Submarinos de la Armada Española

[siroco]

A tu pregunta de donde sale el 62 por ciento

el rendimiento de la pila es del 72% a que viene lo del 62, o el numero magico del 55? Ciñete simplemente a la realidad; la pila trabaja entre 30 y 50KW ni menos ni mas.

Te dejo este enlace de SIEMENS,pagina oficial,fijate en la Tabla 1,ultima pagina.

http://www.google.es/url?q=http://www.s ... PVG7QP1DYw

[cancrexo]

A ver si de esta queda claro:
http://www.sea.siemens.com/us/internet-dms/Internet/MarineComm/General/Docs/Siemens%20Presents%20Fuel%20Cell%20at%20the%20Advance%20Naval%20Propulsion%20Symposium.pdf
Un saludo.

[cancrexo]

y si no con este.
Empieza a hablar de la BZM 34a partir del final de la página 12. De la de UTC a partir de la 17.

http://74.205.29.124/uploads/publication_pdf/UUV_FCEPS_ReportRev5.pdf

[msm1]

Perdón por las confusiones. Como parece que tengo dos frentes abiertos a veces me lio con lo que dicen siroco y cancrexo y viceversa :-)

Me he acogido a un documento oficial Siemens (http://www.industry.siemens.com/datapool/industry/industrysolutions/marine/sinavy/en/SINAVY-PEM-Fuel-Cell-en.pdf) que aclara bastante bien los terminos, a saber :

- La BZM34 trabaja entre los iniciales 55,75v y los 55,56v despues de unas miles de horas de funcionamiento (degradacion de las pilas = 1,76 micro-voltios/hora)

- Por debajo de los 650 amperios la pila puede trabajar continuamente, sin limitaciones en el tiempo. Trabaja perfectamente hasta los 55,56 * 650 = 36,114 KW x 9 = 325,026 KW. Su rendimiento para esta intensidad es del 59%.

- A su potencia nominal de 34 KW x 9 = 306 KW, que entiendo que es su regimen normal de trabajo, su rendimiento es del 62%. Quiero entender que la potencia aplicada en el eje para dar los famos 8 nudos son estos 306 KW a los que habria que restarle el consumo hotel (¿306 - 85 = 221 KW?)

- Puede llegar a duplicar su carga (1.300 amperios) por cortos periodos de tiempo. Si el voltaje se mantuviese, se alcanzarian unos teoricos 36,114 KW x 2 = 72,228 KW x 9 = 650,052 KW.

- Sobre los 100 amperios (55,56 x 100 = 5,56 KW x 9 = 50,04 KW se alcanza una eficiencia del 69%.

- El sistema trabaja en un rango de intensidades practico que van desde los 50 amperios (50 x 55,56 = 2,778 KW x 9 = 25,002 KW), donde alcanza su eficiencia maxima y superior al 70%, hasta los teoricos 1.300 amperios.

- Utilizando electrolitos de mayor calidad (NAF) todas las cifras anteriores mejoran; a unos 650 amperios obtenemos potencias de 39,6 KW x 9 = 356,4 KW y a 1.300 amperios de 64,8 KW x 9 = 583,2 KW. Incluyo en los calculos las degradaciones de voltaje.

¿Damos por buenos estos datos? Pues como de la pila UTC lo unico que sabemos es que tiene una potencia nominal de 300KW y ha dado en pruebas hasta 320KW, sigo considerendo a la alemana mucho mejor. Si le restas un consumo hotel de 2400/1800 * 85 = 113,3 KW, la potencia aplicable en su eje seria de 300 - 113,3 = 186,7 KW, potencia a aplicar a un sub que desplaza un 33% mas que el aleman.

PD : todos los numeros han sido sacados del texto o bien medidos de en los graficos.

Saludos

[msm1]

Kalma, todo lo que cuentas en tu post es correcto, pero sacas unas conclusiones operacionales que desde mi punto de vista son negativas para el U212, cuando para mi son revolucionarias.

Mañana seguiré con mi exposición, pero antes me gustaria matizar un par de cositas :
1) La mania que tienes con el Baltico, y es que ese mar no lo utilizan ni en los entrenamientos.
2) El Scorpene tiene solo dieseles de 1,25MW (naval-technology dixit)

Un saludo y hasta mañana.

