Sistema de Arranque Neumático (Air Starter System)

 

Índice:

1-Descripción del Sistema

1.1-Condiciones de Diseño

2-Sistema de Arranque Neumático

2.1-Elementos del Circuito

2.2-Elementos del Starter

2.3-Esquema del circuito

3- Descripción del Proceso de Arranque


1-Descripción del Sistema

El sistema de arranque sea neumático u eléctrico es un sistema necesario para que el motor consiga la inercia de giro suficiente para que pueda ponerse en marcha.

En este artículo tomaremos como ejemplo un motor principal de la serie 3618 CAT de un buque cualquiera.

En primer lugar, deberemos tener en cuenta varios factores previos antes de comenzar el arranque;

  • La temperatura de camisas del motor deberá encontrarse aproximadamente en 60ºC para evitar daños por gradientes térmicos muy amplios entre el interior de la cámara de combustión y los materiales.
  • La bomba de prelubricación deberá estar en funcionamiento previo arranque.

1.1-Condiciones de Diseño:

Las siguientes condiciones determinarán el tiempo que el volante de inercia podrá girar en el tiempo:

  • Volumen de aire en el tanque de almacenamiento
  • Presión del aire comprimido en el tanque de almacenamiento
  • Cantidad de aire restringida por el sistema

En función de la Carga del motor durante el arranque se necesitarán diferentes condiciones, estas son las siguientes:

  1. Para motores que no tienen excesiva carga durante el arranque el regulador de presión deberá ser aproximadamente de 1034kPa (10bar aprox), esto varía en función de:
  • La velocidad de giro del cigüeñal necesario para la puesta en marcha del motor.
  • El volumen de aire del tanque de almacenamiento
  1. Para motores con excesiva carga,que no pueden ser desconectados del start-up, las características de la válvula de regulación de presión de aire deberá ser incrementada hasta alcanzar la presión de 1723kPa (17bar),presión necesaria para girar el volante a la velocidad necesaria para su puesta en marcha,

Nuestro motor es un motor de baja carga, pero para cubrir las necesidades y prevenir pérdidas de carga o pequeñas fugas,la presión se fija en 14 bar aproximadamente.

Notas*:

  • El consumo de aire está directamente relacionado con la velocidad, también la presión es un factor importante a la hora de ejercer la fuerza necesaria para girar el volante del motor.
  • Para que el sistema de arranque se mantenga en buenas condiciones y la vida útil sea óptima, la línea de alimentación de aire deberá estar libre de agua y suciedad.Por otro lado deberá instalarse un lubricador previo a la entrada de aire en el “starter” para lubricar sus elementos internos.

Los lubricantes que deben usarse dependerán de la temperatura ambiente de trabajo del equipo:

  • Cuando la temperatura se encuentra por encima de los 0ºC (32ºF) deberá emplearse un SAE 10W (Lubricante sin detergentes)
  • Cuando la temperatura se encuentra por debajo de los 0ºC (32ºF) deberá emplearse “Air Tool Oil (Aceite especial)”

Para más información sobre los lubricantes haga click en el siguiente artículo Teoría de Lubricantes


2-Sistema de Arranque Neumático

Cada circuito es diferente según la disposición del espacio y necesidades del motor, aunque siempre comparten unos componentes básicos.

2.1-Elementos del Circuito

A continuación describiré el circuito con el que he trabajado a modo de ejemplo señalando los componentes que lo componen con la numeración que emplearé en el punto 3 para explicar el proceso de puesta en marcha.

1-Compresor

2-Separador de agua/aceite

3-Tanque de almacenamiento de aire

                                     Capacidad: 500L a 50ºC

4-Válvula reductora de presión(30bar-14bar)

5-Válvula de seguridad

6-Válvula de corte

Para cualquier manipulación del sistema de arranque, deberá cerrarse el paso de aire a través de esta válvula.

