Cálculo y diseño del condensador de la turbina principal de propulsión de un buque LNG

Abstract

El uso de máquinas de vapor en el ámbito naval a lo largo de los años es una de las claves sobre las que se cimenta el éxito del transporte marítimo. Las instalaciones de vapor están compuestas por distintos elementos que son fundamentales para su funcionamiento; los generadores de vapor, las bombas, las turbinas y el elemento entorno al que gira este proyecto: el condensador. El condensador de vapor es uno de los elementos básicos que componen una instalación de vapor, su importancia reside en el cambio de estado que tiene lugar en su interior y que permite realizar de nuevo el proceso de vaporización del fluido encargado de mover los alabes de la turbina. Existen diferentes tipos de condensadores, sin embargo, el ideal para el proceso de vaporización es el condensador de superficie. En este condensador sucede el proceso de condensación mediante un contacto indirecto entre 2 fluidos, uno frio y otro caliente. El objetivo de este proyecto ha sido aunar las diferentes normativas, reglas, códigos y estándares… que permiten desarrollar el cálculo y diseño de un condensador. El foco normativo del proyecto está puesto sobre el estándar para el diseño de intercambiadores de calor de la T.E.M.A. (Tubular Exchanger Manufacturer Association), sin pasar por alto el código ASME o las directrices que impone la sociedad de clasificación Lloyd’s Register. El diseño se ha enfocado con el objetivo de proyectar el condensador para una instalación tipo existente. Desde un punto de vista térmico y por otro lado mecánico, el diseño aborda los distintos requisitos para que el condensador sea funcional y extrapolable a instalaciones similares.

The use of steam engines in the naval sector over the years is one of the key factors underlying the success of maritime transportation. Steam facilities are composed of various essential elements for their operation, including steam generators, pumps, turbines, and the focal point of this project: the condenser. The steam condenser is one of the basic components of a steam installation, and its importance lies in the change of state that occurs within it, allowing for the re-vaporization process of the fluid responsible for driving the turbine blades. There are different types of condensers; however, the ideal one for the vaporization process is the surface condenser. In this type of condenser, the condensation process occurs through indirect contact between two fluids, one cold and the other hot. The objective of this project has been to integrate various regulations, rules, standards and codes that enable the calculation and design of a condenser. The regulatory focus of the project revolves around the standard for heat exchanger design from the TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association), while also considering the ASME code and the guidelines imposed by Lloyd's Register classification society. The design has been focused on projecting the condenser for an existing type of installation. From both a thermal and mechanical standpoint, the design addresses the different requirements to ensure that the condenser is functional and can be extrapolated to similar installations.