Motores de gas Wärtsilä
Wärtsilä comenzó a desarrollar la tecnología gas-diésel (GD) en 1985. La principal ventaja es que al ser una tecnología de dos combustibles, los motores pueden funcionar con gas de cualquier calidad y en cualquier proporción junto con combustible líquido. Los motores Wärtsilä GD utilizan el ciclo diésel en todos los modos de funcionamiento.
En el modo gas, el gas se inyecta a alta presión después del combustible piloto, cuya ignición produce la combustión. La cantidad de combustible piloto es equivalente a aproximadamente el 5% de la energía requerida a plena carga del motor. Los motores GD pueden pasar instantáneamente de operar con gas a hacerlo con combustible líquido, bien sea gasóleo, fuelóleo o petróleo. Los niveles de emisiones de NOx son similares a los producidos en un motor diésel.
En el modo “fuel-sharing”, la proporción de combustible líquido y gas puede variar durante la operación del motor. El proceso GD puede soportar importantes variaciones en la calidad del gas y es especialmente adecuado para la combustión del gas asociado al petróleo que se obtiene en el proceso de extracción del mismo. Este es un requerimiento habitual cuando se abre y explota un nuevo pozo de petróleo, puesto que la calidad del gas puede variar con el tiempo. Con la tecnología GD, la proporción gas-líquido puede ir desde el 0 al 100%, lo que significa que se puede utilizar el gas que se tiene disponible y luego inyectar combustible líquido adicional para alcanzar la potencia que se necesite en cada momento.S
Un motor que funciona solo con gas
Diez años más tarde, en 1995, la atención empezó a centrarse en los niveles de emisiones a la atmósfera y se pudo vislumbrar una futura demanda de motores de alto rendimiento y bajas emisiones de NOx, motores puros de gas con un sistema sencillo de funcionamiento. Así, Wärtsilä tomó la decisión estratégica de lanzar al mercado el motor de encendido por bujía que llevaba desarrollando desde 1992.
Los motores Wärtsilä SG son motores de gas de ciclo Otto con encendido por bujía y mezcla pobre. El gas a baja presión se mezcla con el aire antes de las válvulas de admisión y durante la etapa de admisión. También se introduce gas en una pequeña precámara donde la mezcla es más rica que en el cilindro. Al final de la fase de compresión, la mezcla de gas y aire en la precámara es encendida por una bujía y las llamas que salen por la boquilla de la precámara producen la combustión de la mezcla aire-gas del cilindro.
Con la combustión de una mezcla pobre, las temperaturas máximas se reducen y se produce menos NOx. A medida que el gas se inyecta a través de la válvula de entrada, el aire y el combustible se mezclan antes de alcanzar la cámara de combustión. Esto significa que los niveles de NOx generados durante la combustión son insignificantes debido a que cada molécula de gas está rodeada por la cantidad óptima de aire.
Sistema redundante
En 1997 se pudo comprobar que las futuras normas de emisiones aplicables a la navegación marina serían cada vez más estrictas, y que los requisitos serían difíciles de cumplir. La tecnología de motor de gas podía ofrecer una solución competitiva. Pero los clientes marinos probablemente no aceptarían motores funcionando únicamente con gas porque los harían depender completamente de la disponibilidad del mismo. Para tener éxito tendría que haber redundancia, de forma que si hubiera algún problema con la disponibilidad del gas, los buques serían capaces de seguir navegando y maniobrando normalmente. El resultado fue la tecnología “Dual Fuel” (DF), el tercer tipo de motores de gas en la gama de Wärtsilä, motores que pueden funcionar tanto con gas como con combustible líquido.
Cuando se opera con gas, los motores Wärtsilä DF utilizan un proceso de combustión en ciclo Otto de mezcla pobre. El gas a baja presión se mezcla con aire antes de las válvulas de admisión y la mezcla de aire-gas se enciende mediante la inyección de una pequeña cantidad de combustible piloto líquido. Los motores DF están equipados con un segundo sistema de combustible de seguridad. Si se interrumpe el suministro de gas a cualquier nivel de carga, el motor pasa inmediata y automáticamente a funcionar con combustible líquido. Al operar con combustible líquido, los motores DF utilizan el ciclo Diésel convencional.
Los motores Wärtsilä DF ofrecen el alto rendimiento de la tecnología de los motores de gas combinada con posibilidad de la utilización de un segundo combustible de seguridad. Al final de la década de 1990 era gasóleo, pero ahora se puede utilizar cualquier tipo de combustible, incluso fuelóleo. Los motores DF ofrecen a los armadores y operadores una flexibilidad total en el uso de los combustibles.
