MARINHA DO BRASILDIRETORIA DE PORTOS E COSTAS ENSINO PROFISSIONAL MARÍTIMO MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS AUXILIARES (UEA 5) 1 a edição Belém-PA 2009 1 © 2009 direitos reservados à Diretoria de Portos e Costas Autor: Antônio Cordeiro Revisão Pedagógica: Erika Ferreira Pinheiro Guimarães Suzana Revisão Ortográfica: Esmaelino Neves de Farias Digitação/Diagramação: Roberto Ramos Smith Coordenação Geral: CF Maurício Cezar Josino de Castro e Souza ____________ exemplares Diretoria de Portos e Costas Rua Teófilo Otoni, n o 4 – Centro Rio de Janeiro, RJ 20090-070 http://www.dpc.mar.mil.br
[email protected] Depósito legal na Biblioteca Nacional conforme Decreto n o 1825, de 20 de dezembro de 1907 IMPRESSO NO BRASIL / PRINTED IN BRAZIL 2 SUMÁRIO A AP PR RE ES SE EN NT TA AÇ ÇÃ ÃO O . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 0 04 4 M ME ET TO OD DO OL LO OG GI IA A – Como usar o módulo ........................................................ 05 UNIDADE 1 – Bombas 1.1. – Noções gerais sobre bombas .............................................................. 10 1.2. – Bombas alternativas ............................................................................. 20 1.3. – Bombas centrífugas.............................................................................. 26 1.4. – Bombas de diafragm ........................................................................... 37 1.5. – Bombas rotativas ................................................................................. 38 1.6. – Recomendações da Convenção SOLAS sobre bombas..................... 60 Teste de Autoavaliação da Unidade 1............................................................... 64 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 1 ....................................... 65 UNIDADE 2 – Compressores de ar 2.1 – Ar comprimido e compressores de ar................................................... 67 2.2 – Classificação geral dos compressores de ar.... .................................... 83 2.3 – Compressores de ar alternativos .......................................................... 85 2.4 – Compressores de ar de palhetas ......................................................... 89 2.5 – Compressores de ar de parafusos........................................................ 94 2.6 – Compressores de ar de lóbulos ........................................................... 95 2.7 – Compressores dinâmicos ..................................................................... 96 2.8 – Procedimentos de manutenção em compressores.............................. 100 Teste de Autoavaliação da Unidade 2............................................................... 102 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 2 ........................................ 103 UNIDADE 3 – Destiladores de água 3.1 – Importância do destilador de água nos navios ................................... 105 3.2 – Princípios físicos em que se baseia a destilação ............................... 107 3.3 – Principais componentes do destilador ............................................... 109 3.4 – Funcionamento do destilador ............................................................. 111 3.5 – Importância do salinômetro e do hidrômetro ...................................... 114 3.6 – Tratamento químico do destilador ...................................................... 115 Teste de Autoavaliação da Unidade 3............................................................ 119 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 3 .................................... 120 UNIDADE 4 – Sistemas hidróforos 4.1 – Emprego dos sistemas hidróforos nos navios.................................... 121 4.2 – Objetivos de um sistema hidróforo ..................................................... 123 4.3 – Partes constituintes de uma instalação hidrófora .............................. 123 4.4 – Considerações sobre os sistemas hidróforos .................................... 127 4.5 – Processos de tratamento da água para consumo humano ............... 129 4.6 – Procedimentos com o sistema de água ............................................. 133 Teste de Autoavaliação da Unidade 4............................................................. 135 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 4 ..................................... 136 3 UNIDADE 5 – Separadores centrífugos de óleo 5.1 – Utilização dos separadores centrífugos a bordo .............................. 137 5.2 – Fatores que influenciam a separação ............................................... 140 5.3 – A diferença entre purificação e clarificação ....................................... 140 5.4 – Os principais componentes de um separador centrífugo de óleo ..... 143 5.5 – Funcionamento de um centrifugador ................................................. 149 5.6 – Esquemas dos sistemas de centrifugação ........................................ 157 5.7 – Defeitos mais comuns em centrifugadores ........................................ 162 Teste de Autoavaliação da Unidade 5............................................................. 166 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 5 ..................................... 168 UNIDADE 6 – Separadores de água e óleo 6.1 – Informações gerais sobre separadores de água e óleo ..................... 170 6.2 – A Lei 9966/2000 ................................................................................. 176 6.3 – Considerações sobre a MARPOL ...................................................... 190 Teste de Autoavaliação da Unidade 6............................................................. 193 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 6 ..................................... 194 UNIDADE 7 – Sistema de tratamento de águas servidas 7.1 – Generalidades sobre poluentes e águas servidas ............................. 195 7.2 – Fontes de poluição ............................................................................. 196 Teste de Autoavaliação da unidade 7.............................................................. 203 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 7 ..................................... 204 UNIDADE 8 – Sistema de governo do navio 8.1 – Generalidades .................................................................................... 205 8.2 – Funcionamento de uma instalação de máquina de leme ................... 215 8.3 – Recomendações da Convenção SOLAS ........................................... 