DIÉSEL&GAS

CARLOS MADONARCUSTOMER SERVICE MANAGER EN MAN DIESEL & TURBO ESPAÑA. PRIMESERV MADRID

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Mejora de prestaciones de plantas diésel en funcionamientoMAN PrimeServ es conocida por su extensa red de servicio para motores diésel de 2 y de 4 tiempos. Aparte del suministro de repuestos, MAN PrimeServ es especialista en la aplicación de modernas tecnologías para mejorar las prestaciones de motores en servicio, los llamados “upgrade products”. Este programa de productos ofrece la oportunidad de aplicar los últimos desarrollos tecnológicos incluso en motores antiguos con muchas horas de servicio.

El programa de productos se puede di-vidir en las siguientes áreas:

• Conversiones a dual fuel• Tecnologías para reducción de emisio-

nes, particularmente NOx• Aumento de la eficiencia• Modernización de controles y mejora

de los sistemas de seguridad• Otros

Conversión a dual fuel de 48/60 a 51/60DF

El motor 51/60DF (dual fuel) está diseña-do para operación fiable con fuel líquido y con fuel gaseoso. Este motor ofrece la posibilidad de cambiar la operación de gas a diésel y viceversa con cargas por encima del 15% sin pérdidas de potencia.

Basada en este concepto se ofrece la conversión de motores 48/60A y 48/60B a 51/60DF. Con esta conversión, el operador

del motor puede beneficiarse de las ven-tajas medioambientales y económicas de operar con combustible gaseoso mante-niendo prácticamente la misma potencia que con combustible líquido.

Cuando opera con gas, el motor 51/60DF usa una mezcla de 99% de gas con una ignición de 1% de fuel piloto (MDO). Esta tecnología es aplicable tanto a motores estacionarios como a motores marinos. La conversión implica un aumento del diáme-tro del pistón de 480 mm a 510 mm, nue-vas camisas y culatas, nuevo sistema de suministro de gas, nuevo sistema common rail de inyección de fuel piloto y nuevo sis-tema de control del motor.

Tecnologías para reducción de emisiones (NOx)Las normativas globales y locales que afectan a las emisiones a la atmósfera de

motores diésel se han ido endureciendo a lo largo de los últimos años y abarcan las emisiones tanto en el ámbito marino como en tierra. Particularmente se ha endureci-do la normativa que aplica a las emisiones de NOx y, aparte de la regulación IMO para motores marinos, hay una serie de norma-tivas nacionales y regionales que priman cada kg de NOx no emitido a la atmósfera, con lo cual los operadores de motores dié-sel tienen un incentivo para adoptar en sus plantas sistemas tendentes a la reducción de las emisiones de NOx.

MAN PrimeServ ofrece algunas solucio-nes para la reducción de NOx, entre otras la reducción selectiva de catalíticos (SCR) y la emulsión de agua en el fuel (FWE):

Reducción selectiva de catalíticos (SCR)La reducción selectiva de catalíticos (SCR) es un tratamiento de los gases de escape ampliamente probado que usa un agente reductor (urea) para transformar el nocivo NOx en nitrógeno (N2). Este sistema es el que ofrece hoy en día mayor potencial para la reducción de NOx. Dependiendo de la carga del motor es posible una re-ducción de más del 85%. MAN PrimeServ ofrece sistemas basados en este concepto para todos los motores de 2 y 4 tiempos, sean MAN o no. Los sistemas SCR cumplen con los niveles IMO Tier III de emisiones de NOx a la atmósfera.

Emulsión de agua en el fuel (FWE)La técnica FWE es otra solución para re-ducir emisiones de NOx. Se mezcla agua Motor 18V51/60DF.

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dulce en el fuel para formar una emulsión susceptible de ser inyectada en la cámara de combustión. En el caso de fuel pesa-do se puede emulsionar hasta un 20% de agua resultando una reducción del nivel de NOx de alrededor del 20%. El agua pre-sente en la cámara de combustión reduce el nivel de temperatura durante el proceso de combustión resultando en una menor formación de NOx. Las ventajas del siste-ma FWE son los reducidos costes de inver-sión y de operación en comparación con el sistema SCR.

Medidas para el incremento de la eficienciaLas soluciones más comunes en este cam-po son las relacionadas con la aplicación del ciclo de Rankine (ORCA), optimización de los radiadores del sistema de enfria-miento (ROCS), conversión a common rail, monitorización del enfriador de barrido y mejoras en los turbocompresores.