[Urbano Calleja]

El 212 es un magnifico submarino que se diseno para que hiciera unas cosas (en el mar del norte y Baltico), y que se ha adaptado a la evolucion en requerimientos. Si ahora disenaran un submarino para uso mas general y menos enfocado en los requerimientos de uso principal en aguas someras y no alejadas de la base, posiblemente fuera mas parecido a un 214, como decia Kalma.

La solucion de los tanques de hidruro fuera del casco resistente (por ejemplo) es un compromiso de diseno (una solucion de ingenieria admirable y novedosa) en base a los requerimientos, pero desde luego para uso oceanico no es ideal.

La interpretacion de que el 212 sea peor es personal tuya me temo... nadie dice que sean peores o mejores. Son distintos.
Un 212 y un S80 son distintos (y se amoldan a requerimientos distintos)... como lo son un Scorpene y un S80 (pese a ser bastante mas similares).

Saludos

[msm1]

y una ultima cosita.

En http://www.thyssenkrupp.com/documents/Publikationen/Techforum/techforum_1_2006_d.pdf se detallan algunos aspectos oscuros, a saber :

1- El AIP multiplica por 5 la capacidad de las baterias. Los subs del 1ºlote son capaz por tanto de navegar 420*5 millas a 8 nudos, unos 11 dias. Sumenle los 2 dias y pico de navegacion a baterias para llegar a la cifra magica de casi 2 semanas sumergidos a 8 nudos. Se pueden encontar en la red muchisimas referencias sobre los viajes Kiel-Rota, unas 2.000 millas aproximadamente, realizados en 2 semanas solo con AIP y por tanto a 6 nudos de velocidad media, que corroboran estos datos.

2- El metalhidrido de Titanio/Manganeso permite procesos de carga/descarga de hidrogeno totalmente reversibles si su contenido en hidrogeno no pasa del 2%.

3- Confirma que el 1ºlote tiene 2 tanques de LOX.

4- Para el mantenimiento de los tanques de hidruros basta el calor producido por la pila en forma de agua a 75ºC. La deshidratacion del tanque es posible con solo el 30% de este calor. No necesita por tanto consumos electricos adicionales fuera parte del consumo hotel.


Saludos

[cancrexo]

BZM 34 / BZM 120:
Rated Power: 34 kW / 120
Number of Cells: 72 / 320
Rated Current : 650 A / 560 A
Rated Voltage: 52,3 V / 215 V
Hydrogen Pressure: 2,3 bar a / 2,3 bar a
Oxygen Pressure : 2,6 bar a / 2,6 bar a
Working Temperature: 70 - 80°C / 70 - 80°C
Size: 47x47x143 cm3 / 176x53x50 cm3
Weight (incl. press. container): 650 kg / 900 kg
Efficiency at full load: 62% / 56%
Efficiency at 20% load: 72% / 68%

http://www.sea.siemens.com/us/internet-dms/Internet/MarineComm/General/Docs/Siemens%20Presents%20Fuel%20Cell%20at%20the%20Advance%20Naval%20Propulsion%20Symposium.pdf
Datos que ya postee antes. y que son de la propia SIEMENS.
La tabla sale en la última página.(pag.7)
Un saludo

[siroco]

No podemos dar por bueno esto:

Utilizando electrolitos de mayor calidad (NAF) todas las cifras anteriores mejoran; a unos 650 amperios obtenemos potencias de 39,6 KW x 9 = 356,4 KW y a 1.300 amperios de 64,8 KW x 9 = 583,2 KW. Incluyo en los calculos las degradaciones de voltaje.
En el cuadro ya pone que con una potencia nominal de 34 Kw la corriente nominal es de 650 amperios, o sea que no conseguimos 39.6kw.
Lo que manda es la potencia, es decir los vatios que produce la pila y en funcion de ella se conseguiran unos amperios u otros, y no al reves como tu sostienes,es decir ,la afirmacion correcta seria: si la pila da 583 kw conseguiriamos 1600 amperios,pero no es el caso.
Por otro lado no se que es la potencia hotel,¿podrias explicarlo y por que le das esos valores a uno y otro submarino?
Como es eso,de que el AIP multiplica por cinco la capacidad de las baterias?¿por que?
Nadie duda de que lleve dos tanques de LOx ,como si lleva 20, me interesa la capacidad total.