223 8.4 - Sistema de governo e propulsão azimutal ......................................... 234 Teste de Autoavaliação da Unidade 8............................................................. 239 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 8 ..................................... 240 UNIDADE 9 – Aparelhos de força do convés 9.1 – Aparelhos de força do convés dos navios e seus funcionamentos ... 241 9.2 – Diferença entre cabrestante, molinete e máquina de suspender ..... 259 9.3 – Procedimentos operacionais e de manutenção dos aparelhos de forçado convés ................................................................................. 260 Teste de Autoavaliação da Unidade 9........................................................... 262 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 9 ................................... 263 UNIDADE 10 – Sistema de gás inerte 10.1 – Introdução ........................................................................................ 265 10.2 – Utilização do gás inerte em navios tanques ..................................... 266 10.3 – Identificação dos componentes de uma planta de gás inerte ........... 267 10.4 - Funcionamento/operação de uma planta de gás inerte ................... 269 Teste de Autoavaliação da Unidade 10........................................................... 289 Respostas do Teste de Autoavaliação da Unidade 10 ................................... 290 REFERÊNCIAS ............................................................................................... 292 4 A AP PR RE ES SE EN NT TA AÇ ÇÃ ÃO O Este módulo ajudará você a sanar diversas dúvidas relacionadas a máquinas e equipamentos auxiliares utilizados em embarcações, bem como mostrará os princípios de funcionamento, os principais componentes e suas funções nas diversas áreas dos navios. O objetivo deste Módulo a Distância é apontar para essa direção. Nossa intenção é proporcionar a você conceitos e conteúdos que o habilitem a operar, executar as manutenções necessárias e fazer pequenos reparos em conformidade com as diretrizes dos fabricantes e as normas de segurança e ambientais. Este volume reúne os conteúdos básicos essenciais das principais máquinas e equipamentos auxiliares utilizados a bordo dos navios de maneiras prática e clara. Em seu conjunto, ele pretende ser um auxiliar valioso para todos os que buscam informações eficazes e concretas sobre os seguintes equipamentos: bombas, compressores de ar, destiladores de água, sistemas hidróforos, separadores centrífugos de óleo, separadores de água e óleo, sistema de tratamento de águas servidas, sistema de governo do navio, aparelhos de força do convés e sistema de gás inerte. Ao final de cada unidade, apresentamos questionários com duplo intento de obter-se motivação no aprendizado e permitir ao aluno verificar o aproveitamento relativo ao assunto versado em cada unidade. A bibliografia, organizada com o propósito de oferecer ao estudante um campo mais amplo de conhecimentos, foi de inestimável valor na realização do trabalho ora apresentado. Esperamos, então, que este módulo ajude você a tornar-se um excelente profissional. BOA SORTE! 5 C CO OM MO O U US SA AR R O O M MÓ ÓD DU UL LO O I I – – Q Qu ua al l o o o ob bj je et ti iv vo o d de es st te e m mó ód du ul lo o? ? Proporcionar ao aluno conhecimentos básicos necessários sobre máquinas e equipamentos auxiliares. I II I – – Q Qu ua ai is s s sã ão o o os s o ob bj je et ti iv vo os s e es sp pe ec cí íf fi ic co os s d de es st te e m mó ód du ul lo o? ? D De es sc cr re ev ve er r a as s c ca ar ra ac ct te er rí ís st ti ic ca as s d de e u um ma a i in ns st ta al la aç çã ão o d de e b bo om mb be ea am me en nt to o, , b be em m c co om mo o o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s t ti ip po os s d de e b bo om mb ba as s u ut ti il li iz za ad da as s a a b bo or rd do o, , m mo os st tr ra an nd do o o os s s se eu us s c co om mp po on ne en nt te es s p pr ri in nc ci ip pa ai is s e e o os s s se eu us s p pr ri in nc cí íp pi io os s d de e f fu un nc ci io on na am me en nt to o; ; m mo os st tr ra ar r t ta am mb bé ém m o os s p pr ro ob bl le em ma as s m ma ai is s c co om mu un ns s e e c co om mo o s so ol lu uc ci io on ná á- -l lo os s; ; c ci it ta ar r a as s r re ec co om me en nd da aç çõ õe es s d da a c co on nv ve en nç çã ão o S SO OL LA AS S s so ob br re e b bo om mb ba as s; ; J Ju us st ti if fi ic ca ar r o o e em mp pr re eg go o d do os s c co om mp pr re es ss so or re es s d de e a ar r n no os s n na av vi io os s; ; m mo os st tr ra ar r o os s d di if fe er re en nt te es s t ti ip po os s d de e c co om mp pr re es ss so or re es s, , s se eu us s p pr ri in nc ci ip pa ai is s c co om mp po on ne en nt te es s e e s se eu us s p pr ri in nc cí íp pi io os s d de e f fu un nc ci io on na am me en nt to o; ; m mo os st tr ra ar r t ta am mb bé ém m o os s p pr ro ob bl le em ma as s m ma ai is s c co om mu un ns s e e c co om mo o s so ol lu uc ci io on ná á- -l lo os s; ; J Ju us st ti if fi ic ca ar r a a i im mp po or rt tâ ân nc ci ia a d do o d de es st ti il la ad do or r d de e á ág gu ua a n no os s n na av vi io os s; ; e ex xp pl li ic ca ar r o os s p pr ri in nc cí íp pi io os s f fí ís si ic co os s e em m q qu ue e s se e b ba as se ei ia a a a d de es st ti il la aç çã ão o; ; c ci it ta ar r o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s c co om mp po on ne en nt te es s d do o d de es st ti il la ad do or r e e s su ua as s f fi in na al li id da ad de es s; ; e ex xp pl li ic ca ar r o o f fu un nc ci io on na am me en nt to o d de e u um m d de es st ti il la ad do or r; ; m mo os st tr ra ar r a a i im mp po or rt tâ ân nc ci ia a d do o s sa al li in nô ôm me et tr ro o e e d do o h hi id dr rô ôm me et tr ro o; ; e ex xp pl li ic ca ar r c co om mo o é é f fe ei it to o o o t tr ra at ta am me en nt to o q qu uí ím mi ic co o d de e u um m d de es st ti il la ad do or r. . J Ju us st ti if fi ic ca ar r o o e em mp pr re eg go o d do os s s se ep pa ar ra ad do or re es s c ce en nt tr rí íf fu ug go os s a a b bo or rd do o d do os s n na av vi io os s; ; e es st ta ab be el le ec ce er r a a d di if fe er re en nç ça a e en nt tr re e p pu ur ri if fi ic ca aç çã ão o e e s se ep pa ar ra aç çã ão o; ; m mo os st tr ra ar r o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s c co om mp po on ne en nt te es s e e s su ua as s f fu un nç çõ õe es s; ; e ex xp pl li ic ca ar r o o f fu un nc ci io on na am me en nt to o d de e u um m c ce en nt tr