Chiedete a qualsiasi ingegnere capo cosa mantiene in vita una nave quando non è in movimento e la risposta arriverà rapidamente: il motore ausiliario. Una nave che perde l'energia ausiliaria può perdere lo sterzo, il raffreddamento del carico, i macchinari di coperta e l'illuminazione di base. Il motore principale può essere in perfette condizioni, ma la nave rimane effettivamente paralizzata senza alimentazione elettrica.
Questa guida spiega cos'è un motore ausiliario, in cosa differisce dal motore di propulsione, quali sistemi dipendono da esso e cosa controllare quando si acquistano pezzi di ricambio come testate per gruppi elettrogeni diesel ausiliari.
Cos'è un motore ausiliario?
Un motore ausiliario è un motore non di propulsione che aziona un generatore o altri macchinari di bordo. Sulla maggior parte delle navi mercantili, un motore ausiliario è un motore diesel a quattro tempi accoppiato ad un alternatore. La combinazione, spesso chiamata gruppo elettrogeno diesel, produce l'energia elettrica per la rete di distribuzione della nave. Il motore funziona normalmente a 1500 giri al minuto per un'alimentazione elettrica a 50 Hz o a 1800 giri al minuto per un'alimentazione a 60 Hz.
Alcuni motori ausiliari azionano anche pompe idrauliche, pompe antincendio, pompe da carico o sistemi di emergenza. Nelle installazioni più vecchie, potrebbero azionare direttamente i macchinari del ponte. Nei progetti moderni, il ruolo principale rimane lo stesso: convertire il carburante in energia elettrica ogni volta che il motore principale non è in grado di gestire il carico elettrico.
I motori ausiliari non sono limitati alle navi mercantili. I pescherecci li utilizzano per l'illuminazione, la ricerca dei pesci e le stive refrigerate. Le navi offshore li utilizzano per il posizionamento dinamico. I rimorchiatori portuali li usano per pompe e argani. Anche le chiatte interne con propulsione diesel utilizzano un piccolo motore ausiliario per caricare le batterie e far funzionare le luci di navigazione.
Motore ausiliario e motore principale: differenze chiave
Molti operatori navali utilizzano i termini motore principale e motore ausiliario senza confrontare la logica di progettazione. Il confronto è importante perché i due motori si usurano diversamente, funzionano a velocità diverse e necessitano di strategie diverse per i ricambi.
| Aspetto | Motore principale | Motore ausiliario |
|---|---|---|
| Dovere primario | Aziona l'elica | Guida un generatore o un macchinario di servizio |
| Velocità tipica | Da 70 a 120 giri/min per motori a due tempi a bassa velocità | Da 750 a 1800 giri/min per unità a quattro tempi |
| Uscita tipica | Migliaia di kilowatt | Da decine a poche centinaia di kilowatt per unità |
| Profilo operativo | Continuo durante il passaggio in mare | Dipende dalla richiesta elettrica, spesso ruotata |
| Tipo di carburante | Spesso olio combustibile pesante | Gasolio marino o olio combustibile pesante |
| Progettazione del motore | Traversa, bassa velocità | Pistone del tronco, velocità medio-alta |
I motori ausiliari subiscono frequenti cambiamenti di carico. Quando la nave è in porto, i carichi negli hotel possono essere bassi di notte e alti durante le operazioni di carico. La velocità del motore rimane costante, ma la rastrelliera del carburante si regola per mantenere la frequenza elettrica. Nel corso degli anni di servizio, questo modello produce cicli termici che interessano la testata, le valvole e il turbocompressore.
La differenza di potenza si riflette anche nel mercato dei ricambi. Una testata sostitutiva per un motore ausiliario è più piccola e leggera della testata di un motore principale a bassa velocità, ma funziona a una velocità molto più elevata e quindi attraversa i cicli di combustione a una velocità molto più rapida. L'usura delle sedi delle valvole e dei fori degli iniettori si sviluppa prima di quanto molti operatori si aspettano.
Cosa alimenta il motore ausiliario a bordo?
Il motore ausiliario alimenta quasi tutti i consumatori elettrici della nave. Un elenco parziale comprende:
- Sistemi di navigazione e comunicazione, inclusi radar, ECDIS e apparecchiature radio
- Attrezzature per la movimentazione del carico, comprese gru, pompe di carico e contenitori refrigerati
- Sistemi di acqua di zavorra e di sentina
- Macchinari di coperta come verricelli e argani da ormeggio
- Aria condizionata, ventilazione, illuminazione e carichi domestici
- Pompe antincendio e illuminazione di emergenza tramite il quadro di emergenza
Poiché l'elenco copre quasi tutte le funzioni dell'imbarcazione, un guasto al motore ausiliario può diventare un problema commerciale e di sicurezza. Questo è il motivo per cui la maggior parte delle navi trasporta più motori ausiliari e li ruota per bilanciare le ore di funzionamento.
Vale la pena capire il dimensionamento. Il carico elettrico è calcolato per le peggiori condizioni realistiche, come le operazioni di carico notturne con cabine frigorifere e ventilazione parziale della stiva. Il motore ausiliario, che in mare sembra sovradimensionato, diventa completamente carico nel momento in cui l'equipaggio inizia a utilizzare gru e pompe di zavorra. Acquistare una testata o qualsiasi altro componente per un motore ausiliario significa quindi prestare attenzione allo specifico modello di motore e alla targa del produttore, non solo ai cavalli stampati su una targhetta.
