Amoníaco: un nuevo combustible para motores marinos. Primeros pasos.
El amoníaco líquido es un buen disolvente para una gran cantidad de compuestos orgánicos e inorgánicos, y es corrosivo para diversos metales. Dado que el amoníaco provoca agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC), especialmente en aceros al carbono, se deben utilizar aceros de bajo límite elástico o aleaciones especiales (por ejemplo, acero inoxidable 316L). El cobre, el zinc y sus aleaciones (latón, bronce) están estrictamente prohibidos, ya que el amoníaco los corroe rápidamente. Las juntas requieren elastómeros especiales resistentes al ataque químico del amoníaco.
El amoníaco es una sustancia tóxica con efectos asfixiantes y neurotrópicos. Su inhalación puede provocar edema pulmonar tóxico (con una exposición a amoníaco a una concentración de 1,5 g/m³ durante una hora) y daños graves al sistema nervioso. Los vapores de amoníaco irritan gravemente las mucosas de los ojos y del sistema respiratorio, así como la piel. Provocan lagrimeo abundante, dolor ocular, quemaduras químicas en la conjuntiva y la córnea, pérdida de visión, ataques de tos, enrojecimiento y picazón en la piel. El contacto con la piel del amoníaco líquido y sus soluciones produce sensación de ardor, y pueden aparecer quemaduras químicas con ampollas y ulceraciones. Además, el amoníaco líquido absorbe calor al evaporarse, lo que provoca congelación de diversa gravedad al entrar en contacto con la piel. La concentración máxima permitida de vapor de amoníaco es de 20 mg/m³.
El autor de este artículo recuerda vívidamente un caso en el que una fuga durante la carga de amoníaco en un buque con una unidad de refrigeración de amoníaco en el puerto pesquero de Klaipėda provocó la muerte de un miembro de la tripulación. ¡Qué claro ejemplo de la toxicidad del NH3!
El amoníaco es uno de los productos químicos más importantes, con una producción mundial anual que supera los 180 millones de toneladas. En 2024, el 80 % de la producción anual de amoníaco se destinó a la industria química, principalmente a la producción de fertilizantes, y el 20 % se utilizó como disolvente para fines industriales, así como en refrigeración, energía y medicina.
Como podemos observar, la fórmula del amoníaco carece de azufre y carbono, lo que elimina las emisiones de COx y SOx durante la combustión. Si bien las emisiones de NOx se mantienen en niveles aceptables, puede formarse óxido nitroso (N₂O), un gas 270 veces más potente como gas de efecto invernadero que el CO₂. No obstante, el amoníaco es una opción inteligente para la protección del medio ambiente. Además, puede producirse utilizando fuentes de energía renovables: hidroeléctrica, solar y eólica (el llamado amoníaco "verde", donde el hidrógeno se extrae del agua mediante electrólisis 2H₂O → 2H₂ + O₂, que requiere energía, y el nitrógeno se extrae del aire).

Producción de amoníaco "verde"
Sin embargo, la manipulación segura del amoníaco en los buques requerirá la instalación de equipos de seguridad complejos y costosos (detectores, válvulas de cierre para aislar fugas, sistemas de combustible de doble pared, etc.), equipos de combustible especialmente diseñados, etc.
La densidad energética por unidad de volumen del amoníaco (12,7 MJ/L) es inferior a la del gasóleo (35 MJ/L). Transportar la misma cantidad de energía que con gasóleo requeriría aproximadamente 2,8 veces el volumen si el tanque de amoníaco estuviera refrigerado. Sin embargo, el amoníaco no presenta problemas de abastecimiento significativos, ya que se produce en todo el mundo y se transporta a través de la mayoría de los puertos principales.
A bordo de un barco, el amoníaco se puede almacenar en forma líquida a una presión de 8,6 bar y una temperatura de 20 °C. Si la temperatura supera este valor, entonces para los que no están refrigerados tanques Se recomienda mantener una presión de al menos 18 bares.
Todos los principales fabricantes de motores diésel, como Everllence (antes MAN Energy Solutions, y antes aún MAN Diesel & Turbo), Wärtsilä, Japan Engine Corporation (J-ENG), WinGD (Winterthur Gas & Diesel), etc., están trabajando en el desarrollo (o la conversión de los existentes) de motores marinos que funcionan con amoníaco.
Para 2025-2026, las sociedades de clasificación (por ejemplo, DNV, ClassNK, ABS) actualizaron sus normas, introduciendo anotaciones específicas sobre el uso de amoníaco como combustible para motores marinos. La Organización Marítima Internacional (OMI) también está trabajando en enmiendas que permitan el uso de cargas tóxicas como combustible, y sus directrices provisionales (Código IGF) ya tienen en cuenta esta experiencia.
Como ejemplo, consideremos las características de diseño del motor de dos tiempos, baja velocidad y combustible dual de amoníaco ME-LGIA de Everllence, basado en el probado motor ME-LGIP. El desarrollo del motor comenzó en 2019, y las pruebas en banco de su sección monocilíndrica comenzaron en julio de 2023, seguidas de las pruebas de cuatro cilindros y, a partir de febrero de 2025, del motor de siete cilindros a escala real 7S60ME-C10.5-LGIA-HPSCR (HPSCR: Reducción Catalítica Selectiva de Alta Presión para el cumplimiento de la normativa Tier III).



