El sistema de aire de un motor diésel abarca todo el recorrido desde la entrada de aire al compartimento del motor hasta la salida de gases de escape en el casco. Al igual que en el sistema digestivo humano, lo que entra por un extremo debe salir modificado por el otro. Si hay obstrucciones u otros problemas, habrá importantes consecuencias en el rendimiento.
Seguiremos el recorrido del aire desde la admisión hasta el escape, para ver qué es necesario para garantizar el correcto funcionamiento del motor.
Suministro de aire
Un motor diésel necesita un volumen considerable de aire fresco. A grandes rasgos, el volumen de aire que necesita por minuto un motor atmosférico a una velocidad se puede calcular multiplicando la mitad de la cilindrada por la velocidad y por 0,9 (para tener en cuenta las pérdidas). La fórmula es:
Donde:
V = volumen de admisión de aire (en la unidad que se utilice para expresar la cilindrada)
D = cilindrada (volumen total de los cilindros) en litros o pulgadas cúbicas
RPM = velocidad del motor (revoluciones por minuto)
Un motor atmosférico de dos litros (122 pulgadas cúbicas) que funcione a 2.000 rpm durante una hora aspirará la cantidad de aire necesaria para llenar una habitación con una altura de techo de 2,4 m (8 pies) y cuyas dimensiones superen los 6 m x 6 m (20 pies) en cada lado. Si el motor es turboalimentado, necesitará una cantidad de aire significativamente mayor que esta, dependiendo de la carga a la que esté sometido.
El recorrido del aire a través del motor
Como hemos visto en esta lección, cuanto más frío esté el aire —dentro de unos límites razonables—, mejor será el rendimiento (si hace demasiado frío, puede afectar negativamente a la temperatura de compresión y al arranque; en algunos motores Cummins, por ejemplo, un descenso de la temperatura de 33 °C/60 °F reduce la temperatura de compresión en 90 °C/160 °F).
Presión ambiente del compartimento motor
No nos gusta el ruido que hacen nuestros motores, por lo que solemos colocarlos en espacios bien aislados. A pesar del aislamiento, el ruido se escapa por los huecos, por lo que solemos sellar cualquier abertura. La combinación de aislamiento y sellado tiene dos consecuencias negativas: restringe el suministro de aire y eleva la temperatura del aire que entra en el motor, lo que reduce la cantidad de oxígeno en ese aire.
A los fabricantes de motores les gustaría que hubiera una ligera presión positiva en el compartimento del motor, pero en la navegación de recreo lo habitual es que no queramos que haya diferencia de presión con respecto a la presión ambiental, o quizá incluso que haya una leve presión negativa. Esto evita que los olores del motor se propaguen a los espacios habitables.
Como vimos en la lección sobre la instalación, una forma rudimentaria y sencilla de comprobar la presión o el vacío en el compartimento del motor consiste en llevar la embarcación al mar, acelerar al máximo (esto es importante) y, a continuación, abrir una escotilla o puerta de acceso al compartimento del motor. Si hay que tirar de la escotilla o de la puerta para poder abrirla debido a un vacío, o bien si el motor acelera al entreabrir la escotilla o puerta, significa que el motor no está recibiendo suficiente aire de admisión. Por supuesto, si nunca navega con el acelerador a fondo, esto posiblemente no sea un problema.
Temperatura del aire de entrada
¿Y qué hay de la temperatura del aire de entrada? A continuación se indican algunas cifras genéricas (consulte el manual del motor para obtener datos más específicos), las cuales se obtienen idealmente cuando el motor funciona a plena potencia o, por lo menos, a una velocidad igual a la habitual de crucero:
Algunos motores HPCR se apagan o pasan al modo de protección «regreso a casa» si la temperatura del aire de admisión del motor es demasiado alta. Se puede configurar una alarma para que se active, por ejemplo, a 74 °C/165 °F, con apagado o modo protección a 76,7 °C/170 °F.
Es habitual que el aire de admisión de un motor de barco que funciona a plena potencia o cerca de ella en un clima cálido supere considerablemente las temperaturas máximas recomendadas del aire de admisión del motor, e incluso supere la temperatura máxima permitida del aire de admisión. En este último caso, si se trata de un modo de funcionamiento habitual, en ausencia de un circuito de apagado el motor seguirá funcionando, pero probablemente reduciendo su vida útil.
Humedad
Si se necesita ventilación adicional, esta puede ser pasiva (creando nuevos conductos de aire o de mayor tamaño) o bien activa (utilizando ventiladores). Lo ideal es que el aire se introduzca en la parte baja del compartimento del motor y cerca de la entrada de aire del motor, con la salvedad de que, si se instala un alternador de alta potencia que puede funcionar a pleno rendimiento, este también se beneficiará del aire frío canalizado por debajo, por lo que puede ser necesario valorar dónde terminar el conducto de entrada de aire. Si se instalan conductos de ventilación o extractores en el sistema, estos deben situarse en la parte alta para así eliminar la mayor cantidad de calor posible. Puede haber tanto ventiladores de entrada como extractores; en ese caso, deberían equilibrar más o menos el flujo de aire.
