miércoles, 28 de diciembre de 2011

Mitsubishi Heavy Industries. Ahorro de Combustible y Reducción de Emisiones de CO2 en Buques Portacontenedores

El ahorro de combustible y la reducción de las emisiones de CO2 han llevado a Mitsubishi Heavy Industries a desarrollar un concepto para aplicar en un nuevo portacontenedores Panamax de 14.000 TEU, denominado "MALS-14000CS".

El objetivo del proyecto es reducir hasta un 35% las emisiones de CO2 a la atmosfera. Para ello se trabajó en el diseño del casco, en cómo disminuir la resistencia de fricción del mismo, en un mejor rendimiento de la planta de propulsión y aumentar la capacidad de carga de contenedores.

MALS-14000CS adopta un nuevo sistema llamado Mitsubishi Air Lubrication System que será conocido con el acrónimo de "MALS".

Este nuevo procedimiento reducirá la resistencia de fricción entre el casco del buque y el agua de mar con burbujas de aire.

En relación a la planta propulsora, se adoptó el sistema de 2 motores con 2 hélices.

Comparado con una planta convencional que utilice un solo motor y una sola hélice, la disposición gemela ofrece eficacia mejorada del sistema propulsor mientras que mantiene el mismo nivel de resistencia.

Se introdujeron dos ideas en el diseño para aumentar la capacidad de contenedores que puede transportar.

La primera idea fue conducir los tubos de escape a la popa del barco eliminando el espacio ocupado convencionalmente por los tubos de escape y su cubierta. La nueva configuración permite cargar contenedores sobre la Sala de Máquinas.

 
La segunda idea era la localización del puente relativamente adelantado. En los buques portacontenedores convencionales, el número de contenedores se limita a la altura que permita una visión clara de maniobra desde el puente.
 
La nueva localización del puente ha permitido que el espacio entero de la cubierta sea utilizado más eficientemente, aumentando el número de los contenedores que se podrían cargar.
 
Por último, la planta de propulsión usada por el MALS-14000CS contiene motores electrónicamente controlados y un sistema de recuperación de calor de los gases de escape.
 
Comparado con los motores mecánicamente controlados convencionales, estos motores ofrecen una mayor eficacia, controlando la cantidad de la inyección de carburante y midiendo el tiempo electrónicamente.


La incorporación del "MALS", junto con un diseño avanzado del casco y una alta eficiencia del sistema de propulsión del buque, conseguirán reducir las emisiones de dióxido de carbono en un 35% en comparación con los diseños convencionales.


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sábado, 17 de diciembre de 2011

Barcos Ecológicos. El Rainbow Warrior III

El nuevo buque insignia de Greenpeace, el Rainbow Warrior III, es unos de los barcos más ecológicos construidos. Se ha estudiado todo al mínimo detalle para presentarlo como un ejemplo de sostenibilidad en el mar.
La construcción del barco fue un reto para todos aquellos involucrados. Los expertos no solo tenían que construir un barco de alta tecnología, también tenían que satisfacer los más altos requisitos medioambientales.

La embarcación está diseñada para navegar todo lo posible aprovechando la fuerza del viento. Con una eslora de 57,92 mts. y dos mástiles en forma de A que permiten unas velas más grandes que un mástil convencional del mismo tamaño. Esta es la primera vez que se instala este diseño en un barco del tamaño del Rainbow Warrior III.

Tiene un motor de propulsión diesel-eléctrica, utiliza el calor del motor para obtener agua caliente y cuenta con un sistema para prevenir vertidos.

Uno de los principales problemas ambientales generados por los barcos son los vertidos en el mar, ya sean los de restos de hidrocarburos, los de las aguas fecales o los de basuras sólidas, como plásticos.

El Convenio Internacional para Prevenir la Contaminación por los Buques (MARPOL), es el instrumento jurídico que regula los vertidos en el medio marino producidos por las embarcaciones.

Existen toda una serie de normas que estipulan lo que no se puede tirar al mar, lo que sí, y en qué condiciones y zonas.

Por ejemplo:
El agua oleosa de las sentinas solo se puede descargar después de filtrar los restos de hidrocarburos.

Las aguas negras de los baños pueden verterse a más de 4 millas de la costa si se tiene un sistema de tratamiento y a una distancia de más de 12 millas si no se cuenta con este equipo.

En cuanto a las basuras sólidas, se pueden arrojar los restos de comida desmenuzados a una distancia de más de 12 millas de la costa, pero nunca plásticos.

La pregunta ahora es:

¿Qué se hace con los residuos sólidos en el Rainbow Warrior III?

Como es de esperar, Greenpeace no solo garantiza respetar las normas, sino que asegura ir mucho más lejos. Esto significa que no solo se compromete a no arrojar al mar nada que no cumpla los requisitos legales más estrictos, también intentar siempre, que los residuos acumulados a bordo para descargar en tierra firme sean reciclados.

En el caso de los desechos sólidos, esto resulta más complicado de lo que parece para un barco que puede estar largos periodos en el mar y que se puede encontrar con situaciones muy diferentes en la gestión de la basura según el puerto al que llegue.

En este barco la gestión de los residuos sólidos recae en un marinero de cubierta al que llaman el ‘garbalogist’ (de garbage, basura en inglés).

Vemos que en el tema de los residuos sólidos los ecologistas no confían tanto en innovaciones tecnológicas como en las personas.

Una primera dificultad consiste en acumular en el barco la basura que no sea orgánica (los restos de comida se tiran al mar) en largas travesías. Se requiere mucho espacio para almacenar los desechos, pero también guardarlos muy limpios.

Junto a los distintos contenedores donde se tiran residuos casi impolutos, el barco cuenta también con una cámara frigorífica donde guardan basura orgánica y con una máquina que desmenuza los envases de vidrio.

A bordo, todo lo que se vaya guardado sigue un minucioso proceso de separación. Junto a cada cubo, siempre hay un cartel que identifica el tipo de desecho: aluminio, otros metales, plástico, tetrabrikes, papel y cartón, vidrio, pilas.

En cada país al que llega el Rainbow Warrior III puede existir una legislación diferente para la basura o ninguna en la que se pueda confiar. El ‘garbalogist’ debe conocer las diferentes situaciones que van a encontrarse para programar qué hacer con los residuos.

La otra función del ‘garbalogist’ es: intentar subir a bordo la menor cantidad de embalajes superfluos. Esto se tiene en cuenta a la hora de comprar las provisiones, pero también al subirlas al barco, donde muchos envases son sustituidos entonces por cajas reutilizables.

Cuando el nuevo Rainbow Warrior deje los distintos puertos donde atraque, el exceso de embalaje de la comida que embarquen se quedará en los contenedores del puerto.

En la tripulación actual del Rainbow Warrior III, el marinero que se ocupa de la basura (‘garbalogist’) es la sonriente Helena de Carlos (en la imagen), una australiana de padre español, que desde hace 7 años viaja por todo el mundo en barcos de Greenpeace.

“Esta es mi oficina”, explica Helena al entrar en el cuarto de la basura de la embarcación.

