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El rendimiento de la sala de máquinas ha superado ya la etapa en que únicamente se medía el combustible consumido por milla náutica. Hoy en día, la eficiencia de la sala de máquinas abarca mucho más que esto: optimización térmica, menor consumo energético por parte de las bombas, reducción de tiempos de inactividad por mantenimiento y avances significativos en la integración de maquinaria con la automatización a bordo. Fundamentalmente, el sistema de refrigeración —cuyo componente central es el intercambiador de calor de placas (PHE)— constituye la base de la ecuación para lograr la máxima eficiencia posible en la sala de máquinas. Un PHE verdaderamente eficiente extrae el calor de forma efectiva con la menor carga parasitaria posible y la mayor fiabilidad, y es capaz de adaptarse a diversos regímenes operativos. Más de dos décadas de experiencia del Grupo SME en ingeniería marina, junto con su amplio portafolio de productos —como los sistemas ICCP, MGPS, SED y equipos PHE—, han permitido al equipo desarrollar los principios adecuados para transformar un equipo eficiente, como un PHE, en un verdadero protagonista de la sala de máquinas.
1. Optimización del diseño térmico para minimizar el consumo energético
El criterio principal del rendimiento de los intercambiadores de calor de placas (PHE) es la eficacia térmica, es decir, la transferencia de calor real comparada con la posibilidad teórica máxima. El proceso SME implica un diseño térmico que iguala con precisión las cargas térmicas, por lo que no sobredimensionamos —evitando así el desperdicio de valiosa superficie de planta y trabajo innecesario de las bombas— ni subdimensionamos, lo que evitaría que nuestro cliente tuviera problemas para lograr la refrigeración requerida. La utilización efectiva de ángulos óptimos de chevron y corrugaciones en las placas genera una alta turbulencia a velocidades relativamente bajas, lo que proporciona altos coeficientes de transferencia de calor y una baja caída de presión.
Es un principio de diseño fundamental que contribuye directamente a la eficiencia energética. Cada caída de presión de 1 kPa a través del intercambiador de calor de placas (PHE) exige que la bomba suministre potencia adicional. A su vez, esto incrementa la carga del motor auxiliar, lo que provoca un mayor consumo de combustible. El proceso de diseño de SME emplea simulaciones avanzadas de dinámica de fluidos computacional (CFD) del flujo a través del paquete de placas del PHE. Esto permite determinar una distribución uniforme de la velocidad a lo largo del paquete de placas, eliminando las «zonas muertas» y minimizando la probabilidad de ensuciamiento. El resultado es un PHE capaz de cumplir su función designada con la menor pérdida de presión posible: ahorros que se acumulan durante toda la vida útil de una embarcación.
2. Reducción del ensuciamiento y prolongación de los intervalos de limpieza
El ladrón invisible del rendimiento PHE: incrustaciones. Las incrustaciones (biopelícula, sarro y depósitos de partículas en las superficies de transferencia de calor) aumentan la resistencia térmica de las placas, lo que provoca una mayor demanda de energía de bombeo y temperaturas de trabajo más altas del motor. Soluciones de SME para combatir las incrustaciones: Nuestras placas cuentan con acabados superficiales especiales y optimizados que limitan la capacidad de adherencia de los depósitos biológicos y minerales. El diseño del perfil corrugado en forma de chevron genera fuerzas cortantes locales en la zona de entrada de la placa, lo que favorece la eliminación de las incrustaciones.
Además, nuestros intercambiadores de calor de tipo PHE diseñados por PYME incorporan puertos de limpieza accesibles y ventanas de visualización para inspecciones visuales de incrustaciones, así como procedimientos integrales de limpieza con agentes químicos compatibles (respetando las placas y juntas). Combinados con nuestro sistema de prevención de crecimiento marino (MGPS), la vida marina ya no se asienta dentro de las entradas de agua de mar, reduciendo al mínimo la tasa de incrustaciones. Esto permite ciclos más largos entre limpiezas, tiempo de inactividad mínimo, costos de mantenimiento reducidos y un rendimiento térmico superior en cada etapa de la vida útil de la embarcación.
3. Configuraciones modulares para adaptabilidad a la carga
Los buques contemporáneos no operan únicamente a un solo nivel de potencia durante todo el día. La carga del motor principal aumenta significativamente durante las maniobras, disminuye notablemente al navegar a baja velocidad y se apaga por completo en puerto. Esto conduce a un sobredimensionamiento del intercambiador de calor de placas (PHE) a carga parcial, lo que significa que el consumo energético de las bombas es excesivo y la estabilidad térmica es deficiente a carga reducida. Un sistema PHE con placas individuales y/o modulares, o «secciones», puede lograr flexibilidad. El sistema de SME puede conectarse entonces de modo que todas las secciones estén en servicio o bien algunas secciones se aíslen o se desvíen según la carga térmica instantánea, ofreciendo soluciones de refrigeración más rentables y eficientes desde el punto de vista energético.
Por ejemplo, un intercambiador de calor de placas (PHE) que suministra un sistema central de refrigeración puede tener una sección principal y una sección auxiliar. A baja carga, solo se activa la sección auxiliar para satisfacer la demanda térmica con un caudal reducido de agua de mar. A carga total, ambas secciones operan simultáneamente. Esta funcionalidad no requiere ningún cambio físico en el PHE; simplemente depende de la lógica de control y la disposición de las válvulas. El paquete completo de interfaz documental que SME suministra para la integración en la automatización del buque garantiza que el sistema pueda controlarse y supervisarse desde una ubicación remota y cargarse automáticamente por completo. Junto con los dispositivos de protección contra corrientes parásitas (SED) de SME y el sistema de protección catódica por corriente impresa (ICCP) para el casco, ofrecemos sistemas integrados para la sala de máquinas.
4. Integración perfecta con la automatización y la gestión de activos
El cuarto de máquinas actual es un «entorno digital». El ingeniero de planta de calor (PHE) no debe ser un socio pasivo; debe aportar datos activos. SME diseña nuestros intercambiadores de calor con aberturas de puertos pre-mecanizadas, en las que se pueden instalar en fábrica transmisores de temperatura, sensores de presión e interruptores de presión diferencial. Estos dispositivos informan cifras de rendimiento, como el coeficiente de transferencia de calor, las temperaturas de aproximación y los factores de ensuciamiento, al sistema de automatización del buque.
Este método de servicio basado en datos transforma un sistema de mantenimiento basado en calendario a un mantenimiento basado en condiciones. Por ejemplo, si la eficiencia del intercambio térmico disminuye un 10 %, el sistema de automatización puede iniciar automáticamente una solicitud de mantenimiento completa, con las medidas de servicio recomendadas y las piezas de repuesto necesarias. Los datos recopilados a lo largo del tiempo brindan a los superintendentes técnicos información valiosa para identificar tendencias y comparar desempeños, lo que permite definir un plan ideal de limpieza o inyección química, e incluso un plan de actualización. SME facilita el proceso de integración mediante todos los estándares abiertos más importantes de comunicación y también puede proporcionar documentación técnica completa. Tras haber completado más de 500 proyectos anuales de modernización y mantenimiento con un equipo de 100 técnicos e ingenieros, SME Group ofrece soluciones PHE que refrigeran sus motores, pero que además ayudan a mejorar la eficiencia, la fiabilidad y la preparación digital de la embarcación. Con SME alcanzará el siguiente nivel, más allá de la mera preocupación.