En aquest article explorarem com aquests motors dièsel de confiança i robustos han revolucionat la indústria marina al llarg dels anys. Des del transport de càrrega fins als vaixells d’esbarjo, els motors dièsel marins ofereixen una solució d’energia de confiança i rendible per a una àmplia varietat d’aplicacions. Discutirem el disseny d’aquests motors, les seves característiques de rendiment, els seus avantatges i desavantatges, així com la importància del manteniment preventiu. Des de la nostra escola nàutica a Barcelona som conscients que aquesta informació t’ajudarà a comprendre l’eficiència i la fiabilitat dels motors dièsel marins i a prendre millors decisions per a l’ús d’aquest equip.
Contenido
¿Com funciona un motor dièsel marítim?
Els motors tèrmics tenen per objectiu transformar d’una font de calor, l’energia calorífica en mecànica. Per el cas dels motors endotèrmics, l’energia mecànica s’obté de transformar l’energia química de combustibles, normalment líquids.
Es poden dividir els motors alternatius segons com es produeixi la combustió: encesa per xispa, encesa per compressió.
En el motor de compressió, s’introdueix el combustible dins del cilindre gracies a un injector. La quantitat serà regulada per la bomba d’injecció. L’aire que es comprimirà intensament, entra per la vàlvula d’admissió.
Degut a que l’aire s’escalfa durant la fase de compressió, no serà necessària una bugia per fer saltar la xispa, que farà començar la combustió instantània. Aquests són els motors dièsel. Quan es requereix una xispa per començar la combustió mitjançant una bugia, parlarem de motors d’explosió, o gasolina.
Un cop produïda la combustió, els anells del pistó impedeixen el pas dels gasos entre el cilindre i el pistó. Aquests gasos empenyen el pistó transmetent l’empenta a la biela i manovella de l’eix del cigonyal.
El moviment alternatiu del pistó, és transformat en moviment rotatiu a l’eix del cigonyal que gira entre coixinets de bancada.
El gas s’escapa per la vàlvula d’escapament i va al col·lector d’escapament. Tant la vàlvula d’admissió com la d’escapament son accionades pels òrgans de distribució: Un eix de lleves, mogut per transmissió mitjançant cadena o engranatges, des de l’eix del cigonyal.
Cicles d’un motor
Es diu que un motor alternatiu és de 4 temps quan es realitza el cicle en 4 carreres del pistó. I de 2 temps quan es realitza en 2 carreres. O el que és el mateix, en 2 revolucions de l’eix de cigonyal i 1 revolució de l’eix del cigonyal, respectivament.
El cicle de 4 temps és el que presenta major facilitat de comprensió, a part de ser dels més comuns al mercat. Aquest comprèn les següents fases:
- Admissió
- Compressió
- Combustió
- Escapament
Durant la carrera del pistó cap a la part inferior, es produeix una pressió tal d’aspiració del fluid. En el seu degut moment, s’obrirà la vàlvula d’admissió permetent l’entrada de l’aire al cilindre.
Tancada la vàlvula d’admissió, el pistó començarà la seva carrera ascendent capa la part superior del cilindre, comprimint així la càrrega.
Amb el pistó en el punt mort superior de la seva carrera, s’injecta el combustible, i poc després del final de la carrera ascendent, es produeix la combustió.
Els gasos empenyen el pistó cap a baix i es comença a obrir la vàlvula d’escapament, així es van alliberant els gasos que encara estan sota una certa pressió.
El pistó va expulsant la resta dels gasos en el cilindre amb la seva última etapa a mesura que torna a ascendir el pistó.
Diferències entre motores dièsel marítimsi convencionals
Un motor marítim es refrigera per aigua de mar. Aquesta refrigeració es pot produir de manera directa, de tal manera que per l’interior del motor circula l’aigua salada en un circuit obert. O bé, de manera indirecta, és a dir, l’aigua que circula per l’interior del motor és aigua dolça amb anticongelant; Al escalfar-se l’aigua dolça que circula per l’interior en un circuit tancat, deguda la combustió interna en el cilindre del motor, serà necessari refredar-la per així continuar amb la seva funció refrigerant.
Qui s’ocuparà de refredar l’aigua dolça de refrigeració, serà l’aigua salada en un circuit obert a través d’un intercanviador de calor.
El sistema de refrigeració en un cotxe funcionaria de manera similar a la refrigeració indirecte, però en aquest cas no intervé l’aigua salada, sinó que serà l’aire que s’ocuparà de refredar l’aigua de refrigeració.
Una altra diferència entre un motor dièsel marítim i un de convencional, és la reductora. Aquest element acoblat al motor permet poder transmetre la potència necessària a l’hèlix a menor velocitat de rotació. Degut a que si les hèlices augmenten la velocitat de gir, per sobre la de disseny, es forma l’efecte de cavitació (provocant danys a les pales sense augmentar la velocitat d’avanç). Serà necessari doncs poder reduir la velocitat de gir del motor per obtenir la major eficiència a l’avanç.
Sistema de refrigeració
La combustió continua a l’interior del cilindre, produeix en els motors alternatius temperatures elevades compreses entre 1700 ºC i 2500 ºC. Aquesta calor és rebuda per les parets del cilindre i pistó, així com la culata i les vàlvules. De manera que si no estan degudament refrigerades, poden patir danys irreparables que perjudicaran completament el funcionament del motor.
¿Comesrefrigerenels motors marins?
L’absorció de la calor es produeix mitjançant un fluid líquid (aigua) o gas (aire), que circula per les parets a refrigerar. Així doncs podem distingir entre refrigeració per aire i refrigeració per aigua. Normalment els motors marins van refrigerats per aigua.