Autor de la imagen: Pedro Armestre/Greenpeace.

sábado, 19 de noviembre de 2011

Motores MAN y las Tecnologías de Reducción de Emisiones NOx – IMO Tier III

En relación con la reducción de emisiones contaminantes de los gases de escape, el objetivo de los fabricantes de Grandes Motores Marinos, es cumplir con la nueva regulación IMO Tier III, cuya entrada en vigor se producirá en 2016.

Todas las legislaciones sobre reducción de emisiones prestan especial atención a los óxidos de nitrógeno (NOx) formados, en más del 90%, por las elevadas temperaturas que se alcanzan durante la combustión.

Hasta la fecha se han investigado diversos métodos para la reducción de emisiones de NOx:

• Medidas internas: recirculación de los gases de escape (EGR en sus siglas inglesas), turbocompresión de doble etapa, timing variable de válvulas y sistema de inyección Common Rail (CR).
• Las denominadas Wet Technologies: Fuel Water Emulsion (FWE) e inyección de aire de carga humidificado (HAM).
• Medidas secundarias o de tratamiento de los gases de escape: Reducción Catalítica Selectiva (SCR en sus siglas inglesas).
El gráfico muestra la evolución de los motores diesel desde el año 1950 hasta la actualidad y la reducción de las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera de los mismos. 
Después de analizar los distintos métodos propuestos, se llegó a la conclusión que la recirculación de gases de escape y la reducción catalítica selectiva tienen el potencial suficiente como para alcanzar una reducción del 80% de NOx requerida por Tier III.

Hoy, quiero comentarles sobre el sistema:

Recirculación Gases de Escape (EGR)

MAN Diesel & Turbo (MDT), valiéndose del “know how” adquirido como proveedor de avanzadas tecnologías para los equipos de propulsión del buque, ha diseñado, fabricado e instalado el primer sistema EGR para un motor diesel de dos tiempos a bordo del buque portacontenedores Alexander Maersk, propiedad del armador AP Moller-Maersk.

El potencial de la recirculación de los gases de escape para la reducción de las emisiones de NOx en motores de dos tiempos quemando combustible pesado (HFO) ha sido investigado por MAN durante los últimos 10 años.

Esta técnica se basa en que la mayor capacidad térmica y el menor contenido de oxígeno de los gases de escape recirculados disminuye la temperatura máxima de combustión, responsable de la formación de los denominados NOx térmicos.

El sistema EGR enfría y mezcla cantidades dosificadas de gases de escape con el aire fresco de admisión con el fin de reducir la temperatura máxima de combustión del motor, reduciendo con ello la proporción de óxidos de nitrógeno.

Se han realizado más de 50 pruebas diferentes con el sistema EGR, tanto con combustibles HFO como MDO, para hallar las tasas de recirculación de los gases de escape necesarias que cumplan con la normativa IMO Tier III, al tiempo que también se asegura un mínimo efecto en la eficiencia de la combustión y, por lo tanto, un menor aumento del consumo específico de combustible (SFOC en sus siglas inglesas).

Dichas pruebas dieron como resultado valores de emisiones de NOx comprendidos entre los 3,4 gr/kWh (establecido por Tier III) y los 5,1 gr/kWh (valor que no se puede superar) para contenidos de oxígeno en el aire de barrido de un 15,5% a un 18%.

Los resultados obtenidos en el banco de pruebas y en el Alexander Maersk permiten afirmar que el futuro del EGR pasa por motores con inyección y escape controlado electrónicamente y equipados con turbosoplantes de área variable, dado que ofrecen un mayor control de los parámetros de inyección y aseguran una mayor relación de compresión de aire de carga.

En la figura podemos ver un sistema EGR de segunda generación (anaranjado) integrado en el motor MAN B&W 6S80ME-C9 de dos tiempos construído por Hyundai Heavy Industries para ser colocado  en un barco de 4,500-TEU de la línea Maersk que será entregado a principios de 2013.

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Estrategias para reducción de las Emisiones Contaminantes en Motores Diesel Marinos (II)

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jueves, 27 de octubre de 2011

Acciona 100% EcoPowered, primer barco de vela con generación energética totalmente renovable


Como un ejemplo de que las energías renovables constituyen una alternativa real a las energías convencionales, siempre que exista compromiso empresarial e institucional para hacerlo posible, Acciona, grupo español de infraestructuras, energías renovables y agua, ha hecho diseñar el primer barco de regatas transoceánicas con sistemas de generación de energía basados íntegramente en fuentes renovables: el Acciona 100% EcoPowered.
El objetivo de Acciona con esta iniciativa es avanzar en la constatación de la fiabilidad de las energías renovables y limpias como alternativa real al uso de combustibles fósiles y demostrar que la innovación es la vía para encontrar soluciones capaces de resolver las necesidades y retos de la sociedad actual.

Para ello ha elegido un desafío deportivo de máxima exigencia, como es el desarrollo de un velero de alta competición que se pondrá a prueba en una regata épica como la Vendée Globe, en la que un tripulante en solitario da la vuelta al mundo sin escalas ni asistencia. Por primera vez, en la línea de salida de la Vendée Globe 2012, se situará un velero sin un solo litro de combustible.

Ha sido diseñado por el estudio Owen Clarke Design, que ha integrado las innovaciones desarrolladas por Acciona, y ha sido fabricado en Nueva Zelanda por el astillero Southern Ocean Marine.
El desarrollo del Acciona 100% EcoPowered ha requerido dos años de I+D+i aplicada en dos líneas de trabajo complementarias.

Por un lado, para desarrollar el concepto de "velero cero emisiones" y definir y diseñar los equipos óptimos que garanticen y optimicen el suministro de energía para los sistemas de navegación, comunicaciones, hidráulica y motores, a partir únicamente de los recursos que proporcionan el sol, el viento y el agua.
Solo con energías renovables
El Acciona 100% EcoPowered utilizará para la navegación una combinación de energía eólica, obtenida a partir de dos aerogeneradores de 350 W cada uno, energía fotovoltaica mediante paneles solares integrados en el casco con una superficie total de 12 metros cuadrados y energía hidrodinámica, conseguida con dos generadores a partir de hélices que aprovechan el movimiento del agua con una potencia de 400 W cada uno.
La energía generada por estas tres fuentes se puede almacenar en un banco de baterías que aseguran la alimentación. Un sistema basado en pilas de hidrógeno obtenido a partir de energías renovables garantiza el sistema de emergencia.
Este sistema energético introduce una variable crítica en la navegación de una prueba como la Vendée Globe: Javier Sansó, su Patrón y único tripulante, tendrá que gestionar la captación, almacenamiento y consumo de energía para procurar el suministro de la manera más eficiente posible.
La Global Clean Energy Conference 2011 ha actuado como madrina de botadura del barco, representada en la ceremonia por su presidenta, Kavita Maharaj.

martes, 11 de octubre de 2011

Super Green 8500. El concepto de la proa Groot Cross-Bow

El astillero chino Jiangsu Yangzijiang Shipbuilding entregará el primer buque de la serie “Super Green 8500” diseñado por la oficina técnica naval Groot Ship Design para la naviera británica Carisbrooke Shipping.

