Antes de 1970, la mayoría de los fabricantes de motores diésel de media a alta velocidad los diseñaban para operar con combustibles muy refinados (combustibles "destilados").
La operación económica y eficiente de estos motores dependía de la calidad del combustible que consumían. El costo del combustible no se consideraba un factor importante. El combustible representaba típicamente menos del 30% de los gastos de operación de un motor. Hoy, este porcentaje representa a menudo entre el 60 y el 90%.
Por esta razón, en la actualidad la tendencia es utilizar fuel oil en motores de bajas y medias RPM.
Como ejemplo puedo citar a la naviera BALEARIA, donde el Súper Fast Ferry Federico García Lorca, un proyecto de 10 años de antigüedad, utiliza 4 motores Caterpillar 3618 consumiendo combustible liviano y en la actualidad incorpora el Martin i Soler con motores Mak consumiendo combustible pesado.
Este combustible está compuesto por los elementos residuales del petróleo crudo después del proceso de refinación y de haber obtenido combustible diésel, gasolina o aceites lubricantes, etc. Los elementos restantes (que contienen sustancias abrasivas y corrosivas) pueden combinarse o diluirse con un combustible más ligero (combustible de 'dilución') de modo que puedan fluir. Estos combustibles se denominan mezclas de combustibles o combustibles pesados.
En un post anterior comenté los problemas causados por el azufre contenido en el combustible.
Este post lo dedicaremos a los problemas de corrosión causados por el Vanadio que forma parte de compuestos inorgánicos y minerales que se encuentran en muy pequeñas proporciones en el petróleo (inferiores a 0.05%).
Estos compuestos son generalmente: Cloruros, silicatos, sulfatos de sodio, calcio, magnesio, Hierro y metales pesados.
Algunos tienen un notable efecto catalítico para ciertas reacciones de craking (plomo, vanadio, arsénico).
Corrosión debida a compuestos de vanadio. Efectos en el motor.
En general podemos decir que:
El fuel oil siempre contiene impurezas, aunque en proporciones variables según su procedencia.
El vanadio es un metal presente en ciertos combustibles pesados.
Los combustibles destilados no contienen vanadio.
No es práctico eliminar o reducir el contenido de este elemento en la refinería.
Se producen corrosiones en las válvulas de escape, colectores de gases de escape y turbocompresores de los motores (donde la temperatura es en estos puntos elevada) directamente proporcionales al contenido de vanadio del fuel-oil y de calcio (TBN) en el aceite del motor.
El vanadio forma compuestos muy corrosivos durante la combustión. Estos compuestos se adhieren a las superficies metálicas calientes, como las caras de las válvulas de escape.
Se pueden formar canales de fugas en la cara de la válvula. Se reduce el contacto del asiento de las válvulas y se dificulta más el enfriamiento. Cuando aumenta la temperatura de las válvulas, el vanadio corroe el metal aún más rápidamente. Las válvulas se pueden desgastar en unos pocos cientos de horas cuando el contenido de vanadio en el combustible es alto.
Las cenizas de las sales metálicas que se forman en la combustión al quemar combustibles pesados, son corrosivas en función de la temperatura y el grado de humedad. Salen con los gases de combustión y se incrustan parcialmente en el circuito de escape y en las turbinas de los turbocompresores.
El vanadio también puede dañar las boquillas de los inyectores de combustible.
Medidas para tratar de evitar averías por corrosión causada por el vanadio
En lo posible, utilizar un combustible de bajo contenido de vanadio reducirá los efectos causados por corrosión.
Los compuestos de vanadio deben alcanzar su punto de fusión para activarse. La mejor manera de controlar la corrosión o cuando menos minimizar los problemas de corrosión es limitar la temperatura de la válvula de escape, que, recordemos, es el punto donde la temperatura es más crítica en relación a las posibles sales fundidas presentes.
Reducir la temperatura de las válvulas de escape disminuyendo la potencia del motor.
Utilización de materiales especiales resistentes al calor.
Controlar la rotación de las válvulas de escape.
Enfriamiento especial de piezas a altas temperaturas.
La calidad del combustible puede afectar de forma significativa el rendimiento y mantenimiento de cualquier motor diésel. Es importante entender las propiedades básicas de los combustibles para poder juzgar la calidad de los mismos.
Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas
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