Generalment podem dir que, l’aigua entra al motor per la part inferior del cilindre i ha d’escapar per la part més alta, de tal manera evitar formacions de bosses de vapor.
L’aigua que s’utilitza pot ser “consumida”, és el cas de la refrigeració directe amb aigua de mar. És la més econòmica però requereix de més manteniment per evitar incrustacions i dipòsits de sal. De més a més, l’aigua de mar es molt corrosiva. S’utilitzarà aquest sistema en motors més petits, tipo els foraborda.
¿Com funciona el sistema de refrigeració indirecta?
L’aigua circula pel motor en un circuit tancat, passant a un o més intercanviadors de calor, on es refrigera l’aigua dolça que estava molt calenta. L’aigua que refreda l’aigua dolça és aigua salada que normalment primer passa per un intercanviador de calor per refredar l’oli de lubricació de motor. Un motor massa fred provoca efectes de desgast en les seves parts mòbils i mala combustió. De manera que podria perjudicar el motor de forma irreparable.
L’aigua de mar per un costat, tindrà el seu propi circuit independent, per el que entrarà al vaixell per una toma de mar, passarà per un filtre a la caixa de la toma de mar. Aquesta anirà a un col·lector on serà succionada per una bomba o varies bombes, per fer-la circular per tots els intercanviadors i elements necessaris, segons la planta del vaixell. Per un altre costat, l’aigua dolça sigui destil·lada produïda a bord, o aigua amb anticongelant, circula des del tanc que la conté mitjançant bombes als diferents punts del motor.
Es pot distingir entre el sistema d’aigua dolça d’alta temperatura i de baixa temperatura. El d’alta temperatura, al voltant dels 80 ºC, refrigera la camisa del motor, la culata, vàlvules, i la primera etapa de la compressió al turbocompressor. L’aigua de baixa temperatura refrigera l’aigua d’alta temperatura i la 2ª etapa de la compressió en el turbocompressor, així com l’aire condicionat, etc. L’aigua de baixa temperatura serà refrigerada per aigua salda en un intercanviador de calor.
¿Quants litres d’oliporta el motor d’unvaixell?
Parlar de la quantitat d’oli que porta un motor marí pot dependre de quin motor estem parlant, doncs cada motor és diferent segons el fabricant.
Com a referència podem donar els següents valor per motors foraborda:
1 litres per motors de fins 15CV.
1,5 litres per motors de fins 30CV.
2,7 litres per motors de 60CV.
La quantitat d’oli que s’ha de posar al motor quan es fa el manteniment de canvi d’oli, per exemple, ens el dirà el manual de l’usuari del motor facilitat pel fabricant. En aquest trobarem també quin tipus d’oli lubricant cal utilitzar per aquell motor.
¿Quin tipus de motor marí es el més utilitzata l’actualitat?
Actualment trobem diferents configuracions per les plantes propulsores de les embarcacions. N’hi ha que segueixen amb motors de combustió interna convencionals que utilitzen combustibles fòssils amb baix contingut de sofre. Altres motors són duals, és a dir, que utilitzen dos tipus de combustibles en funció de la seva navegació: quan estan a port poden consumir Gas Natural liquat, o gasoil, mentre que quan estan en navegació consumiran fuel oil sempre respectant les normatives sobre la contaminació.
Uns altres són motors convencionals, que consumeixen combustibles fòssils, però gracies a l’ús de torres de neteja pels gasos d’escapament, poden utilitzar combustibles amb major quantitat de sofre.
L’ús del motor elèctric per a la propulsió del vaixell cada vegada és més comú. Però cal recordar que aquests necessiten alguna font d’energia per carregar el banc de bateries. Aquesta font d’energia pot provenir d’un motor de combustió, o bé per plaques solars, per exemple.
Així, podríem dir que l’ús del motor de combustió interna, segueix sent el més utilitzat en el món marítim. Cal remarcar que el sector naval no és que no progressi en l’ús i implementació de models més respectuosos amb el medi ambient, sinó que tot el contrari. De fet, les plantes amb sistemes híbrids fa dècades que estan implementades als vaixells abans de la popular arribada en els cotxes.
Entre el motors dels vaixells podem trobar els foraborda i els intraborda. Podríem dir a groso modo, que els foraborda els trobarem majoritàriament en els vaixell d’esbarjo de petita eslora. Però no vol dir que no puguem trobar motors intraborda en una llanxa.
¿Quants cavalls de força té un motor marítim?
La potència que tindrà un motor d’una embarcació dependrà de molts factors: la càrrega a transportar, la velocitat de creuer desitjada, les formes del casc, quants motors per la propulsió s’instal·laran, l’espai que ocuparan, etc.
Podem parlar de motors foraborda de 15CV fins a 350CV o més. Per motors intraborda, trobem motors de grans dimensions com per exemple el cas del Wartsila RT-FLEX96C de 114.780CV.
¿Quants litres de combustible consumeix un vaixell?
Igual que en el cas de la quantitat d’oli que porten els motors, el consum de combustible dependrà del tipus de motor, així com la normativa respecte la contaminació que segueixen, la potència nominal, les voltes per minut a les que gira, el règim de potència al que treballa, etc. Per fer-nos una idea del que pot consumir un motor, veiem a continuació els següents valors, en relació al consum/hora:
Per un foraborda:
| Revolucions | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 |
| 25CV | 1L | 2L | 4L | 6L |
| 90CV | 5L | 10L | 15L | 20L |
| 250CV | 12L | 20L | 40L | 60L |
Per un intraborda:
| Revolucions | 1000 | 2000 | 3000 |
| 30CV | 0,7L | 2L | 5L |
| 75CV | 1,1L | 5L | 18L |
| 260CV | 2,5L | 13L | 34L |