Los sistemas de ventilación del cárter capturan las peligrosas emisiones de soplado (neblina de aceite y partículas) procedentes de los cárteres de los motores alternativos marinos y estacionarios y de los grupos electrógenos. Estos sistemas de ventilación del cárter promueven el cumplimiento y la protección del medio ambiente, ya que protegen a los operarios y el aire, los cursos de agua y la tierra circundantes. La filtración de alta eficacia de los sistemas de ventilación del cárter protege de la contaminación el turbocompresor, el intercooler y el catalizador de escape de un motor. Los resultados son un rendimiento optimizado del motor y una reducción de las costosas reparaciones para los operadores. Tanto los sistemas de ventilación abiertos como los cerrados regulan el vacío y la presión del cárter mediante controles manuales o automáticos para evitar fugas y pérdidas de aceite a través de las juntas del motor.
La implantación de sistemas de ventilación del cárter supone grandes ventajas medioambientales, económicas y operativas para una gran variedad de aplicaciones y mercados, como la generación de energía estacionaria (en servicio continuo y en espera) tanto para motores de gas natural como diésel, la transmisión mecánica, la propulsión marina, la cogeneración de calor y electricidad (CHP) y la conversión de biogás a energía.
Para cualquier motor, los criterios de diseño más críticos son los siguientes:
- Descarga de soplado del motor desgastado
- Vacío o presión del cárter necesarios
- La aspiración disponible del turbocompresor y la presión diferencial a través del filtro de aire del motor.
Sin embargo, cada aplicación presenta sus propios retos. En este artículo se analizan las soluciones de ventilación del cárter en relación con los retos específicos que plantean las distintas aplicaciones e industrias.
Globalmente, las normas medioambientales para motores alternativos y grupos electrógenos siguen siendo cada vez más estrictas. En Estados Unidos, el sistema de clasificación TIER y la norma de emisiones RICE NESHAP (Reciprocating Internal Combustion Engine National Emissions Standards for Hazardous Air Pollutants) son dos ejemplos destacados de legislación para reducir el impacto ambiental de los motores de gas natural y diésel. En Europa, la FASE V es la principal norma sobre motores estacionarios que regula las emisiones de los grupos electrógenos y los motores de accionamiento mecánico. Las emisiones totales del motor no deben superar determinados niveles para obtener la certificación, y las emisiones de escape del cárter pueden representar un porcentaje significativo del total (~25%). Sin un sistema de ventilación del cárter efectivo para capturar la contaminación, los motores no cumplirán las normas más recientes, lo que afectará a su viabilidad comercial.
Sistema cerrado de ventilación del cárter montado en un grupo electrógeno diésel en un centro de datos para evitar que las emisiones aceitosas contaminen el entorno circundante de alta tecnología.
Además de las normativas, las políticas de salud, seguridad y medio ambiente de las centrales eléctricas y los productores de energía están impulsando la demanda de modernizaciones y mejoras de los sistemas de ventilación del cárter. Con una gran base instalada de grupos electrógenos diésel y de gas natural, hay muchas plantas que luchan contra las emisiones de aceite del cárter. La tendencia de los operadores es reducir estas emisiones para proteger al personal de su planta, el medio ambiente circundante y sus equipos.
Un sistema de ventilación del cárter de alta eficiencia es la mejor manera de proteger el filtro de admisión, el turbocompresor y el catalizador de escape de un motor, al mismo tiempo que se evitan emisiones atmosféricas peligrosas. Grandes marcas mundiales como Caterpillar, Cummins, Hyundai, Jenbacher, Kawasaki, Mitsubishi, Wartsila, Waukesha, etc. son utilizadas tanto en servicio continuo como en operaciones de reserva. En el caso de los grupos electrógenos de funcionamiento continuo y los motores de accionamiento mecánico, se suelen utilizar sistemas de ventilación del cárter abiertos y asistidos por vacío para capturar las emisiones aceitosas y expulsar el aire limpio a la atmósfera. Dado que las emisiones sucias no se devuelven normalmente a través de la admisión del motor, los resultados son un rendimiento optimizado del motor y una reducción de las costosas reparaciones debidas a una combustión más limpia. Sin embargo, con un venteo abierto a la atmósfera, es importante que los operarios capturen la neblina de aceite y las emisiones de partículas para proteger el entorno y al personal de la planta.
