combustibile pompato; Casse giornaliere, sono richieste due casse, simili a quella di sedimentazione e quindi dotate di sistemi di monitoraggio e allarme, valvola auto-chiudente per lo scarico fanghi e valvole telecomandate per la chiusura delle tubazioni di alimento dell impianto; Cassa giornaliera del MDO, simile alle precedenti; Diagramma temperatura/viscosità del combustibile Le caratteristiche e le proprietà più significative del combustibile sono già state illustrate in un capitolo precedente; Ogni costruttore di motori diesel in funzione del tipo di motore e del suo apparato di iniezione, raccomanda un campo molto ristretto di viscosità ammissibile prima delle pompe di iniezione, che per il motore RTA 62U-B è di cst. Pertanto il combustibile deve essere riscaldato fino ad ottenere la viscosità richiesta, come mostrato nel successivo grafico; 4

5 Il grafico mostra i valori di viscosità del combustibile in funzione della temperatura: 5

6 La figura mostra il circuito di alimento del combustibile: 6

7 Componenti principali del circuito alimento combustibile: Circuito bassa pressione Valvola a tre vie telecomandata e temporizzata per la commutazione dell alimentazione da HFO o MDO e viceversa (002); Filtro a rete metallica (strainer) con grado di filtraggio di circa 0,5 mm (003); Pompe di alimento del tipo volumetrico a viti, con valvola di sicurezza per sovra-pressioni, idonee a pompare combustibile con viscosità fino a 730 cst a 50 C (004); Valvola di regolazione della pressione (005) che mantiene costante la pressione nell anello pressurizzato; Circuito ad alta pressione Cassa di miscelazione (006) con capacità di circa 65 litri. Miscela il combustibile caldo del ricircolo con quello più freddo fornito dalle pompe di alimento uniformando la temperatura; Pompe di pressurizzazione del tipo volumetrico a viti, con valvola di sicurezza per sovra-pressioni, idonee a pompare combustibile con temperatura fino a 150 C (007). Pressione di aspirazione max 6 bar e di mandata di circa 12 bar; 7

8 Impianti di propulsione navale Componenti principali del circuito di alimento combustibile (continua): Circuito alta pressione (continua) Riscaldatore a vapore o elettrico o ad olio diatermico (008). E del tipo a fascio tubiero a o a piastre con temperatura e pressione di funzionamento rispettivamente di 150 C e 12 bar; Viscosimetro (009): è il sistema di monitoraggio del valore della viscosità del combustibile prima delle pompe di iniezione. In funzione di tale valore invia un segnale di chiusura o di apertura alla valvola di immissione del fluido riscaldante nel riscaldatore. E il componente più critico del sistema; Filtro statico duplex (010)con grado di filtraggio di 50 µm con pressostato differenziale e contatto per allarme elevata perdita di pressione attraverso il filtro. Deve essere installato il più vicino possibile al motore; In alternativa può essere installato prima del filtro duplex anche un filtro automatico autopulitore in controlavaggio, dotato di un unità di recupero dell olio di controlavaggio, con scarico nel pozzetto e grado di filtraggio di 34 µm. Anche questo filtro è dotato di un pressostato differenziale e contatto per allarme elevata perdita di pressione attraverso il filtro; Tubazioni Sono tutte tracciate, con serpentine a vapore o sistemi elettrici, ed isolate per riscaldare il combustibile quando l impianto non è in servizio e mantenerlo liquido e pompabile. 8

9 La figura seguente mostra a titolo di esempio il circuito combustibile interno di due cilindri del motore. 9

10 La figura mostra un esempio di realizzazione della cassa di miscelazione: 10

11 E ormai prassi usuale raggruppare in un modulo, denominato modulo di spinta, tutti i componenti del circuito combustibile dalla valvola di commutazione (002) al viscosimetro (009), o al filtro automatico autopulitore se fornito. Questo permette di risparmiare tempo di progettazione e spazio per la sistemazione dei componenti a bordo. Inoltre permette di avere un unico responsabile per il commissioning e la garanzia; Flussaggio: come per il circuito olio, anche il circuito combustibile di bordo deve essere opportunamente flussato per pulire le tubazioni ed evitare che eventuale sporcizia venga trascinata fino alle pompe di iniezione, che possono facilmente grippare. Inoltre, nei moderni impianti di bordo il circuito combustibile è quasi sempre comune a motore propulsivo e gruppi elettrogeni, con un solo modulo di spinta installato e con l aggiunta una pompa in parallelo per l alimentazione di uno o più gruppi elettrogeni a MDO, come rappresentato nella figura successiva per il motore MAN B&W della serie MC e gruppi elettrogeni Holeby; 11

12 comune 12

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