Es una embarcación multipropósito para el transporte de carga y su diseño está pensado para la disminución del consumo de combustible y que resulte muy funcional (con módulos), en referencia a los espacios de bodega.

El diseño de la proa es un concepto denominado Groot Cross-Bow que utiliza el principio de “penetración de la ola”. Los diseñadores han logrado con este tipo de proa, junto con una forma optimizada del casco y una hélice con tobera, una gran ventaja a la hora de reducir la potencia propulsora instalada.

Super Green 8500
En comparación con otros buques del mismo tonelaje, este tipo de proa permite la instalación de un motor principal mucho más pequeño, lo que proporciona un menor consumo de combustible, menores emisiones y una navegación más suave en condiciones meteorológicas adversas, con menos cabeceo y menos energía perdida, proporcionando más confort a la tripulación y un menor riesgo de la carga transportada.

Groot Cross-Bow
El barco de 6.143 GT tiene una eslora de 110 mts., una manga de 17.4 mts. y un calado de 8 mts., propulsado por un motor de 2.400 kilovatios que acciona una hélice de paso controlable de 4,29 mts. de diámetro dentro de una tobera.

Con una velocidad de servicio de 12,3 Kt., el consumo de combustible de este buque ha sido pensado para que sea aproximadamente un 30% menor que el de otros buques de similar tonelaje.

El índice de Diseño de Eficiencia Energética se ha calculado para que sea del 9,72, muy por debajo del índice requerido de 13,3 para el año 2025.

En el video se puede apreciar la funcionalidad del espacio de bodega.



lunes, 26 de septiembre de 2011

El Gas Natural Licuado (GNL) en la propulsión de buques

El gas natural licuado como combustible en motores propulsores de buques es, actualmente, una apuesta de futuro de las empresas armadoras y de las sociedades de clasificación europeas.

¿Es posible no contaminar y ahorrar dinero?

Se conoce un estudio realizado por la sociedad de clasificación Det Norske Veritas (DNV), que se concentra en los beneficios económicos y ambientales del GNL como combustible alternativo para el transporte marítimo que llega a las siguientes conclusiones:

El GNL es en este momento un combustible comercialmente viable para ser usado en el transporte marítimo.

Puede permitir un ahorro del 45% en los costes operativos totales, comparados estos con los que supone la utilización del fueloil pesado estándar y ofrece perspectivas de reducción de un 25% en la emisión de CO2, la eliminación completa de emisiones de sulfuros y cerca del 90% de reducción en la de gases nitrosos.

La Unión Europea admite un nivel máximo de sulfuros del 0,1% para los buques en puerto o en aguas interiores. A partir del 1 de julio de 2010, el máximo nivel de sulfuros en el combustible se ha fijado en un 1% dentro de las áreas de emisiones controladas, si bien el requerimiento será más estricto hacia 2015, cuando no se podrá superar el 0,1%.

Además de la sociedad de clasificación DNV, otras compañías -caso de Bureau Veritas o el Germanischer Lloyd- trabajan con astilleros y armadores en distintos proyectos, que involucran diferentes tipos de buques para el uso de motores a gas o duales.

Casos prácticos:

Incat Tasmania Pty Ltd y la Compañía Buquebus

El constructor naval Incat Tasmania Pty Ltd anunció que la Compañía Buquebus había firmado un contrato para construir lo que será el primer buque de pasajeros de gran velocidad que usará GNL (gas natural licuado) para propulsión y que estará operando en el Río de la Plata a fines del 2012. Cubrirá el trayecto Buenos Aires (Argentina) y Montevideo (Uruguay).

El buque contará con un sistema dual de funcionamiento a gas natural como combustible primario y combustible normal como accesorio.

Con capacidad para más de 1.000 pasajeros y 153 coches desarrollará una velocidad de 53 nudos, lo que le permitirá competir con el tráfico aéreo entre Uruguay y Argentina.

Incat Tasmania Pty Ltd está muy entusiasmada con el proyecto, ya que representa un paso significativo en el movimiento global para los buques con motor a gas natural y un impulso para reemplazar los viejos motores con estos nuevos que no contaminan.
 
Noruega apuesta por el Gas Natural Licuado para los Barcos Pesqueros

La Secretaría de Estado de Transporte Marítimo de Noruega apuesta por el proyecto de implantar en el sector pesquero el uso del gas natural licuado (GNL) como combustible utilizado en los motores para la propulsión, como una medida de ahorro energético y emitir menos gases a la atmósfera, que es uno de los objetivos de la industria naviera en los próximos años.

La iniciativa noruega cuenta además con la ventaja de que el país posee grandes reservas de gas y el Gobierno pretende que sea el principal combustible para el transporte marítimo en el futuro.

De hecho, al tener un menor precio, el proyecto se ve favorecido por el encarecimiento del crudo, que se traslada a los precios de los carburantes tradicionales en el mar como el fueloil y el diesel.

Los expertos consideran que en Noruega el gas natural licuado primará a corto plazo en todas las flotas, especialmente en la pesquera, al permitir una reducción en los costes de explotación, en los que el combustible es una partida que en muchos casos supera el 30% del gasto total del buque.

lunes, 19 de septiembre de 2011

Proyecto NYK Eco Ship 2030. Para el asombro

En post anteriores, comentaba sobre el proyecto de los barcos Portacontenedores Triple-E de Maerks que entrarán en servicio en el año 2013 y las soluciones utilizadas para mejorar la Eficiencia Energética y el Cuidado del Medio Ambiente.

Después de ver el video del proyecto NYK Eco Ship 2030, que ha sido premiado con el Good Design Awards por la Organización para la Promoción del Diseño Industrial en Japón, me pregunto ¿Cómo será la Sala de Máquinas?

El proyecto para la Naviera Japonesa NYK Line de un barco portacontenedores pensado con sistemas de propulsión, utilizando tecnologías que incluyen energía solar, eólica y combustible mediantes células basadas en LNG (gas natural líquido), aspira a reducir las emisiones de dióxido de carbono en un 69%.

Miremos el video y asombrémonos.


miércoles, 14 de septiembre de 2011

Estrategias para reducción de las Emisiones Contaminantes en Motores Diesel Marinos (III)

Continuando con el tema de los post anteriores (ver Post I y Post II) de las estrategias utilizadas por los constructores de motores marinos para reducir las emisiones contaminantes y aumentar la eficiencia de los mismos, hoy me referiré, dentro de las estrategias internas, a las mejoras utilizando un control electrónico avanzado del motor y una mayor intensificación del Ciclo Miller que ha sido posible con la introducción de los turbosoplantes de dos etapas, que proporcionan relaciones de presión del aire de alimentación de hasta 7:1.

Todas las normas legisladas sobre reducción de emisiones de los motores prestan especial atención a la emisión de los óxidos de nitrógeno (NOx) formados, en más del 90%, por las elevadas temperaturas que se alcanzan durante la combustión.

El objetivo de los constructores es la adopción de sistemas que permitan una temperatura de combustión menor, temperaturas más homogéneas en la cámara de combustión y el enfriamiento del aire de combustión que entra en el cilindro, para lograr motores con emisiones de NOx progresivamente menores.