Sección del motor de cuatro cilindros ME-LGIA de Everllence en un banco de pruebas

Un motor 7S60ME-C10.5-LGIA-HPSCR de siete cilindros a escala real en un banco de pruebas.
En el primer trimestre de 2026, el primer motor de este tipo se instalará en un buque granelero de 200 000 TPM que se está construyendo en un astillero japonés. Para finales de 2026, se prevé que la línea ME-LGIA se lance al mercado con cilindros de tamaños G50, S50, S60, G60, G70 y G80.
La principal diferencia de diseño entre los motores que funcionan con amoníaco y los que utilizan combustibles convencionales radica en su sistema de preparación de combustible y en el equipo de inyección. Todos los motores mencionados en este artículo emplean un sistema de inyección directa de amoníaco líquido en la cámara de combustión a alta presión (300-600 bar o más) al final de la carrera de compresión. La alta presión de inyección (HPCR) mejora la atomización del amoníaco, reduce el nivel de amoníaco sin quemar (deslizamiento) y logra una alta eficiencia térmica. Generalmente, se utiliza un sistema common rail para suministrar el amoníaco a los inyectores.
Dado que el amoníaco tiene una temperatura de autoignición elevada (651 °C, mientras que el gasóleo alcanza los 225 °C), se inyecta gasóleo para iniciar su combustión (generalmente alrededor del 5 %, y el amoníaco aporta el 95 % restante de la energía). Las válvulas de combustible piloto pueden ser inyectores independientes o de doble combustible, en cuyo caso el gasóleo y el amoníaco se inyectan simultáneamente o de forma secuencial.

Ciclo de funcionamiento de un motor de amoníaco de dos tiempos

Sistema piloto de inyección de combustible y amoníaco (inyectores de combustible dual) para motores ME-LGIA de Everllence.

Sistema de inyección de amoníaco para motores X-DF-A-1.0 de WinGD
El amoníaco se suministra a las bombas de combustible de alta presión (HPFP) desde el tanque de suministro mediante la bomba de combustible, a través de filtros y un calentador, a una presión aproximada de 80 bar para evitar la ebullición. Debido a las bajas propiedades lubricantes del amoníaco, los conjuntos de émbolos de las HPFP deben estar fabricados con materiales especiales o utilizar sistemas de lubricación por aire forzado.
Debido a la alta toxicidad del amoníaco, todas las tuberías son de doble pared y el espacio anular se purga constantemente con aire deshumidificado. Antes del mantenimiento, el sistema se purga con nitrógeno para eliminar el amoníaco residual. Los tanques de amoníaco también son de doble pared o están equipados con carcasas protectoras.

Sistema de combustible del motor de amoníaco
La tecnología SCR se utiliza para cumplir con los estándares de emisiones de NOx Tier III. La tecnología SCR es un proceso de postratamiento de gases de escape en el que los óxidos de nitrógeno (NOx) generados durante la combustión se eliminan de los gases de escape mediante reducción catalítica. Normalmente, se puede utilizar amoníaco (un agente reductor) como agente catalítico y se inyecta en los gases de escape. El consumo de amoníaco en el sistema SCR es muy bajo en comparación con el consumo de amoníaco como combustible. Durante la reacción catalítica, el NH3 y el NOx se convierten en nitrógeno (N2) y agua (H2O): 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O; 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O.

