Motor marino MaK M25

La marca de motores diésel MaK, pertenece al fabricante alemán de motores diésel de cuatro tiempos y media velocidad Maschinenbau Kiel GmbH, y desde el año 1997 integrado en el grupo  norteamericano Caterpillar. La serie M25 son motores de media velocidad de cuatro tiempos diésel, con sobrealimentación por medio de turbocompresor y enfriador por agua del aire de carga. 

• DESCRIPCIÓN GENERAL:

Dentro de la serie M25 existen versiones de 6, 8 y 9 cilindros en línea. Contando con cilindros de carrera larga, con 255 mm de diámetro y carreras de pistón de 400 mm, por lo que tienen una relación de 1,56 que es una carrera bastante larga. El modelo más potente de la serie es la version de 9 cilindros, que desarrolla una potencia de 2.950 Kw a 750 rpm, cuando trabaja con una presión media efectiva de 25,8 bar. Su consumo específico es bastante bajo, de solo 183 g/kw.h operando al 85 % de MCR. Si opera a plena potencia (100% de MCR) el consumo específico sube ligeramente hasta 184 g/kw.h., lo cual corresponde con un rendimiento efectivo energético del 45,8 %.

Las culatas son independientes para cada cilindro y cada una de ellas cuentan con cuatro válvulas por cilindro (dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape, estas más pequeñas). Existe también en culata una válvula de arranque por aire comprimido a cilindros, que es el sistema más frecuente para el arranque en motores diésel de media velocidad. También está en culata la válvula de purgas, donde se puede conectar un sistema de monitorización para la extracción de diagramas indicados. El inyector de combustible tiene tobera de orificios múltiples y va emplazado en posición central.

La culata cuenta con sistema de distribución para mando de las válvulas por el sistema OHV, con árbol de levas lateral en el cárter que acciona las barillas empujadoras y estas a su vez los balancines en culata, cada balancín permite la apertura de dos válvulas por medio de un yugo.

• FICHA TÉCNICA:

En la tabla siguiente comparamos el Mak 9 M 25, con el motor Barreras Deutz RB V12 350 y el MAN 7L 32-40.

	MAN 32/40 7L	Barreras Deutz	Mak 9 M25
Tipo de motor	4T, Diesel	4T, Diesel	4T, Diesel
Nº Cilindros	7	12	9
Sistema barrido	Turbo+Intercooler	Turbo+Intercooler	Turbo+Intercooler
Presión de barrido (bar, man.)
Diámetro (mm)	320	400	255
Carrera (mm)	400	500	400
Cilindrada unit (l)	32,17	62,83	20,43
Cilindrada total (l)	225,19	753,98	183,85
Potencia efectiva (Kw)	3360	2940	2970
Velocidad (r.p.m)	750	430	750
Par Motor (Kg-m))	4360,9	6655,5	3854,8
P.m.e, medida (bar)	23,87	10,88	25,85
Peso del motor (Kg)	42000	55000	29600
Velocidad media del piston (m/s)	10,0	7,2	10,0
Cons. específico a 100% MCR (g/kw.h)	181	216	184
Potencia específica (Kw/L)	14,92	3,90	16,15
Densidad de potencia (Kw/T)	80,0	53,5	100,3
Rendimiento efectivo (100% MCR)	0,466	0,390	0,458

El rendimiento efectivo obtenido por el MaK M25 alcanza un valor del 45,8%, lo cual puede considerarse un valor bastante bueno, siendo ligeramente peor que el obtenido por el MAN 32-40. 

Si comparamos el MaK M25 con el Barreras Deutz RBV12 350 podemos observar que ambos obtienen una potencia muy similar, pero el MaK consigue un consumo de combustible sensiblemente más bajo, con un tamaño de motor menor y una masa de unos 25.000 kg menos. Los valores de potencia específica y densidad de potencia ratifican estas afirmaciones. Se observa también la enorme diferencia existente en la presión media efectiva, con 25,85 bar para MaK y 10,88 bar para Barreras Deutz, lo cual demuestra la importante progresión en la técnica de los motores marinos a lo largo de más de 40 años de evolución que separan ambos motores.