Ciclo Miller y el “timing” de válvulas

El Ciclo Miller supone el cierre temprano de la válvula de admisión haciendo que el aire que entra en el cilindro se dilate y se enfríe y, consecuentemente, se reduzcan las temperaturas puntas durante la combustión.(ver figura)

Sin embargo, un tiempo de admisión más corto podría conducir a que entre menos aire y por lo tanto menos oxígeno en el cilindro para combinarse con el combustible, lo que resultaría en una menor potencia y par motor.

Con las presiones elevadas de los turbosoplantes de dos etapas se asegura una cantidad de aire igual o incluso mayor que puede entrar en el cilindro en el menor tiempo disponible.

Los datos de la aplicación de estos sistemas sobre un motor MAN con un Ciclo Miller intensivo en condiciones de plena carga y presiones del turbosoplante de 6,5 hasta 7, indican que se han obtenido reducciones de NOx de más del 30%, reducciones en el consumo de combustible de hasta el 8% y un aumento del 15% en el rendimiento de la potencia especifica.

En motores utilizados en la Propulsión Marina, con elevados rangos de potencia y demandas variables de carga, se utiliza una versión del Ciclo Miller con regulación del “timing” de válvulas variable (Variable Valve Timing - VVT) según la carga.

En la figura se puede ver un sistema de este tipo:


La variación en la sincronización y la elevación de la válvula es alcanzada interponiendo un compartimiento de alta presión del aceite en el tren de válvula del motor entre la válvula y su sistema mecánico de la impulsión.

Turbocompresión en dos etapas

La aplicación de estos sistemas requiere una elevada presión de sobrealimentación que es posible por la aplicación de los nuevos turbocompresores de dos etapas con tecnología de área de turbina variable (Variable Turbine Area - VTA).
Disposición esquemática del motor 6L32/44CR de MAN Diesel – Ciclo Miller Variable con dos turbosoplantes

En este sistema los dos turbocompresores están colocados en serie y con un enfriador de aire de carga intermedio.

El segundo turbosoplante, más pequeño, está equipado con el sistema VTA para el control más preciso de la salida del aire de carga.

El VTA es un sistema que realiza la regulación de la salida del turbocompresor por medio de toberas con anillos de álabes regulables en lugar de anillos de álabes fijos.

El ajuste del área de paso por los álabes regula la presión de los gases de escape, obligando a la turbina a variar el flujo de salida del compresor.

Se consigue así optimizar el suministro de aire de carga en todos los puntos en el mapa de rendimiento del motor, permitiendo que la cantidad de aire de carga coincida con más exactitud con la cantidad de combustible inyectada en beneficio de las emisiones, el consumo y la respuesta del motor a cambios de carga.

lunes, 12 de septiembre de 2011

Estrategias para reducción de las Emisiones Contaminantes en Motores Diesel Marinos (II)

En el post anterior comentaba, que para resolver el tema de las emisiones de los motores diesel marinos, los fabricantes de los mismos han estado desarrollando un número de soluciones posibles, pero que todas ellas se pueden clasificar en estrategias internas o externas.

El post se refería, dentro de las estrategias internas, a las Estrategias basadas en el proceso de inyección de combustible, en los próximos post trataré de explicar las modificaciones que se efectúan en los diferentes sistemas que intervienen en el proceso de introducción del comburente (aire) en el interior del cilindro (tumble, swirl, squish band, “timing” de válvulas y sobrealimentación) con el objetivo de aumentar el rendimiento del motor y disminuir las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera.

En este caso, las alternativas que parecen más adecuadas son las siguientes:

a) El diseño de los colectores de admisión, la cámara de combustión y la corona del pistón.

b) Modificar la relación de compresión efectiva del motor mediante la modificación del ángulo de cierre de la válvula de admisión.
Esta estrategia es la base del ciclo Miller.

c) Incrementar la presión de sobrealimentación.

Los numerosos estudios realizados sobre cada una de estas alternativas han demostrado que generalmente las estrategias internas que reducen las emisiones de NOx incrementan las de partículas y viceversa.

Este problema es conocido en el ámbito de la investigación en motores como el dilema Diesel.

El requisito clave para emisiones bajas en NOx es un aumento de la relación de compresión del motor. Hace años, una relación de compresión de 11 a 12 era el estándar.

Para cumplir con las normas IMO Tier I, la relación de compresión se aumentó a 14 ó 15, y para IMO Tier II fue necesario relaciones de compresión de 17.

El otro pilar del concepto es el Ciclo de Miller, es decir, la modificación de la sincronización de válvulas del motor para obtener una combustión más fría.

Para cumplir con las reglamentaciones de IMO Tier I sólo se utilizaba un efecto Miller pequeño de 5%. Sin embargo, IMO Tier II requiere un efecto Miller de 20%.
Éste es un gran reto para el turbocompresor, el cual tiene que proporcionar presiones muy altas de sobrealimentación para mantener los valores actuales de la Presión Media Efectiva.

El diseño de los colectores de admisión, la cámara de combustión y la corona del pistón

Tumble, Swirl y Squish

Las medidas incluyen mejoras de la geometría de la corona del pistón y reducción de la formación de vórtices a la entrada de la cámara de combustión.

Un mayor grado de turbulencia se puede alcanzar con el movimiento en el gas a medida que este se introduce a través de las válvulas por medio de un diseño adecuado de los colectores de admisión y de la cámara de combustión. El efecto que se pretende conseguir es optimizar el aprovechamiento del oxígeno contenido en el gas atrapado en el cilindro.

Las investigaciones confirman que la generación de movimiento en dirección axial paralela al eje del cilindro (tumble) y en dirección tangencial (swirl) durante la carrera de admisión, favorece posteriormente el fenómeno de propagación de la llama tras la carrera de compresión.

En el caso de motores Diesel, es mucho más relevante el movimiento de swirl que el movimiento de tumble.

Squish es el espacio libre existente entre la cabeza del pistón cuando se encuentra en su PMS y la pared inferior de la culata.

El resultado final es un incremento del rendimiento térmico y una reducción importante en las emisiones de CO y HC.

jueves, 8 de septiembre de 2011

Estrategias para reducción de las Emisiones Contaminantes en Motores Diesel Marinos (I)

El calentamiento de la atmósfera es el principal desafió medioambiental que hoy afronta la humanidad a nivel mundial.

Entre los problemas que están actualmente en discusión figuran las principales sustancias contaminantes del aire producidas por el transporte marítimo:

Óxidos de azufre (SOx)
Óxidos de nitrógeno (NOx)
Partículas materiales en suspensión
Gases de efecto invernadero, especialmente el dióxido de carbono CO2

Para resolver el tema de las emisiones de los motores diesel marinos los fabricantes de los mismos han estado desarrollando un número de soluciones posibles pero todas ellas se pueden clasificar en estrategias internas o externas.

La adopción de estrategias internas de reducción de emisiones en un motor consisten en la modificación de sus características básicas, totalmente integradas en cualquier motor diesel: Inyección de combustible, sobrealimentación, regulación, “timing” de válvulas, para lograr una temperatura de combustión menor, temperaturas más homogéneas en la cámara de combustión y el enfriamiento del aire de combustión que entra en el cilindro.

