Llegará la época en que la propulsión en los buques tal vez se realice de otra forma, pero hoy, la perspectiva general apunta a un aumento continuo del consumo de combustible y a unas emisiones totales mayores.
La nuevas normativas internacionales en materia de reducción de emisiones, en la industria marítima y en el sector de la generación de energía, establece unos rigurosos límites de emisión de óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx) por parte de los motores diésel y de gas y tiene como objetivo lograr una reducción aún mayor de las emisiones de CO2 y hollín (partículas en suspensión).
Sabemos la importancia de la sobrealimentación cuando hablamos de motores y conocemos a ABB cuando hablamos de desarrollo de los turbocompresores utilizados en esos motores.
Hoy quería comentarles sobre la serie de turbocompresores A100 de ABB en cuyo diseño se han tenido en cuenta las futuras exigencias en cuanto a unos coeficientes de presión del compresor mayores y unas menores emisiones del motor.
La serie TPS de ABB
Hoy, más de 25.000 turbos de la serie TPS siguen funcionando satisfactoriamente en pequeños motores diésel de velocidad media y en grandes motores diésel y de gas de alta velocidad de potencias de entre 500 kW y 3.300 kW.
Aunque estos turbocompresores siguen siendo la elección preferida para los motores de niveles de potencia actuales, la demanda del mercado de motores con niveles de potencia y eficiencia cada vez más altos, junto a unas menores emisiones, requiere nuevos conceptos en el diseño de motores y una nueva generación de turbocompresores.
Es para estos motores avanzados, que ABB ha desarrollado la serie A100-M/H de alta presión: la serie A100-H para motores de alta velocidad y la serie A100-M de turbocompresores radiales para pequeños motores de velocidad media.
Que es un turbocompresor
Hoy en día son necesarios unos coeficientes de presión del compresor elevados, no sólo para incrementar la potencia de salida, lo que tradicionalmente ha sido el principal objetivo del turbocompresor, sino para reducir asimismo de manera significativa las emisiones (1).
1-(Coeficiente de presión del compresor es la diferencia entre la presión del aire en el interior y la presión del aire en el exterior y siempre es superior a 1,0. Si la entrada del compresor es pt2 y la salida es pt3; pt3 / pt2 = coeficiente de presión del compresor).
La demanda de una mayor potencia de motor se traduce en que los aumentos de la presión efectiva, requieren unos coeficientes de presión del turbocompresor mayores, una mayor eficiencia, unos coeficientes aire/combustible optimizados y un mejor llenado de los cilindros a cargas bajas.
A los turbocompresores se les exige incrementar la eficiencia, por ejemplo, del proceso de Miller/Atkinson, que forma la base de casi todos los motores diésel y gas modernos (Innovaciones en el proceso de combustión para el motor de combustión interna de cuatro tiempos).
En los motores diésel, el turbocompresor ayuda a reducir las emisiones de NOx, mientras que, en los motores de gas se utiliza para desplazar el punto en que comienza a producirse ruido de golpeteo (2).
2-(El ruido de golpeteo se produce cuando la combustión de la mezcla de aire/combustible en el cilindro se inicia correctamente en respuesta a la ignición de la bujía, pero una o más bolsas de mezcla de aire/combustible explosionan fuera del período de combustión normal. La perturbación en el preciso momento de la ignición crea una onda de choque con un característico sonido de golpeteo metálico).
Rendimiento: un factor fundamental
Durante el mismo período, tomando como referencia la potencia del compresor en la etapa de diseño del motor para unos coeficientes de presión del compresor y una capacidad de flujo determinados, las exigencias técnicas impuestas en materia de rendimiento termodinámico y mecánico de los turbocompresores se han multiplicado por un factor superior a dos.
Existe una tendencia ascendente general hacia unas mayores presiones efectivas medias y unos mayores coeficientes de presión del compresor para motores diésel y de gas de alta velocidad (2). Además, los motores de gas suelen necesitar unos mayores coeficientes de presión que los motores diésel debido a sus mayores pérdidas sistémicas relacionadas con el control y a las diferencias en la gestión del combustible.
Unos coeficientes de presión a plena carga de hasta 5,8 durante el funcionamiento continuo, mediante el uso de unas ruedas compresoras de aluminio y unos elevados niveles de eficiencia, han establecido unos nuevos puntos de referencia en materia de densidad de potencia en la construcción de turbocompresores, lográndose un avance sustancial en la turbocompresión de una sola etapa.
En resumen, si un motor ha de ser energéticamente eficiente, su sistema de turbocompresión también tendrá que serlo.
Fuente ABB
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