[siroco]

1- El AIP multiplica por 5 la capacidad de las baterias. Los subs del 1ºlote son capaz por tanto de navegar 420*5 millas a 8 nudos, unos 11 dias. Sumenle los 2,5 dias de navegacion a baterias para llegar a la cifra magica de casi 2 semanas sumergidos a 8 nudos. Se pueden encontar en la red muchisimas referencias sobre los viajes Kiel-Rota, unas 2.000 millas aproximadamente, realizados en 2 semanas solo con AIP y por tanto a 6 nudos de velocidad media, que corroboran estos datos.
Claro, eso quiere decir que con el AIP, puedes navegar 5 veces mas tiempo, que con las baterias,es decir,que si con baterias puedes navegar 2.5 dias, con AIP ,puedes navegar 12.5 dias, todo lo que demas, no es verdad, por que como hemos visto en anteriores enlaces a 8 nudos la autonomia es de apenas 6 dias con AIP.
Pon algun enlace que demuestre eso de los transitos Kiel-Rota, por que si lo han hecho con AIP asi por que les da la gana... [quote="msm1"]

2- El metalhidrido de Titanio/Manganeso permite procesos de carga/descarga de hidrogeno totalmente reversibles si su contenido en hidrogeno no pasa del 2%.Claro por eso estan pensando en metanol, por que necesitas un monton de hidruros para poco hidrogeno.Y el proceso claro que es reversible, con poca presion y aumentando la temperatura, y esas instalaciones no las hay en muchos puertos...[quote="msm1"]

3- Confirma que el 1ºlote tiene 2 tanques de LOX.Como te dije antes me interesa la capacidad total no el numero de tanques que lleve.


4- Para el mantenimiento de los tanques de hidruros basta el calor producido por la pila en forma de agua a 75ºC. La deshidratacion del tanque es posible con solo el 30% de este calor. No necesita por tanto consumos electricos adicionales fuera parte del consumo hotel.No, para mantener el hidruro en el tanque necesito presion y bajas temperaturas, lo que necesito es calor para conseguir hidrogeno, y claro ese calor procede del circuito primario de refrigeracion, y ya digo explicame el consumo hotel.

[cancrexo]

A ver que decía un ciego:
A plena carga, las eficiencias son las siguientes:
BZM 34:
A plena carga de la pila la eficiencia es de un 62%, es decir el 62% de 34Kw. son 21,08KW, por 8 pilas 168,64Kw(la del Back up es solo para eso Back up por si falla alguna de las otras).
A un 20% de la carga que es cuando arrojaría su mayor pico de potencia tiene una eficiencia del 72%, es decir el 72% de 34Kw, que son 24,48Kw. Por 8 pilas igual a 195,84Kw.

BZM 120:
A plena carga de la pila la eficiencia es de un 56%, es decir el 56% de 120Kw. son 67,2KW, por 2 pilas 134,4Kw.
A un 20% de la carga que es cuando arrojaría su mayor pico de potencia tiene una eficiencia del 72%, es decir el 72% de 120Kw, que son 86,4Kw. Por 2 pilas igual a 172,8Kw.
En resumidas cuentas.
El U-212 con las pilas de combustible a plena carga, dispone de una potencia AIP máxima de 168,64Kw y su pico de máximo de potencia, con las pilas a un 20% de su carga sería de 195,84Kw.
El U-214 o la nueva serie de U-212 con las pilas BZM 120 (dos pilas) con las pilas de combustible a plena carga, dispone de una potencia AIP máxima de 134,4Kw y su pico máximo de potencia a un 20% de la capacidad de las pilas, seria de 172,8Kw.
(Me ha quedado de un bonito con los colorines... )
Ahora de estos porcentajes, descuenta el consumo de hotel del submarino y las velocidades de patrulla.
Un saludo.

[siroco]

cancrexo explicame el consumo hotel por favor

[msm1]

Siroco, las respuestas :

- En la figura 6 del documento http://www.industry.siemens.com/datapool/industry/industrysolutions/marine/sinavy/en/SINAVY-PEM-Fuel-Cell-en.pdf, se detalla el uso de los dos tipos de electrolitos, el normal y el especial (por llamarlos de alguna manera) que evacua mejor el calor. A 650 amperios y refrigerante normal alcanzamos aproximadamente los 35KW y con el especial 40KW. A 1300 amperios los valores serian de 55KW y 65KW. Debes multiplicar los valores que obtienes del grafico por las 72 celulas de la pila BMZ34.

- Mira el documento http://www.thyssenkrupp.com/documents/Publikationen/Techforum/techforum_1_2006_d.pdf. En la pagina 2 te hace una pequeña introduccion y en la pagina 64 encontraras del desarrollo completo : "Durch die Brennstoffzellenanlage werden die Tauchzeit und die Unterwasserreichweite im Vergleich zum konventionellen Uboot mit Bleibatterie etwa um den Faktor 5 erweitert", que traducido significa que el sistema AIP multiplica por un factor 5 la capacidad de las baterias.