ri if fu ug ga ad do or r; ; c ci it ta ar r o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s c cu ui id da ad do os s c co om m o os s s si is st te em ma as s d de e c ce en nt tr ri if fu ug ga aç çã ão o, , s se eu us s d de ef fe ei it to os s m ma ai is s c co om mu un ns s c co om m a as s r re es sp pe ec ct ti iv va as s c ca au us sa as s e e c co om mo o s so ol lu uc ci io on ná á- -l lo os s; ; M Mo os st tr ra ar r a a n ne ec ce es ss si id da ad de e d do os s s si is st te em ma as s h hi id dr ró óf fo or ro os s d de e á ág gu ua a d do oc ce e ( (f fr ri ia a e e q qu ue en nt te e) ) e e d de e á ág gu ua a s sa an ni it tá ár ri ia a; ; e ex xp pl li ic ca ar r o o f fu un nc ci io on na am me en nt to o a au ut to om má át ti ic co o d de es ss se es s s si is st te em ma as s; ; m mo os st tr ra ar r o os s p pr ro oc ce es ss so os s d de e t tr ra at ta am me en nt to o e e c co on nt tr ro ol le e e e o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s c cu ui id da ad do os s d du ur ra an nt te e a a o op pe er ra aç çã ão o; ; M Mo os st tr ra ar r a a n ne ec ce es ss si id da ad de e d do o s se ep pa ar ra ad do or r d de e á ág gu ua a e e ó ól le eo o a a b bo or rd do o d da as s e em mb ba ar rc ca aç çõ õe es s m me er rc ca an nt te es s; ; i id de en nt ti if fi ic ca ar r o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s c co om mp po on ne en nt te es s d do o s si is st te em ma a; ; e ex xp pl li ic ca ar r o o p pr ri in nc cí íp pi io o d de e f fu un nc ci io on na am me en nt to o d de e u um m s se ep pa ar ra ad do or r d de e á ág gu ua a e e ó ól le eo o; ; c ci it ta ar r a as s e ex xi ig gê ên nc ci ia as s d da a c co on nv ve en nç çã ão o S SO OL LA AS S c co om m r re el la aç çã ão o a ao o t te eo or r d de e ó ól le eo o a ad dm mi is ss sí ív ve el l p pa ar ra a e es sg go ot to o d da a á ág gu ua a d do os s p po or rõ õe es s d de e b bo or rd do o; ; c ci it ta ar r o os s d de ef fe ei it to os s m ma ai is s c co om mu un ns s, , s su ua as s r re es sp pe ec ct ti iv va as s c ca au us sa as s e e m mo os st tr ra ar r o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s p pr ro oc ce ed di im me en nt to os s d de e m ma an nu ut te en nç çã ão o e em m s se ep pa ar ra ad do or re es s d de e á ág gu ua a e e ó ól le eo o; ; J Ju us st ti if fi ic ca ar r o o e em mp pr re eg go o d do o s si is st te em ma a d de e t tr ra at ta am me en nt to o d de e á ág gu ua as s s se er rv vi id da as s a a b bo or rd do o d do os s n na av vi io os s m me er rc ca an nt te es s; ; i id de en nt ti if fi ic ca ar r o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s c co om mp po on ne en nt te es s e e o o f fu un nc ci io on na am me en nt to o d do o s si is st te em ma a; ; c ci it ta ar r o os s p pr ro ob bl le em ma as s m ma ai is s c co om mu un ns s, , s su ua as s c ca au us sa as s e e s so ol lu uç çõ õe es s; ; 6 M Mo os st tr ra ar r a a e ev vo ol lu uç çã ão o d do o s si is st te em ma a d de e g go ov ve er rn no o d de e u um ma a e em mb ba ar rc ca aç çã ão o; ; c ci it ta ar r o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s t ti ip po os s e e c ca ar ra ac ct te er rí ís st ti ic ca as s d da as s m má áq qu ui in na as s d de e l le em me e; ; e ex xp pl li ic ca ar r o o f fu un nc ci io on na am me en nt to o d do os s s si is st te em ma as s d de e g go ov ve er rn no o d de e u um m n na av vi io o; ; c ci it ta ar r a as s r re ec co om me en nd da aç çõ õe es s d da a c co on nv ve en nç çã ão o S SO OL LA AS S s so ob br re e a as s m má áq qu ui in na as s d de e l le em me e; ; e ex xp pl li ic ca ar r o o f fu un nc ci io on na am me en nt to o d de e u um m s si is st te em ma a d de e g go ov ve er rn no o e e p pr ro op pu ul ls sã ão o a az zi im mu ut ta al l; ; r re es su um mi ir r o o f fu un nc ci io on na am me en nt to o d de e u um m p pr ro op pu ul ls so or r l la at te er ra al l u ut ti il li iz za ad do o p pa ar ra a m ma an no ob br ra as s d do o n na av vi io o; ; C Ci it ta ar r e e i id de en nt ti if fi ic ca ar r o os s d di iv ve er rs so os s a ap pa ar re el lh ho os s d de e f fo or rç ça a e en nc co on nt tr ra ad do os s e em m n na av vi io os s m me er rc ca an nt te es s e e a as s s su ua as s f fi in na al li id da ad de es s; ; i id de en nt ti if fi ic ca ar r o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s c co om mp po on ne en nt te es s d do os s a ap pa ar re el lh ho os s d de e f fo or rç ça a; ; e ex xp pl li ic ca ar r a a d di if fe er re en nç ça a b bá ás si ic ca a e en nt tr re e g gu ui in nc ch ho o d de e m ma an no ob br ra a e e c ca ab br re es st ta an nt te e; ; e e e ex xp pl li ic ca ar r o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s p pr ro oc ce ed di im me en nt to os s o op pe er ra ac ci io on na ai is s e e d de e m ma an nu ut te en nç çã ão o d do os s a ap pa ar re el lh ho os s d de e f fo or rç ça a d do o c co on nv vé és s; ; E Ex xp pl li ic ca ar r a a u ut ti il li iz za aç çã ão o d do o g gá ás s i in ne er rt te e n no os s n na av vi io os s t ta an nq qu ue e; ; e es sq qu ue em ma at ti iz za ar r u um ma a p pl la an nt ta a d de e g gá ás s i in ne er rt te e, , i id de en nt ti if fi ic ca an nd do o s se eu us s c co om mp po on ne en nt te es s; ; e ex xp pl li ic ca ar r o o f fu un nc ci io on na am me en nt to o d do o s si is st te em ma a d de e g gá ás s i in ne er rt te e; ; c ci it ta ar r v vá ár ri ia as s o op pe er ra aç çõ õe es s n na as s q qu ua ai is s s se e r re ec co om me en nd da a o o u us so o d do o g gá ás s i in ne er rt te e a a b bo or rd do o d de e u um m n na av vi io o p pe et tr ro ol le ei ir ro o. . I II II I – – C Co om mo o e es st tá á o or rg ga an ni iz za ad do o o o m mó ód du ul lo o? ? O módulo de Máquinas e Equipamentos Auxiliares foi desenvolvido em dez unidades sequenciais de estudo. Os conteúdos obedecem a uma sequencia lógica e, ao término de cada unidade, é apresentado um teste de autoavaliação e a respectiva chave de resposta. I IV V – – C Co om mo o v vo oc cê ê d de ev ve e e es st tu ud da ar r c ca ad da a u un ni id da ad de e? ? 1. Visão geral da unidade A visão geral do assunto apresenta os objetivos específicos da unidade, mostrando um panorama do assunto a ser desenvolvido. 2. Conteúdos da unidade Leia com atenção o conteúdo, procurando entender e fixar os conceitos por meio dos exercícios propostos. Se você não entender, refaça a leitura e os exercícios. É muito importante que você entenda e domine os conceitos. 