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1er Taller Nacional/Subregional de Eficiencia Energética

Motores de Combustión Interna – Combustibles Marinos (Funcionamiento, Tratamiento y Uso)

Expositores:Ing. Faustino González

Prof. Marcos Vigil

IMAGEN DEL CURSO 4.05 OMI MODULE 1 Climate Change and the Shipping Response

COMBUSTIBLES MARINOS

CONTENIDO

1-Qué es un combustible?2- El proceso de la combustión3-Factores de emisión de CO2 4-Características de los combustibles marinos5-Normativas de los combustibles6- Rutina de cargamento y registro de combustible 7- Manipulación y almacenamiento de combustible a bordo 8- Libro de registro de los hidrocarburo9- Clasificación de los motores de combustión Interna10- Ciclo de trabajo de motores de cuatro y dos tiempos

QUÈ ES UN COMBUSTIBLE?

Es todo cuerpo capaz de combinarse con el oxígeno del aire paradar lugar al fenómeno de la combustión (arder), con eldesprendimiento de luz, calor ,agua, CO2 y otros gases

EL PROCESO DE LA COMBUSTIÓN

• El triángulo del fuego• Composición del aire • Calor = energía • Combustible fósiles • Reacción química• Teoría de las colisiones• Energía de activación• Emisión de C02• Agua, luz y calor

FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO QUÌMICO EN LA COMBUSTIÒN

Principio de Le ChâtelierSi un sistema en equilibrio es sometido a unaperturbación o una tensión, el sistemareaccionará de tal manera que disminuirá elefecto de la tensión. De acuerdo a esteprincipio, pueden haber variaciones deconcentración, cambios de temperatura opresión.

• La temperatura o energía de activación• La concentración de sustancias• La presión

SE HA OBSERVADO EN DIVERSOS EXPERIMENTOS QUE LOS PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO QUÍMICO EN LA COMBUSTIÒN SON:


EQUILIBRIO QUIMICO• Un equilibrio químico es un estado en el cual dos

reacciones opuestas se verifican con la misma velocidad.

• En los sistemas en equilibrio, las propiedadesmicroscópicas, como el calor, la presión, las cantidades dereactivos o productos; permanecen constante.

Efecto de la concentración de la sustancia en el equilibrio

2CO2(g) 2CO (g) + o 2(g)


MOTOR DIESEL MARINO

SALA DE MÀQUINAS DE ALBROOK (UMIP)

ESPECIFICACIONES / EN LA NOMINACIÒN Todo motor requiere de un combustible específico donde se solicita alsuplidor, de acuerdo al manual del fabricante, las características delcombustible a usar, como son:

APIDensidadContenido de aguaPunto de ebulliciónTemperatura de encendidoFlash pointViscosidadPeso especificoResiduo de carbónCenizaSulfuroSodioSilicioSilicónIncompatibilidadAsfalto

Estos parámetroayudan al operador amanipular, proteger yasegurar elrendimiento térmicodel motor y evitardaños catastróficos delas partes internos delmotor.

NORMATIVA DE LOS COMBUSTIBLES MARINOS

ESPECIFICACIÓN Y REQUERIMIENTO DE LA CALIDAD DEL COMBUSTIBLE

PARA MOTORES MARINOS

• International StandardOrganization (ISO)

• Combustibles residuales y lanormativa British StandardInstitution (BSI)

• International Council onCombustion Engines (CIMAC)

• American Standard TestingMaterial (ASTM)

Estos parámetro los certifica unlaboratorio químico certificadodonde se envían las muestraspara su análisis

RUTINA DE ABASTECIMIENTOGuía ISGOTT para el cargamento de combustible

• Nota de entrega o nominación (Q88)• Esta se entregará al representante del buque en el

momento de la carga de combustible, especificando lacantidad y calidad del combustible convenida.

• La Nota requiere, en la mayoría de los casos, que seincluya las características establecidas en la norma:• Densidad a 15 °C• Viscosidad a 50 °C• Punto de ebullición en °C• Temperatura de encendido

DETERMINACIÒN DEL VOLUMEN

SONDA SONDEOCualquiera que seala forma de medirdebe ser verificadopor unrepresentante delbuque.

•

VASIO • Flotador• Microondas• Sensor sumergido• Tabla de calibración

de tanque• Cinta de sondear

DETERMINACIÒN DEL VOLUMENLas diversas maquinarias a bordo requieren de un cálculo ysuministro de combustible a fin de funcionar sininterrupción y concluir la travesía del punta A al punto B sininconvenientes.

RUTINA DE ABASTECIMIENTOGUIA ISGOTT / PLAN DE CARGA

• Se alinean todas las válvulas hacia los tanques dealmacenamiento.

• Se verifican los tanques receptores (vacíos)• Se inicia el bombeo de combustible a mínima rata• Monitoreo constante de presión en la línea• Se examinan las bridas, mangueras y conexiones• Al rellenar los tanques se reduce la presión y/o se

abre otro tanque.

