Yanmar 6LY400

El motor diesel marino ciertamente no es nada nuevo; Sus raíces se remontan a principios del siglo XX, cuando se usaban para propulsar barcos y submarinos. Los primeros motores diesel fueron vistos como un reemplazo lógico para los motores de vapor.

Conceptos básicos del diésel marino

  • Combustión por alta presión y calor del cilindro, sin chispa
  • Mejor producción de energía a partir de combustible que los motores de gas
  • Más pesado que los motores de gasolina de potencia similar
  • Más caro que los motores de gasolina comparables
  • Los modelos diésel turboalimentados son más ligeros

El Yanmar 6LY 400/440 es un moderno motor diésel marino turboalimentado de la serie Powerboat Engines de la empresa.  Foto cortesía de Yanmar.

El Yanmar 6LY 400/440 es un moderno motor diésel marino turboalimentado de la serie Powerboat Engines de la empresa. Foto cortesía de Yanmar.

De todos los principales motores disponibles en la actualidad, el diesel tiene la mayor eficiencia térmica, es decir, su capacidad para extraer energía de su combustible. Esto, por supuesto, corresponde a la eficiencia global del motor. Este mismo hecho probablemente explica por qué, según una encuesta del Reino Unido, el 50 % de los automóviles vendidos en la Unión Europea son diésel: los precios del combustible en la UE son extremadamente altos en comparación con los EE. UU.

Un galón de combustible diesel bajo en azufre tiene el 113% de la energía de un galón de gasolina. Con un 20 % de biodiésel mezclado, el diésel supera a la gasolina y contiene el 109 % de la energía de la gasolina.

¿Por qué los diésel son mucho más eficientes térmicamente que sus homólogos de gasolina? La respuesta está en las diferencias entre el funcionamiento de los motores diésel y los de gasolina. Los motores de gasolina a veces se denominan «motores de gasolina» a diferencia de los motores diésel, que son «motores de encendido por compresión». Esta descripción identifica una de las principales diferencias entre los motores de gasolina y diesel.

En lugar de usar una chispa para encender el combustible, un motor diesel crea suficiente presión en sus cilindros para calentar el combustible hasta el punto de ignición, inyectando el combustible diesel atomizado directamente en cada cilindro en el momento justo. La temperatura de autoignición del combustible diesel es de alrededor de 600 °F, por lo que la presión en cada cilindro debe ser lo suficientemente alta para producir esa temperatura a fin de encender el combustible y comenzar el proceso de combustión. En la práctica, las temperaturas realmente alcanzadas tienden a estar en el rango de más de 700°F.

Esta figura muestra el proceso en el llamado

Esta figura muestra el proceso en el llamado «ciclo de cuatro tiempos» de un motor de gasolina. En un ciclo diésel de cuatro tiempos, la bujía se reemplaza por un inyector de combustible de alta presión que rocía combustible atomizado en el cilindro en un momento específico, justo entre las carreras de compresión y potencia.

Con estos hechos, se introduce otro beneficio del motor diésel: el diésel no requiere bujías ni sistemas de encendido, lo que elimina uno de los problemas potenciales de mantenimiento y confiabilidad asociados durante mucho tiempo con los motores de gasolina. Sin embargo, hay compensaciones. Para lograr la presión necesaria para generar suficiente calor para autoencender el combustible diésel, los motores diésel deben funcionar con relaciones de compresión mucho más altas que los motores de gasolina, del orden de 15:1 a más de 20:1. vs. 8:1 a alrededor de 10:1 para motores de gasolina. Esto significa que el motor diésel debe construirse mucho más fuerte que un motor de gasolina para soportar las cargas extremas. Desafortunadamente, esta fuerza añadida es mayormente proporcional a las piezas del motor más grandes y pesadas y al peso que conllevan estos componentes de alto rendimiento.

el problema del peso

Sin embargo, las diferencias de peso cambian a medida que avanza la tecnología. Una verificación de los modelos actuales de Yanmar y Mercruiser brinda información. A partir de 350 hp, un Yanmar V-8 diesel actual inclina la balanza a 960 lbs. Un motor de gasolina Mercruiser de 350 hp pesa 862 libras. Eso es sólo 98 libras. Diferencia. El uso de materiales más fuertes pero más livianos y las mejoras en la eficiencia general pueden resultar en una mejor relación potencia-peso. La turboalimentación, por ejemplo, mejora lo que en el mundo de los motores se conoce como “eficiencia volumétrica”. Además, parte de la pérdida de eficiencia general en cualquier motor sale por el escape. Esto se recupera en cierta medida mediante el uso de gases de escape para impulsar el turbocompresor.

Los turbocompresores dan potencia a un motor utilizando sus gases de escape.  Esta potencia adicional permite a los fabricantes de motores reducir el tamaño y el peso del motor y aumentar la eficiencia del combustible.  Haga clic en la imagen de arriba para ver un video que muestra cómo funciona un turbo.  Vídeo cortesía de Honeywell.

Los turbocompresores dan potencia a un motor utilizando sus gases de escape. Esta potencia adicional permite a los fabricantes de motores reducir el tamaño y el peso del motor y aumentar la eficiencia del combustible. Haga clic en la imagen de arriba para ver un video que muestra cómo funciona un turbo. Vídeo cortesía de Honeywell.

