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EL MOTOR: ESE DESCONOCIDO FIEL Y EFICAZ

Yate nº 502

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1. Introducción2. El filtro3. Más información

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Vamos a acercarnos al conocimiento de los motores marinos estudiando los conceptos básicos de un motor diesel de tamaño medio, que suele ser el que equipan la mayoría de veleros de crucero.

Primero veremos el funcionamiento básico de un motor diésel, para entender lo que nos traemos entre manos, a saber: los motores diésel trabajan con encendido por compresión, es decir, cuando se comprime aire con rapidez, se vuelve sumamente caliente, y al alcanzar una alta temperatura, los 400º C, es capaz de incendiar un combustible inyectado en él. Esta temperatura se alcanza cuando el aire es comprimido unas catorce veces su volumen inicial.El motor En la práctica se usan relaciones de compresión superiores para disponer de un margen de seguridad. Las relaciones actuales de compresión son de 18 a 1, llegando hasta la relación de 20 a 1. Si las comparamos con la relación 10 a 1 de los motores de gasolina, entenderemos por qué los motores diésel deben tener una construcción más sólida. El aire y el combustible es lo que necesita un motor diésel para funcionar. En casi todos los motores se usa la corriente de la batería para el arranque, pero una vez en marcha, los motores diésel trabajan sin electricidad, salvo algunas excepciones. Estas excepciones incluyen los motores alimentados eléctricamente y aquellos que utilizan electroválvulas de corte de combustible o sistemas de inyección especiales. Un motor diésel, para poder funcionar, debe acumular una cantidad de aire, comprimirlo de inmediato al fin de calentarlo, y luego introducir cierta cantidad de combustible, que se inflamará y expansionará, para acabar dejándolo salir por el tubo de escape. Las fases de este ciclo podrían ser denominadas como: admisión, compresión, expansión y escape. De este ciclo viene la famosa denominación de ciclo de cuatro tiempos, y la mayoría de los motores diésel son de cuatro tiempos.

COMBUSTIBLE Y ALIMENTACIÓN
El gasóleo es un destilado del petróleo, al cual se añaden otros ingredientes. El sistema de alimentación convencional forma un circuito por el que pasa el combustible continuamente. Empieza en el depósito que almacena el combustible y antes de llegar a la bomba de alimentación que lo aspira, pasa por un filtro. Después de la bomba vuelve a pasar por otro filtro que elimina las impurezas restantes antes de llegar a la bomba de inyección. Esta bomba determina la cantidad de combustible que el motor necesita y lo envía a los correspondientes inyectores en el momento indicado. El combustible sobrante es devuelto al depósito, a través de un conducto de retorno, para que pueda volver a incorporarse al proceso. El combustible sobrante siempre debe devolverse al depósito de procedencia, porque si se envía a otro, éste podría llegar a rebosar. El filtro fino, la bomba de alimentación, la bomba de inyección y los inyectores ya vienen con el motor. El depósito, el grifo de cierre el filtro previo y los conductos de combustible se instalan en el astillero.

PROBLEMAS EN EL DEPÓSITO Y EN EL COMBUSTIBLE
De entre todos los materiales con que pueden estar construidos los depósitos de combustibles, tendremos una especial atención con los de acero. Estos depósitos pueden tener corrosión interior y presentar un aspecto exterior correcto. La oxidación está producida por la condensación de agua, cuya causa puede ser discutida, pero los efectos son notables. También puede entrar agua mezclada con el combustible desde las gasolineras de los puertos, que muchas veces no son precisamente pulcras en sus cuidados y mantenimiento. El resultado es que los depósitos de acero se oxidan, de tal manera que los residuos que se forman obstruyen fácilmente el filtro previo. Otro problema, que afecta a todos los depósitos es la contaminación microbiológica. Algunos organismos, como las bacterias, levaduras, hongos y algas llegan a vivir en la mezcla de agua y combustible del fondo de los depósitos. Se llega a formar un lodo negro que también puede obstruir los filtros. Además es muy corrosivo. Existen productos que matan a estos organismos contaminantes, pero es necesario retirar físicamente los deshechos. Como necesitan agua y combustible para vivir, lo mejor es asegurarse de que no haya humedad en el depósito. De ahí que lo ideal sería que los depósitos de combustible dispusieran de un sistema de drenaje en su parte inferior. Como el agua es más densa que el gasóleo, se acumulará en el fondo, dentro del sumidero. Así resultará sencillo sacar el agua con sólo abrir un grifo colocado en el fondo. El otro sistema es disponer de un registro bien accesible, por el que pueda colocarse una bomba. También es importante cerciorarse de que el tubo de aspiración del combustible quede unos centímetros por encima del fondo del depósito. Así se reduce el riesgo de aspirar agua y sedimentos con el gasóleo. Por eso a los navegantes no nos gusta apurar los depósitos e intentamos navegar con las reservas muy por encima del mínimo, a poder ser.