Es evidente que hay que evitar que el agua (tanto el agua de mar como la lluvia) penetre en el compartimento del motor a través de los conductos de ventilación, ventiladores y extractores en cualquier circunstancia imaginable.
Parece obvio, pero no siempre es así, que «las aberturas exteriores para las entradas y salidas de ventilación deberán estar dispuestas de manera que se minimice la entrada y la recirculación de los gases de escape del motor» (ABYC).
Si una embarcación con turbocompresor navega en un entorno de alta humedad y con el agua de mar fría, y el aire de admisión se enfría en el intercooler hasta su punto de rocío, entonces se producirá condensación. Como vimos en la lección sobre intercambiadores de calor, la combinación de condensación y suciedad puede generar un electrolito que resulte en una corrosión galvánica extensa entre algunas partes de aluminio del intercooler y el elemento intercambiador de calor de cuproníquel.
Lo ideal es evitar la condensación, pero, en cualquier caso, si el turbocompresor es susceptible a la corrosión galvánica, necesita un drenaje en el lado del aire que impida la acumulación de humedad. Algunos modelos que no cuentan con este drenaje pueden equiparse con uno a posteriori, así que busque en Internet para ver si su intercooler es propenso a tener problemas y, de ser así, busque la forma de evitarlos.
Filtros
En la entrada de aire hay siempre algún tipo de cámara. Normalmente se suele suponer que es la carcasa de un filtro, pero no tiene por qué ser así. Sorprendentemente, muchos motores diésel marinos pequeños no tienen filtro de aire; se supone que el ambiente marino es lo suficientemente limpio como para no necesitarlo. La cámara, en este caso, es simplemente un silenciador de aire. Los cambios bruscos de presión en el colector de admisión del aire, a medida que los pistones se mueven hacia arriba y hacia abajo en sus cilindros y las válvulas de admisión se abren y se cierran, generan pulsos acústicos. Esta cámara suaviza los cambios de presión y reduce el ruido.
Filtro de papel de un motor Volvo Penta
Todos los motores diésel de gran tamaño y muchos de los más pequeños cuentan con algún tipo de filtro de aire. En algunos motores diésel marinos pequeños, no es más que un filtro de espuma fijado a la entrada de aire. En los motores más grandes, suele tratarse de un filtro de tela plisada, similar —aunque a una escala mucho mayor— a un elemento filtrante de combustible. El filtro puede fijarse externamente a la entrada de aire o colocarse dentro de la cámara que acabamos de mencionar.
Probablemente no tenga opción de cambiarlo, pero si la tiene, los filtros de aire deben montarse horizontalmente o verticalmente por debajo de la entrada de aire del motor. Esto minimiza la posibilidad de que entre suciedad a la entrada de aire al realizar el mantenimiento del filtro.
Filtros de espuma de un motor Yanmar
Algunos filtros se pueden limpiar (por ejemplo, los de tipo calcetín, cilindro o cono de espuma), mientras que otros han de ser sustituidos cuando se ensucian. Algunos incorporan un indicador para avisar al operador de cuándo hay que cambiar el filtro, pero muchos no lo tienen. A falta de un indicador, la regla general para la caída de presión admisible a través de un filtro de aire es de 6 pulgadas de agua (6” H₂O), con un máximo de 10” H₂O (1,5 - 2,5 kPa). Esto puede variar en función de su motor, así que asegúrese de consultar el manual. En cualquier caso, sin un manómetro instalado no es fácil comprobarlo. En este caso, debemos aplicar el sentido común.
En general, el ambiente marino es limpio, por lo que los filtros se obstruyen lentamente. Es fácil olvidarse de ellos. Si se descuida el mantenimiento de los filtros, la obstrucción causada por la suciedad afectará al rendimiento del motor, especialmente a plena potencia (WOT), cuando el motor necesita hasta la última gota de aire y oxígeno que pueda obtener. El filtro se verá sometido a niveles de vacío cada vez mayores, lo que hará que la suciedad comience a atravesarlo.
Si el motor tiene un turbocompresor y un intercooler, la suciedad dañará las paletas del turbocompresor y obstruirá las aletas del intercooler, lo que degradará aún más el rendimiento del motor. Si la suciedad llega a los cilindros, rayará las paredes de los mismos. Si el vacío en el filtro de aire aumenta hasta el punto de que el filtro se rompa, el motor se inundará temporalmente de partículas de suciedad perjudiciales. Los filtros de espuma, en particular, se vuelven frágiles con el paso del tiempo y corren el riesgo de romperse. Deben sustituirse mucho antes de que esto pueda ocurrir.
Nunca limpie un filtro de papel con aire comprimido. Podría provocar pequeñas roturas invisibles que estropearían el filtro.
Al igual que con los filtros de combustible y de aceite, los filtros de recambio deben adquirirse al fabricante del motor para garantizar que cumplen con los estándares exigidos.
¡Las consecuencias de descuidar el filtro de aire o de un mantenimiento inadecuado pueden ser graves y costosas! Así que, ¡vamos a asumir que llevaremos al día con el mantenimiento del filtro de aire!