3. Questões para reflexão São questões que ressaltam a idéia principal do texto, levando-o a refletir sobre os temas mais importantes deste material. 4. Auto-avaliação São testes que o ajudarão a se autoavaliar, evidenciando o seu progresso. Realize- os à medida que apareçam e, se houver qualquer dúvida, volte ao conteúdo e reestude-o. 7 5. Tarefa Dá a oportunidade para você colocar em prática o que já foi ensinado, testando seu desempenho de aprendizagem. 6. Respostas dos testes de autoavaliação Dá a oportunidade de você verificar o seu desempenho, comparando as respostas com o gabarito que se encontra no fim da apostila. V V – – O Ob bj je et ti iv vo os s d da as s u un ni id da ad de es s U Un ni id da ad de e 1 1- - B BO OM MB BA AS S E Es st ta a u un ni id da ad de e a ap pr re es se en nt ta a n no oç çõ õe es s g ge er ra ai is s s so ob br re e b bo om mb ba as s e e u um ma a i in ns st ta al la aç çã ão o d de e b bo om mb be ea am me en nt to o; ; m mo os st tr ra a o os s p pr ri in nc ci ip pa ai is s c co om mp po on ne en nt te es s e e o os s p pr ri in nc cí íp pi io os s d de e f fu un nc ci io on na am me en nt to o d da as s b bo om mb ba as s: : a al lt te er rn na at ti iv va as s, , c ce en nt tr rí íf fu ug ga as s e e r ro ot ta at ti iv va as s. . U Un ni id da ad de e 2 2- - C CO OM MP PR RE ES SS SO OR RE ES S D DE E A AR R Esta unidade apresenta o emprego dos compressores de ar nos navios; mostra os principais componentes e os princípios de funcionamento dos compressores: alternativos, centrífugos, de palhetas e de lóbulos. U Un ni id da ad de e 3 3- - D DE ES ST TI IL LA AD DO OR RE ES S D DE E Á ÁG GU UA A Esta unidade apresenta o emprego dos destiladores de água doce a bordo dos navios; explica os princípios físicos em que se baseia a destilação; cita os principais componentes do destilador e suas finalidades; explica o funcionamento de um destilador; justifica a importância do salinômetro e do hidrômetro; e explica como é feito o tratamento químico de um destilador. U Un ni id da ad de e 4 4- - S SI IS ST TE EM MA AS S H HI ID DR RÓ ÓF FO OR RO OS S Esta unidade apresenta o esquema dos sistemas hidróforos (hidropneumáticos) utilizados a bordo dos navios; explica o funcionamento automático do sistema; mostra os processos de tratamento da água para o consumo humano; cita os principais cuidados com os sistemas hidróforos em operação; analisa os defeitos mais comuns, suas causas e soluções; e explica os procedimentos de manutenção dos sistemas hidróforos. U Un ni id da ad de e 5 5- - S SE EP PA AR RA AD DO OR RE ES S C CE EN NT TR RÍ ÍF FU UG GO OS S D DE E Ó ÓL LE EO O Esta unidade apresenta o emprego dos separadores centrífugos nos navios; identifica os fatores que influenciam na separação; estabelece a diferença entre os 8 processos de purificação e clarificação; cita os principais componentes e o funcionamento de um centrifugador; cita os principais cuidados com os sistemas de centrifugação em operação; explica os defeitos mais comuns, suas causas e soluções; e mostra os procedimentos de manutenção dos centrifugadores. U Un ni id da ad de e 6 6- - S SE EP PA AR RA AD DO OR RE ES S D DE E Á ÁG GU UA A E E Ó ÓL LE EO O Esta unidade apresenta a necessidade do emprego do separador de água e óleo a bordo dos navios; identifica os principais componentes de um sistema separador de água e óleo; cita as exigências da Convenção SOLAS com relação ao teor de óleo admissível para esgoto de água dos porões dos navios; mostra os defeitos mais comuns nos separadores de água e óleo, suas respectivas causas e as soluções; e explica os principais procedimentos operacionais e de manutenção em separadores de água e óleo. U Un ni id da ad de e 7 7- - S SI IS ST TE EM MA A D DE E T TR RA AT TA AM ME EN NT TO O D DE E Á ÁG GU UA AS S S SE ER RV VI ID DA AS S Esta unidade apresenta os principais componentes e funcionamento automático de um sistema marítimo de tratamento de águas servidas; cita os cuidados a serem observados durante a operação do sistema; cita os problemas mais comuns do sistema, suas causas e soluções; e explica a manutenção do sistema de tratamento de águas servidas. U Un ni id da ad de e 8 8- - S SI IS ST TE EM MA A D DE E G GO OV VE ER RN NO O D DO O N NA AV VI IO O Esta unidade apresenta a evolução das máquinas de leme; os principais tipos e características de máquinas de leme; cita os diversos métodos de comando da máquina do leme a partir do passadiço; lista os cuidados a serem observados durante a operação de uma máquina de leme eletro hidráulica; explica o funcionamento de um sistema de governo e propulsão azimutal; explica o funcionamento de um propulsor lateral utilizado para manobras do navio; e lista os defeitos mais comuns, suas causas e como corrigi-los. U Un ni id da ad de e 9 9- - A AP PA AR RE EL LH HO OS S D DE E F FO OR RÇ ÇA A D DO O C CO ON NV VÉ ÉS S Esta unidade apresenta os diversos aparelhos de força encontrados em navios mercantes e suas finalidades; identifica os principais componentes e o funcionamento desses aparelhos; explica a diferença básica entre guincho de manobra e cabrestante; e explica os principais procedimentos operacionais e de manutenção dos aparelhos de força do convés. U Un ni id da ad de e 1 10 0- - S SI IS ST TE EM MA A D DE E G GÁ ÁS S I IN NE ER RT TE E Esta unidade apresenta a utilização do gás inerte a bordo dos navios-tanques; esquematiza uma planta de gás inerte em um navio-tanque; explica o funcionamento 9 do sistema de gás inerte, identificando seus componentes; cita as várias operações nas quais se recomenda o uso do gás inerte a bordo de um navio-tanque. V VI I – – A Av va al li ia aç çã ão o d do o m mó ód du ul lo o Após estudar todas as Unidades de Estudo Autônomo (UEA) deste módulo, você estará apto a realizar uma avaliação da aprendizagem. V VI II I – – S Sí ím mb bo ol lo os s u ut ti il li iz za ad do os s Existem alguns símbolos no manual para guiá-lo em seus estudos. Observe o que cada um quer dizer ou significa. E Es st te e l lh he e d di iz z q qu ue e h há á u um ma a v vi is sã ão o g ge er ra al l d da a u un ni id da ad de e e e d do o q qu ue e e el la a t tr ra at ta a. . E Es st te e l lh he e d di iz z q qu ue e h há á, , n no o t te ex xt to o, , u um ma a p pe er rg gu un nt ta a p pa ar ra a v vo oc cê ê p pe en ns sa ar r e e r re es sp po on nd de er r a a r re es sp pe ei it to o d do o a as ss su un nt to o. . E Es st te e l lh he e d di iz z p pa ar ra a a an no ot ta ar r o ou u l le em mb br ra ar r- -s se e d de e u um m p po on nt to o i im mp po or rt ta an nt te e. . E Es st te e l lh he e d di iz z q qu ue e h há á u um ma a t ta ar re ef fa a a a s se er r f fe ei it ta a p po or r e es sc cr ri it to o. . E Es st te e l lh he e d di iz z q qu ue e h há á u um m e ex xe er rc cí íc ci io o r re es so ol lv vi id do o. . E Es st te e l lh he e d di iz z q qu ue e h há á u um m t te es st te e d de e a au ut to oa av va al li ia aç çã ão o p pa ar ra a v vo oc cê ê f fa az ze er r. . E Es st te e l lh he e d di iz z q qu ue e e es st ta a é é a a c ch ha av ve e d da as s r re es sp po os st ta as s p pa ar ra a o os s t te es st te es s d de e a au ut to o- - a av va al li ia aç çã ão o. . 