EL FILTRO
Lo que hace el filtro previo a la entrada del motor es decantar el agua que pueda llegar con el combustible, enviándola a la parte baja del filtro, donde mediante un sistema de centrifugado simple se envían partículas y agua. Luego el combustible vuelve a subir y pasa a través de un filtro antes de dirigirse al motor. La cazoleta puede ser de vidrio o transparente, por lo que permite ver si hay contaminantes acumulados, en cuyo caso deben ser extraídos mediante un tapón de purga. Es interesante llevar dos filtros montados en paralelo, por lo que si uno tiene una obstrucción, se puede poner el otro en servicio para no quedarnos sin motor. Además, estos filtros de derivación permiten limpiar uno de ellos mientras el motor sigue funcionando con el otro. Si se dispone de generador además del motor auxiliar, es interesante que dicho generador disponga de su propio filtro previo, con un sistema de llaves que permita intercambiarlos en caso de que sea necesario, funcionando entonces como si se dispusiera de un doble circuito.

BOMBA DE ALIMENTACIÓN DEL COMBUSTIBLE
Suministra el combustible a la bomba de inyección. Estas bombas suministran más combustible del necesario. Las bombas de inyección entonces sólo aprovechan parte del combustible que reciben, utilizando el restante para lubricar y refrigerar sus mecanismos antes de devolverlo al depósito a través del conducto de retorno. Las bombas de alimentación son impulsadas directamente por el motor, existiendo a menudo una pequeña palanca que puede accionarse a mano para purgar el aire del sistema.

FILTRO FINO
Es la última frontera antes de que el combustible penetre en el motor. Después de este filtro, se llega a la bomba de inyección, un elemento delicado y costoso, donde una pequeña partícula de impureza ya causa problemas graves.

EL RECORRIDO DEL AIRE
El aire que consume un motor diésel es el segundo o casi primer elemento básico en el sistema de combustión. Para hacernos a la idea, un gran motor diésel, funcionando a velocidad de crucero, puede consumir un volumen de aire equivalente al de una habitación de buen tamaño…cada minuto. Y aquí nos encontramos con la gran contradicción de los barcos: por un lado queremos aislar los ruidos y los olores del motor, condenándolo a estar encerrado en su caja, mal ventilada y muy bien aislada. Y por otro esto no nos ha de hacer olvidar que se debe facilitar la ventilación de la sala de máquinas, aunque sea de una manera forzada. Un motor diésel que respira bien da un mejor rendimiento.

ESCAPE
El aire que se ha utilizado para la combustión tiene que ser debidamente expulsado fuera del motor y del barco. Dado que los gases de combustión están a altas temperaturas, es preciso manejarlos con cuidado. Además afecta al rendimiento del motor. Los motores diésel son especialmente sensibles a la presión de retorno del escape, de manera que una instalación mal diseñada puede tener varias consecuencias, siendo un de ellas el consumo de potencia. A continuación podemos observar dos instalaciones corrientes. Una de ellas tiene la salida interior de los gases del motor por encima de la flotación, mientras que la otra lo tiene situado por debajo. Al salir de este escape interior, los gases se mezclan con el agua de mar que también se emplea para refrigerar el motor. Si el motor está situado cerca o por debajo de la línea de flotación, hay que instalar, antes del punto de mezcla, un cuello de cisne con la curva por encima de la línea de flotación, para evitar que el agua pueda entra dentro del motor. El agua inyectada enfría rápidamente los gases del escape, a la vez que reduce su volumen y amortigua parcialmente su ruido.

EL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
La falta de ventilación en los motores marinos queda compensada por la accesibilidad a un refrigerante estupendo a nuestro alcance: el agua de mar. Una bomba aspira el agua de mar y la hace circular por una galería del motor, después de lo cual la expulsa al exterior, inyectándola al tubo de escape. Esta agua de mar puede refrigerar directamente las partes internas del motor, con lo cual hablaremos de un sistema de refrigeración abierto, o bien, lo que hace es refrigerar un depósito de agua dulce, que es la que se interna en el motor, con lo que entonces tendremos un sistema de refrigeración cerrado. Los motores que trabajan con un sistema de refrigeración abierto están concebidos especialmente para ello con galerías de paredes más gruesas para que no se corroan con tanta rapidez. En el caso de los motores fueraborda, con sistema de refrigeración abierto, que son la mayoría, será necesario hacerles un mantenimiento previo si han de estar parados todo el invierno para extraerles el agua salada del interior. En el sistema de refrigeración cerrado, el motor nunca entra en contacto directo con el agua de mar. El sistema de refrigeración está dividido en dos circuitos independientes: uno de ellos consiste en un circuito cerrado con agua dulce y el otro utiliza agua de mar que es bombeada a través de la parte sumergida del barco. Los dos tipos de agua nunca se mezclan entre sí, pero entran en contacto a través del intercambiador de calor. El intercambiador de calor acerca al máximo los dos fluidos de manera que uno enfríe al otro. En lugar del radiador de los coches, que se enfría con aire, el sistema es muy parecido, pero se enfría entonces con agua de mar que baña el radiador de agua dulce. El agua dulce caliente que procede del bloque del motor pasa a través de un grupo de tubos inmersos en una caja por la que pasa un caudal de agua fría procedente del mar. La constante circulación de agua salada enfría el agua dulce, que luego vuelve al bloque del motor para volver a refrigerar. El agua de mar se vierte al exterior a través del escape, como ya hemos dicho.