- Es el tio de la revista de marina es el que se sabe los numeros del S80 y le deduce al U212 los 85KW de consumo hotel por comparacion de desplazamientos (para mi gusto una exageracion porque los subs alemanes del 1ºlote no llevan aire acondicionado).

- Son 2 tanques de LOX de 10 metros de largo por 1 de diamtero y una densidad de 1,2TM/m3, lo que hace que cada tanque tenga una capacidad de PI * (1)**2 * 10 * 1,2 = 37,68 TM, con un total de 75,36 TM de oxigeno. Las dimensiones del tanque LOX del S80 podria rondar los 4 x 4 x 5 metros y su capacidad las 4*4*5*1,2 = 96 TM.

- Que tanto un 212 como un 214 navegan 420 millas a 8 nudos con baterias es por decirlo de alguna manera una constante universal :-) mira en cualquier sitio y todos coinciden. Echale un vistazo a uno de sitios favoritos, el naval-technology.

- Los transitos de 2 semanas Kiel-Rota son conocidisimos ... en ingles http://www.network54.com/Forum/242894/thread/1146081923/1146134603/German+Navy+AIP+submarine+gets+new+15+days+inmersion+record, en aleman http://www.whq-forum.de/invisionboard/lofiversion/index.php?t15488-50.html, en frances http://www.air-defense.net/forum/index.php?topic=2805.30 y hasta en portugues http://www.basemilitar.com.br/forum/viewtopic.php?f=16&t=1483

- Meter una planta reformadora en un sub de 60 metros es una locura. En la ultima pagina de un enlace que pusistes sobre Hynergreen aparecia el prototipo de 300KW y era enorme. Como ya he recalcado Siemens tiene desde el 2009 en pruebas una Direct Methanol Fuel Cell asociada a un pequeñisimo reformador de 240 KW. No hay color entre una y otra tecnologia.

- En la pagina 66 del documento de la ThyssenKrupp veras un grafico muy ilustrativo. El calor de la pila (abwarme en aleman) se utiliza para mantener al metalhidrido. Estan tan frios que para mantenerlos a "punto de pistola" necesitas solo un poquito de calor : "Die Hydridspeicher verbrauchen für die Dehydrierung etwa 30 % der von der BZ-Anlage erzeugten Abwärme". En definitiva que perdidas en otros utillajes electricos ZERO, mientras el S80 necesita otros 30KW (el tio de la revista de marina dixit), amén del costoso reformado de etanol.

Un saludo.

[msm1]

cancrexo, tu sigue multiplicando potencias por rendimientos para calcular totales que seguro que descubres la Atlántida.

Si la pila a 34KW tiene un rendimiento de 62% no significa que su potencia sea 0,62 * 34 = 21,08 KW; sino que si tienes 100 unidades la energia potencial en forma de hidrogeno y oxigeno obtendras a la salida de la pila 100*0,62 unidades de energia en forma electrica. A mayor potencia de la pila aumentará el flujo de hidrogeno/oxigeno, colisionarán los atomos mas produciendose calor y se casarán menos parejas, resultando un peor aprovechamiento del hidrogeno/oxigeno ... pero las potencias no variarán nunca.

Saludos

[siroco]

- En la figura 6 del documento http://www.industry.siemens.com/datapool/industry/industrysolutions/marine/sinavy/en/SINAVY-PEM-Fuel-Cell-en.pdf, se detalla el uso de los dos tipos de electrolitos, el normal y el especial (por llamarlos de alguna manera) que evacua mejor el calor. A 650 amperios y refrigerante normal alcanzamos aproximadamente los 35KW y con el especial 40KW. A 1300 amperios los valores serian de 55KW y 65KW. Debes multiplicar los valores que obtienes del grafico por las 72 celulas de la pila BMZ34.
-Te vuelvo a repetir que asi no es ,que es al reves a partir de la potencia del motor ,conseguiremos la intensidad y el voltaje mediante transformadoras y no al reves,tu no puedes decir que a partir de 1300 amperios consigues 65 kw, es al reves.Entonces 34 kw conseguimos 650 amperios y ya esta ,no le des mas vueltas.Y no hay que multiplicar por ninguna celda.