Principio de funcionamiento del SCR
Para garantizar la seguridad de la tripulación al utilizar amoníaco, se requiere, en particular, lo siguiente:
• Aumentar la ventilación por extracción (hasta 30 renovaciones de aire por hora) en habitaciones con equipos que utilizan amoníaco. La descarga de aire debe realizarse en zonas seguras, lejos de los puntos de entrada de aire en las áreas habitables.
• En caso de descarga de amoníaco (a través de válvulas de seguridad, durante trabajos de reparación), el gas no debe liberarse directamente a la atmósfera; debe hacerse pasar por trampas de agua o depuradores para su absorción.
• Un sistema multinivel de detección y sensor de amoníaco capaz de detectar concentraciones de amoníaco muy por debajo del límite inferior de explosividad (LIE) y del umbral de toxicidad.
• Instalación obligatoria de sistemas de riego para “precipitar” la nube de amoníaco en caso de fuga.
• La tripulación deberá estar equipada con trajes de protección química y aparatos respiratorios aislantes.
• Las sociedades de clasificación exigen una formación especial para las tripulaciones (formación en manipulación de amoníaco), que incluye la práctica de escenarios de respuesta ante derrames de amoníaco y técnicas de primeros auxilios para quemaduras químicas e intoxicaciones.
En septiembre de 2025, la empresa japonesa J-ENG presentó el motor de dos tiempos de combustible dual 7UEC50LSJA-HPSCR. Previamente, su sección monocilíndrica y el motor a escala real habían completado con éxito más de 1700 horas de funcionamiento en plataformas petrolíferas utilizando tanto amoníaco como fuelóleo pesado (HFO). Está previsto que un buque equipado con este motor entre en operación comercial en 2026.

7UEC50LSJA-HPSCR
Desde 2024, WinGD ofrece una línea de motores diésel X-DF-A-1.0 de dos tiempos, de 5 a 9 cilindros y combustible dual, diseñados para funcionar con amoníaco, pero también capaces de funcionar con HFO, MDO y MGO. Con diámetros de cilindro de 520 a 820 mm, velocidades de 79 a 105 rpm y una presión efectiva media de 21 a 22 bar, generan una potencia que oscila entre 5100 y 49 500 kW.
En enero de 2026, se completaron las pruebas de aceptación en fábrica del motor WinGD X52DF-A-1.0 en la planta de Hyundai Heavy Industries en Corea del Sur. Este motor se instalará en un buque transportador de GLP/amoniaco de 46 000 m³.

El procesador X52DF-A-1.0 de WinGD en un banco de pruebas

Motores de la serie X-DF-A-1.0
En otoño de 2024, la empresa surcoreana Hyundai Heavy Industries finalizó las pruebas en banco del motor diésel de cuatro tiempos, velocidad media y combustible dual H22CDF-LA, diseñado para funcionar con amoníaco. Estos motores de 6 a 9 cilindros pueden generar una potencia de entre 1440 y 2160 kW a 900-1000 rpm, y se están desarrollando unidades con potencias de hasta 5,4 MW. Se utiliza un sistema SCR para reducir las emisiones de NOx y amoníaco no quemado.

Tipo de motor H22CDF-LA
En 2024, Wärtsilä presentó el Wärtsilä 25, un motor diésel de cuatro tiempos de combustible dual capaz de funcionar con amoníaco. Puede utilizarse como motor principal en embarcaciones pequeñas o para accionar generadores eléctricos. Este motor en línea de velocidad media está disponible con 6 a 9 cilindros y produce una potencia de 1,7 a 3,4 MW. El motor se suministra con el sistema Wärtsilä NOx Reducer (NOR) para cumplir con los requisitos de las normativas IMO Tier II y III.

Motor Wärtsilä 25
El primer buque propulsado por este motor será el Viking Energy, un buque de suministro para plataformas (PSV) propiedad de la empresa noruega Eidesvik Offshore. La conversión de este PSV de 95 metros, construido en 2003, está programada para comenzar esta primavera y finalizar en otoño de 2026.
La documentación de diseño ya ha recibido la aprobación preliminar de la Autoridad Marítima Noruega. Además, la sociedad de clasificación DNV ha otorgado la aprobación en principio para el diseño del buque propulsado por amoníaco.
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