10 UNIDADE 1 BOMBAS N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i aprender as generalidades sobre bombas. identificar as bombas alternativas e seus componentes. aprender o princípio de funcionamento das bombas alternativas. identificar as bombas centrífugas e seus componentes. conhecer o princípio de funcionamento das bombas centrífugas. identificar as bombas de engrenagens e seus componentes. aprender o princípio de funcionamento das bombas de engrenagens. identificar as bombas de palhetas e seus componentes. aprender o princípio de funcionamento das bombas de palhetas. ver as recomendações da convenção SOLAS sobre bombas. 1 1. . 1 1 G GE EN NE ER RA AL LI I D DA AD DE ES S S SO OB BR RE E B BO OM MB BA AS S Para deslocar um fluido ou mantê-lo em escoamento é necessário adicionarmos energia; o equipamento capaz de fornecer essa energia ao escoamento do fluido denominamos de bomba. Assim podemos dizer que: BOMBAS são máquinas hidráulicas operatrizes, isto é, máquinas que recebem energia potencial (força motriz de um motor ou turbina), e transformam parte desta potência em energia cinética (movimento) e energia de pressão (força), cedendo estas duas energias ao fluído bombeado, de forma a recirculá-lo ou transportá-lo de um ponto a outro. Portanto, o uso de bombas hidráulicas ocorre sempre que há a necessidade de aumentar-se a pressão de trabalho de uma substância líquida contida em um sistema, a velocidade de escoamento, ou ambas. As bombas são avaliadas em função de quatro características: capacidade : quantidade de fluido descarregado por unidade de tempo, vazão- Q; pressão : frequentemente expressa em altura (H = ∆ P/ρ g ); potência : energia consumida por unidade de tempo, Ρ ; 11 eficiência : η = energia suprida ao fluido / energia absorvida pela bomba. As bombas são utilizadas nos circuitos hidráulicos, para converter energia mecânica em energia hidráulica. A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba, o que permite que a pressão atmosférica force o fluido do tanque, através da linha de sucção, a penetrar na bomba. A bomba passará o fluido para a abertura de descarga, forçando-o através do sistema hidráulico. Termos hidráulicos mais usados em bombeamento 1. ALTURA DE SUCÇÃO (AS) - Desnível geométrico (altura em metros), entre o nível dinâmico da captação e o bocal de sucção da bomba. OBS.: Em bombas centrífugas normais, instaladas ao nível do mar e com fluído bombeado à temperatura ambiente, esta altura não pode exceder 8 metros de coluna d’agua (8 mca). 2. ALTURA DE RECALQUE (AR) - Desnível geométrico (altura em metros), entre o bocal de sucção da bomba e o ponto de maior elevação do fluído até o destino final da instalação (reservatório etc.). 3. ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (AMT) - Altura total exigida pelo sistema, a qual a bomba deverá ceder energia suficiente ao fluído para vencê-la. Leva-se em consideração os desníveis geométricos de sucção e recalque e as perdas de carga por atrito em conexões e tubulações. AMT = Altura Sucção + Altura Recalque + Perdas de Carga Totais (Tubulações/Conexões e Acessórios) Unidades mais comuns: mca, Kgf/cm² , Lbs/Pol² Onde: 1 Kgf/cm² = 10 mca = 14,22 Lbs/Pol² 4. PERDA DE CARGA NAS TUBULAÇÕES - Atrito exercido na parede interna do tubo quando da passagem do fluído pelo seu interior. É mensurada obtendo-se, através de coeficientes, um valor percentual sobre o comprimento total da tubulação, em função do diâmetro interno da tubulação e da vazão desejada. 5. PERDA DE CARGA LOCALIZADA NAS CONEXÕES - Atrito exercido na parede interna das conexões, registros, válvulas, dentre outros, quando da passagem do fluído. É mensurada obtendo-se, através de coeficientes, um comprimento equivalente em metros de tubulação, definido em função do diâmetro nominal e do material da conexão. 12 6. COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO - Extensão linear em metros de tubo utilizados na instalação, desde o injetor ou válvula de pé até o bocal de entrada da bomba. 7. COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO DE RECALQUE - Extensão linear em metros de tubo utilizados na instalação, desde a saída da bomba até o ponto final da instalação. 8. GOLPE DE ARÍETE - Impacto sobre todo o sistema hidráulico causado pelo retorno da água existente na tubulação de recalque, quando da parada da bomba. Este impacto, quando não amortecido por válvula(s) de retenção, danifica tubos, conexões e os componentes da bomba. 9. NÍVEL ESTÁTICO - Distância vertical em metros, entre a borda do reservatório de sucção e o nível (lâmina) da água, antes do início do bombeamento. 10. NIVEL DINÂMICO - Distância vertical em metros, entre a borda do reservatório de sucção e o nível (lâmina) mínimo da água, durante o bombeamento da vazão desejada. 11. SUBMERGÊNCIA - Distância vertical em metros, entre o nível dinâmico e o injetor (Bombas Injetoras), a válvula de pé (Bombas Centrifugas Normais), ou filtro da sucção (Bombas Submersas). 12. ESCORVA DA BOMBA - Eliminação do ar existente no interior da bomba e da tubulação de sucção. Esta operação consiste em preencher com o fluído a ser bombeado todo o interior da bomba e da tubulação de sucção, antes do acionamento da mesma. Nas bombas auto aspirantes basta eliminar o ar do interior da mesma. Até 8 mca de sucção a bomba eliminará o ar da tubulação automaticamente. 13. AUTOASPIRANTE - O mesmo que Autoescorvante, isto é, bomba centrífuga que elimina o ar da tubulação de sucção, não sendo necessário o uso de válvula de pé na sucção da mesma, desde que a altura de sucção não exceda 8 mca. 14. CAVITAÇÃO - Fenômeno físico que ocorre em bombas centrífugas no momento em que o fluído succionado pela mesma tem sua pressão reduzida, atingindo valores iguais ou inferiores a sua pressão de vapor (líquido vapor). Com isso, formam-se bolhas que são conduzidas pelo deslocamento do fluído até o rotor onde implodem ao atingirem novamente pressões elevadas (vapor líquido). Este fenômeno ocorre no interior da bomba quando o NPSHd (sistema) é menor que o NPSHr (bomba). A cavitação causa ruídos, danos e queda no desempenho hidráulico das bombas. 