El Elefante <strong>de</strong> plata<strong>Derroche</strong> <strong>de</strong> <strong>ingenio</strong>agua se evapora con <strong>de</strong>sprendimiento<strong>de</strong> burbujas. Estas burbujas fluyen conel agua hasta que entran en zonas <strong>de</strong>mayor presión, don<strong>de</strong> implosionan.Esta acción libera importantes cantida<strong>de</strong>s<strong>de</strong> energía que se propaga por elagua en forma <strong>de</strong> ondas <strong>de</strong> choque.El resultado <strong>de</strong> ello es una alta emisión<strong>de</strong> ruido y vibraciones o, aúnpeor, pue<strong>de</strong> suce<strong>de</strong>r que la cavitaciónhaga saltar partículas microscópicas3 Túnel <strong>de</strong> cavitación El Elefante <strong>de</strong> Platajih<strong>de</strong> las superficies sólidas (como laspalas <strong>de</strong> las hélices). Con el tiempo,esta acción produce erosión, modificala forma <strong>de</strong> la hélice y reduce sueficiencia, afectando gravemente a lavida útil <strong>de</strong> la hélice, al sistema <strong>de</strong>transmisión y al consumo <strong>de</strong> combustible.Invertir en estudios sobre la cavitaciónes, por tanto, invertir en la vida útil ykgfen la eficiencia <strong>de</strong> la hélice <strong>de</strong>sarrollada.El túnel en sí es un conducto <strong>de</strong>circulación <strong>de</strong> agua compuesto porcuatro partes cuya sección transversalvaría en forma y diámetro 3 . El túnelse llena <strong>de</strong> agua y el mo<strong>de</strong>lo a examinarse sitúa en la parte superior <strong>de</strong> lacámara <strong>de</strong> medición 3g 5 . Usando concierta impropiedad el lenguaje técnicose pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>cir que el túnel <strong>de</strong> cavitaciónes un enorme tubo <strong>de</strong> acero conagua bombeada 4 en un circuitocerrado. Al generar un flujo <strong>de</strong>finido ycontrolado en el interior <strong>de</strong> la cámara<strong>de</strong> medición se simulan las condiciones<strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong> la hélice.Sensores situados en el túnel permitenestudiar con <strong>de</strong>talle el comportamientodinámico <strong>de</strong> la hélice en diferentescondiciones. Los resultados <strong>de</strong> esteestudio permiten introducir medidascorrectoras en el diseño.abUn motor eléctrico <strong>de</strong> 1.500 rpm y 90 kW a impulsa un engranaje reductor con una relación <strong>de</strong>transmisión <strong>de</strong> 1:6,3. Las subunida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> este eje, montadas sobre un armazón común, estánacopladas elásticamente. El agua <strong>de</strong>l túnel es bombeada b por una hélice <strong>de</strong> barco <strong>de</strong> cuatropalas a una velocidad máxima <strong>de</strong> 200 rpm. Los elementos <strong>de</strong> la hélice son <strong>de</strong> bronce <strong>de</strong> granresistencia. El paso <strong>de</strong> las palas es regulable.Después <strong>de</strong> abandonar la hélice, el agua pasa a través <strong>de</strong> un difusor c , es <strong>de</strong>cir, una sección<strong>de</strong> tubo que reduce la presión <strong>de</strong>l agua al aumentar su sección transversal y luego pasa a través<strong>de</strong> un resorbedor con una rejilla en<strong>de</strong>rezadora d que estabiliza el flujo.Los codos <strong>de</strong>l túnel e contienen aletas cuyo número y forma son diferentes para cada codo.Antes <strong>de</strong> entrar en la cámara <strong>de</strong> medición, el agua circula por el llamado concentrador (confuser)f . Este elemento estabiliza el chorro <strong>de</strong> agua cuando sale <strong>de</strong>l codo y también aumenta supresión al reducirse la sección transversal. Cada parte <strong>de</strong>l concentrador es objeto <strong>de</strong> un minuciosoanálisis hidrodinámico y <strong>de</strong> un preciso mecanizado.El túnel completo está situado en un edificio. La planta superior permite acce<strong>de</strong>r a la cámara <strong>de</strong>medición g , que contiene sensores que supervisan diversos parámetros <strong>de</strong>l agua. Placas <strong>de</strong>ventanas <strong>de</strong> plexiglás <strong>de</strong> 80 mm <strong>de</strong> espesor, instaladas en las cuatro pare<strong>de</strong>s <strong>de</strong> esta sección,permiten la inspección visual y la filmación <strong>de</strong> la prueba <strong>de</strong>s<strong>de</strong> diferentes ángulos, así como eluso <strong>de</strong> instrumentos externos, como estroboscopios. Aunque ha sido diseñado sobre todo parahélices, el túnel se pue<strong>de</strong> usar también para ensayar otros componentes, por ejemplo loscascos <strong>de</strong> los barcos. Al salir <strong>de</strong> la cámara <strong>de</strong> medición, el agua entra en un difusor h . Elementos<strong>de</strong> <strong>de</strong>saireación <strong>de</strong>l agua situados en el codo <strong>de</strong>l túnel i y en el tanque <strong>de</strong> compensació j .ayudan a conseguir los parámetros <strong>de</strong> trabajo requeridos como, por ejemplo, una presión manométricapositiva o negativa. El túnel está sostenido y estabilizado mediante soportes k <strong>de</strong> acero.c<strong>de</strong>Sencillez <strong>de</strong> proyecto, una quimeraEn teoría, todo iba muy bien: undiseño completo, unos requisitosbien especificados... todo lo que <strong>ABB</strong>Zamech Marine tenía que hacer erapreparar los planos <strong>de</strong>tallados y lasoldadura y entregar el túnel. Elcontrato fue firmado en diciembre <strong>de</strong>2003 y los ingenieros <strong>de</strong> <strong>ABB</strong> empezarona trabajar inmediatamente. Cadaparte <strong>de</strong> la construcción –incluso los<strong>de</strong>talles más nimios– era prácticamenteúnica y se acumulaba al <strong>de</strong>safíocon que había que enfrentarse.Sin embargo, el diseño en sí no era elmayor problema. El reto principal fuesatisfacer un requisito aparentemente‘nimio’, especificado por SDRC:construir el túnel con acero inoxida-4 Un diseño <strong>de</strong> hélice que ha soportado conéxito la corriente en esta cámara <strong>de</strong> mediciónestá en condiciones <strong>de</strong> funcionar en elocéano.12 Revista <strong>ABB</strong> 3/2006
El Elefante <strong>de</strong> plata<strong>Derroche</strong> <strong>de</strong> <strong>ingenio</strong>5 La bomba que mantiene circulando el agua está alimentada por unconvertidor <strong>de</strong> frecuencia <strong>de</strong> <strong>ABB</strong>.6 Fueron necesarias numerosas pruebas para estudiar y verificar laspropieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l túnel.ble. Tradicionalmente, la ingeniería <strong>de</strong>precisión es uno <strong>de</strong> los fuertes <strong>de</strong> laplanta <strong>de</strong> <strong>ABB</strong> Zamech Marine <strong>de</strong>Polonia, que es capaz <strong>de</strong> trabajar conprecisiones <strong>de</strong> centésimas <strong>de</strong> milímetro.El reto principal, sin embargo,resi<strong>de</strong> en el material elegido, la chapa<strong>de</strong> cromo-níquel. Este material tieneuna gran conductividad térmica, locual impi<strong>de</strong> unir dos chapas mediantesoldadura continua. El trabajo teníaque interrumpirse una y otra vez, prolongandoconsi<strong>de</strong>rablemente el tiempo<strong>de</strong> producción. La construcción <strong>de</strong>algunas subunida<strong>de</strong>s requirió eldoble, o incluso el triple, <strong>de</strong>l tiempoprevisto. La <strong>de</strong>formación <strong>de</strong> componentespreviamente terminados planteóconsi<strong>de</strong>rables problemas. Con frecuenciase comprobaba que una parteque había sido preparada, montada ysoldada un día, había modificado susdimensiones un día <strong>de</strong>spués. El aceroseleccionado es muy resistente, perotambién bastante dúctil, lo cual significamás tiempo <strong>de</strong> proceso y unmecanizado especial.A pesar <strong>de</strong> todos estos retos, laentrega fue puntual. Menos <strong>de</strong> un año<strong>de</strong>spués <strong>de</strong> firmar el contrato, SDRCpodía empezar a poner en servicio ycalibrar el túnel 6 . Menos <strong>de</strong> dossemanas <strong>de</strong>spués ya se había instaladoen el túnel gran parte <strong>de</strong>l equipoespecial <strong>de</strong> medición. Cada túnel <strong>de</strong>cavitación tiene característicassingulares <strong>de</strong>bido a su forma ymaterial, <strong>de</strong> modo que las pruebashan <strong>de</strong> ser muy <strong>de</strong>talladas. Laspruebas basadas en mo<strong>de</strong>los ayudan a<strong>de</strong>terminar los factores <strong>de</strong> escala, <strong>de</strong>modo que los resultados se puedanaplicar a las hélices reales 1) .En muchos puntos <strong>de</strong>l túnel seinstalaron manómetros, medidores <strong>de</strong>velocidad e instrumentos especiales<strong>de</strong> medición. La recepción <strong>de</strong> ElElefante <strong>de</strong> Plata por SDRC se realizósin reserva alguna.Suministro al sector navalToda la estructura fue <strong>de</strong>smontada ensus componentes para el envío.Algunas <strong>de</strong> las piezas más pequeñasfueron embaladas en contenedores,las <strong>de</strong> mayor tamaño fueron fijadassobre plataformas y, finalmente, eltúnel fue cargado en un barco.A pesar <strong>de</strong> las complicaciones encontradas,este contrato fue rentable, nosólo financieramente, sino tambiéncomo experiencia <strong>de</strong> aprendizaje. Elequipo <strong>ABB</strong> encargado <strong>de</strong>l proyectoobtuvo importantes y valiosos conocimientos,ya que revisar las rutinasestablecidas permite profundizar losprincipios que subyacen a las mismas.Ya en la fase <strong>de</strong> diseño se refrescaronlos conocimientos. La fábrica <strong>de</strong>Elbląg es básicamente una planta <strong>de</strong>producción y, aunque <strong>de</strong> hechodiseña nuevos tipos <strong>de</strong> equipos, estetrabajo se mantiene <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> loslímites <strong>de</strong> <strong>de</strong>terminados procesos <strong>de</strong>fabricación bien <strong>de</strong>finidos. El proyectoElefante <strong>de</strong> Plata ha obligado a lafábrica a <strong>de</strong>jar <strong>de</strong> lado este estereotipoy a alcanzar nuevos niveles <strong>de</strong>creatividad y flexibilidad, tanto <strong>de</strong>pensamiento como <strong>de</strong> acción. Elplanteamiento <strong>de</strong> diversos problemasrelativos al acero inoxidable hapermitido obtener muchos conocimientosnuevos que permitirán acce<strong>de</strong>ra nuevos mercados, tanto por losnuevos conocimientos y técnicas <strong>de</strong>fabricación como por el hecho <strong>de</strong> queéste es un auténtico proyecto <strong>de</strong>referencia.Ta<strong>de</strong>usz Kobus<strong>ABB</strong> Zamech Marine Sp. z o.o.Elbląg, Poloniata<strong>de</strong>usz.a.kobus@pl.abb.comAgnieszka Gabrysiak<strong>ABB</strong> Sp. z o.o.Warsaw, Poloniaagnieszka.gabrysiak@pl.abb.comNota1)Los parámetros <strong>de</strong>l flujo <strong>de</strong>l agua se gradúan sobrela base <strong>de</strong> la semejanza <strong>de</strong> flujos (utilizando losnúmeros <strong>de</strong> Reynolds, Freud, Nuselt y otros).Revista <strong>ABB</strong> 3/200613