• TECNOLOGIA:

El fabricante ha tenido como objetivo sentar las bases para obtener unos bajos niveles de emisión en su nueva serie de motores de velocidad media, M20, M25, M32, y el más moderno M43. Estos diseños de motores tienen en común la característica de realizar una aproximación a la combustión a presión constante, y la obtención de un elevado rendimiento a una presión máxima de encendido prefijada, mediante los siguientes factores:
- Larga Carrera del Pistón
- Alta relación Carrera / Diámetro
- Alta relación de compresión
- Alta presión de encendido
- Inyección de combustible intensa
- Forma adecuada del proceso de inyección
- Ajuste ('Timing") optimizado

 

Los motores de carrera larga ofrecen claras ventajas que proceden de la libertad a la hora de elegir el modelo y proyecto de la cámara de combustión y las relaciones de compresión, esenciales para disminuir el nivel de NOx, según argumenta este fabricante. Una carrera larga también favorece la obtención de unos bajos niveles de consumo de combustible conduciendo a ventajas en la calidad de la combustión, intercambio de gases, y rendimiento mecánico.

Una particularidad de los motores Mak es la incorporacion del sistema  Flex Cam Technology (FCT):

Con el objetivo de la reducción de emisiones contaminantes la tecnología FCT logra la sinergia entre sistemas de combustible flexibles y sistemas de sobrealimentación avanzados con el máximo aprovechamiento del diseño actual del motor. Mientras se mantiene una alta presión en la inyección de combustible sobre todo el rango operativo, la utilización de un mecanismo junto al arbol de levas permite variar los tiempos de distribución de las válvulas, al mismo tiempo variando los tiempos de inyección de combustible, se permite optimizar el funcionamiento del motor evitando la formación de humos negros contaminantes. 

Según MaK, esta combinación de flexibilidad en el comienzo de la inyección, y flexibilidad en el ajuste ó "timing" de las válvulas, con el efecto de una variación en la recirculación de los gases de escape tiene la ventaja de ser compatible con la utilización de combustibles pesados, puesto que no existe ni contaminación, ni incremento en el desgaste de los elementos. Los límites del ajuste son función de la temperatura de los gases de escape. Otra ventaja de tal sistema radica en la posibilidad de trabajar con combustibles pesados en régimen de mínimo consumo de combustible, pudiendo cambiarse a funcionamiento con gasoil, con baja emisión de NOx (reducción del 20-25%) cuando el buque se aproxime a la costa o entre en las aguas territoriales. 

 

• VIDEOS:

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• Curso de inspección y mantenimiento predictivo en motores diésel marinos

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ENLACES RECOMENDADOS:

• Maschinenbau Kiel GmbH
• Comparativa entre un motor lento y otro de media velocidad
• Motor de media velocidad Barreras-Deutz RBV 12350
• Comparativa del motor FM 38-D8-1/8 frente a sus rivales
• Sulzer serie RD
• MAN de la serie KSZ
  
• MAN 7L 32-40 
• Historia de los Motores Sulzer
• Motores marinos de baja velocidad modernos
• EL MOTORISTA TEÓRICO Y PRÁCTICO (Editorial Valle-Collantes - 1958) 
• Reglaje de válvulas de un motor de cuatro tiempos marino 
• Compatibilidad de aceites lubricantes
  
• ¿Por qué cursos técnicos online?

Emisiones contaminantes en vehículos

Las emisiones contaminantes en motores de combustión interna han llegado a ser un problema medioambiental muy importante, con consecuencias en la salud de las personas y demás seres vivos y también en el calentamiento global de la temperatura del planeta. Es por ello que los gobiernos han decidido poner en marcha medidas drásticas para reducir estas emisiones de gases no deseables para el medio ambiente.

Los tipos más comunes de Motores de combustión interna son:

1. El motor de explosión según ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo desarrolló, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina.
2. El motor diésel, llamado así en honor del ingeniero alemán Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo.
3. La turbina de gas.
4. El motor rotativo o Motor Wankel.

En los vehículos los motores más utilizados son los dos primeros. Entendemos por vehículo los automóviles de turismo, camiones, autobuses,​ furgonetas,​ motocicletas, motocarros y cuatriciclos.