Sistema de ventilación de cárter abierto asistido por vacío instalado en un grupo electrógeno de gas natural de servicio continuo en una central eléctrica universitaria.
Para ser eficientes, los sistemas de ventilación asistida por vacío deben estar dimensionados para el caudal de blow-by desgastado del motor. Un sistema completo combina un filtro de alta eficiencia, una fuente de vacío integrada con motor eléctrico y las tuberías y válvulas asociadas para regular el vacío o la presión en el cárter. El nivel de vacío/presión del cárter en funcionamiento depende de la marca y el modelo del motor. Por ejemplo, consulte los modelos SME o BAE de Solberg, diseñados para satisfacer requisitos específicos.
Para aplicaciones de energía diésel de reserva como centros de datos, hospitales y universidades, los sistemas de ventilación de cárter cerrado son los más habituales. Estos motores dependen de la succión/vacío del turbocompresor/admisión del motor para extraer las emisiones del cárter y a través del filtro de alta eficiencia. Aunque las horas de funcionamiento de estos grupos electrógenos son limitadas, la eficiencia de las emisiones es fundamental para evitar la contaminación posterior del turbocompresor y del sistema de admisión del motor. Cualquier emisión del cárter no tratada migrará a través del motor e impactará negativamente en el total de emisiones de escape del motor. Además, dados los entornos sensibles y limpios de las instalaciones, el control de las emisiones es fundamental.
Un sistema de ventilación del cárter, como la Serie ACV de Solberg, es un diseño de ventilación del cárter cerrado que se dimensiona en función del flujo de blow-by desgastado del motor. Este estilo utiliza el vacío/succión de la admisión del motor y el turbocompresor para arrastrar las emisiones de neblina de aceite a través del filtro coalescente de aceite de alta eficiencia. Una válvula de diafragma integrada controla el nivel de vacío en el lado del cárter del filtro para cumplir los requisitos del fabricante del motor.
Ya se trate de un sistema de ventilación del cárter de estilo abierto o cerrado, los filtros coalescentes de aceite de Solberg tienen una eficiencia de hasta el 99,97% a 0,3 micras. Ambos capturan la neblina de aceite y las partículas en suspensión para proporcionar un alto nivel de protección para el motor y el medio ambiente.
Los motores estacionarios de gas natural y diésel también se utilizan para accionar equipos mecánicos como compresores de gas y bombas de trasiego de líquidos. Estas aplicaciones suelen ser de servicio continuo, ya que dan servicio a gasoductos, plantas de tratamiento de aguas y otros procesos críticos. Los motores suelen estar sujetos a la misma legislación que los utilizados para la generación de energía eléctrica; además, los operadores de los motores suelen centrarse en proteger la salud y la seguridad de sus empleados, así como el medio ambiente circundante. Dada la naturaleza y el trabajo crítico de estas aplicaciones, el rendimiento y la fiabilidad del motor son primordiales.
Sistema de ventilación de cárter abierto asistido por vacío instalado para eliminar las emisiones de neblina de aceite de un motor de gas natural de accionamiento mecánico.
Por estas razones, los sistemas de ventilación del cárter de alta eficiencia son importantes para proteger a los operarios, el medio ambiente y el propio motor. Tanto los sistemas Solberg asistidos por vacío (Series BAE y SME) como los de cárter cerrado (Serie ACV) se utilizan para capturar las emisiones aceitosas del cárter, manteniendo al mismo tiempo el vacío o la presión necesarios en el cárter.
La seguridad, el tiempo de funcionamiento y la minimización del mantenimiento son objetivos primordiales para los operadores de motores marinos. Las aplicaciones marítimas críticas incluyen propulsión y energía eléctrica para buques militares, remolcadores, petroleros, dragas, cruceros y más. Dado el confinamiento de la tripulación y los pasajeros, el control de las emisiones es fundamental. Dado que las emisiones del cárter consisten principalmente en neblina de aceite, se convierten en peligros respiratorios y de deslizamiento en las cubiertas de los buques. Una vez en la cubierta o en la estructura del buque, el petróleo causará daños medioambientales al arrastrarse a los cursos de agua circundantes.