RUTINA DE ABASTECIMIENTO

GUIA ISGOTT para el abastecimiento de combustible

• Representante del buque y el suplidor deben ser invitadospara revisar la sonda de los tanques del buque antes ydespués del abastecimiento.

• Si existe alguna diferencia será anotado en el diario denavegación y el libro de registro de hidrocarburo (OILRECORD BOOK).

• Jefe de Máquinas, es el responsable del recibimiento decombustible, verificando constantemente el sondeo de lostanques para evitar derrames.

Rutina de AbastecimientoGUIA ISGOT para el abastecimiento de Combustible

Toma de muestras:• Uno de los aspectos mas cruciales del abastecimiento de

combustibles, es la toma de muestras.• Es responsabilidad del buque receptor que se tomen muestras

(selladas y etiquetadas), del combustible que se está abasteciendo.• Estas muestras deberán ser tomadas por ambos representantes, del

suplidor y del buque y; además de selladas, deberán ser firmadaspor ambas partes.

• Se dividen las muestras en tres envases, distribuyéndolas así:

• Una para el Suplidor,• Una para el Receptor• y otra para el Laboratorio, para análisis químico

MUESTRAS DE COMBUSTIBLE PARA ANÀLISIS

Toma de muestras Se recogen tres muestras

Rutina de Abastecimiento

Foto y Video 1.Toma de Muestra de

Combustible pesado (HFO)

Rutina de Abastecimiento

RUTINA DE ABASTECIMIENTOGUIA ISGOTT para el cargamento de combustible

Al finalizar el abastecimiento• Se cierran múltiple de carga• Se vacían y desconectan mangueras de combustible• Se cierran válvulas• Se reconfirma sonda en los tanques con el representante del

buque y suplidor• Se registran todas las notas en el libro de registro de

hidrocarburo (Oil Record Book)

ALMACENAMIENTO Y BOMBEO A BORDO

• En general en los buques que consumen combustibles pesados adiferencia de los que consumen diésel liviano, los tanques dealmacenamiento, sedimentación y servicio, deben tener un sistemade calefacción que permita tener una temperatura adecuada parabombear y transferir el combustible

• La temperatura de 45 °C normalmente nos asegura ésta condición debombeo

• El combustible no debe calentarse nunca a mas de 10°C debajo delpunto de ebullición

• Los serpentines se extienden por el fondo del tanque evitando ladescomposición del combustible ya que si solo se calienta en la salidapodría dar problemas en las válvulas, líneas y los tanques

ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE Tanque de Sedimentación de

Combustible

• FOTO

Todos los combustiblespesados están contaminadoscon agua y sedimento; poracción de la gravedad,conociendo que el agua y elsedimento son más pesadoque el combustible, seproducirá una separación pordecantación, que al final sedeposita en el fondo deltanque

EFECTO DE LA SEDIMENTACIÓN POR DECANTACIÒN

PURIFICACIÓN DE COMBUSTIBLE MARINOS

• foto purificadoraLa decantación en muchasocasiones no es eficiente paraseparar el agua y lossedimentos que se quedan ensuspensión en el seno delcombustible; por lo que hayque utilizar los sistemas depurificación centrífuga quesepara el agua y lossedimentos por la fuerzacentrífuga.

https://www.youtube.com/watch?v=oUFNCZ9Zbw8

Separadora Centrìfuga

Separadora centrìfuga

PURIFICACIÓN DE COMBUSTIBLE • Los filtros de combustibles

removerán las partículas mássolidas y están ubicados en elpaso del combustible entrela bomba de alta presión ylos inyectores; éstos puedenser de uno o mas elementode filtración.

• El sistema consta de unaválvula de selección, pero encaso de obstruirse, podemosseleccionar otro y darmantenimiento (filtro tipodúplex)

ALMACENAMIENTO Y BOMBEO A BORDO

Todo buque debe poseer un plan de segregación (disposición detanques) de combustible que contenga las siguientes condiciones:• Mantener el combustible aislado, hasta que se reciban los

resultados del laboratorio.• Guardar la muestra de combustible embarcado• Evitar la mezcla de combustibles no compatible• Tanque sedimentación• Sistema de purificación• Calentadores• El agua y sedimento se encuentran presente durante la navegación,

estos se mezclan con el combustible, por lo que deberápermanecer por un tiempo en el tanque de almacenamiento, a finde sedimentarlo antes de transferirlo al tanque de servicio.