Ciclo Rankine con fluido orgánico (ORCA)En muchas plantas, de la energía total

aportada por el combustible solo en torno al 33% es aprovechable por el alternador, con lo cual alrededor del 67% del combustible consumido se pierde en forma de calor. Ade-más hay muchos casos en los que las solu-ciones basadas en el ciclo combinado diésel (DCC) no son aplicables, como es el caso de plantas pequeñas, plantas que cubren picos de demanda, plantas con un perfil de opera-ción variable, temperaturas de escape bajas, suministro limitado de agua dulce o donde el uso de vapor no es una opción.

En todos estos casos el sistema ORCA puede ser una solución para incrementar la eficiencia de la planta.

El sistema ORCA usa un fluido térmico con una baja entalpía de evaporación y

un bajo punto de ebullición en un siste-ma cerrado que asegura una recuperación flexible del calor y un muy buen compor-tamiento a carga parcial. Tiene además un concepto de instalación modular.

Es simple y no requiere una alta cualifi-cación por parte del personal de la plan-ta. Además, es independiente de la dis-ponibilidad del suministro de agua para refrigeración.

Optimización de los radiadores del sistema de enfriamiento (ROCS)Este sistema está diseñado para que el sis-tema de aeroenfriadores de la planta en-tregue la capacidad de enfriamiento justa y necesaria en cada condición ambiental maximizando la eficiencia y consiguiendo ahorros energéticos espectaculares me-diante la reducción de la potencia con-sumida por los elementos auxiliares de la planta. A través de esta reducción de la potencia consumida por los auxiliares se consigue incrementar espectacularmente la eficiencia energética global de la planta.

Así pues, el sistema ROCS es una mejora que se aplica al sistema de enfriamiento de la planta, optimizando la velocidad de rotación de los motores de los ventiladores instalados en los aeroenfriadores ajustán-dola en cada momento a los valores de la temperatura ambiente. De este modo, cuando la temperatura ambiente baja el sistema ROCS ralentiza automáticamen-te la velocidad de los ventiladores, lo que redunda en ahorros significativos de ener-gía ya que disminuye el consumo de los auxiliares de la planta. De este modo, la velocidad de los ventiladores nunca es más alta ni más baja que la velocidad ideal para una operación segura y eficiente del mo-tor. Como resultado, la eficiencia global de la planta se incrementa mucho y el retor-

no de la inversión de esta mejora suele ser muy bajo.

Conversión a common railCon el Sistema common rail se consigue una presión de inyección flexible e inde-pendiente de las rpm del motor. Este sis-tema va incorporado de serie en los mo-tores de nueva generación pero puede ser instalado también en motores en servicio. La utilización del sistema common rail en combinación con otras soluciones de me-jora (como el incremento del índice de compresión, la optimización del timing de válvulas y mejoras en la eficiencia del tur-bocompresor) conlleva una reducción de las emisiones de NOx, una reducción del consumo específico de combustible y una reducción de depósitos de carbonilla.

Monitorización del enfriador de barridoEl estado del turbocompresor y del enfria-dor de barrido son esenciales para el rendi-miento del motor, ya que la sobrealimenta-ción afecta enormemente a la combustión y puede llegar a incrementar la potencia del motor en más del 300%. Por lo tanto, el estado del enfriador de barrido tiene un impacto inmediato sobre el rendimiento del motor.

Un enfriador de aire de barrido en malas condiciones afectará negativamente a las temperaturas de combustión, incrementa-rá el consumo de combustible, las emisio-nes, la tasa de desgaste de los componen-tes de los cilindros, y el riesgo de “surging” del turbocompresor y causará en general pérdidas de rendimiento en el motor.

El sistema de monitorización del enfria-dor de aire de barrido permite una visua-lización continua del rendimiento del en-friador mediante la comparación continua de la diferencia de presiones de entrada y

Optimización de los radiadores del sistema de enfriamiento.

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salida en el mismo, y es aplicable a cual-quier tipo y modelo de motor. La mayor ventaja de este sistema es que cualquier pérdida de rendimiento del enfriador es detectada inmediatamente, y como con-secuencia las inspecciones y limpiezas se minimizan, ya que el enfriador se limpia solamente cuando es necesario, y el ciclo de vida del mismo se alarga.

Acciones de mejora en los turbocompresoresAplicar a un motor en servicio la última tecnología en materia de turbocompreso-res es una forma efectiva de extender su vida útil y a la vez mejorar su rendimiento y su impacto medioambiental.

