jueves, 3 de abril de 2014

La importancia de la Inyección de Combustible en la disminución de gases contaminantes de Motores Diesel Marinos

La inyección de combustible ha tomado una importancia cada vez más significativa y junto con la electrónica y los sistemas de control de carga del motor, permite reducir simultáneamente las emisiones de gases de escape contaminantes a la atmosfera y reducir sustancialmente los consumos de combustible, permitiendo el desarrollo de motores de óptimas características.

Desde el comienzo del año 2000, cuando IMO (International Maritime Organization) definió a nivel mundial los límites de emisiones de óxidos de nitrógeno para motores marinos, la optimización de tales motores para conseguir niveles mínimos de contaminantes ha llegado a ser un objetivo primordial. 

La Organización Marítima Internacional (IMO) y la Unión Europea (EU), también han establecido límites 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 límite 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”.

Cuando el combustible diesel con azufre se consume en la cámara de combustión de un motor, se forman óxidos de azufre que reaccionan con el vapor de agua para formar el ácido sulfúrico. Al igual que el sulfuro de hidrógeno, si estos vapores de ácidos se condensan, atacan químicamente las superficies de metal de las guías de válvula, de las camisas de los cilindros y pueden afectar a los cojinetes.

Por ejemplo, cuando la temperatura de las camisas de los cilindros sea inferior a la temperatura de rociado del ácido sulfúrico, y el aceite de lubricación no tenga suficiente reserva de alcalinidad (Número de Base) para neutralizar el ácido, las camisas se pueden desgastar diez veces más rápido.

Cuando se producen daños debido a la presencia de azufre en el combustible, habrá pocos cambios en la potencia del motor. Pero, con frecuencia, el desgaste corrosivo traerá consigo un consumo excesivo de aceite y escape de gases, causando la reconstrucción prematura del motor.

Las reglamentaciones mencionadas anteriormente han 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.

Sistema de Inyección commonrail

El último desarrollo para la inyección de combustible en un Motor Diesel es el conocido como Common Rail. Su principal característica es que no dispone de una bomba inyectora distribuidora, sino que la presión (que alcanza valores muy elevados, pudiendo llegar a ser de aproximadamente 1.400 bar) se genera en una bomba sin ningún tipo de sincronismo con el cigüeñal. La sincronización de los inyectores se logra por medios electrónicos (captadores, sondas, actuadores, etc.).

El conducto común, (common rail) es una tubería de la que parte una ramificación para cada inyector. La principal ventaja de este sistema es que la presión con que trabaja es casi independiente de las RPM del motor y de su carga; es decir, que aunque el motor gire despacio, es posible inyectar el gasoil a una presión muy alta y casi constante durante todo el proceso de inyección.

Este sistema ofrece una serie de ventajas con respecto a los sistemas de alimentación tradicionales, que se traduce en una mayor potencia específica, un menor consumo y menor emisión de gases contaminantes; además, los motores resultan menos ruidosos.

Al no haber un sistema mecánico que rija cuándo se debe inyectar el combustible, se puede elegir libremente cuándo inyectar, incluso realizar varias inyecciones en un mismo ciclo.

En los sistemas más avanzados hay hasta 5 inyecciones en vez de sólo la pre-inyección y la principal.

El calculador de inyección incorpora los siguientes parámetros:

- régimen motor
- temperatura del agua
- temperatura del aire
- temperatura del combustible
- presión del combustible
- presión atmosférica
- posición del acelerador
Y realiza las funciones siguientes:
- determinar la duración de inyección a partir de la presión de combustible
- gobernar, una pre-inyección y la inyección principal
- gobernar el caudal de combustible inyectado
El sistema de control electrónico asegura que el tiempo que dura la inyección, su comienzo y su final (lo que se llama en términos técnicos el timing) sea calculado con precisión de microsegundos para cada punto de la curva de potencia del motor. 
Precisión en la producción
La característica común de todos los componentes del sistema de inyección de combustible es el grado de precisión con el que deben ser producidos. 
Presiones de combustible, que durante muchos años fueron incontrolables e inalcanzables, son ahora fáciles de obtener. 
Otro factor que hay que tener en cuenta son los enormes esfuerzos mecánicos a que están sujetos los inyectores. Son fabricados con unas tolerancias extremadamente pequeñas, que requieren precisiones de milésimas de milímetro.
Uno de los componentes más interesantes de un inyector, desde el punto de vista tecnológico, es la aguja del mismo. Para que sea capaz de absorber hidráulicamente las fuerzas laterales con ayuda del combustible, se mecanizan ranuras microscópicas helicoidales en el eje de la aguja. 
El combustible fluye a lo largo de estas ranuras a alta presión, moviéndose así en espiral alrededor de la aguja del inyector de forma que la acción de la menor fricción de la aguja asegure un grado alto de fiabilidad operativa.
Otra parte importante de los inyectores son las toberas de inyección y se puede ver todo lo relacionado con ellas AQUI
 

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