7-Purgador

Con esa llave (roja) se procede a la purga manual de posibles acumulaciones de agua

 

 

8-Válvula relé del motor de arranque

El tubo negro es representado por la línea de color rosa/violeta en el esquema del punto 3 (feedback del motor de arranque)

 

9-Sensor de presión

10-Regulador de presión (14bar-7bar)

 

11-Manómetro (ubicado en el panel de control)

12-Panel de Control

13-Válvula eléctrica del motor de arranque

14-Interlock del virador

Este es el piñón del virador, el interlock se ubica justo detrás

15-Starter o Motor de arranque

Nota*:En este circuito empleamos dos unidades de arranque conectadas en serie.

16-Lubricador

Nota*: El nivel de aceite debe comprobarse y rellenarse a diario 

17-Bomba de prelubricación

 


 

2.2- Elementos del Starter o Motor de arranque

El starter o motor de arranque es el elemento encargado de transformar la energía obtenida del aire comprimido en la energía mecánica de rotación encargada de virar el volante de inercia y comenzar la puesta en marcha del motor.

Las partes más destacadas del Starter neumático son las siguientes:

  • Entrada de aire de servicio (7bar). La función de este aire de servicio es la expulsión del piñón a una posición de engrane con el volante cuando la válvula piloto se abre y cuando esta se cierra, un muelle localizado en el interior del starter hace que el piñón vuelva a su posición de reposo y seguridad.

                                  Entrada y salida de aire de control (7bar)

  • Entrada de aire de actuación (14 bar). La función de este aire de actuación es, una vez el piñón esté en posición de engrane, iniciar el giro del piñón y comenzar la puesta en marcha.

  • Rotor + Paletas

  • Pistón

  • Muelle

  • Piñón

  • Silenciador


2.3-Esquema del circuito

Nota*: Debería hacer el esquema en formato .cad pero no lo tengo a mano.

Os adjunto el .pfd del esquema con una calidad mucho mejor: Esquema.pdf

 

Proceso:

Primeramente el compresor (1) comprime el aire en el tanque de almacenamiento (3)  pasando previamente por un separador de agua/aceite(2).

A continuación el aire atraviesa una válvula reductora(4), una válvula de seguridad(5),una válvula de corte(6), un purgador(7).

En el purgador, el aire se bifurca, una línea hacia la válvula relé(8) y otra línea que contiene un sensor de presión (9) conecta con otro regulador de presión (10). El sensor de presión envía una señal a un manómetro(11) ubicado en el panel de control(12).

El regulador de presión envía aire de control (7bar) a una válvula eléctrica del motor de arranque (13), este al interlock del virador(14) y finalmente al motor de arranque(15) para la colocación de los piñones a la posición de engrane. La línea de color rosa/violeta es un conducto que envía aire a modo de “feedback” a la válvula relé cuando los piñones están en posición de engrane y abre el paso de la línea de 17bar que atraviesa el lubricador(16) y finalmente el motor de arranque para la rotación de los piñones.

En cuanto a los sistemas de protección o seguridad que evitan la puesta en marcha son los siguientes:

  • Como se menciona al principio del artículo, la bomba de prelubricación(17) deberá estar en marcha, esta condición es imperativa para que se cierre un contactor del circuito de arranque en el panel de control. Cuando la presión de aceite alcanza 7kPa, se cierra otro contactor en el panel de control que permite el paso de electricidad hacia la válvula eléctrica del motor de arranque.
  • Para evitar que el motor de arranque se ponga en marcha mientras el virador está actuando o mientras los piñones no están en posición de engrane, la válvula de relé juega un papel muy importante. Si cogemos el esquema anterior podemos ver que:
    • Primero, necesitamos corriente en la válvula eléctrica del motor de arranque
    • Segundo, la válvula eléctrica del motor de arranque permite el paso de aire de control al interlock del virador,este aire lo bloquea para evitar su funcionamiento durante la puesta en marcha del motor.
    • Tercero, el aire de control entra en el motor de arranque a través de la válvula piloto y posiciona los piñones en la posición de engrane.
    • Cuarto, la línea de color rosa/violeta es un conducto que envía aire a modo de “feedback” a la válvula relé cuando los piñones están en posición de engrane y abre el paso de la línea de 17bar que atraviesa el lubricador.

 

 

 

 

Vídeo del funcionamiento del starter

Autor: Roberto García 

2017-04-14T17:13:41+00:00

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