Funcionamiento motor diesel marino

En este artículo exploraremos cómo estos motores diesel confiables y robustos han revolucionado la industria marina a lo largo de los años. Desde el transporte de carga hasta los barcos de recreo, los motores diesel marinos ofrecen una solución de energía confiable y rentable para una amplia variedad de aplicaciones. Discutiremos el diseño de estos motores, sus características de rendimiento, sus ventajas y desventajas, así como la importancia de la mantención preventiva. Desde nuestra escuela náutica en Barcelona somos conscientes de que esta información te ayudará a comprender la eficiencia y la fiabilidad de los motores diesel marinos y a tomar mejores decisiones para el uso de este equipo.

¿Cómo funciona un motor diésel marino?

Los motores térmicos tienen por objetivo transformar de una fuente de calor, la energía calorífica en mecánica. Para el caso de los motores endotérmicos, la energía mecánica se obtiene de transformar la energía química de combustibles, normalmente líquidos.

Se pueden dividir los motores alternativos según como se produzca la combustión: encendido por chispa y, encendido por compresión.

En el motor de compresión, se introduce el combustible dentro del cilindro gracias a un inyector. La cantidad será regulada por una bomba de inyección. El aire que se comprimirá intensamente, entra por la válvula de admisión.

Debido a que el aire se calienta durante la fase de compresión, no será necesaria una bujía para hacer saltar la chispa, que hará empezar la combustión instantánea. Estos son los motores diésel. Cuando se requiere una chispa para empezar la combustión mediante una bugía, hablaremos de motores de explosión, o gasolina.

Una vez producida la combustión, los aros del pistón impiden el paso de los gases entre el cilindro y el pistón. Estos gases empujan al pistón transmitiendo el empuje a la biela y manivela del eje del cigüeñal.

El movimiento alternativo del pistón, es transformado en movimiento rotativo en el eje del cigüeñal que gira entre cojinetes de bancada.

El gas se escapa por la válvula de escape y va al colector de escape. Tanto la válvula de admisión como la de escape son accionadas por los órganos de distribución: Un eje de camones o levas, movido por transmisión mediante cadena o engranajes, des del eje del cigüeñal.

Ciclos de un motor

Se dice que un motor alternativo es de 4 tiempos cuando se realiza el ciclo en 4 carreras del pistón. Y de 2 tiempos cuando se realiza en 2 carreras. O lo que es lo mismo, en 2 revoluciones del eje del cigüeñal y 1 revolución del eje del cigüeñal, respectivamente.

El ciclo de 4 tiempos es el que presenta mayor facilidad de compresión, a parte de ser los más comunes. Éste comprende las siguientes fases:

• Admisión
• Compresión
• Combustión
• Escape

Durante la carrera del pistón hacia la parte inferior, se produce una presión tal de aspiración del fluido. En su debido momento, se abrirá la válvula de admisión permitiendo la entrada del aire al cilindro.

Cerrada la válvula de admisión, el pistón empieza su carrera ascendente hacia la parte superior del cilindro, comprimiéndose así la carga.

Con el pistón en el punto muerto superior de su carrera, se inyecta el combustible, y poco después del final de la carrera ascendente, se produce la combustión.

Los gases empujan al pistón hacia abajo y se empieza a abrir la válvula de escape, así se van liberando los gases que aún están bajo cierta presión.

El pistón va a expulsar los gases restantes en el cilindro con su última etapa a medida que vuelve a ascender el pistón.

Diferencias entre motores diésel marinos y convencionales

Un motor marino se refrigera por agua de mar. Ésta refrigeración se puede producir de manera directa, de tal forma que por el interior del motor circula el agua salada en un circuito abierto. O bien, de manera indirecta, es decir, el agua que circula por el interior del motor es agua dulce con anticongelante; Al calentarse el agua dulce que circula por el interior en un circuito cerrado, debida la combustión interna en el cilindro del motor, será necesario enfriarla para así continuar con su función refrigerante.

Quien se ocupará de enfriar el agua dulce de refrigeración, será el agua salada en un circuito abierto a través de un intercambiador de calor.

El sistema de refrigeración en un coche funcionaría de forma similar a la refrigeración indirecta, pero en éste caso no interviene agua salada, sino que será el aire quien se ocupe de enfriar el agua de refrigeración.

Otra diferencia se trata de la reductora. Éste elemento acoplado al motor permite poder transmitir la potencia necesaria a la hélice a menor velocidad de rotación. Debido a que si las hélices aumentan la velocidad de giro, por encima de la de diseño, se forma el efecto de cavitación (provocando daños a las palas sin aumentar la velocidad de avance). Será necesario pues poder reducir la velocidad de giro del motor para obtener la mayor eficiencia al avance.

Sistema de refrigeración

La combustión continua en el interior del cilindro, produce en los motores alternativos temperaturas elevadas, comprendidas entre 1700ºC y 2500ºC. Éste calor es recibido por las paredes del cilindro y pistón, así como la culata y las válvulas. Por lo que si no están debidamente refrigeradas, pueden sufrir daños irreparables que perjudicarían completamente el funcionamiento del motor.

¿Cómo se enfrían los motores marinos?

La absorción del calor se produce mediante un fluido líquido (agua) o bien gaseoso (aire), que circula por las paredes a refrigerar. Así pues podemos distinguir entre refrigeración por aire y refrigeración por agua. Normalmente los motores marinos se van a refrigerar por agua.

