El Wärtsilä 50 DF es un motor diésel de media velocidad, sobrealimentado que tiene la particularidad de poder operar con dos tipos de combustibles, líquido (fuel-oil y marine diesel oil) y gaseoso (gas natural), lo que se conoce como motores "dual fuel" (doble combustible).
Esta tipología de motores diesel marinos han aparecido en los últimos años para permitir el consumo de combustibles gaseosos, tales como el gas natural, que produce unas emisiones contaminantes mucho más reducidas que usando fuel-oil pesado. Su aplicación, es principalmente, en buques tanque del tipo LNG, que van consumiendo una pequeña proporción del gas natural que transportan para alimentar los motores, evitando así el gasto de fuel-oil. También, en los últimos años, debido a las restricciones medioambientales, el uso de gas natural como combustible se está aplicando a otros tipos de buques, tales como transbordadores (Ferris), remolcadores, cruceros y buques de carga general.
El 50DF es un motor diésel de media velocidad que cuenta con una elevada cilindrada unitaria, con un diámetro de cilindros de 500mm, y una carrera de pistones de 580mm permiten una elevada capacidad volumétrica, que unida a una elevada presión media efectiva de 20 bar, es capaz de producir una potencia por cilindro de 950 kW a 500 rpm. Existen versiones de este motor en línea (de 6, 8 y 9 cilindros), y con cilindros en V (de 12, 16 y 18 cilindros). La potencia máxima de la versión más grande 18V50DF es de 17.100kW.
El sistema de propulsión del tipo DF (dual Fuel) de Wärtsilä, consiste en el uso de doble combustible líquido y gas. Es decir, que pueden funcionar alternativamente alimentados por gas natural a baja presión o por combustible diesel o fuel-oil y son capaces de cambiar automáticamente de una forma a la otra, manteniendo en todo momento la potencia producida.
Los motores diesel Dual-Fuel (DF), pueden funcionar en modo diésel o en modo gas. Operando en modo gas en estos motores se quema una mezcla de MDO y gas a baja presión (5 bar). Funcionando en modo gas es necesario la inyección de pequeñas cantidades de fuel-oil (aprox. 1%), que actúan como inyección piloto que inflama la mezcla de aire y gas, el gas se inyecta en las galerías de entrada de aire a las válvulas de admisión situadas en la propia culata, que dejan pasar la mezcla dentro de la cámara de combustión. Esta mezcla es comprimida, pero no se auto inflama antes de la inyección piloto, debido a que posee un dosado relativo muy pobre, la relación aire-combustible debe estar siempre dentro de la ventana de operación, para evitar los problemas de detonación o apagado de llama.
En este tipo de motores el proceso de combustión de la mezcla gas y aire se produce en un ciclo similar al ciclo Otto (cuando opera con combustible gas), o alternativamente mediante el proceso de combustión de la mezcla diesel y aire cuando trabaja en un ciclo Diesel (solo combustible líquido).
Esta tipología de motores es utilizada en los modernos buques LNG que incorporan el sistema de propulsión conocido como DFDE, tecnología basada en el empleo de motores diesel de 4 tiempos duales, quemando gas a baja presión y/o combustible líquido (gasoleo o Fuel-oil), los cuales se utilizan exclusivamente como generadores para producir energía eléctrica para todo el buque, mientras que para la propulsión se utilizan grandes motores eléctricos de corriente alterna (C.A.), que son los que hacen girar la hélice.
Los sistemas de propulsión clásicos con turbinas de vapor para los buques de transporte de LNG proporcionan un rendimiento del combustible inferior al 30%, mientras que en la actualidad los sistemas de propulsión eléctrica pueden obtenerlo con más del 40%. En los buques de transporte de LNG, esto se traduce en una reducción muy importante del consumo de combustible. Además, puesto que el sistema de propulsión eléctrica es más flexible para la ubicación de los elementos, el espacio de carga puede ampliarse a la cámara de máquinas, aumentando significativamente capacidad de carga del buque.
Aunque existe la tecnología de propulsión con motores lentos de doble combustible (por ejemplo los motores MAN ME-GI), la necesidad de elevar la presión del gas hasta los 250 – 300 bar de presión complica y encarece la instalación, además el elevado consumo eléctrico de la planta de compresores reduce el rendimiento global, quizá por ello esta tecnología no se ha difundido en buques LNG por el momento.
Al aumentar el tamaño de los buques, también se hizo necesario sobredimensionar la capacidad y potencia de las bombas de descarga, este aumento de potencia de las bombas también favorece el poder realizar la descarga en menos tiempo, lo cual es ventajoso para la explotación del buque. Las bombas de carga son accionadas eléctricamente y sumergidas en los tanques de LNG, que se emplean para bombear el gas hacia el exterior del buque en los terminales de carga. La potencia eléctrica instalada se aumentó a más de 10 MW para los buques de transporte de 140.000 m3 de capacidad, lo que exigió equipos de a bordo de alta tensión, y una planta de potencia eléctrica sobredimensionada, estas necesidades se consiguen automáticamente con una planta propulsora diesel electrica, ya que ésta ya existe para mover el barco, por lo cual el factor de utilización de la misma es más alto en todas las condiciones de operación.
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