Tipi di motori ausiliari marini
La maggior parte dei motori ausiliari installati oggi sono motori diesel a quattro tempi a media velocità. Sono selezionati per l'affidabilità, il risparmio di carburante e la capacità di rispondere rapidamente alle variazioni di carico. Una tipica nave trasporta da due a quattro gruppi elettrogeni di identica marca in modo che gli ingegneri possano ruotarli e revisionarli secondo un programma pianificato.
Questi motori condividono un'architettura comune. Hanno un basamento, un blocco cilindri, testate individuali, pistoni con bielle e un albero a camme che aziona la distribuzione. Nelle navi più grandi, le unità a velocità media funzionano da circa 500 a 1.000 giri al minuto, mentre i gruppi elettrogeni di emergenza più piccoli funzionano a 1.500 o 1.800 giri al minuto.
I gruppi elettrogeni ausiliari sono disposti con un generatore all'estremità libera e un volano all'estremità di accoppiamento. Il regolatore mantiene la velocità del motore entro una banda stretta in modo che la frequenza elettrica rimanga stabile. L'accettazione del carico viene testata dalla società di classificazione durante la messa in servizio, utilizzando fasi di carico specificate.
Poiché i motori ausiliari seguono gli stessi principi dei motori diesel dei motori di propulsione, gli stessi produttori che costruiscono i motori principali dominano anche i gruppi ausiliari. Le teste dei cilindri sostitutive devono corrispondere a un modello di motore, un alesaggio e una disposizione delle valvole specifici. Una testa che si adatta a un modello non si adatta a un altro anche quando lo spostamento è simile.
Manutenzione del motore ausiliario e punti di guasto comuni
I motori ausiliari accumulano rapidamente ore di funzionamento, soprattutto durante la sosta nei porti, quando i container refrigerati e le gru da carico richiedono potenza continua. La manutenzione rinviata durante la traversata in mare spesso si manifesta come un guasto in porto.
La testata è una delle parti più sollecitate di un motore ausiliario. Deve sigillare la pressione di combustione, supportare l'iniettore del carburante, guidare le valvole di aspirazione e scarico e rimuovere il calore attraverso i passaggi dell'acqua di raffreddamento. I guasti più comuni includono la rottura del piano antincendio, la recessione della sede della valvola e l'affaticamento della superficie di tenuta. Quando una testata si guasta, la risposta pratica è normalmente la sostituzione con una nuova unità anziché la riparazione.
Puoi comprendere le basi della progettazione e dell'ispezione nel nostro articolo che spiega cos'è una testata .
Durante una revisione del motore ausiliario, gli ingegneri dovrebbero anche ispezionare le gabbie delle valvole, le guide delle valvole, le camicie dei cilindri e le fasce elastiche. Questi componenti lavorano insieme. Una nuova testata montata su una camicia usurata produrrà comunque un elevato consumo di olio e una scarsa compressione.
La manutenzione basata sulle ore di funzionamento è l'approccio standard. La maggior parte dei produttori specifica un intervallo di revisione della testata compreso tra 12.000 e 24.000 ore per i motori ausiliari a media velocità, ma l'intervallo effettivo dipende dal fattore di carico e dalla qualità del carburante. In pratica, molte sale macchine tirano la testata prima a causa dell'elevata temperatura di scarico o della maggiore perdita di liquido refrigerante.
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Una testata sostitutiva è un componente di precisione, non una fusione generica. Le tolleranze di lavorazione sul piano antincendio e sulle sedi delle valvole determinano la qualità della tenuta e del raffreddamento della testa.
Considera questi punti prima di ordinare:
- Modello del motore, numero di serie e diametro
- Materiale della testata, come ghisa grigia o ferro sferoidale
- Materiale dell'inserto della sede della valvola e dimensioni della guida della valvola
- Numero di valvole e loro disposizione
- Disposizione del passaggio dell'acqua di raffreddamento e posizione di uscita
- Posizione del foro dell'iniettore e tipologia della precamera di combustione
- Disegno tecnico o dati che confermano il progetto originale
- Il pacchetto di consegna include guarnizioni, prigionieri e guarnizioni
Gli acquirenti dovrebbero chiedere prove della qualità del materiale e della lavorazione, non solo una foto del prodotto. È utile anche sapere se il fornitore mantiene l'articolo in magazzino o lo lavora dopo aver ricevuto l'ordine.
Il rischio di approvvigionamento appare quando la parte proviene da una fonte che non può mostrare un certificato del materiale o un rapporto dimensionale. Una testata con una durezza della sede della valvola inadeguata può superare un'ispezione statica ma guastarsi dopo alcune centinaia di ore di funzionamento. Nella nostra fornitura di testate per motori diesel marini, riscontriamo ripetutamente gli stessi guasti: crepe sulla sporgenza dell'iniettore, superfici delle guarnizioni distorte e sedi delle valvole che affondano sotto il calore.
Il catalogo prodotti sul nostro sito sono elencate le parti di ricambio della testata per un'ampia gamma di motori diesel marini, compresi i comuni modelli di gruppi elettrogeni ausiliari.
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Prestare attenzione ai componenti che subiscono maggiori sollecitazioni: testate, valvole, iniettori e camicie. Utilizzare solo parti che corrispondono al progetto originale e provengono da un produttore che comprende le condizioni di servizio marittimo. Il piccolo sforzo speso per scegliere la testata giusta farà risparmiare giorni di inattività in seguito.
Se stai cercando una testata per il tuo motore ausiliario, inizia confermando il produttore del motore, il modello e l'alesaggio. Quindi confrontare la parte con le specifiche originali prima di ordinare. Questa disciplina è ciò che separa una riparazione regolare da una ripetuta.
