Motores Diesel. Nuevas tendencias en motores marinos y lubricación

Permanentemente, las grandes fábricas de motores diesel utilizados a bordo de los barcos, desarrollan nuevas tecnologías aplicadas a los motores marinos, destinadas a aumentar la eficiencia de los mismos y a tener un mejor control de sus emisiones, generando un desafío para los productores de lubricantes destinados a su protección.

La preocupación por controlar la contaminación que producen los motores diesel, ha ido en aumento. En función de ello la Organización Marítima Internacional (IMO) y la Unión Europea (EU), han establecido limites para disminuir el contenido de azufre en los combustibles pesados empleados en los motores marinos.

Por ello el Anexo VI del convenio Marpol 73/78 de la IMO, que a partir de mayo del año 2006 se hizo efectivo, establece que el limite de contenido de azufre en el combustible aceptado globalmente es del 4,5% y para ciertas áreas tales como el Mar Báltico y Mar del Norte (SECAS) el contenido permitido de azufre es de 1,5 %, buscando atenuar así la formación de SOx “óxidos sulfurosos”

Esto ha obligado a las casas constructoras de motores marinos a desarrollar diseños que permitan cumplir con la legislación y a la vez mantener el empleo de combustibles de bajo costo.

Entre las tecnologías empleadas se encuentra el “common rail”, que permite mantener al sistema de inyección independiente de la condición de funcionamiento del motor a través de un colector común que contiene al combustible a muy elevadas presiones

En la actualidad los sistemas electrónicos permiten un control total del inicio y final de la inyección, lo que ayuda a operar con menores temperaturas de gases en la cámara de combustión y así reducir los NOx “óxidos nitrosos”.

Otra mejora ha sido el empleo del aro antipulido (antipolishing ring) o aro de limpieza del pistón. Este anillo se aloja en la camisa y permite el removido de depósitos de la cabeza del pistón con el movimiento de cada carrera, ya que dispone de un diámetro levemente mayor al del pistón. Esto acontece en la fase inicial de formación de los depósitos lo que evita el endurecimiento de estos. Así se evita el exceso de los residuos carbonosos en la cabeza de pistón, que pueden constituir una suerte de “esponja” que afecta la película lubricante de la pared del cilindro.

También los turbosoplantes han contribuido al control de emisión de particulado a través de diseños con toberas variables y compresión en etapas, que permiten mejores llenados del cilindro en condiciones de carga variable del motor.

Recientemente se ha ensayado la formación de emulsiones agua – combustible, ya que por ej. un 1% de agua reduce los NOx a su vez en un 1%.

Aquí vemos como se puede favorecer la aparición de un mecanismo de desgaste corrosivo por la formación de ácido sulfúrico (combinando azufre y agua como residuos de combustión) lo que torna vital para el motor tener un adecuado TBN es decir una balanceada reserva alcalina de aditivos detergentes – dispersantes.

Otro fenómeno que se puede encontrar en motores semi-rápidos de 4 Tiempos es la aparición de lacas en la pared del cilindro. Las lacas constituyen depósitos color ámbar a marrón oscuro que suavizan la terminación superficial conocida como “bruñido” que permite una distribución uniforme de la película lubricante en la pared de la camisa (ver foto). Estas lacas “atenúan” el bruñido aumentando el consumo de aceite lubricante. Entre otros factores que favorecen la aparición de este fenómeno se tiene:

• Alta fluctuación de carga en la operación del motor
• Alta presión media efectiva
• Uso de combustibles con bajo azufre.

Una de las teorías del mecanismo de formación de las lacas durante estas condiciones, puede sintetizarse así; ante las variaciones de carga en el motor, puede verse afectada la pulverización del combustible, se produce el craqueo térmico del mismo y así muy pequeñas gotas de este toman contacto con la pared del cilindro, se produce a partir de allí y en forma brusca la evaporación de fracciones livianas y su posterior endurecimiento. Esto se combina con el lubricante presente en la pared del cilindro, y se deberán tener en cuenta otros procesos como el de oxidación por elevada temperatura.

Para evitar la formación de lacas se necesita un lubricante bien balanceado en sus aditivos y un adecuado mantenimiento del sistema de inyección.

Por ultimo se han variado las condiciones de refrigeración de las camisas elevando la temperatura de operación en su superficie de modo de atenuar el ataque por efecto de los ácidos generados durante la combustión.

Se busca tener el ácido mas concentrado y que de esta manera sea menos agresivo, esto se logra manteniendo la temperatura del cilindro por encima de la del punto de rocío correspondiente a la presión en el interior de la camisa.
Esta forma de operar el motor permite extender la duración de la reserva alcalina o TBN (numero de Base total) del lubricante. Es importante señalar que se debe controlar el enfriamiento del aire de barrido ya que en caso de ser este excesivo producirá el ingreso de humedad en el cilindro y con ello dilución de los ácidos y posteriormente la aparición de un desgaste corrosivo o bien de un ataque ácido.

Es por todas estas variables que se vuelve imprescindible la selección de un aceite de motor que con un adecuado TBN permita dar una correcta protección ante todas las condiciones de marcha del motor.

Fuente: Lubricantes Shell para Shell Gadinia y Shell Sirius X