Mira el documento http://www.thyssenkrupp.com/documents/P ... 2006_d.pdf. En la pagina 2 te hace una pequeña introduccion y en la pagina 64 encontraras del desarrollo completo : "Durch die Brennstoffzellenanlage werden die Tauchzeit und die Unterwasserreichweite im Vergleich zum konventionellen Uboot mit Bleibatterie etwa um den Faktor 5 erweitert", que traducido significa que el sistema AIP multiplica por un factor 5 la capacidad de las baterias

Que no,ya me diras como.Lo que dice es que puedes estar en inmersion 5 veces mas tiempo que si navegas con baterias

Son 2 tanques de LOX de 10 metros de largo por 1 de diamtero y una densidad de 1,2TM/m3, lo que hace que cada tanque tenga una capacidad de PI * (1)**2 * 10 * 1,2 = 37,68 TM, con un total de 75,36 TM de oxigeno. Las dimensiones del tanque LOX del S80 podria rondar los 4 x 4 x 5 metros y su capacidad las 4*4*5*1,2 = 96 TM.

La formula del volumen de un cilindro no es asi ,el volumen es :PI por el RADIO al cuadrado por la altura, el radio no es uno es 0.5,eso da 7.85,multiplicado por la densidad da 9.42Tm,por dos tanques 18.84 toneladas.Por lo que son dos tanques con una capacidad de 19 Tm,como dice el articulo de la Revista de Marina

Que tanto un 212 como un 214 navegan 420 millas a 8 nudos con baterias es por decirlo de alguna manera una constante universal :-) mira en cualquier sitio y todos coinciden. Echale un vistazo a uno de sitios favoritos, el naval-technology

Que si que navegaran , y si haces la cuenta eso quiere decir que a 8 nudos aguanta dos dias y cuatro horas. El S-80 seguro tambien podra navegar a 8 nudos pero no me interesa,ni a los alemanes tampoco.El objetivo de estos submarinos es llegar rapido y sin hacer ruido a la zona de patrulla,con diesel y luego en zona ,permanecer el mayor tiempo posible en inmersion.Por eso se creo este sistema de propulsion.Pero mezclas velocidad AIP con velocidad con baterías.Lo de la constante universal es una chorrada,cualquier submarino navega a 8 nudos con baterías.

- Los transitos de 2 semanas Kiel-Rota son conocidisimos ... en ingles http://www.network54.com/Forum/242894/t ... ion+record, en aleman http://www.whq-forum.de/invisionboard/l ... 88-50.html, en frances http://www.air-defense.net/forum/index. ... ic=2805.30 y hasta en portugues http://www.basemilitar.com.br/forum/vie ... =16&t=1483
En ninguno pone que fuera de Kiel aRota solo con AIP.Pone que en el primero de ellos apenas utilizó AIP,y en el segundo estuvo 2 semanas sin emerger,pero nada de que hiciera el viaje totalmente con AIP.

Meter una planta reformadora en un sub de 60 metros es una locura. En la ultima pagina de un enlace que pusistes sobre Hynergreen aparecia el prototipo de 300KW y era enorme. Como ya he recalcado Siemens tiene desde el 2009 en pruebas una Direct Methanol Fuel Cell asociada a un pequeñisimo reformador de 240 KW. No hay color entre una y otra tecnologia.
De 71 metros y ese es el prototipo en tierra,evidentemente se ha navalizado, y ese fue un gran reto para las empresas del S-80.Por cierto mira una pagina o dos mas atras,en ese documento, y mira lo que pone:"se ha aprovechado los calores de las reacciones termicas para el calentamiento y evaporacion de los reactivos y reaccion de reformado".Muestrame alguna foto de ese reformador.
- En la pagina 66 del documento de la ThyssenKrupp veras un grafico muy ilustrativo. El calor de la pila (abwarme en aleman) se utiliza para mantener al metalhidrido. Estan tan frios que para mantenerlos a "punto de pistola" necesitas solo un poquito de calor : "Die Hydridspeicher verbrauchen für die
Dehydrierung etwa 30 % der von der BZ-Anlage erzeugten Abwärme". En definitiva que perdidas en otros utillajes electricos ZERO, mientras el S80 necesita otros 30KW (el tio de la revista de marina dixit), amén del costoso reformado de etanol.
Que va hombre que va, lo que pone es que con el calor del agua de refrigeracion de la pila (80-100 grados) se consigue el hidrogeno.Y donde pone que el S-80 necesite 30Kw para algo?