Estrategias basadas en el proceso de inyección de combustible

En estas estrategias se modifica algún parámetro o varios simultáneamente, relacionado con el sistema de inyección, que es el encargado de introducir el combustible en el cilindro.

Cómo y cuándo se produce la inyección de combustible determina el desarrollo de la combustión y la formación de emisiones.

La presión de inyección, el instante de inicio de inyección y la duración de la misma son determinantes para la atomización de combustible, el tamaños de las gotas, el proceso de mezcla combustible/aire y el choque del chorro contra las paredes del pistón.

En los sistemas de inyección convencionales la generación de presión, la dosificación del combustible y la distribución van unidas en el mismo dispositivo.

Esto produce que:

- La presión de inyección aumente junto con el Nº de revoluciones y el caudal de inyección.
- Durante la inyección aumente la presión de inyección, pero hasta el final de la inyección disminuye otra vez hasta el valor de la presión de cierre de inyector.

Las consecuencias de ello son:

- Los caudales de inyección pequeños se inyectan con presiones más bajas y la presión punta es más del doble que la presión de inyección media.
- El desarrollo de la inyección es aproximadamente triangular.

En la figura podemos apreciar, en una forma gráfica, lo expresado anteriormente. A bajas revoluciones el motor no desarrolla todo su potencial por tener una baja presión de inyección y altas revoluciones la presión punta de inyección es mayor que la necesaria.


Lo anterior mencionado no sucede con el sistema "Common Rail" ya que en estos sistemas la generación de presión está separada de la dosificación y de la inyección de combustible; esto tiene la ventaja de poder tener una presión de inyección constante que no dependa del Nº de revoluciones.

El sistema "Common Rail" permite:

_ Retrasar en el inicio de inyección
_ Incrementar la presión de inyección
_ Dividir la inyección en diferentes etapas
_ Introducir pre-inyecciones
_ Introducir post-inyecciones
_ Combinar pre-inyecciones y post-inyecciones

Incrementar la presión de inyección

Al aumentar la presión de inyección se incrementa la velocidad de penetración y por tanto el combustible llega antes al dosado estequiométrico (el necesario para la combustión por difusión).

Dividir la inyección en diferentes etapas

El control electrónico de la inyección permite efectuar una pre-inyección, la inyección principal y una post-inyección.

La pre-inyección o Inyección Piloto consiste en inyectar una pequeña cantidad de combustible unos grados antes de la inyección principal que origina un aumento de la temperatura dentro de la cámara de combustión pudiendo mejorar el grado de rendimiento de la combustión y consiguiendo los siguientes efectos:

- La presión de compresión aumenta ligeramente mediante una reacción previa o combustión parcial, con lo cual se reduce el retardo de encendido de la inyección principal.

- Se reduce el aumento de la presión de combustión y las puntas de presión de combustión, dando como resultado una combustión más suave y un menor ruido del motor.

Su efecto sobre las emisiones de los gases de escape es escaso.

La post-inyección consiste en inyectar una pequeña cantidad de combustible unos grados después de que termine la inyección principal.

El combustible inyectado en una post-inyección no se quemará en condiciones óptimas ya que es inyectado bien avanzada la carrera de expansión, aumentando la formación de hollín y el consumo del mismo.

La ventaja es una elevada temperatura de los gases quemados, facilitando la oxidación de los humos en la carrera de expansión.
Modificando la geometría de la tobera

Modificando la disposición y usando los agujeros múltiples para la inyección permite mejorar el proceso de la combustión.

En un próximo post trataré de explicar las modificaciones que se efectúan en la sobrealimentación, regulación y el “timing” de válvulas con el objetivo de aumentar el rendimiento del motor y disminuir las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera.

sábado, 3 de septiembre de 2011

Maersk y los Barcos PortaContenedores Clase “Triple-E” (III)

La clase se denomina "Triple-E” por los tres principales objetivos que hay detrás de su creación: Economía de escala, Eficiencia energética y rendimiento Ecológico.


En los post anteriores me referí a la Economía de Escala y a la Eficiencia Energética de los mismos, hoy trataré de explicar el rendimiento Ecológico.

La actividad humana genera dióxido de carbono (CO2) y monóxido de carbono (CO) en grandes cantidades siendo los contaminantes emitidos en mayor cantidad a la atmósfera por causas no naturales.

El uso de energía, dominado por los combustibles fósiles, es el factor clave de las emisiones de dióxido de carbono (CO2).

El CO2 se produce en todos los procesos de combustión. Por tanto, se produce en grandes cantidades en todos los sistemas de transporte, incluido el marítimo y son sospechosas de contribuir al calentamiento global, que puede potencialmente provocar daños o problemas ambientales y económicos incalculables.

Para la salud del planeta tenemos que seguir reduciendo nuestras emisiones de CO2 a la atmósfera.

El CO procede principalmente de la combustión incompleta de la gasolina o del gasoil en los motores pero no es un contaminante preocupante en el transporte marítimo, porque se produce en cantidades relativamente pequeñas.

Las emisiones de CO2 desde buques son directamente proporcionales al consumo de combustible para todos los usos; propulsión, auxiliares, calefacción y otros.

La principal forma de reducir las emisiones de CO2 es reducir el consumo de combustibles, es decir, mejorar el rendimiento energético de los buques.

Como este objetivo es también favorable económicamente, hay por parte de las compañías marítimas, una dinámica positiva, efectuando cambios en la construcción de los mismos como ser:

- disminuir la velocidad del buque en un 10% que reduce el consumo de combustible en un 25%
- motores más modernos que consumen menos combustible
- pinturas especiales que reducen el rozamiento con el agua

El proyecto del buque Triple-E es un paso significativo hacia la solución de los problemas ambientales asociados con el transporte de mercancías en todo el mundo.

Compromiso con la reducción de las emisiones de CO2
A pesar de su tamaño, los Barcos Triple-E serán por lejos los más amigables con el medioambiente cuando en 2013 entren en servicio.

Los buques utilizarán aproximadamente un 35 % menos de combustible por contenedor transportado que los buques portacontenedores actuales de 13.000 TUE.

Si los comparamos con el Emma Maersk, el barco más eficiente hoy, emitirán 20 % menos de dióxido de carbono (CO2) por contenedor transportado y 50 % menos que el promedio de los barcos que navegan en el comercio entre Asia-Europa en la actualidad.

Pero la disminución del consumo de combustible y menores emisiones a la atmósfera no es solo el objetivo en el diseño de estos barcos.

Para reducir el impacto ambiental de los buques más allá de su ciclo de vida, Maersk determinó un nuevo estándar en el reciclaje de buques, teniendo en cuenta el concepto de “cradle to cradle” (de la cuna a la cuna en español).

El manifiesto del arquitecto estadounidense William McDonough y el químico alemán Michael Braungart en su libro Cradle to Cradle es un llamamiento a la transformación de la industria humana mediante el diseño ecológicamente inteligente, el cual se refiere al ciclo de vida óptimo de los materiales utilizados en la fabricación de un producto: específicamente que se deben biodegradar y ser absorbidos nuevamente dentro de la naturaleza o ser reciclados.
No perdidos.