13 15. NPSH - Sigla da expressão inglesa -Net Positive Suction Head a qual divide- se em: • NPSH disponível - Pressão absoluta por unidade de peso existente na sucção da bomba (entrada do rotor), a qual deve ser superior à pressão de vapor do fluído bombeado, e cujo valor depende das características do sistema e do fluído; • NPSH requerido - Pressão absoluta mínima por unidade de peso, a qual deverá ser superior a pressão de vapor do fluído bombeado na sucção da bomba (entrada de rotor) para que não haja cavitação. Este valor depende das características da bomba e deve ser fornecido pelo fabricante da mesma; O NPSHdisp deve ser sempre maior que o NSPHreq (NPSHd > NPSHr) 16. VÁLVULA DE PÉ OU DE FUNDO DE POÇO — Válvula de retenção colocada na extremidade inferior da tubulação de sucção para impedir que a água succionada retorne à fonte quando da parada do funcionamento da bomba, evitando que esta trabalhe a seco (perda da escorva). 17. CRIVO - Grade ou filtro de sucção, normalmente acoplado a válvula de pé, que impede a entrada de partículas de diâmetro superior ao seu espaçamento. 18. VÁLVULA DE RETENÇÃO - Válvula(s) de sentido único colocada(s) na tubulação de recalque para evitar o golpe de aríete. Utilizar uma válvula de retenção a cada 20 mca de AMT. 19. PRESSÃO ATMOSFÉRICA - Peso da massa de ar que envolve a superfície da terra até uma altura de ± 80 Km e que age sobre todos os corpos. Ao nível do mar, a pressão atmosférica é de 10,33 mca ou 1,033 Kgf/cm² (760 mm/Hg). 20. REGISTRO - Dispositivo para controle da vazão de um sistema hidráulico. 21. MANÔMETRO - Instrumento que mede a pressão relativa positiva do sistema. 22. VAZÃO – Quantidade de fluído que a bomba deverá fornecer ao sistema. Unidades mais comuns: m3 /h, l/h, l/m, l/s Onde: 1 m3 /h = 1000 l/h = 16.67 l/m = 0.278 l/s 14 Propriedades dos fluídos 1. CONCEITO. Sendo a hidráulica o ramo da física que estuda o comportamento dos fluídos, tanto em repouso como em movimento, é necessário conhecer-se algumas definições básicas destes comportamentos, assim como a Mecânica dos Fluídos. Temos que todas as bombas têm como finalidade básica o transporte de fluídos incompressíveis com viscosidade baixa, ou nula, dos quais o mais conhecido e bombeado é a água. A água, em seu estado líquido, possui propriedades físico- químicas diversas, cujas principais são: A. Peso específico ()- é o peso da substância pelo volume ocupado pela mesma, cuja expressão é definida por: O peso específico da água é igual a 1.000 Kgf/m³ ou 1,0 gf/cm³. B. Volume específico (Ve)- é o volume ocupado por 1 Kg do produto. Este volume varia de acordo com a temperatura. Para água a: 4ºC, Ve = 0,001 m³/Kg 28ºC, Ve = 0,001005 m³/Kg C. Massa específica ()- é a massa por unidade de volume, cuja expressão é: D. Densidade (d)- A densidade é a comparação entre o peso do líquido e o peso de igual volume de água destilada, à temperatura padrão de 4ºC. Por tratar-se de uma relação entre pesos, constitui-se em um número adimensional. A água possui densidade = 1,0; E. Pressão (P)- Define-se como a força necessária para deslocar-se o fluído por unidade de área, expressa por: Unidades: kg/cm², Lb/pol² (PSI), Atmosfera, Pascal; E.1. Pressão Absoluta (Pabs) é a pressão medida em relação ao vácuo total ou zero absoluto; 15 E.2. Pressão Atmosférica (Patm) é o peso da massa de ar que envolve a terra até uma altura de ± 80 km sobre o nível do mar. A este nível, a Patm = 10,33 mca ou 1,033 kgf/cm²; E.3. Pressão Manométrica (Pman) é a pressão medida adotando-se como referência a pressão atmosférica, denominada também pressão relativa ou efetiva. Mede-se com auxílio de manômetros, cuja escala em zero (0) está referida à pressão atmosférica local. Quando o valor da pressão medida no manômetro é menor que a pressão atmosférica local, teremos pressão relativa negativa, ou vácuo parcial; E.4. Pressão de Vapor (Po ) é a situação do fluído onde, a uma determinada temperatura, coexistem as fases do estado líquido e de vapor. Para água à temperatura ambiente de 20º C, a pressão de vapor é de 0,239 metros ou 0,0239 kgf/cm². Quanto maior a temperatura, maior a pressão de vapor. Ex: 100º C = ponto de ebulição da água = 10,33 metros ou 1,033 kgf/cm² de pressão de vapor; F. Vazão (Q): é a relação entre o volume do fluido que atravessa uma determinada seção de um conduto, e o tempo gasto para tal, sendo: Unidades: m³/h, l/s, GPM; F.1. Vazão Mássica (QM)- é a relação entre a massa do fluído que atravessa uma determinada seção de um conduto e o tempo gasto para tal, sendo: Unidades: kg/h, kg/s, lb/h G. Velocidade (Ve)- é a relação entre a vazão do fluido escoado e a área de seção por onde escoa, sendo: Unidades: m/s, pés/s, m/min; H. Viscosidade ()- é uma característica intrínseca do fluído. Com o movimento do mesmo, dependendo da velocidade, ocorrerá um maior ou menor atrito das partículas com as paredes da tubulação; é a resistência imposta pelas camadas do fluído ao escoamento recíproco das mesmas; 16 H.1. Viscosidade Cinemática (): é a relação entre a viscosidade absoluta () e a massa específica () sendo: Unidades: m²/s, pés/s, centistokes (cst); onde: 1 m²/s = 106 centistokes. I. Potencial de hidrogênio (pH)- é a representação quantitativa da relativa acidez ou alcalinidade de uma substância. É calculado pela concentração de ions H+ em oposição aos ions H - existentes na solução, sendo: Quanto menor o pH, maior é a acidez da solução. Exemplos: pH = 7 = solução neutra = água em condições normais; pH = 2 = solução ácida = refrigerantes; pH = 12 = solução Alcalina = carbonato de cálcio. As bombas são classificadas, basicamente, em dois tipos: hidrodinâmicas e hidrostáticas. Figura 1 Bombas hidrostática e hidrodinâmica – “Parker training” Bombas hidrodinâmicas São bombas de deslocamento não-positivo, usadas para transferir fluidos e cuja única resistência é a criada pelo peso do fluido e pelo atrito. 