Motores Diesel. IMO II a la vista. Los desarrollos de MAN para reducir las emisiones de NOx.

Se trata de modificar las características básicas del motor como inyección de combustible, turbocompresión, regulación, timing de válvulas, etc., con el objeto de reducir las emisiones a la atmósfera.

Man Diesel, dentro de su programa I+D, ha conseguido alcanzar una elevada densidad de potencia y una considerable reducción de consumo de combustible y de las emisiones de NOx en los gases de escape, en el diseño de su último motor de cuatro tiempos.

La clave: la aplicación de “métodos primarios” de reducción de emisiones.

Esto consiste en modificar las características básicas del motor (inyección de combustible, turbocompresión, regulación, timing de válvulas, etc.)

Su variación influye en el proceso de combustión y, por lo tanto, en el rendimiento, consumo de combustible y producción de emisiones nocivas de los gases de combustión. Al actuar sobre partes integrantes del motor, no implica ni trabajo extra para el operador ni uso de equipos adicionales u otros consumibles.

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.

El objetivo de Man Diesel es, a través de los métodos primarios, eliminar estas zonas en la cámara de combustión sin incurrir en penalizaciones por elevado consumo de combustible y, si es posible, mejorar la eficiencia del combustible.

En estos últimos años, la adopción de métodos primarios que combinan 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, ha permitido a Man Diesel el desarrollo de motores con emisiones de NOx progresivamente menores.

Para mejorar la mezcla del aire-combustible, las medidas incluyen mejora de la geometría de la corona del pistón, reducción de la formación de vórtices a la entrada de la cámara de combustión, aumento de los ratios de compresión y presiones de inyección, así como mejora del pulverizado del inyector.

Las medidas para reducir las temperaturas de combustión incluyen una revisión del “timing” de la inyección, mejora del enfriamiento del aire de carga y combinación del “timing” de válvulas en ciclo Miller revisado, alta eficiencia y alta presión de turbocompresión.

Según explica la compañía, los puntos clave para lograr estas reducciones de NOx, a las que se unen una mayor potencia y un menor consumo de combustible, han sido las mejoras en la interacción de diversas medidas gracias a un control electrónico avanzado y una mayor intensificación del Ciclo Miller, que ha sido posible con la introducción de la turbosoplante en dos etapas, proporcionando relaciones de presión de hasta 7:1.

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 punta durante la combustión.

Sin embargo, un tiempo de admisión más corto podría conducir a que entrase menos aire de combustión en el cilindro, resultando menor potencia y par motor.

Para contrarrestar este efecto, la presión más elevada de la turbsoplante asegura que una cantidad de aire igual, o incluso mayor en el caso del nuevo paquete tecnológico Man Diesel, puede entrar en el cilindro en el menor tiempo disponible.

Durante las pruebas con Ciclo Miller intensivo en condiciones de plena carga y presiones de la turbosoplante de 6.5 hasta 7, Man Diesel ha obtenido reducciones del NOx de más del 30%, reducciones en el consumo de combustible de hasta el 8% y un aumento del 15% en el rendimiento de potencia específica.

Con objetivo de cubrir un amplio abanico de aplicaciones, MAN Diesel está desarrollando dos versiones del ciclo Miller basadas en diferentes paquetes tecnológicos.

Una versión con “timing” fijo de válvulas, turbosoplante de área variable de dos etapas e inyección de combustible tradicional que cubrirá las aplicaciones de generación de energía de carga base o continua.

Y otra versión del ciclo Miller para demandas variables de carga y “timing” de válvulas también variable según la carga, para aquellos consumidores que demanden un elevado rango de potencias, como por ejemplo, aplicaciones de suministro de energía en acerías, generación de energía en centrales diésel y/o propulsión marina; y en las que las presiones del aire son variables y a menudo muy elevadas.

Todo ello se complementa con un sistema de turbocompresión en dos etapas, el sistema “common rail” y un “timing” variable en la inyección de combustible.

Fuente MAN.