En su opinión, la industria y el medio ambiente no son contrarios ni enemigos, sino que, combinándose, pueden ofrecer oportunidades al comercio para mejorar la gestión del consumo en beneficio de las empresas, pero también de las personas y del planeta.

Según el Cradle to Cradle, podríamos mantener nuestro ritmo de consumo derrochador sin perjudicar el medio ambiente, siempre que creásemos técnicas de producción más eficaces y, lo que es más importante, siempre que no produjésemos residuos.

El Barco Triple-E de Maersk fijará un nuevo estándar para la construcción naval sostenible ya que los materiales utilizados para su construcción se documentarán y asignarán para cada embarcación.

También se facilitará el reciclaje de cada barco una vez que éste deje de ser operativo, ya que al estar todo exhaustivamente documentado garantizará que los materiales se pueden reutilizar, reciclar o eliminar de la forma más segura y eficiente.



viernes, 2 de septiembre de 2011

Maersk y los Barcos PortaContenedores Clase “Triple-E” (II)

La clase se denomina "Triple-E” por los tres principales objetivos que hay detrás de su creación: Economía de escala, Eficiencia energética y rendimiento Ecológico.

En el post anterior me referí a la Economía de Escala, hoy trataré de explicar el por qué de la Eficiencia Energética.

Una de las razones principales de la superior eficacia se encuentra en la Sala de Máquinas del Triple-E.

También aquí los diseñadores partieron de la experiencia del Emma Maersk.

El Triple-E está diseñado para navegar a una velocidad máxima de 23 nudos y de manera óptima a 19 nudos (concepto de slower steaming, reducción de la velocidad de navegación), en comparación con la velocidad máxima del Emma Maersk, de 25 nudos.

Esa pequeña diferencia en la velocidad máxima significa una disminución en la potencia de energía requerida para su propulsión que es de solamente 65-70 megavatios comparados a los 80 megavatios del Emma. Esto disminuye la potencia necesaria del motor en un 19 por ciento, lo que permite una mayor economía de combustible, que además disminuye la emisión de CO2 a la atmósfera.


Una menor velocidad máxima también permitió considerar que los motores podrían funcionar en revoluciones más lentas. Esto proporciona un rendimiento energético más alto.

Conservar la eficacia creada por las menores revoluciones de los motores requiere un mayor diámetro de la hélice, sin embargo, las dimensiones del barco y del espacio disponible debajo de la quilla limitan el tamaño de ésta.

Para atenuar estas restricciones y para alcanzar la eficacia deseada, la investigación determinó que el sistema de -dos motores/dos hélices- era superior a la disposición de -un motor/una hélice-.

El Triple-E tiene dos motores MAN de 43.000 HP de dos tiempos de funcionamiento lento (de carrera ultra-larga) y dos grandes hélices, una combinación denominada "twin skeg" que permite ahorrar un 4% de energía en comparación con el sistema -un motor/una hélice-.

Sistema de recuperación del calor desprendido (WHR)

Una gran proporción de la energía del combustible –alrededor del 25 %– se pierde por disipación con los gases de escape. Las turbinas de alta eficiencia para motores marinos de dos tiempos permiten aprovechar para otros usos, parte de los gases de escape de los motores.

En este buque se ha conseguido reducir considerablemente el consumo de combustible gracias al sistema de recuperación del calor desprendido denominado WHR (de las siglas en inglés "waste heat recovery"), que capta y reutiliza el calor y la presión de los gases de escape del motor, que normalmente se desperdicia en forma de energía disipada.

En la figura podemos ver la configuración del sistema instalado en el Emma Maersk.


El motor del buque equipado con turbocompresores TPL85-B de ABB se combina con un sistema WHR, en el cual la turbina de potencia PTL3200 de ABB se combina con una turbina de vapor.

Esta disposición, aprovecha plenamente el potencial energético del calor residual, produciendo vapor sobrecalentado en la caldera de gases de escape a la salida de los turbocompresores que sirve para alimentar una turbina de vapor que mueve el generador.

De esta manera se consigue una potencia añadida máxima de 8.500 kW, lo que supone un ahorro de más del 10 % en consumo de combustible y emisiones de la máquina al régimen continuo máximo (MCR).

En el video podemos apreciar el diseño con los 2 motores principales:


En un próximo post me referiré al rendimiento Ecológico.


martes, 30 de agosto de 2011

Maersk y los Barcos PortaContenedores Clase “Triple-E”

Buques más grandes, más eficientes y de mayor rendimiento ecológico.

Maersk ha encargado la construcción de 10 buques, que cuando entren en servicio (entre 2013 y 2015), cambiará por completo los conceptos de tamaño y eficiencia de la industria del transporte marítimo.

Hablamos de los barcos de transporte de contenedores que serán los más grandes y eficientes del mundo.

La clase se denomina "Triple-E” por los tres principales objetivos que hay detrás de su creación: Economía de escala, Eficiencia energética y rendimiento Ecológico.

Economía de Escala

Con 400 metros de largo, 59 metros de ancho y 73 metros de altura, los Triple-E serán los buques más grandes de la actualidad. Tendrán una capacidad para 18.000 contenedores de veinte pies, un 16 % más (2.500 contenedores) que el mayor buque portacontenedores actual, el Emma Maersk.

Al pensar en el diseño, la capacidad de contenedores fue la prioridad superior. Se partió del diseño del Emma y se efectuaron cambios para aumentar la capacidad de carga de contenedores.

Con solo 4 mts. más de Eslora, pensar en un casco más ancho fue esencial. El casco en forma de V de Emma Maersk es muy bueno para la resistencia en el agua pero limita el espacio para los contenedores hacia el fondo del “V”. En el nuevo diseño, el casco tiene mas forma de “U” y modificaciones en la proa bulbo.

Con esta forma del casco, una fila adicional de contenedores fue agregada, quedando en 23, contra las 22 del Emma. El casco más espacioso y la fila adicional proporcionan por este medio la capacidad adicional para 1.500 de contenedores.

El resto del espacio adicional para 1.000 contenedores más ha sido creado con el concepto de ‘two-island’ separando el Puente de Navegación/Acomodación más a Proa y la Sala de Máquinas con las chimeneas más a Popa.

Con el puente más a Proa, los contenedores se pueden apilar más arriba, delante del puente (aproximadamente 250 más) sin perder la visibilidad.

Aproximadamente 750 contenedores más llenan el espacio detrás del puente sobre cubierta y debajo de la cubierta usando el espacio creado por la posición de la Sala de Máquinas más a Popa.

La figura  y el video nos muestran más claramente los cambios.



En los próximos Post trataré de explicar cómo logra mayor Eficiencia energética (modificaciones en la propulsión) y rendimiento Ecológico, (el concepto de “cradle to cradle”: diseño ecológicamente inteligente, “de la cuna a la cuna” en español).

lunes, 22 de agosto de 2011

Corrosión o Erosión por Cavitación (pitting) en Camisas de los Motores

Sólo la tercera parte de la energía liberada en la combustión se convierte en energía mecánica útil. Otra tercera parte se pierde en los gases de escape y en energía radiante, y el resto es calor que debe eliminarse para evitar el sobrecalentamiento y colapso del motor.

