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lunes, 19 de junio de 2023

Motores marinos dual-Fuel con Metanol

En el Sector naval, en este momento, el metanol es la alternativa por la que apuestan todas las grandes navieras. Los fabricantes de motores están incorporando versiones en sus gamas actuales para usar metanol como combustible. La tecnología requerida no entraña una dificultad técnica demasiado elevada, por lo que es la opción más rentable y que menos riesgos tiene, por lo que está siendo la solución más utilizada por los armadores que encargan nuevos pedidos de buques.


 

Como combustible de transición, el metanol cuenta con el apoyo de la Organización Marítima Internacional (OMI) en su reciente adopción de pautas de manipulación segura bajo el Código IGF para combustibles de baja combustión. La adopción del GNL como combustible para motores marinos allanó el camino del metanol, y la adopción de éste puede ser un modelo a seguir para el objetivo del uso de combustibles libres de carbono (no emisores de CO2) en el futuro, como pueden ser el amoniaco y el hidrógeno. La OMI, por medio del convenio MARPOL, Anexo VI, es donde se regulan las emisiones en el transporte marítimo.


 

El fabricante MAN B&W dispone entre su gama de motores diesel lentos del modelo ME-LGIM (motor dual-fuel con inyección de methanol) que ha sido desarrollado para utilizar como combustible una mezcla de Marine Diésel Oil y metanol, lo cual le permite realizar la combustión con menores emisiones contaminantes, y de esta forma poder cumplir con las nuevas normativas medioambientales.


 
Un motor que utilice Metanol como combustible podría alcanzar una reducción de emisiones, comparado con un motor convencional de HFO (fuel oil pesado) que cumpla la TIER II de; 90-95 % de reducción de SOx, 30-50 % de reducción de NOx, 5 % de reducción de CO2 y 90% de reducción de PM. 

Los motores del tipo Dual-Fuel (doble combustible), son los que permiten quemar una mezcla de dos combustibles diferentes. En este caso en la cámara de combustión se inyecta una cantidad de diésel-oil piloto (aprox. 5% de MDO) y el resto del combustible inyectado es Metanol. En caso necesario el motor puede funcionar de forma satisfactoria solamente con MDO o con diferentes porcentajes de mezclas de MDO y Metanol, el sistema de gestión electrónica del motor regula la cantidad a inyectar de de la combinación de ambos combustibles en todo momento, según las condiciones de operación del motor.

 
El esquema conceptual del sistema de combustibles de un motor Dual-Fuel MAN ME-LGIM;

 

Las funcionalidades del ME-LGIM incluyen:

  • Inyectores unitarios, las llamadas válvulas de inyección booster LGI, para inyección de metanol (FBIV-M) en la cámara de combustión alrededor de la parte superior del punto muerto superior (TDC)
  • Sistemas de control hidráulico para controlar el funcionamiento de la válvula de refuerzo de combustible LGI
  • Sellado de la unidad de suministro de aceite montada en el motor para asegurarse de que no hay fuga de metanol en el sistema de inyección de combustible.
  • Tubería de doble pared para distribuir metanol individualmente a cada cilindro.
  • Sistema de drenaje y purga para eliminación rápida y fiable del metanol del motor.
  • Además del control del motor (ECS), un sistema de seguridad monitorea la inyección de metanol y combustión, y asegura que el motor vuelve a funcionar con gasóleo en caso de alarmas.
  • El tren de válvulas de combustible (FVT) proporciona una función de bloqueo y purga entre el sistema de suministro de combustible y el motor.
  •  Suministro de metanol completamente automatizado con sistema de purga incorporada.

El diseño de tuberías para el suministro de combustible de metanol se basa en un concepto de doble barrera. Esto significa que una segunda capa encapsula todo el metanol dentro de la sala de máquinas. La tubería exterior está ventilada hacia la atmósfera exterior para eliminar el riesgo de una fuga de metanol a, por ejemplo, la sala de máquinas y para permitir la detección de una fuga del tubo interior con sensores de hidrocarburos (HC).

El sistema de combustible diésel no ha sido alterado significativamente en un motor LGI en comparación con un motor ME estándar.


METANOL: Su fórmula es CH3OH.  Conocido también como alcohol metílico, es el alcohol más sencillo. A temperatura ambiente se presenta como un líquido de baja densidad (791,8 kg/m³), incoloro, inflamable y tóxico que se emplea como anticongelante, disolvente y combustible. El metanol es interesante porque el bio-metanol y el e-metanol se pueden producir a partir de una amplia variedad de biomasas y materias primas de energía renovable, y se pueden mezclar con metanol elaborado a partir de combustibles fósiles.

 
 A temperatura ambiente y presión de 1 bar se mantiene en estado líquido y, junto a su baja viscosidad, lo hace un combustible fácilmente almacenable y transportable. Es el combustible con mayor porcentaje de moléculas de hidrógeno por carbono en su composición, encontrándose en estado líquido en condiciones ambientales normales. Su poder calorífico inferior es de 19.900 kJ/kg, valor mucho más bajo que los 40.500 KJ/kg del HFO.
 
La sociedad de clasificación American Beureau of Shipping (ABS) ha publicado una guía que proporciona criterios de clasificación para el uso de metanol y etanol a bordo del buque con el objetivo de reducir posibles riesgos para el buque, sus elementos y la tripulación a bordo

Una de las desventajas más grandes del Metanol reside en que actualmente su producción se realiza a través de la conversión catalítica entre el CO y el H2 durante el reformado del gas natural o la gasificación del carbón. La solución más conveniente para este combustible es el E-metanol, que consiste en la síntesis del hidrógeno producido por electrolisis a través de fuentes renovables y el CO2 capturado de muchos de los sectores industriales a nivel mundial.

AUTORES: Carlos Rodríguez Vidal (Maquinista Naval y Doctor en Energía y Propulsión Marina) y María Isabel Lamas Galdo (Doctora Ingeniera Industrial)


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