GRIFO DE FONDO Y FILTRO
La mayoría de motores con cola en zeta aspiran el agua a través de sus colas. El resto de motores lo hacen a través de grifos de fondo y luego la hacen pasar por un filtro que retiene la suciedad contenida en el agua antes de llegar a la bomba de refrigeración. Este filtro se ha de colocar por encima de la línea de flotación, en un lugar accesible para poder limpiarlo antes de que llegue a producirse una obstrucción.

BOMBAS DE AGUA
El agua de mar llega al motor a través de una bomba de cebado automático. Se aspira gracias a un impulsor que hace girar el propio motor. Se suele accionar mediante una correa, que hace girar el rotor dentro de una cámara circular deformada hacia adentro en forma de leva. Esta distorsión hace que al girar el motor se cree un vacío parcial que aspira el agua. Es importante que el agua circule constantemente, porque además las autorefrigera, de manera que nunca deben funcionar en seco. De lo contrario se sobrecalienta en poco tiempo y el rotor quedaría dañado o incluso destruido, rompiéndose las palas. En los motores de refrigeración de sistema abierto, tan sólo es necesaria la bomba de agua de mar. Los sistemas de refrigeración cerrados también utilizan una bomba de circulación para mantener en movimiento el agua dulce refrigerante encerrada en el circuito.

EL SISTEMA ELÉCTRICO
La electricidad es necesaria en los motores diésel para suministrar la energía al motor de arranque que inicia el giro del motor en su puesta en marcha. Para ello es necesario una batería, normalmente de 12 voltios, que suministra un sistema de corriente continua. Un alternador que gira gracias al motor nos recargará la batería mientras navegamos. Los sistemas de corriente continua forman un bucle, que no es ni más ni menos el circuito. La fuente de energía suministrada por la batería proporciona una carga eléctrica, es decir, una corriente que va desde el borne positivo de la batería a lo largo del circuito, hasta el borne negativo. A medio camino se consume esta energía, ya sea proporcionando luz o carga a otros equipos. Las instalaciones de motores marinos utilizan, sin embargo, circuitos de retorno a masa o tierra. Este sistema se utiliza en los coches, en los que el retorno negativo aprovecha la carrocería para completar el circuito. La batería y las diversas cargas están todas conectadas a tierra en la carrocería, de modo que todos los negativos están conectados entre sí.
Los barcos utilizan los bloques del motor del mismo modo. El borne negativo de la batería está conectado al bloque por medio de un grueso cable. El motor de arranque, el alternador y elementos como los sensores de temperatura están conectados directamente al motor, y por lo tanto quedan conectados a la masa mediante sus cajas conectadas al lado negativo de la batería. Un cable negativo va desde el bloque del motor al panel de distribución que controla las luces y los aparatos eléctricos del barco. La figura tan sólo muestra los circuitos de arranque, carga y control. Aunque los circuitos de retorno a masa constituyen instalaciones eficaces, también tienen sus inconvenientes. El mayor de ellos es el riesgo de corrosión electrolítica que puede surgir cuando una mala instalación permite a la corriente fugarse encontrando un recorrido alternativo a la masa. Los barcos de acero y aluminio resultan vulnerables a este problema.
La solución consiste en emplear circuitos de retorno aislado. En ellos el bloque del motor no forma parte del circuito. La corriente llega a los puntos de consumo normalmente, pero en lugar de volver al borne negativo de la batería a través del bloque, lo hace mediante cables aislados. Este sistema requiere el doble de cables, pero esto no es sólo el coste adicional que comporta. Los componentes normales del motor, como los alternadores, los motores de arranque y sensores, suelen conectarse a masa a través de sus envolturas o cajas, lo cual quiere decir que bastaba montarlos al motor para que automáticamente quedasen conectados a masa. En un sistema con negativo aislado, esto no resulta posible. Cada componente eléctricamente activo debe montarse aislado del motor. Los circuitos con negativo aislado son recomendables para cascos de acero y esenciales para los de aluminio. Los barcos utilizan un sistema de doble batería, una batería para el arranque del motor y otra para el consumo de los servicios. Este sistema evita que se consuma la batería de motor en un despiste mientras se usa el sistema, lo que nos dejaría sin arranque.

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