Analisis de Maquinas: Motor marino MaK M25

viernes, 20 de agosto de 2021

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.

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