Sistema di raffreddamento ad acqua dolce e ad acqua di mare per motori diesel marini

Sistema di raffreddamento per acqua dolce e salata per motori diesel marini

I motori vengono raffreddati facendo circolare un liquido di raffreddamento attraverso passaggi interni all'interno del motore. Di conseguenza, il liquido di raffreddamento viene riscaldato e raffreddato da un raffreddatore a circolazione di acqua di mare. Senza un adeguato raffreddamento, alcune parti del motore esposte a temperature estremamente elevate a causa della combustione del carburante potrebbero guastarsi prematuramente.

Il raffreddamento consente ai metalli del motore di mantenere le caratteristiche meccaniche. L'acqua dolce è il refrigerante più comunemente usato; l'acqua salata non viene utilizzata direttamente come refrigerante a causa del suo impatto corrosivo. Poiché le perdite nel carter non causerebbero difficoltà, a volte viene utilizzato olio lubrificante per il raffreddamento del pistone. Tuttavia, a causa del suo calore specifico inferiore, sarebbe necessario circa il doppio di olio rispetto all'acqua.

L'acqua circolante attraverso i tubi viene utilizzata per raffreddare i macchinari. Il motore primario è raffreddato da due sistemi diversi ma correlati: un sistema aperto (sea-to-sea) che preleva l'acqua e la restituisce al mare (raffreddamento con acqua di mare), e un sistema chiuso che fa circolare l'acqua dolce attorno a un involucro del motore (raffreddamento ad acqua dolce). raffreddamento).

L'acqua dolce viene utilizzata direttamente per raffreddare i macchinari, mentre l'acqua di mare viene utilizzata per raffreddare l'acqua dolce dopo essere passata attraverso uno scambiatore di calore. Il flusso continuo del fluido è una proprietà distintiva di un sistema di raffreddamento del motore. La corrosione abrasiva e l'erosione sono causate dal fluido in movimento. I sistemi di acqua di mare sono caratterizzati da tubi in acciaio dolce di grande diametro, le cui estremità escono verso il mare attraverso casse a mare con valvole a saracinesca per ridurre gli impatti dei flussi turbolenti.

Per evitare l'allagamento della sala macchine in caso di rottura di una tubazione di raffreddamento dell'acqua di mare, entrambe le valvole di aspirazione e mandata devono essere chiuse. Apri e chiudi le valvole a intervalli regolari, diciamo settimanali, per assicurarti che funzionino correttamente quando necessario. I tubi dell'acqua di mare sono spesso realizzati in acciaio dolce, tuttavia è possibile trovare anche acciaio zincato, rame o lega di rame. L'acciaio dolce è comunemente usato per i tubi di raffreddamento dell'acqua dolce.

Sistema di raffreddamento ad acqua dolce
La figura mostra un sistema di raffreddamento ad acqua per un motore diesel a bassa velocità. È suddiviso in due sistemi: uno per il raffreddamento delle camicie dei cilindri, delle teste dei cilindri e dei turboventilatori e un altro per il raffreddamento dei pistoni.

Dopo l'uscita dal motore, l'acqua di raffreddamento della camicia del cilindro viene inviata ad un raffreddatore a circolazione di acqua di mare e quindi alle pompe di circolazione dell'acqua della camicia. Il fluido viene quindi fatto circolare attraverso le camicie dei cilindri, le teste dei cilindri e i turbosoffianti. Un serbatoio di accumulo consente l'espansione del sistema e il reintegro dell'acqua. Gli sfiati sono collegati dal motore al serbatoio collettore per consentire all'aria di fuoriuscire dall'acqua di raffreddamento. Un riscaldatore nel circuito fa circolare acqua calda per riscaldare il motore prima di avviarlo.

Il sistema di raffreddamento del pistone utilizza componenti simili, ma invece di un serbatoio collettore viene utilizzato un serbatoio di scarico e gli sfiati vengono quindi inviati in posizioni elevate nel locale macchine. Per limitare l'inquinamento dalle ghiandole di raffreddamento del pistone esclusivamente al sistema di raffreddamento del pistone, viene impiegato un sistema di raffreddamento del pistone separato.

Sistema di raffreddamento ad acqua di mare

L'acqua di mare raffredda le numerose sostanze refrigeranti che passano attraverso il motore. I singoli radiatori vengono spesso utilizzati per l'olio lubrificante, l'acqua della camicia e il sistema di raffreddamento del pistone, con ciascun radiatore che viene fatto circolare dall'acqua di mare. Diverse navi moderne utilizzano un "sistema di raffreddamento centrale", che consiste in un unico enorme refrigeratore a circolazione di acqua di mare. Questo raffredda una fornitura di acqua fresca, che viene successivamente fatta circolare ai rimanenti refrigeratori individuali. I problemi di corrosione sono notevolmente ridotti con questo sistema perché c'è meno attrezzatura a contatto con l'acqua di mare.
Una delle due pompe di circolazione dell'acqua di mare aspira l'acqua di mare dall'aspirazione e la fa circolare attraverso il radiatore dell'olio lubrificante, il radiatore dell'acqua della camicia e il radiatore dell'acqua del pistone prima di scaricarla fuori bordo. Un altro ramo della conduttura dell'acqua di mare fornisce acqua di mare direttamente all'aria di sovralimentazione per raffreddarla (per un diesel a due tempi a trasmissione diretta).

Mentre si è in porto, la valvola di aspirazione del mare superiore viene utilizzata per impedire l'ingresso di sporcizia o sabbia nel sistema di raffreddamento. Viene impiegato anche quando si naviga in acque poco profonde. Quando si viaggia in acque profonde, la valvola di aspirazione del mare inferiore viene utilizzata per impedire all'aria di entrare nel sistema di raffreddamento mentre la nave sta rollando o beccheggiando.

Sistema di raffreddamento centrale

Il circuito dell'acqua di mare in un sistema di raffreddamento centralizzato è costituito da linee di aspirazione alta e bassa, solitamente su entrambi i lati del vano macchine, filtri di aspirazione e molte pompe dell'acqua di mare. L'acqua di mare viene pompata attraverso i refrigeratori centrali prima di essere scaricata fuori bordo.

L'impianto dell'acqua dolce dispone sia di un circuito a bassa temperatura che di un circuito ad alta temperatura. L'acqua dolce nel circuito ad alta temperatura fa circolare il motore principale e può essere utilizzata come mezzo di riscaldamento per un evaporatore, se necessario. I radiatori dell'aria del motore principale, i radiatori dell'olio lubrificante e tutti gli altri scambiatori di calore circolano attraverso il circuito a bassa temperatura. Una valvola di regolazione regola la miscelazione dell'acqua tra i circuiti ad alta e bassa temperatura. Un sensore di temperatura invia un segnale.

I vantaggi di un sistema di raffreddamento centralizzato includono:

minore manutenzione grazie all'acqua pura trattata dell'impianto acqua dolce;

un minor numero di pompe per acqua salata con conseguenti problemi di corrosione e pollame;

e una pulizia più semplice e facile del dispositivo di raffreddamento.

Con un sistema di acqua dolce, sono possibili velocità dell'acqua più elevate, con conseguenti dimensioni dei tubi più piccole e costi di installazione inferiori.
Il numero di valvole realizzate con materiali costosi è notevolmente diminuito e materiali più economici possono essere utilizzati in tutto il sistema per mantenere un livello costante di temperatura, indipendentemente dalla temperatura dell'acqua di mare, nonché nessun avviamento a freddo, ridotta usura delle canne dei cilindri e così via.