Macchine Marine e Impianti di propulsione navale

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La formazione di un futuro Ufficiale di Macchina non può prescindere dalla conoscenza dei fondamenti della termodinamica e dei principi di funzionamento delle Macchine marine: nel modulo è previsto una prima fase rivolta al richiamo dei concetti di base, per poi successivamente passare allo studio delle macchine/impianti previsti dal programma d'esame.

Le lezioni daranno forte risalto a quanto imparato dall'esperienza di bordo ma nello stesso tempo si cercherà focalizzare i concetti in un'ottica generalistica in modo tale da renderli presentabili alla commisione d'esame e fruibili, per il futuro Ufficiale di Macchina, anche su navi con macchinari e impianti diversi.

A conclusione di ogni argomento verrà effettuato un riepilogo mirato agli aspetti che tradizionalmente vengono chiesti in sede d'esame.

Nella tabella sono raccolti gli argomenti normalmente trattati al fine di raggiungere una preparazione esaustiva, per affrontare con serenità l'esame di abilitazione. Il grado di approfondimento delle lezioni sarà ovviamente calibrato in funzione della "predisposizione allo studio", alla "preparazione di base" dell'allievo e al tempo disponibile per la preparazione.

L'elenco segue lo stesso ordine ai titoli IV/V - Articoli 10,11 Programmi d'esame per la sezione Macchina del Supplemento ordinario della Gazzetta Ufficiale Serie Generale n° 13 del 16/1/2008.

 

Modulo

Argomenti trattati

COMBUSTIBILI

Cenni su raffinazione e composizione; combustibili solidi, liquidi e gassosi;

Proprietà e specifiche, punto di infiammabilità, viscosità, contenuto d'acqua, potere calorifico, numero di cetano, stabilità del combustibile, trattamento dei combustibili; 

Riscaldamento per l'iniezione, curve viscosità-temperatura, necessità del riscaldamento, circuito di alimentazione nafta, analisi di schemi reali di impianti FUEL OIL SERVICE M/E e FUEL OIL SERVICE DD/GG tratti dal bordo;  

Consumo specifico di combustibile, calcolo dell'autonomia della nave, consumo giornaliero, semplici esempi di calcolo;

Combustibili a basso contenuto di zolfo (LOW SOLFURE CONTENT FUEL) per la navigazione delle zone SECA (Annex VI Marpol);

Operazione di bunkeraggio, operazione di travaso, decantazione, depurazione centrifuga, chiarificacazione, visione video sul funzionamento di un depuratore centrifigo, analisi monografie in inglese sul  funzionamento di depuratori Alfa-Laval e Westfalia;

 

LUBRIFICANTI

Richiami sulla teoria della lubrificazione;

Caratteristiche fondamentali dei lubrificanti impiegati a bordo, classificazione SAE;

Circuiti di lubrificazione dei motore a 2T e di motore a 4T, analisi di schemi reali dei cricuiti di lubrificazione motori principali (LUBE OIL M/E SYSTEM);

Consumi specifici di olio lubrificante, calcolo del consumo e dell'autonomia, semplici esempi di calcolo;

Depurazione e la refrigerazione dell'olio;

Additivazione dei lubrificanti, imbarco dei lubrificanti e successivo travaso, lubrificazione delle turbine a vapore, dei motori alternativi e delle turbine a gas, lubrificazione astuccio dell'elica, lubrificazione della linea asse;

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RICHIAMI TECNICI DI TERMODINAMICA E DI FLUIDODINAMICA

 

Temperatura e calore, calore specifico, bilanci termici, entalpia, entropia ed energia interna;

Diagramma p-v, T-s, h-s, 1° e 2° principio della termodinamica, trasformazioni isoterma, isocora, isobara, adiabatica, politropica;

Passaggio di stato liquido vapore, pressione e temperatura di vaporizzazione, lettura delle tabelle del vapor d'acqua;

Ciclo di Carnot, rendimento termodinamico, scambi energetici con l'esterno, cicli diretti e cicli inversi;  

Pressione assoluta e relativa di un fluido, espressioni delle portate, principio di Pascal, dei vasi comunicanti, di Archimede, teorema di Bernoulli, perdite di carico, funzionamento di un eiettore;

CALDAIE MARINE

Caldaie a tubi d'acqua e a tubi di fumo;

Caldaie Foster Wheeler, Babcock e Wilcox, struttura e principio di funzionamento;

Richiami sulla combustione in cladaia, eccesso d'aria, perdite e rendimento globale di una caldaia;

Surriscaldatori, economizzatori, preriscaldatori d'aria, regolazione della temperatura del surriscaldato, bruciatori, tiraggio della caldaia, ventilatori;

