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Motores marinos de baja velocidad modernos
 
Los motores marinos para propulsión de grandes buques suelen caracterizarse por ser motores diesel que operan según el ciclo de dos tiempos. Son motores de dimensiones muy grandes y pesados, muy altos por su disposición en cruceta y con una velocidad de rotación muy baja. Esto es así para adecuarse a las revocuciones de la hélice prescindiendo de esta forma de los engranajes reductores de velocidad. Los fabricantes que producen en la actualidad este tipo de motores se reducen unicamente a tres; dos fabricantes europeos que son MAN B&W Diesel y Wärtsilä Corporation, y un fabricante de japón que es Mitsubishi Heavy Industries.


Los motores marinos lentos son destinados como motor principal en grandes buques mercantes que consumen H.F.O., grupo formado principalmente por petroleros, bulkcarriers y portacontenedores. Recientemente también han hecho su aparición motores diésel lentos Dual-Fuel (doble combustible), para ser utilizados en buques LNG.

Los motores lentos, trabajan como máximo hasta 240 rpm, velocidad de rotación equivalente a una frecuencia de hasta 4 Hz (1 Hz es 1 revolución por segundo). Las velocidades de giro en los motores lentos más grandes, que cuentan con carreras de pistón ultra largas, pueden ser de solo 90 rpm o incluso menos. Esto permite que estén directamente conectados al eje de cola sin engranajes reductores, girando la hélice a las mismas revoluciones por minuto que el motor.

Los motores lentos fabricados actualmente se caracterizan por operar en el ciclo de dos tiempos diésel, con barrido uniflujo con lumbreras de admisión en la camisa y válvulas de escape en culata. Equipando también un eficiente sistema de sobrealimentación compuestos por una o más turbosoplantes y enfriadores de aire de carga por agua de baja temperatrura (circuito LT).

El ciclo de dos tiempos se realiza en dos carreras, es decir cada ciclo dura una vuelta, 360º de giro de cigüeñal, cada vez que el pistón llega al PMS (punto muerto superior) se produce la inyección y combustión en el interior del cilindro, por tanto el árbol de levas que comanda las válvulas de escape y bomba de inyección debe girar a las mismas revoluciones que el cigüeñal.

En los motores modernos la admisión de carga fresca (aire) es por medio de lumbreras localizadas en la parte baja del cilindro, mientras que la evacuación de los gases quemados es por medio de una única, pero de gran tamaño, válvula de escape de accionamiento hidráulico y situada en la culata de cada cilindro, el sistema se conoce como barrido uniflujo y proporciona una buena eficacia de barrido en motores con carreras del émbolo largas y ultra largas. El aire entra por la parte inferior del cilindro, atravesando las lumbreras, las cuales cuentan con una orientación determinada que permite que el aire de entrada al cilindro entre tangencialmente y ascienda por el interior del cilindro describiendo una trayectoria helicoidal. De esta forma se llenan muy bien los espacios dentro del cilindro y se reduce la posibilidad de que queden restos de gases quemados.

En la actualidad los motores lentos son motores controlados electrónicamente, los cuales se introdujeron en el mercado a partir del año 2002, con las versiones de control electrónico; MAN B&W ME y Sulzer RT-flex, las cuales partían respectivamente de los modelos ya establecidos MAN B&W MC y Sulzer RTA.

Tanto MAN B&W Diesel como Sulzer Diesel (actualmente Wärtsilä) demostraron que el funcionamiento del motor sin árbol de levas era posible, aplicando control electrónico en la inyección de combustible y en los sistemas de actuación de la válvula de escape.

Los motores lentos inteligentes controlados electrónicamente del tipo MAN B&W ME y Wärtsilä - Sulzer RT-flex, no llevan árbol de levas y cuentan con el sistema de inyección common-rail (CR). Básicamente este sistema consta de disponer de un equipo de bombas de combustible que, arrastradas por el propio motor, suministren combustible a elevada presión a un colector común (common-rail), el cual alimenta a los inyectores. El control de la dosificación, tiempos de inyección (inicio y fin) y graduación, se realiza mediante una válvula hidráulica proporcional de actuación rápida situada en la alimentación a cada inyector. La válvula recibe una señal eléctrica de posicionamiento desde la unidad de control electrónica.

Los motores lentos inteligentes cuentan con control electrónico para gobierno de válvulas de escape y la inyección de combustible common-rail, lo cual proporciona ventajas importantes, entre las que se encuentra un consumo de combustible inferior en cualquier condición de trabajo, funcionamiento muy estable y sin producción de humos a velocidades muy bajas. Pueden funcionar sin humos a velocidades de un 10-12 % de la nominal (velocidades más lentas que las obtenidas en motores convencionales). Esto es posible gracias a un control preciso de la inyección, presiones de inyección y tiempos de apertura y cierre de la válvula de escape gestionados en todo momento por la unidad de control electrónico, que va corrigiendo los parámetros de operación, para obtener los más adecuados para cada condición de trabajo.

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Publicado el 2019-05-16 19:07:00 por Carlos Rodríguez
   
 

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