•

CÀLCULO DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE

Magnitudes de Referencia • Una milla = 1852 metros• Una hora = 60 minutos• caballo de vapor (CV) / Kw• Densidad del agua = 1• Consumo promedio en gramos /CV / hora • Un litro = 1000cc • RPM = revoluciones por minuto• Velocidad económica ( crucero)• Distancia de travesía • Especificación del combustible del motor • Consumo diario de combustible • Densidad del Combustible

LOCALIZACION Y LECTURA DE DATOS

La localizaciones de insumos de datos los encontramos en:

• Libros de registros de hidrocarburos

• En sala de máquinas (especificaciones del motor)

• Puente de mando (Bell-book, diario de navegación)

LOCALIZACION Y LECTURA DE DATOS

MARPOL 73/78

Anexo I


consumo KgConsumo g x cv/h = ---------------

CV X hora

3

Distancia Velocidad = ------------

Tiempo

Peso KgDensidad= --------------- =

Volumen dm


• 1. Calcular el peso en Kg de 30 litros decombustible cuya densidad es de 0.85 P

• D = ------ P = V x D P = 30 x 0.85V

Peso = 25,5 Kg


Una embarcación con un motor de 50 CV que consume170 gramos CV/hora.• Cuántos litros de combustible se requieren para

navegar 20 horas. Si su densidad es de 0.80?consumo en Kg V x D Litros x 0.80

Consumo CV/hora =------------------- = --------------- 170 gr CV/h = -----------------CV/hora C V X hora 50 X 20

Litros x .0.80 0.17 x 50 cv x 20 horas0.17 Kg CV/h = ----------------------- Litros = ------------------------------- = 212 ,5 litros

50 CV x 20 horas 0.80

Consumo especifico es de 212,5 litros en 20 horasNota: se debe pedir un 10% de reserva


Cuál será la cantidad de combustible que consumirá por una horauna embarcación sabiendo que es un motor diésel, de 6 cilindroscuatro tiempos que gira a 1200 RPM desarrollando 1400 HP, con unrendimiento económico de 0.40 % e introduciendo 1.5 g decombustible por cilindro y ciclo?Cuántos litros se consume sabiendo que la densidad es de 0.85?

1200 RPM = 600 ciclos por minuto

600 x 1.5 = 900 g por hora un Cilindro

900 x 60 = 54 000 por hora en un cilindro

54 000 x6 = 324 000 g por hora en el Motor

324 kg / 0.85 = 381 litro


Cuál será la cantidad de combustible que consumirá un motor porhora, sabiendo que es un motor Diésel de 4 tiempo y 8 cilindro quegira a 1000 RPM desarrollando 800 HP con un rendimientoeconómico de 0.45% e introduciendo 1.5g de combustible porcilindro y ciclo?Cuánto litro se consume sabiendo que la densidad de combustiblees de 0.85?Calcular consumo de litros por dos horas1000 RPM = 500 ciclo por minuto500 x 1.5 = 750g por minuto en un Cilindro750 x 60 = 45 000 g por hora y cilindro45 000 x 8 = 360 000 g por hora en el motor360 000 g = 360 kg

360 / 0.85 = 423 litros


Una embarcación de 850 HP efectivo, cuyo consumo de0.180 kg por HP, tiene que realizar una travesía que vainvertir 25 horasPeso de Combustible 0.85Cuánto litros de Combustible deberá llevar siqueremos que quede una reserva de 500 litrosConsumo = g/h 0.180 x 850 x 25 = 3. 825 kgConsumo = 3.825 / 0.85 = 4, 500 litrosDeberá llevar 5,000 litros

Motores de Combustión Interna

Video 2Motor de 2 tiempos

Motor de 2 tiemposCompresión

Admisión

Explosión

Expulsión

El motor de dos tiempos está compuesto porun número de piezas móviles más reducidoque el de cuatro, sin embargo, sufuncionamiento es más ruidoso y consumemás carburante que el motor de Otto.

Motor de 2 tiempos

Cuatro fases, en dos carreras completas del pistón. En ladescendente, se producen las fases de explosión yescape, En la ascendente, las de admisión y compresión.

Eso es posible gracias a su diseño interior y a ladisposición de los distintos orificios que intervienen en elproceso.

Punto muerto superior

Ingresa mezcla Aire –Aceite - Combustible

Mezcla Sube

Motor de 2 tiempos

Motor en funcionamiento

2 tiempos => 1 vuelta de cigüeñal

Motor de 2 tiempos

El pistón llega al punto muerto superior. La mezcla está comprimida al máximo.

La bujía produce la chispa y se produce la explosión

Motor de 2 tiempos


Video 3Comparación de funcionamiento de motor

de 2 tiempos y motor de 4 tiempos

Motor de 4 tiempos


Video 2Motor de 4 tiempos

MOTORES DE NUEVA GENERACIÓN

• Consume gas natural licuado (LNG)• Ayúdan a la eficiéncia energética• Reducen la huella de carbono• Es la solución a las regulaciones OMI sobre

las emisiones de efecto invernadero

TANQUERO DE GAS LICUADO

Advantage for emission control(Lean burn gas engine against the diesel engine)

IMAGEN DE EL CURSO 4.05 OMI MODULE 1 Climate Change and the Shipping Response

CONSULTAS Y REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Manuales de Akasaka Marine Diésel Engine

• Climate Change and the Shipping Response (OMI)

• ISGOTT 5° Edición

• GUÍA PRÁCTICA PARA EL CÁLCULO DE EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO

• Capitulo 3.5 Los factores de emisión de CO2

• Fundamentos de Química 3

Fin de la presentación

Gracias por la atención

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