Calderine a gas di scarico, impianti a olio diatermico, analisi monografia in inglese di una caldaia a recupero AALBORG;

Preparazione, messa in pressione, anomalie di funzionamento, avarie e riparazioni, spegnimento caldaia, soffiatura fuliggine;

Acqua di alimento, durezza dell'acqua, corrosione e incrostazioni in caldaia, analisi delle acque, trattamenti chimici, ebollizioni e trascinamenti d'acqua nelle caldaie, mancanza d'acqua alle caldaie, provvedimenti da adottare;

IMPIANTI  DI PROPULSIONE CON TURBINA A VAPORE

Ciclo Rankine, rendimento d'impianto e consumo specifico di vapore;

Risurriscaldamenti, rigenerazione termica, vuoto al condensatore, eiettori a vapore; diminuzione del vuoto, infiltrazioni di acqua salata e mezzi evitarle e rimediarvi, pompe di circolazione;

Cenni sul trasferimento di energia fluido-macchina, turbina a vapore elementare di De Laval, triangoli di velocità, turbina Curtis, stadi ad azione e stadi a reazione, turbina Parson, turbine miste, turbine di marcia indietro, ausiliari, regolazione della potenza, turboriduttori;

Norme da osservare durante la navigazione e all'arrivo in porto;

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MOTORI DIESEL MARINI

Classificazione dei motori, motori a 2T e 4T;

Struttura del motore: organi fondamentali del motore a 2T con testacroce e del motore a 4T;

Ciclo Diesel teorico e reale per motori 2T e 4T, le fasi del ciclo, rilievo e interpretazione del ciclo;

Il lavaggio nei motori a 2T;

Potenza indicata e potenza effettiva, pressione media effettiva, rendimenti, curve caratteristiche (consumo specifico, potenza, coppia);

L'iniezione del combustibile, la combustione nel motore Diesel, parametri che influenzano il tempo di ritardo all'accensione, circuiti del combustibile, M/E FUEL OIL M/E SYSTEM, motori common rail; 

La sovralimetazione: tipologie di sistemi, sovralimentazione a gas di scarico, turbocompressori per applicazioni marine;

Il raffreddamento dei motori Diesel: schemi del circuito LT (bassa temperatura) e circuito HT (Alta temperatura);

La lubrificazione, circuiti di lubrificazione nei motori 4T e 2T, analisi e comprensione dello schema LO M/E SYSTEM;

Avviamento dei motori marini, valvole distribuitrici, schemi aria compressa avviamento M/E STARTING AIR SYSTEM;

Inversione di marcia nei motori reversibili, motori accoppiati ad un'elica a passo variabile;

Manutenzione dei motori Diesel, rilievo delle flessioni dell'albero a manovelle, condotta, avarie e modi di prevenirle;

Inquinamento atmosferico da motori Diesel, ossidi di Azoto NOx, Ossidi di zolfo SOx, idrocarburi incombusti HC, particolato, soluzioni adottate dalle principali case motoristiche in ottemperanza dell'annesso VI Marpol 2008: sistemi SCR (selective catalitic reduction), SOx scrubber open loop e closed loop system, ICC (intelligent combustion control), nuovi motori Dual Fuel (Metano+FO), motori GD (Gas+Diesel), motori a ciclo Miller con combustione di miscele magre, DWI (Direct Water Injection), sistemi EGR (Exhaust Gas Recirculation);

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POMPE

E

COMPRESSORI

Classificazione delle macchine operatrici: macchine volumetriche e macchine dinamiche;

Struttura delle pompe maggiormente utilizzate a bordo: la pompa centrifuga, assiale, a viti, a lobi, a palette, ingranaggi, la pompa alternativa, soluzioni multistadio, analisi monografie pompe GARBARINO;

Parametri caratteristici: prevalenza di una pompa, potenza assorbita, metodi per la regolazione della portata, punto di lavoro, perdite di carico, altezza massima di aspirazione, cavitazione, NSPH,A, NSPH,R;

Impiego delle pompe a bordo, manutenzione, avarie e rimedi; pompe di estrazione, pompe di alimento, pompe di travaso, pompe di sentina, pompe di zavorra, pompe antincendio e pompe del carico;

Compressori alternativi (analisi dettagliata dei componenti principali), circuito aria compressa, compressori assiali e centrifughi, il pompaggio e lo stallo, impiego dei compressori a bordo della navi;

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LA TURBINA A GAS NELLA PROPULSIONE NAVALE

Richiami sul ciclo termodinamico, struttura della macchina, rendimento e lavoro utile;

Tipologie di TG utilizzate nella propulsione navale, caratteristiche peculiari della TG in relazione alle applicazioni navali;

Impianti combinati, Impianti misti diesel/turbine a gas;