El sistema de refrigeración de los motores es el que cumple la importante función de extraer del motor este exceso de calor.

Las personas a cargo de la conducción o del mantenimiento de un motor conocen la importancia de cumplir con los intervalos regulares de mantenimiento de los mismos. Sin embargo, durante estas operaciones se presta especial atención principalmente a los sistemas de aire, lubricación, y combustible.

Un correcto mantenimiento del sistema de enfriamiento es la clave para reducir costos de operación, minimizar tiempos de parada y asegurar un mejor rendimiento y durabilidad de los motores.

En referencia a este sistema, en un post anterior comenté los problemas de la corrosión electrolítica y cómo afecta a las distintas partes del motor que forman el sistema de refrigeración del mismo.

Hoy comentaré los referentes a la Corrosión o Erosión por Cavitación.

El deterioro en la parte superior e inferior del bloque de cilindros en el área de las camisas y el deterioro prematuro y picaduras en las camisas es el problema causado por la corrosión por cavitación.
La cavitación es un tipo particular de corrosión por erosión y es, frecuentemente, la causa de picaduras en las paredes de los cilindros de los motores de combustión interna.

Los pistones de un motor suben y bajan. Al tiempo que se mueven verticalmente, el eje cigüeñal realiza un movimiento completamente diferente, girando horizontalmente. Estos movimientos contradictorios provocan muchas vibraciones en las camisas del motor.

El espacio libre entre el pistón y la camisa y entre la camisa y el bloque, permite que se produzca una vibración de alta frecuencia del émbolo. Cuando explota la mezcla de combustible en la cámara de combustión, la pared del cilindro se flexiona y vibra, lo cual produce burbujas de aire en el refrigerante.

El lado de la camisa en contacto con el refrigerante se mueve primero en dirección al refrigerante, y luego se aparta de éste. Este rápido movimiento puede ocasionar pequeñas burbujas de vapor a medida que la camisa se aparta y produce la implosión cuando la camisa regresa a su lugar.

Aunque la pared exterior de la camisa está rodeada por líquido refrigerante, su inercia crea pequeños huecos de vacío que producen burbujas de vapor en la pared de la camisa.

Cuando la camisa vibra hacia atrás, estas burbujas implosionan bajo una enorme presión de 1.000 bars y desprenden pequeños fragmentos de la camisa.

Este fenómeno que se conoce como “pitting” o erosión por cavitación.

Cuando el motor funciona en frío, se aumentan las vibraciones a causa del mayor espacio libre entre el pistón y el cilindro. Las vibraciones aumentan también cuando el motor se sobrecarga.

En este tipo de daño, las picaduras suelen encontrarse en la zona del punto muerto superior e inferior del pistón. Cuando estas picaduras o corrosiones aparecen hablamos de daños por cavitación.


Si se permite que este proceso avance, los huecos atravesarán la pared, y al hacer funcionar el motor, el aceite afluirá en el refrigerante y al apagarse el motor el refrigerante afluirá en el aceite.

El grado, tamaño, forma y distribución de las áreas erosionadas pueden variar de motor a motor y aún entre camisas del mismo motor.

Con frecuencia, se encuentra la picadura del lado de la camisa donde el pistón golpea después que empieza la combustión y ocurre en un menor grado en el lado opuesto donde el cilindro golpea de manera ascendente. Sin embargo, la picadura puede ocurrir en cualquier parte de la camisa donde sufre la más alta vibración.

Cómo Prevenir las Picaduras de las Camisas

No se pueden cambiar las leyes de la física, pero tratemos de neutralizar las consecuencias.

Desde el inicio de la fabricación de motores diesel, se han utilizado los aditivos refrigerantes suplementarios a fin de prevenir las picaduras de las camisas.

Básicamente, todos estos aditivos funcionan de la misma manera ya que forman una capa microscópica protectora en la parte de la camisa que está en contacto con el refrigerante que ayuda a reducir el daño por cavitación.

Normalmente el refrigerante tiene una base de anticongelante tal como el etilenglicol o propilenglicol.

El anticongelante basado en propilenglicol, suministra una protección superior contra la cavitación/corrosión.

Con el tiempo se reduce la concentración de los aditivos en el sistema, por lo tanto se hace necesario seguir las recomendaciones para mantenerlos en los niveles adecuados.

De esta forma brindarán:

• Control del Ph para evitar la corrosión.

• Control de dureza para evitar la formación de depósitos minerales.

• Protección contra cavitación.

Los programas de análisis del agua de enfriamiento son muy importantes y deberían realizarse regularmente en base a una programación preestablecida.


sábado, 20 de agosto de 2011

La corrosión electrolítica en los motores de combustión interna

En un sistema de enfriamiento, la corrosión es una acción química o electroquímica que tiene lugar entre el refrigerante y las superficies de metal y que con el tiempo desgasta las superficies metálicas.

Entre los diferentes tipos de corrosión figura la corrosión electrolítica.

En los motores de combustión interna la electrólisis se genera cuando una corriente eléctrica circula a través del líquido refrigerante en busca de una conexión a tierra.

El flujo de electricidad en un punto determinado causa picaduras. Las picaduras dañan los componentes más que ningún otro tipo de corrosión.

Cuando las picaduras se van haciendo profundas durante un periodo prolongado, no hay ninguna manera práctica de detenerlas antes de que den lugar a perforaciones.

Como un solo amperio de electricidad que fluye durante treinta horas puede eliminar unos 28 gramos de hierro, el flujo de electricidad que se concentra en un área pequeña es muy destructivo.

Muchos problemas son resultado de una conexión a masa inadecuada de los componentes eléctricos o conexiones corroídas en los cables de conexión a masa.

Un block de motor mal conectado a masa, puede hacer pasar la suficiente corriente por el sistema de enfriamiento como para producir grandes daños en muy poco tiempo.

Con frecuencia, no le damos la suficiente importancia al mantenimiento regular y apropiado del sistema de enfriamiento de un motor.

Esto puede tratarse de un error por el que se va a pagar un precio muy alto. Las investigaciones han demostrado que el 40% de los problemas de los motores diesel para trabajos pesados están relacionados, directa o indirectamente, con el mantenimiento de este sistema.

Propiedades del refrigerante utilizado

El refrigerante consiste por lo general en agua combinada con inhibidores de corrosión o en agua combinada con anticongelantes e inhibidores de la corrosión. El tipo de refrigerante que se selecciona influye directamente en la eficacia y la duración del sistema de enfriamiento y del motor.

Nunca utilice solo agua como refrigerante. Se requiere una mezcla de agua y aditivos refrigerantes suplementarios, porque el agua es corrosiva a las temperaturas de funcionamiento del motor.

Se usa agua en la mezcla de refrigerante porque es el agente de transferencia de calor más eficiente, mejor conocido y más accesible en todo el mundo. Sin embargo, cada fuente de agua tiene diferentes niveles de contaminantes. A una temperatura elevada, como la que se origina en el funcionamiento de los motores, estos contaminantes forman ácidos que puede reducir la vida útil del sistema de enfriamiento.