Con la mejora del turbocompresor ob-tenemos los siguientes beneficios: rapidez en el suministro de repuestos, incremento de potencia, mejora de la sobrealimenta-ción, mejor adaptación del turbocompre-sor al perfil de operación del motor, sim-plificación del mantenimiento y mayores intervalos entre revisiones programadas, reducción del consumo específico de com-bustible y reducción de emisiones a la at-mósfera (NOx y CO2). Las soluciones más extendidas en este campo son el pareado del turbocompresor, la conversión a siste-mas de geometría variable (VTA), modifi-caciones para cumplir con los estándares de emisión Tier II y Tier III, instalación de sistemas Jet Assist (suministro adicional de aire comprimido), montaje de sistemas de lubricación específicos e implementación de sistemas PTG de eficiencia térmica.

Control del motor y sistemas de seguridadLas soluciones más extendidas en este cam-po consisten en mejoras en el regulador, evaluación de posibles mejoras en el siste-ma de control (como el “electronic check-up”), sustitución del sistema de admisión de combustible, modernización de panta-llas y mímicos, sustitución del sistema de control del motor por el último sistema de control desarrollado por MAN, SaCoS one, y sistema de monitorización de las tempe-raturas de cojinetes de cabeza de biela me-diante los rociones de aceite del cárter.

Acciones de mejora en el reguladorLos requerimientos para los motores y sus sistemas de control son cada vez más

exigentes, y los modernos reguladores de velocidad equipados con sistemas electró-nicos de control traen consigo una serie de ventajas en comparación con los regu-ladores mecánicos tradicionales. Con los reguladores electrónicos se consiguen me-joras sustanciales en el comportamiento y suavidad del motor, menor formación de depósitos de carbonilla en los arranques, mejor sincronización y funcionamiento en paralelo e interfaz mejorada con los siste-mas automatizados así como ventajas en el mantenimiento.

La adopción de esta solución a los moto-res en servicio supone rsustituir los regula-dores existentes mecánicos o hidráulicos e incorporar modernos sistemas electrónicos de control con software hecho a medida. En principio la mayoría de actuadores tra-dicionales pueden ser sustituidos.

Electronic Control UpgradesLos sistemas electrónicos de control del motor están en continuo desarrollo. La exigencia de mejores prestaciones y nue-vas capacidades en estos sistemas es cons-tante. Como consecuencia, los ciclos de producto de los mismos se acortan y ello hace que el suministro de repuestos para sistemas relativamente viejos sea cada vez más complicado.

Debido a esta situación cobra impor-tancia la posibilidad de aplicar soluciones personalizadas de mejora del sistema de control para cada operador. La ventaja de esta opción es que sistemas de control de plantas con muchas horas de servicio pue-den ser mejorados con sistemas de moni-torización y control de última generación.

Las acciones de mejora más extendidas son: “electronic check-up” (consistente en chequeo del software de control, ajustes de parámetros y chequeo del hardware), sustitución del transmisor del sistema de

admisión de fuel por uno de última gene-ración, sustitución de pantallas y mímicos y la sustitución del sistema de control del motor por el último sistema de control de-sarrollado por MAN, SaCoS one.

Sistema de monitorización a través de los rociones de aceite del cárterUno de los sistemas más recomendables en cual cualquier motor diésel es un siste-ma de monitorización de temperaturas de cojinetes de cabeza de biela a través de los rociones de aceite del cárter. Este sistema monitoriza la temperatura del aceite lubri-cante en el cojinete de cabeza de biela de cada cilindro, y en caso de que se exceda el valor de temperatura máximo definido el sistema da alarma y el motor se para automáticamente.

La ventaja de este sistema es que detecta fallos mecánicos más rápido que otros sis-temas conocidos, como los detectores de niebla en el cárter y puede, por tanto, mi-nimizar las consecuencias de un fallo me-cánico. Este sistema es de fácil aplicación a cualquier motor en servicio.

Otras acciones de mejoraAdemás de lo expuesto hasta aquí, el port-folio de mejoras de MAN PrimeServ tiene productos específicos para motores de dos tiempos, como las válvulas de correde-ra (slide valves) y los sistemas de control adaptativo de la dosificación del aceite de lubricación.

Slide ValvesAplicable a motores de dos tiempos. Este tipo de válvula ofrece mejores propiedades de la combustión y reduce la cantidad de productos residuales de la misma. Como consecuencia aporta también ahorros de combustible y alargamiento de los interva-los de mantenimiento.

Sistema de control adaptativo del aceite de lubricación (Alpha ACC Lubricator)Aplicable a motores de dos tiempos. El sistema Alpha ACC está basado en un algoritmo que controla la dosificación de aceite lubricante en función del contenido de azufre en el combustible. El resultado es un ahorro sustancial en aceite de lubri-cación y un periodo de retorno de la inver-sión corto para la mayor parte de modelos MC y MC-C de MAN �

Sistema de control adaptativo del aceite de lubrica-ción Alpha ACC

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