Generalmente podemos decir que, el agua entra al motor por la parte inferior del cilindro y debe escapar por la parte más alta, de este modo evitar la formación de bolsas de vapor.

El agua que se utiliza puede ser “consumida”, es el caso de la refrigeración directa con agua de mar. Es la más económica pero requiere de más mantenimiento para evitar incrustaciones y depósitos de sal. Además, el agua de mar es muy corrosiva.Vamos a utilizar este sistema en motores más pequeños, tipo los fueraborda.

¿Cómo funciona elsistema de refrigeración indirecta?

El agua circula por el motor en un circuito cerrado, pasando a uno o más intercambiadores de calor, donde se refrigera el agua dulce que estaba muy caliente. El agua que enfría el agua dulce es agua salada que normalmente primero pasa por un intercambiador de calor para enfriar el aceite de lubricación del motor. Un motor demasiado frío provoca efectos de desgaste en sus partes móviles y mala combustión. Por lo que podrá perjudicar de manera irreparable el motor.

El agua de mar por un lado, va a tener su propio circuito independiente, por el que entrará al barco por una toma de mar, pasará por un filtro en la caja de la toma de mar. Ésta a un colector será succionada por una bomba o varias bombas, para hacer circular el agua por todos los intercambiadores y elementos necesarios, según la planta del buque. Por otro lado, el agua dulce, sea agua destilada producida a bordo, o agua con anticongelante, circula des del tanque que la contiene mediante bombas a los distintos puntos del motor.

Se puede distinguir sistema de agua dulce de alta temperatura y de baja temperatura. El agua de alta temperatura, alrededor de 80 ºC, refrigera la camisa del motor, la culata, válvulas, y la primera etapa de la compresión en el turbocompresor. El agua de baja temperatura refrigera el agua de alta temperatura y la 2ª etapa de compresión en el turbocompresor, así como el aire acondicionado, etc. El agua de baja temperatura será la que se refrigera con agua salada en un intercambiador de calor.

¿Cuántos litros de aceite lleva el motor de un barco?

Hablar de la cantidad de aceite que lleva un motor de barco va a depender de qué motor estemos hablando.

Como referencia podemos dar los siguientes valores para motores fueraborda:

1 litro para motores de hasta 15CV.

1,5 litros para motores de hasta 30CV.

2,7 litros para motores de 60CV.

La cantidad de aceite que hay que poner al motor cuando se haga el mantenimiento de cambio de aceite, por ejemplo, nos lo va a decir el manual del usuario del motor facilitado por el fabricante. En éste vamos a encontrar también qué tipo de aceite lubricante lleva el motor.

¿Qué tipo de motor marino es el más utilizado en la actualidad?

Actualmente encontramos distintas configuraciones para la planta propulsora de una embarcación. Las hay que siguen con los motores de combustión interna convencionales que utilizan combustibles fósiles con bajo contenido de azufre. Otros son motores duales que utilizan dos tipos de combustibles en función de su navegación: estando en puerto pueden consumir Gas Natural licuado, o gasoil, mientras están en navegación consumirán fuel oil siempre respetando las normativas sobre la contaminación.

Unos otros son motores convencionales, que consumen combustibles fósiles, pero gracias al uso torres de lavado para los gases de escape, pueden utilizar combustibles con mayor cantidad de azufre.

Otros motores pueden ser de combustión interna, consumiendo combustibles fósiles como gasoil, pero que en ciertos momentos se cambia la planta para utilizar motores eléctricos según la navegación.

El uso del motor eléctrico para la propulsión del buque, cada vez es más común. Pero hay que recordar que éstos van a necesitar alguna fuente de energía para cargar el banco de baterías. Esta fuente de energía puede proceder de un motor de combustión, o bien de placas solares, por ejemplo.

Así, podríamos decir que el uso del motor de combustión interna, sigue siendo el más utilizado en el mundo marítimo. Hay que decir que esto no quiere decir que el sector naval no este progresando en el uso y la implementación de modelos más respetuosos con el medio ambiente. De hecho, las plantas con sistemas híbridos hace décadas que están implementadas antes de que llegaran en los coches.

Entre los motores de los buques encontramos los fueraborda y los intraborda. Podríamos decir a groso modo, que los fueraborda los encontramos mayoritariamente en los buques de recreo de corta eslora. Lo que no quiere decir que no podamos encontrar motores intraborda en una lancha.

¿Cuántos caballos de fuerza tiene un motor de barco?

La potencia que va a tener el motor de una embarcación va a depender de muchos factores: la carga que hay que transportar, la velocidad de crucero deseada, las formas del casco, cuantos motores para la propulsión se van a instalar, el espacio que ocupan, etc.

Podemos hablar de motores fueraborda de 15CV hasta 350CV o más. Para motores intraborda, encontramos motores de grandes dimensiones, de hasta 114.780CV como es el caso del Wärtsilä RT-FLEX96C.

¿Cuántos litros de combustible consume un barco?

Igual que en el caso de la cantidad de aceite que llevan los motores, el consumo de combustible de un motor va a depender del tipo de motor, así como que tipo de normativa sigue respecto a la contaminación, la potencia nominal, las vueltas por minuto a las que gira, el régimen de potencia a la que trabaja. Para hacernos a la idea de lo que puede consumir un motor, vemos a continuación los siguientes valores, en relación al consumo/hora:

Para un fuera borda

Para un intraborda