17 Essas bombas raramente são usadas em sistemas hidráulicos, porque seu poder de deslocamento de fluido se reduz quando aumenta a resistência e também porque é possível bloquear-se completamente seu pórtico de saída em pleno regime de funcionamento da bomba. Bombas hidrostáticas São bombas de deslocamento positivo, que fornecem determinada quantidade de fluido a cada rotação ou ciclo. Como nas bombas hidrostáticas a saída do fluido independe da pressão, com exceção de perdas e vazamentos, praticamente todas as bombas necessárias para transmitir força hidráulica em equipamento industrial, em maquinaria de construção e em aviação são do tipo hidrostático. As bombas hidrostáticas produzem fluxos de forma pulsativa, porém sem variação de pressão no sistema. Figura 2 Bombas hidrodinâmicas - “Parker training”. 18 Especificação de bombas As bombas são, geralmente, especificadas pela capacidade de pressão máxima de operação e pelo seu deslocamento, em litros por minuto, em uma determinada rotação por minuto. Relações de pressão A faixa de pressão de uma bomba é determinada pelo fabricante, baseada na vida útil da bomba. Observação Se uma bomba for operada com pressões superiores às estipuladas pelo fabricante, sua vida útil será reduzida. Deslocamento É o volume de líquido transferido durante uma rotação e é equivalente ao volume de uma câmara multiplicado pelo número de câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba, durante uma rotação da mesma. O deslocamento é expresso em centímetros cúbicos por rotação e a bomba é caracterizada pela sua capacidade nominal, em litros por minuto. Capacidade de fluxo A capacidade de fluxo pode ser expressa pelo deslocamento ou pela saída, em litros por minuto. Eficiência volumétrica Teoricamente, uma bomba desloca uma quantidade de fluido igual a seu deslocamento em cada ciclo ou revolução. Na prática, o deslocamento é menor, devido a vazamentos internos. Quanto maior a pressão, maior será o vazamento da saída para a entrada da bomba ou para o dreno, o que reduzirá a eficiência volumétrica. A eficiência volumétrica é igual ao deslocamento real dividido pelo deslocamento teórico, dada em porcentagem. 19 Fórmula Se, por exemplo, uma bomba a 70kgf/cm2 de pressão deve deslocar, teoricamente, 40 litros de fluido por minuto e desloca apenas 36 litros por minuto, sua eficiência volumétrica, nessa pressão, é de 90%, como se observa aplicando os valores na fórmula: As bombas hidráulicas atualmente em uso são, em sua maioria, do tipo rotativo, ou seja, um conjunto rotativo transporta o fluido da abertura de entrada para a saída. De acordo com o tipo de elemento que produz a transferência do fluido, as bombas rotativas podem ser de engrenagens, de palhetas ou de pistões. Figura 3 Linha de sucção - “Parker training” Um fato deve ser sempre lembrado: uma bomba não cria pressão, ela só fornece fluxo. A pressão é justamente uma indicação da quantidade de resistência ao escoamento. 20 1 1. . 2 2 B BO OM MB BA AS S A AL LT TE ER RN NA AT TI I V VA AS S Bombas alternativas - Envolvem um movimento de vai-e-vem de um pistão num cilindro. Resulta num escoamento intermitente; - Para cada golpe do pistão, um volume fixo do líquido é descarregado na bomba; - A taxa de fornecimento do líquido é função do volume varrido pelo pistão no cilindro e o número de golpes do pistão por unidade do tempo. Ex: bombas pistão e êmbolo (alta pressão). Figura 4 Bombas alternativas – “www.grofe.com.br” Eficiência volumétrica (η v ): η v = volume deslocado volume total do cilindro Eficiência mecânica (η m ): η m = Energia suprida ao fluido Energia suprida à bomba 21 volume real < volume total devido a vazamentos ou enchimento incompleto do cilindro. η v > 95% para bombas bem ajustadas. η m < 100% devido a perdas por atrito mecânico e atrito ao fluido. As bombas alternativas podem ser: - simplex, duplex, triplex etc, dependendo do número de cilindros; - simples ou duplo efeito, quando utiliza um ou dois lados de seu volume para impelir o fluido. Aplicações: - bombeamento de água de alimentação de caldeiras, óleos, esgoto e de lamas. Características: - imprimem as pressões mais elevadas dentre as bombas; - pequena capacidade; - podem ser usadas para vazões moderadas. Vantagens: - podem operar com líquidos voláteis e muito viscosos; - capaz de produzir pressão muito alta. Desvantagens: - produz fluxo pulsante; - capacidade: intervalo limitado; - opera com baixa velocidade; - precisa de mais manutenção. Princípio de funcionamento • São bombas volumógenas e de deslocamento positivo: o líquido enche os espaços existentes no corpo da bomba (câmaras ou cilindros) e, em seguida, é expulso pela ação do movimento do pistão. • A aspiração do líquido ocorre devido ao vácuo produzido no interior da bomba. A diferença de pressão provoca a abertura da válvula de recalque. 22 • São autoescorvantes e podem funcionar como bombas de ar. • O acionamento pode ser manual ou empregando uma máquina motriz. Classificação – Hydraulic Institute Standards (1983) • Bombas acionadas por vapor (steam pumps): possuem uma haste com pistão em cada extremidade. Um dos pistões recebe vapor e o outro se desloca no interior do cilindro da bomba, atuando sobre o líquido. Figura 5 Representação de uma bomba de ação direta (Macyntire, 1997) Características: – Deslocamento horizontal – Deslocamento vertical – Propulsão por êmbolo – Propulsão por pistão – Simplex: um cilindro – Duplex: dois cilindros • Bombas de potência ou bombas de força (power pumps): são acionadas por motores elétricos ou de combustão interna. O movimento é transmitido por sistema eixo-manivela-biela-cruzeta-pistão. 23 Figura 6 Bomba de êmbolo, de potência, simples efeito, simplex. (a) horizontal e, (b) vertical (Macyntire, 1997). Figura 7 Bomba de pistão, de potência, horizontal, duplo efeito, simplex (Macyntire, 1997) • Bombas de descarga controlada (bombas dosadoras): deslocam com precisão um volume predeterminado de líquido em um tempo preestabelecido. São acionadas por motores e utilizam o mecanismo eixo de manivela-biela. Características: – Bomba dosadora de êmbolo – Bomba dosadora de pistão – Bomba dosadora de diafragma – Acoplamento mecânico direto 24 – Acoplamento hidráulico – Controle da vazão manual – Controle automático Figura 8 Bomba de diafragma, atuação por óleo pela ação de êmbolo horizontal (Macyntire, 1997). Funcionamento: o êmbolo atua sobre o óleo na câmara 1, o qual desloca a membrana elástica (diafragma). O líquido passa pela câmara 2. O tipo simplex exige um amortecedor de pulsações no início da linha de recalque. Câmara de ar • O objetivo da câmara de ar é manter a descarga da bomba de êmbolo praticamente constante. • Deve ser aplicada preferencialmente na tubulação de aspiração. • Quando a bomba pára, a pressão do ar na câmara de recalque deve ser correspondente à da coluna do líquido, representada pela diferença de cotas entre a extremidade superior do tubo de recalque e o nível do líquido na câmara. • O ar da câmara de aspiração, quando a bomba está parada encontra-se sob depressão equivalente a coluna de líquido representada pela diferença entre as cotas do nível livre de líquido na câmara e no reservatório inferior. 