• EMISIONES CONTAMINANTES:

Centrándonos en las emisiones producidas en la tubería de escape tenemos entre los principales elementos los siguientes:

• Hidrocarburos: son partículas que no reaccionaron en la combustión o lo hicieron parcialmente, y es el mayor contribuyente de lo que se conoce como el smog de las ciudades, reconocido como altamente tóxico para la salud. Pueden causar daños y problemas en el hígado así como cáncer si se está continuamente expuesto a este elemento.
• Óxido de nitrógeno (NOx): Son generados cuando el nitrógeno reacciona con el oxígeno del aire bajo las condiciones de alta temperatura y presión que se presentan dentro del motor. Las emisiones de estos óxidos de nitrógeno contribuyen también a la creación del smog, así como a la formación de la lluvia ácida.
• Monóxido de carbono (CO): Es un resultado de la combustión incompleta debido a la ineficiencia de estas tecnologías. Uno de los efectos nocivos es que disminuye la capacidad natural de la sangre para cargar oxígeno en las células, lo que conlleva peligrosos riesgos de enfermedad cardíaca.
• Dióxido de carbono (CO2): Las emisiones del dióxido de carbono son un aspecto de gran preocupación en el marco del calentamiento global puesto que es un gas que produce efecto invernadero, cada vez más común.

• EMISIONES SEGUN EL TIPO DE MOTOR:

 

• EMISION DE PARTÍCULAS:
  

• NORMAS EURO DE EMISIONES:

 

Las normas de emisión se definen en una serie de directivas de la Unión Europea con implantación progresiva que son cada vez más restrictivas. Actualmente, las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOX), Hidrocarburos (HC), Monóxido de carbono (CO) y partículas están reguladas para la mayoría de los tipos de vehículos, incluyendo automóviles, camiones, trenes, tractores y máquinas similares, barcazas, pero excluyendo los barcos de navegación marítima y los aviones. Para cada tipo de vehículo se aplican normas diferentes. El cumplimiento se determina controlando el funcionamiento del motor en un ciclo de ensayos normalizado. Los vehículos nuevos no conformes tienen prohibida su venta en la Unión Europea, pero las normas nuevas no son aplicables a los vehículos que ya están en circulación. En estas normas no se obliga el uso de una tecnología en concreto para limitar las emisiones de contaminantes, aunque se consideran las técnicas disponibles a la hora de establecer las normas.

• TENDENCIA EVOLUCION FUTURA:

ENLACES:

• Norma europea sobre emisiones contaminantes
• Tecnologías para reducir los NOx en motores diésel 
• Análisis CFD de un motor de 2T 
  
• Problemas de emisiones al pasar la ITV con un Nissan Primera 2.0L gasolina
  

 

ARTÍCULOS CIENTÍFICOS:

• Lamas, M.I.; Rodriguez, C.G. NOx reduction in diesel-hydrogen engines using different strategies of ammonia injection. Energies, vol. 12, 1255, 2019.
• Lamas, M.I.; Rodríguez, C.G. Numerical model to analyze NOx reduction by ammonia injection in diesel-hydrogen engines. International Journal of Hydrogen Energy, vol. 42, pp. 26132-26141, 2017.
• Lamas Galdo, M.I.; Rodríguez Vidal, C.G.; Rodríguez García, J.D. Modelo de mecánica de fluidos computacional para el estudio de la combustión en un motor diesel de cuatro tiempos. DYNA, vol. 88(1), pp. 91-98, 2013.
• Lamas Galdo, M.I.; Rodríguez Vidal, C.G.; Rodríguez García, J.D. Aplicación del método level set para modelar el proceso de combustión premezclada en un motor Otto de dos tiempos. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, vol. 29, pp. 234-240, 2013. 
• Maria Isabel Lamas Galdo; Laura Castro-Santos; Carlos G. Rodriguez Vidal. Numerical analysis of NOx reduction using ammonia injection and comparison with water injection. Journal of Maritime Science and Engineering, vol. 8, 109, 2020. 
• Maria Isabel Lamas Galdo; Juan de Dios Rodríguez, Jose Manuel Rebollido. Numerical Model to Analyze the Physicochemical Mechanisms Involved in CO2 Absorption by an Aqueous Ammonia Droplet. Int. J. Environ. Res. Public Health 2021, 18(8), 4119.