Eficiencia energética en el transporte marítimo. Influencia del estado funcional de los motores térmicos

Abstract

En este estudio de investigación titulado “Eficiencia energética en el transporte marítimo. Influencia del estado funcional de los motores térmicos”, se va a estudiar y comprobar que verdaderamente, las horas de funcionamiento de diferentes equipos del motor, cómo pueden ser las toberas de los inyectores, turbosoplantes y demás parámetros del sistema de inyección, influyen directamente en la emisión de contaminantes, tales como NOx, CO y material particulado. Se demostrará con este estudio de tesis, que el estado funcional de los motores marinos de gran potencia debe ser considerado algo fundamental para la disminución de emisiones.

Para ello, se debe tomar medidas en motores que lleven acumuladas horas de funcionamiento próximas a las correspondientes para la realización del overhaul (denominación del mantenimiento programado a las 15.000 horas de funcionamiento) durante la fase de operatividad de dichos motores. Una vez terminados los trabajos de mantenimiento del motor, se toman mediciones a bordo nuevamente.

Se toma este camino de investigación alentada por la propia Normativa actual (ANEXO VI de MARPOL 73/78) que establecen los límites de masa admisibles de emisiones contaminantes en función de las revoluciones del motor. Según la Normativa se realizan pruebas con motores de nueva construcción en bancos de pruebas. Sin embargo, este estudio demostrará que no es suficiente tomar valores de referencia en bancos de prueba, sino que, debido a que, a la propia operatividad de los motores, éstos pueden sufrir determinados desajustes, es por ello que se debería tener en cuenta estas circunstancias, y realizar un control más exhaustivo de las emisiones producidas en condiciones normales de funcionamiento a bordo.

Además, tampoco se tienen en cuenta, los límites de emisiones contaminantes que se sobrepasan cuando el motor trabaja con un exceso de horas de funcionamiento, y próximo a su parada por mantenimiento programado por horas de funcionamiento del motor, según protocolo del fabricante. Se ha comprobado que, tras el reemplazo de los inyectores y ajuste del sistema de inyección en general, el motor disminuye sus emisiones de NOx, CO y material particulado fundamentalmente.

En base al estudio de Tesis, se realizan unos cálculos comparativos en la medición de emisiones de contaminantes de motores marinos, antes y después de la realización del mantenimiento por overhaul, se estaría en condiciones de proponer un modelo óptimo de operación que minimice las emisiones.

Este estudio de tesis se centra, por tanto, en analizar la influencia que ejercen las toberas de los inyectores, y los sistemas de fluidos que intervienen en el proceso de combustión (combustible y aire) en la formación de los contaminantes anteriormente mencionados. Los inyectores son los responsables de inyectar el combustible en la cámara de combustión, dan forma a la curva de caudal de descarga y además afectan tanto a las presiones y temperaturas, como el tiempo de permanencia de los gases de escape en el interior del cilindro. Los factores que influyen directamente en la formación de emisores contaminantes son las altas temperaturas que se dan en la cámara de combustión y el tiempo de permanencia de los gases de escape en el interior del cilindro.

Como objetivo principal de este estudio de tesis figura el desarrollar un modelo óptimo de operación para minimizar las emisiones contaminantes. Se podrá cuantificar la disminución de las emisiones que se producen con la realización de los mantenimientos programados por el fabricante del motor.