OFIENGINE: mejoras de mantenimiento y fiabilidad de motores navales

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Con el objetivo de superar las limitaciones técnicas y económicas que ofrecen en la actualidad los motores navales, INASMET-Tecnalia ha iniciado el proyecto OFIENGINE, cuyo objetivo final es incrementar la duración de diversos componentes del sistema de escape y del motor en su conjunto, mediante la aplicación de una nueva tecnología de recubrimiento por proyección térmica, la tecnología OFI (Oxy-Fuel Ionisation). Ésta se ha desarrollado por parte de INASMET-Tecnalia durante los últimos cuatros años y está basada en un proceso de combustión supersónico asistido por plasma.

Se prevé que esta tecnología sea capaz no sólo de generar los recubrimientos técnicos necesarios para combatir los mecanismos de desgaste identificados, sino también para competir con los procesos de proyección térmica actuales en coste, fiabilidad y accesibilidad industrial.

Con una duración de tres años, el proyecto cuenta con la participación del Centro Nacional de Investigación Científica de la Universidad de Limoges (CNRS) y de di-versas empresas. Entre ellas están Javikan, Arain y Mecanizados Kanter, del País Vasco, junto a otras empresas europeas PyroGenesis (Grecia) y BPE International Dr. Hornig GmbH (Alemania).

El motor diesel de dos tiempos es reconocido como el más económico y fiable por parte de las flotas comerciales transoceánicas. Sin embargo, el objetivo de reducir las necesidades de mantenimiento y mejorar la fiabilidad en uso es básico para la competitividad de la industria naval y el comercio marítimo.

Son numerosos los componentes de este motor sometidos a revisión con la finalidad de incrementar su vida útil. Tal es el caso de los componentes del sistema de salida de gases, la cubierta del cilindro, la cabeza del pistón, los segmentos y el vástago, entre otros elementos. Por su parte, el sistema de escape supone una parte sustancial del coste del motor, ya que su funcionamiento, en condiciones extremas de corrosividad y temperatura, plantea la necesidad de emplear materiales avanzados de elevado coste.

Para la construcción de las válvulas de escape, por ejemplo, se requieren materiales capaces de resistir tanto las condiciones extremas de erosión y la adhesión de depósitos corrosivos como las elevadas presiones del sistema. El material más apropiado para este tipo de válvulas es una aleación Nimonic, aunque para la construcción de válvulas estándar se utilicen aún, preferentemente, aceros para alta temperatura, con un endurecimiento local del asiento de la válvula.

El coste de estos materiales y la necesidad de optimizar los intervalos de revisión justifican el desarrollo de procedimientos efectivos de mantenimiento y de reacondicionamiento de los componentes de las válvulas.

Los procedimientos habituales implican la realización de recargas de estelite mediante soldadura en los asientos de las válvulas y el uso de recubrimientos ceramometálicos, aplicados sobre el eje de la válvula mediante la técnica de proyección térmica de alta velocidad HVOF (High Velocity Oxy-Fuel). Si bien estas técnicas están incluidas en las especificaciones de muchos de los fabricantes de equipos y de las empresas de mantenimiento más avanzadas, su uso está condicionado por una serie de limitaciones técnicas y económicas que limitan su aplicación generalizada en la fabricación de estos componentes. Objetivos tecnológicos

Las finalidades prácticas del proyecto se centran en los siguientes objetivos tecnológicos:

• Reducir (en proporción de dos y tres veces) las necesidades de mantenimiento requeridas para componentes críticos en motores diesel marítimos a través de su adecuación superficial, entre los que cabe destacar:
  • Válvulas de escape: un aumento de la resistencia a la corrosión y al desgaste en ejes y asientos de válvulas.
  • Coronas de pistones: incrementar el aislamiento térmico y la resistencia a la corrosión de la corona del pistón.
  • Anillos de pistones: mejorar el comportamiento en servicio de los anillos del pistón mediante la aplicación de recubrimientos de múltiples capas.

• Reducir en un 50% el coste del proceso de recubrimiento de los componentes.

• Diversificar las soluciones técnicas ofrecidas por la tecnología de proyección térmica para aplicaciones marítimas mediante el aumento del rango de materiales depositados: desde los materiales de bajo punto de fusión, como las aleaciones de aluminio y cobre, hasta superaleaciones, carburos y óxidos cerámicos refractarios.

• Desarrollar un nuevo equipamiento de proyección térmica OFI disponible para su comercialización.

• Fabricar componentes de motor diesel a través de la tecnología OFI.