Una solución viable para afrontar los retos de las aplicaciones marinas es un mejorado sistema de ventilación del cárter abierto asistido por vacío, como la serie BAE de Solberg. Desde el punto de vista de las emisiones, estos sistemas incluyen filtros coalescentes con una eficiencia del 99,97% para neblina de aceite y partículas de 0,3 micras. El elemento filtrante coalescente contribuye a un entorno de aire respirable limpio en el buque y evita la contaminación por niebla aceitosa en la cubierta y en los cursos de agua circundantes.
Retroadaptación de sistemas de ventilación de cárter abierto asistida por vacío en motores de propulsión diésel (buque de investigación marina) para capturar emisiones aceitosas peligrosas.
Marcas de motores marinos como Caterpillar, Daihatsu, Hyundai, MaK, Man Diesel, Niigata y Wartsila se utilizan habitualmente en las aplicaciones más rigurosas. Una característica de la mayoría de los motores de propulsión diésel marinos es que funcionan idealmente con presión atmosférica o ligeramente positiva en el cárter. Un sistema de ventilación del cárter abierto de estilo recirculación incluye tuberías integradas para mantener automáticamente la presión natural del cárter de un motor y elimina la necesidad de ajustes manuales o costosos controles electrónicos. Vea ejemplos de este estilo con las Series BAE y SME de Solberg. La configuración especial de las tuberías de "recirculación" no sólo mantiene la presión natural del cárter, sino que también proporciona un alivio natural de la presión en caso de que el elemento filtrante interno se obstruya por completo o falle la fuente de vacío. Estas funciones de autorregulación permiten a la tripulación centrar su atención en las tareas críticas del buque.
Las instalaciones nuevas y readaptadas requieren tener en cuenta varios factores para garantizar un rendimiento ideal:
- Tuberías de ventilación: Se recomienda mantener el diámetro de la tubería de venteo hacia y desde el sistema de ventilación del cárter evitando puntos bajos y sifones para evitar la acumulación de aceite.
- Líneas de drenaje: Durante el funcionamiento, el aceite se coalesce y se acumula dentro del filtro de ventilación del cárter y debe drenarse continuamente. Recomendamos que la tubería de drenaje conectada esté sumergida por debajo del nivel bajo de aceite en el cárter o en el recipiente de aceite usado. El destino del aceite depende de la recomendación del fabricante del motor. Si no se drena correctamente, el aceite se desviará alrededor del filtro y se expulsará a la atmósfera (configuración de cárter abierto) o al sistema de admisión del motor (configuración de cárter cerrado).
- Altura de montaje: Dado que el sistema de ventilación del cárter suele estar en vacío y se conecta una línea de drenaje, la altura de montaje es fundamental para garantizar un drenaje correcto y evitar la derivación de aceite. El equipo de ingeniería de Solberg recomendará la altura de montaje mínima ideal durante las conversaciones técnicas con nuestros clientes.
Tanto si se trata de una aplicación de energía estacionaria como de propulsión mecánica o marina, los retos a los que se enfrentan los operadores son similares: Control de emisiones y rendimiento del motor. Un sistema de ventilación del cárter adecuado permite a los operadores afrontar estos retos. La amplia experiencia de campo de Solberg con clientes y clientes potenciales ha dado lugar a una vasta base de conocimientos que compartimos continuamente con el mercado. Nuestra misión es ser el principal recurso para el mercado de la generación de energía, ofreciendo sistemas de ventilación del cárter de alto rendimiento. Los diseños de sistemas, los conocimientos técnicos y la experiencia sobre el terreno de Solberg darán como resultado la mejor solución para su aplicación.
Póngase en contacto con Solberg y obtenga más información sobre cómo nuestros sistemas de ventilación del cárter pueden ofrecer soluciones a los retos de su aplicación.