Los motores no sobrealimentados o no turboalimentados siempre funcionan con menos del 100 % de eficiencia volumétrica, mientras que un motor sobrealimentado o (más comúnmente hoy en día) turboalimentado tiene una eficiencia superior al 100 % en términos de la cantidad de aire forzado en la carrera de admisión de la cámara de combustión. Este mayor volumen de aire, junto con una inyección de combustible más precisa y una mejor atomización del combustible en los sistemas de inyección de combustible common rail de alta presión actuales, permite a los fabricantes de motores exprimir más potencia y reducir las emisiones de sus motores. Con una relación potencia-peso mejorada, se pueden usar motores más pequeños para lograr la misma potencia, lo que hace 20 años significaba una diferencia de peso mucho mayor entre un motor de gasolina y uno diésel.

El problema de la confiabilidad

Si en realidad está extrayendo más potencia de un motor diésel moderno, ¿cómo afecta eso a su confiabilidad a largo plazo? ¿La carga adicional reduce la vida útil del motor? Es una pregunta difícil de responder directamente, ya que los hábitos de uso reales de los propietarios de embarcaciones varían ampliamente y este factor contribuye en gran medida a la confiabilidad a largo plazo de un motor. Una mirada a algunos datos proporcionados por John Deere Co. puede dar una idea aquí. Clasifican sus motores por hábitos de uso como se muestra en esta tabla:

Definiciones de clasificación de potencia de motores marinos

  • M1: Para aplicaciones de propulsión que pueden funcionar a plena potencia de forma continua hasta 24 horas al día. Estas aplicaciones normalmente se ejecutan más de 3000 horas al año.
  • M2: Para aplicaciones de accionamiento que pueden utilizar la máxima potencia hasta 16 horas de cada 24. Estas aplicaciones suelen funcionar a plena capacidad hasta el 65 % del tiempo y acumulan hasta 3000 horas al año.
  • M3: Para aplicaciones de accionamiento que pueden utilizar la máxima potencia hasta 4 horas de cada 12. Estas aplicaciones suelen funcionar a plena potencia hasta el 35 % del tiempo y acumulan hasta 2000 horas al año.
  • M4: Para aplicaciones de propulsión que pueden utilizar la máxima potencia hasta 1 hora en 12. Estas aplicaciones suelen funcionar a plena potencia hasta el 15 % del tiempo y acumulan hasta 800 horas al año.
  • M5: Para aplicaciones de accionamiento que pueden utilizar la máxima potencia durante un máximo de 30 minutos. de 6 horas de funcionamiento cada uno. Estas aplicaciones suelen funcionar a plena potencia hasta el 8 % del tiempo y acumulan hasta 300 horas al año.

Tenga en cuenta que John Deere es conocido por sus aplicaciones comerciales e industriales en lugar de sus motores recreativos, pero estas clasificaciones dan una idea de la vida útil de sus motores diésel. La mayoría de los motores diesel recreativos probablemente entrarían en las definiciones de clasificación M4 o M5 de Deere.

Todos los proveedores de motores marinos deberían poder proporcionar clasificaciones similares para un motor específico a través de su sistema de clasificación de clasificación de «ciclo de trabajo». Su terminología puede variar, pero todos los fabricantes usan los mismos determinantes para clasificar cada valor nominal: factor de carga, horas típicas de operación por año y horas típicas de operación a plena potencia. Estas calificaciones deben aplicarse de acuerdo con el modo de operación de la embarcación, su tipo y diseño, y los requisitos de potencia esperados del motor.

Los propietarios de veleros a menudo reemplazan sus motores de gasolina originales o motores diesel más antiguos con motores diesel modernos más pequeños y livianos.  Foto cortesía de Oldport Marine Services.

Los propietarios de veleros a menudo reemplazan sus motores de gasolina originales o motores diesel más antiguos con motores diesel modernos más pequeños y livianos. Foto cortesía de Oldport Marine Services.

En situaciones comerciales intensas, es probable que haya algunas ventajas y desventajas entre los motores diésel turboalimentados más livianos y los motores diésel de «aspiración natural» no turbo más pesados ​​en términos de vida útil potencial a largo plazo del motor. Dicho esto, es probable que los navegantes recreativos promedio nunca noten la diferencia: simplemente no usan sus botes con la frecuencia suficiente para acumular las horas necesarias para que esto sea un problema importante.

Ahora que sabe un poco sobre las diferencias básicas entre los motores diésel y gasolina, puede profundizar su investigación con Marine Engines: Choosing Gas or Diesel.

Si luego decide que el diésel es el camino a seguir para su nuevo barco o para la repotenciación, lea Elección del diésel marino adecuado.

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Escrito por Ed Sherman

Ed Sherman es colaborador habitual de boots.com, así como de Professional Boatbuilder y Cruising World, donde anteriormente fue editor de electrónica. También es director de currículo del American Boat and Yacht Council. Ed se desempeñó anteriormente como presidente del Departamento de Tecnología Marina en el Instituto de Tecnología de Nueva Inglaterra. Las publicaciones del blog de Ed aparecen con el permiso de su sitio web, EdsBoatTips.

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