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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