Emisiones en motores marinos II

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Las principales tecnologías para reducir las emisiones hasta dejarlas en los niveles TIER II o III según la zona en la que se navegue, se dividen en:

-Tecnologías húmedas: Uso de emulsiones agua-combustible y humidificación del aire de aspiración. Se reducen las temperaturas de combustión y con ello las emisiones de NO_x.

-Medidas internas: Medidas que afectan al proceso de combustión (usar el ciclo Miller o modificar la relación de compresión), al sistema de inyección (modificar el avance y/o el ratio de inyección, Common Rail, o motores duales gas-gasoil), o a la presión del aire de carga (modificación de la sobrealimentación o la recirculación de los gases de escape (EGR)). Son bastante más eficaces que las demás, de hecho de estas medidas la más idónea para alcanzar el nivel TIER III son los motores duales. Se explican a continuación por este motivo.

-Postratamiento de gases de escape: Medidas para tratar los gases de escape, como son la reducción catalítico-selectiva (inyectar amoniaco en los gases de escape para transformar de nuevo los NO_x en nitrógeno y vapor de agua) o el depurador húmedo (el gas contaminado atraviesa un líquido depurador para ser "limpiado").

Por último un breve resumen de las medidas internas:

Al adelantar las aperturas y retrasar los cierres, se consigue aumentar en forma significativa el rendimiento y las prestaciones del motor, al mejorar la velocidad con la que se vacía el cilindro de los gases de la combustión, y aumentar la cantidad de mezcla aire/combustible que ingresa al cilindro. Esto se consigue cambiando el árbol de levas del motor. En cuanto a la relación de compresión (relación entre el volumen máximo y mínimo que queda en el cilindro por el movimiento del pistón) aumentarla es la forma más eficaz de aumentar el par motor, se consigue que el gas se comprima más y aumente su presión y temperatura para una combustión más potente y rápida, aumentando la potencia, pero además aumentando la velocidad del ciclo, esto hace que el encendido se tenga que retrasar y conlleva el beneficio de que el pistón podrá comprimir unos grados más los gases a menos presión que si se estuvieran produciendo la combustión. Sin embargo al aumentar mucho la relación de compresión pueden aparecer problemas de picado, esto es, en lugar de la combustión normal en el cilindro se produce una segunda explosión debida a la liberación brusca de la presión de los gases que puede destruir el cilindro o el total del motor.

El ciclo Miller es una variación del ciclo Otto en la que, variando la relación de compresión, los ángulos de apertura y cierre de las válvulas, así como aumentando el tamaño del cilindro, se logra al final reducir la temperatura de combustión, reduciendo las emisiones de NOx sin perjudicar demasiado las prestaciones del motor. Con el ciclo Miller se puede cumplir con el nivel TIER II.

El common-rail es un sistema electrónico de inyección a muy alta presión (hasta 2000 bar) en el que el combustible, en lugar de inyectarse de una vez se inyecta en varias dosis. Se consigue una mejor pulverización, que facilita la combustión completa.

La recirculación de los gases de escape (EGR) consiste en devolver una parte de los gases de escape al colector de admisión, donde se mezcla con el aire de admisión que iba a emplearse para la combustión, ralentizándose la combustión y bajando, por tanto, la temperatura. Esto provoca una reducción de las emisiones de NO_x, pero un aumento de CO e inquemados.

Por último merecen una mención especial los motores duales. Estos motores en lugar de quemar combustibles pesados queman mezclas de gas natural con distintas proporciones de diésel. Existen tres tipos de motores duales:

-Motores dual-fuel: usan una mezcla de gas a baja presión con alrededor de un 1 % de combustible diésel.

-Motores de gas con bujía: únicamente gas a baja presión encendido por bujía.

-Motores gas-diésel: emplea distintas mezclas de diésel con gas a alta presión (del orden de 300 bar).

Mientras que los dos primeros tipos de motor cumplen con la normativa TIER III, el tercero sólo cumple la TIER II, siendo lo habitual a día de hoy consumir combustibles pesados fuera de las zonas ECA y motores de gas en ellas.

Las ventajas de usar motores de gas son:

-Hasta un 25 % menos de emisiones de CO₂.

-No se emiten partículas ni SO_x (no incluyen azufre en su composición como ocurría con el combustible).

-Hasta un 90 % menos de emisión de NO_x.

-Ventajas económicas: Pueden adaptarse los motores ya existentes para su uso con gas, amortizándose la adaptación normalmente en 3 años. Además el coste del combustible es similar cuando no mayor al del gas.

Por esto este tipo de motores están a día de hoy en auge frente a otro tipo de medidas.