El contenido de acidez y alcalinidad de una mezcla de refrigerante se mide según su nivel de pH y puede variar entre 1 y 14, indicando el grado de acidez o alcalinidad del mismo.

La corrosión en un motor se produce generalmente cuando el pH del líquido refrigerante es inferior a 7.

Con el tiempo, los inhibidores de la corrosión en todo tipo de refrigerante se desgastan. El líquido refrigerante se vuelve ácido debido a la degradación del anticongelante y los sulfatos que entran en el sistema de enfriamiento.

Una vez que el refrigerante pasa de alcalino a ácido, la electrólisis comienza a corroer las superficies de metal dentro del sistema.

Esto produce una corrosión general de las camisas, monoblock del motor, culatas y conductos de agua.

Un pH muy alto también es negativo, ya que se pueden dañar las juntas y los componentes de metales más blandos.

Por lo tanto, el pH ideal de un sistema de refrigeración debe de mantenerse siempre entre 8 y 10.

Para lograrlo, el líquido refrigerante debe contener agentes químicos que neutralicen la formación de ácidos o álcalis.

La temperatura afecta el nivel pH. A temperaturas mayores, el pH es, por lo general, menor.

Un refrigerante en mal estado es más conductor de la electricidad que un refrigerante en buenas condiciones y puede servir como ruta alternativa a tierra si no hay una buena conexión a tierra del motor.

Debemos tener en cuenta que cualquiera que sea la calidad de la mezcla del refrigerante, la presencia de un potencial eléctrico puede dañar, por corrosión electrolítica, los materiales del sistema de enfriamiento. La solución correcta para evitar este problema es la identificación y posterior eliminación de la fuente del voltaje circulante.

Para reducir los costos operativos y tiempos de parada por avería del motor, es muy importante un correcto mantenimiento del sistema de enfriamiento del mismo.


lunes, 7 de febrero de 2011

Centrífugas de aceite; la importancia de su instalación en los Motores Diesel

El aceite es la sangre del motor; un aceite limpio es esencial para que un motor opere eficientemente durante su vida útil.

Es importante monitorear y analizar algunos contaminantes que se producen con el funcionamiento de los motores diesel porque son las causas raíz de la degradación prematura del aceite, de la emisión de gases contaminantes a la atmósfera y también de las posibles fallas del motor.

El hollín es un sub-producto natural de la combustión y existe en todos los aceites de motor diesel en operación.

Después de la contaminación por tierra, no hay nada peor para el motor que la producción de partículas sólidas en la combustión.

También tendremos en cuenta que los problemas son más marcados cuando existen combinaciones de contaminantes, tales como alta concentración de hollín con glicol, o alta concentración de hollín con dilución por combustible.

Aunque la presencia de hollín es normal y esperada en la operación de un aceite de motor, la concentración y el estado del hollín pueden ser anormales.

Una vez que el hollín ha contaminado el aceite, su efecto sobre los aditivos provoca que el poder de dispersión se deteriore rápidamente y que las moléculas del aditivo anti-desgaste sean absorbidas por las superficies del hollín dejándolas imposibilitadas para proteger los componentes del motor.

Cuando el nivel de hollín consume el dispersante del aceite, las partículas se aglomeran y forman lodo reduciendo el flujo del aceite, tapando el filtro y causando la abertura de la válvula de alivio de presión, liberando toda la suciedad retenida. El lodo también se acumula en toda la superficie del motor, reduciendo la transferencia de calor al aceite y al aire.

El hollín es hasta 98% carbón, empezando con partículas de 0.03 micrones. El dispersante del aceite trata de mantenerlas separadas para que no dañen las piezas. El hollín es como una lija fina para el árbol de levas donde existe alta presión para abrir las válvulas. También llena las ranuras de los aros atascándolos y se acumula en la corona de los pistones y la culata, haciendo subir la temperatura del motor.

La presencia de hollín puede crear un desgaste entre dos superficies deslizantes, como son los aros y la pared de la camisa de cilindro, por tanto, a mayor cantidad de hollín, mayor riesgo de desgaste.

Los aceites modernos tienen que trabajar más duro por más tiempo y soportar niveles más altos de contaminación. Para cumplir con dichos requerimientos son necesarios avances en la composición química de aceites y su tecnología de filtración.


Los motores tienen instalados de fábrica filtros de aceite de caudal completo y en algunos motores también tienen instalados filtros de caudal parcial (centrífugas de aceite).

Los filtros de caudal completo atrapan las partículas más grandes. Si el filtro de caudal completo se obtura, se abre una válvula para liberar la presión y permitir que el aceite sin filtrar y los desechos fluyan por el motor.

Los filtros de caudal completo rescatan partículas entre 20 y 30 micrones, mientras que los filtros de caudal parcial eliminan entre el 85 y 90 por ciento de las partículas entre 5 y 20 micrones.

Los filtros de desviación recogen sólo cerca del 10 por ciento del aceite (entre 7,5 y 11 litros por minuto) por vez y lo derivan a la centrífuga. Son capaces de retener partículas de apenas 2 micrones, lo cual es el tamaño menor que se puede medir con precisión. La mayoría de los sistemas de desviación limpian todo el aceite de un motor alrededor de cinco veces por hora.

Principio de funcionamiento

El aceite es bombeado a la centrífuga con la presión de la bomba de aceite. El rotor se llena completamente de aceite presurizado que después sale por dos toberas tangenciales opuestas ubicadas en la base del rotor. Esto causa la rotación del rotor a una velocidad de entre 6000 y 8000 rpm, con lo cual se crea una fuerza gravitacional 2000 veces superior a la fuerza de la gravedad.

Esto lanza las partículas contra la pared del filtro y las recoge en el platillo del rotor. Se forma una arcilla que se puede eliminar a intervalos de servicio regulares.

Para los motores o equipos que una centrífuga de aceite no viene instalada de fábrica, MANN+HUMMEL, sabiendo la importancia de la limpieza del aceite lubricante y siempre a la vanguardia de la tecnología y pensando en el beneficio para sus clientes, ha diseñado centrífugas de aceite que son reconocidas internacionalmente por una filtración superior en flujo parcial removiendo contaminantes del aceite lubricante de motores diesel.

La misma tecnología también puede usarse exitosamente en cajas de cambios, fluidos hidráulicos y otros fluidos industriales.

MANN+HUMMEL provee su tecnología de centrífugas para los siguientes sectores del mercado:

• Camiones
• Ómnibus
• Marina
• Equipos para generación de electricidad
• Maquinaria para la minería
• Locomotoras
• Construcción
• Agricultura
• Fluidos Industriales
Los Beneficios de Instalarlos

• Aceite más limpio
• Extensión de la vida útil del aceite
• Prolongación de los intervalos de mantención
• Reducción del desgaste del motor
• Mejora de la mantención preventiva a largo plazo
• Reducción de costos de mantenimiento
• Corte de costos de desechos
• Reducción de tiempo de paros de vehículos/motores/maquinaria por mantención
• Ayuda a una combustión limpia y buen rendimiento
• Rápido retorno de la inversión

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