25 • Quando a bomba opera com vazão superior à média, o líquido penetra na câmara de ar, aumentando sua pressão. Quando ocorre deficiência de descarga, a câmara “libera” o líquido excedente para compensação. • Na câmara de aspiração, quando a bomba solicita maior volume de líquido, este é fornecido pela câmara de ar, a qual se expande, reduzindo a pressão e proporcionando a aspiração do líquido no reservatório inferior. • O volume de ar nas câmaras pode ser adotado: – 22 vezes a descarga aspirada em cada ciclo do êmbolo, nas de 1 cilindro (simplex), de simples efeito; – 10 vezes a referida descarga nas bombas simplex de duplo efeito; – 5 vezes a descarga nas bombas duplex de duplo efeito; e – 2 vezes a descarga nas bombas triplex de duplo efeito. • Entre as bombas de êmbolo dotadas de câmaras de ar são comuns: – Bombas de duplo efeito – câmaras de ar na aspiração e no recalque; – Bombas de simples efeito com êmbolo diferencial. Bombas de êmbolo com câmara de ar Figura 9 Bombas de êmbolo com câmaras de ar. (a) duplo efeito; (b) êmbolo diferencial de simples efeito (Macyntire, 1997). 26 Figura 10 Esquema de bombas alternativas: (a) de êmbolo, (b) de diafragma. – www.grofe.com.br. 1 1. . 3 3 B BO OM MB BA AS S C CE EN NT TR RÍ Í F FU UG GA AS S Bombas centrífugas Figura 11 Bomba centrífuga – “www.ufrnet.ufrn.br” Introdução Os principais requisitos para que uma bomba centrífuga tenha um desempenho satisfatório, sem apresentar nenhum problema, são: • instalação correta; • operação com os devidos cuidados; e • manutenção adequada. 27 Mesmo tomando todos os cuidados com a operação e manutenção, os engenheiros frequentemente enfrentam problemas de falhas no sistema de bombeamento. Uma das condições mais comuns que obrigam a substituição de uma bomba no processo é a inabilidade para produzir a vazão ou a carga desejada. Existem muitas outras condições nas quais uma bomba, apesar de não sofrer nenhuma perda de fluxo, ou carga, é considerada defeituosa e deve ser retirada de operação o mais cedo possível. As causas mais comuns são: • problemas de vedação (vazamentos, perda de jato, refrigeração deficiente etc.); • problemas relacionados a partes da bomba ou do motor: - perda de lubrificação; - refrigeração ; -contaminação por óleo; - ruído anormal etc. • vazamentos na carcaça da bomba; • níveis de ruído e vibração muito altos; • problemas relacionados ao mecanismo motriz (turbina ou motor). Obviamente, nem a lista de condições de falhas mostrada acima é completa, nem as condições são mutuamente excludentes. Frequentemente a causa raiz da falha é a mesma, mas os sintomas são diferentes. Um pouco de cuidado, quando os primeiros sintomas de um problema aparecem, pode prevenir a bomba de defeitos permanentes. Em tais situações, a tarefa mais importante é descobrir se houve falha mecânica da bomba, se a deficiência é do processo, ou ambos. Muitas vezes, quando uma bomba é enviada à oficina, os encarregados da manutenção não acham nada de errado ao desmontá-la. Assim, a decisão de retirar uma bomba de operação e enviá-la para manutenção/conserto, só deve ser tomada depois de uma análise detalhada dos sintomas e causas do defeito. No caso de qualquer falha mecânica ou dano físico interno na bomba, o engenheiro de operação deverá informar com detalhes à unidade de manutenção. Em geral, há principalmente três tipos de problemas com as bombas centrífugas: 1. erros de projeto; 2. má operação; 3. práticas de manutenção ineficientes. 28 Mecanismo de funcionamento de uma bomba centrífuga Uma bomba centrífuga é, na maioria das vezes, o equipamento mais simples em qualquer planta de processo. Seu propósito é converter a energia de uma fonte motriz principal (um motor elétrico ou turbina), a princípio, em velocidade ou energia cinética, e então, em energia de pressão do fluido que está sendo bombeado. As transformações de energia acontecem em virtude de duas partes principais da bomba: o impulsor e a voluta, ou difusor. • O impulsor é a parte giratória que converte a energia do motor em energia cinética. • A voluta ou difusor, é a parte estacionária que converte a energia cinética em energia de pressão. Note bem: Todas as formas de energia envolvidas em um sistema de fluxo de líquido são expressas em termos de altura de coluna do líquido, isto é, carga. Geração da força centrífuga O líquido entra no bocal de sucção e, logo em seguida, no centro de um dispositivo rotativo conhecido como impulsor. Quando o impulsor gira, ele imprime uma rotação ao líquido situado nas cavidades entre as palhetas externas, proporcionando-lhe uma aceleração centrífuga. Cria-se uma área de baixa-pressão no olho do impulsor, causando mais fluxo de líquido através da entrada, como falhas líquida. Como as lâminas do impulsor são curvas, o fluido é impulsionado nas direções radial e tangencial pela força centrífuga. Fazendo uma analogia para melhor compreensão, esta força que age dentro da bomba é a mesma que mantém a água dentro de um balde, girando na extremidade de um fio. A figura 12 abaixo, mostra um corte lateral de uma bomba centrífuga indicando o movimento do líquido. 29 Figura 12 Trajetória do fluxo de líquido dentro de uma bomba centrífuga – “www.ufrnet.ufrn.br” Conversão da Energia Cinética em Energia de Pressão A energia criada pela força centrífuga é energia cinética. A quantidade de energia fornecida ao líquido é proporcional à velocidade na extremidade, ou periferia, da hélice do impulsor. Quanto mais rápido o impulsor move-se, ou quanto maior é o impulsor, maior será a velocidade do líquido na hélice, e tanto maior será a energia fornecida ao líquido. Esta energia cinética do líquido, ganha no impulsor, tende a diminuir pelas resistências que se opõem ao fluxo. A primeira resistência é criada pela carcaça da bomba, que reduz a velocidade do líquido. No bocal de descarga, o líquido sofre desaceleração e sua velocidade é convertida a pressão, de acordo com o princípio de Bernoulli. Então, a carga desenvolvida (pressão, em termos de altura de líquido) é aproximadamente igual à energia de velocidade na periferia do impulsor, expressa pela bem conhecida fórmula: Uma fórmula simples para a velocidade periférica é: 30 Esta carga pode ser calculada por leitura nos medidores de pressão, presos às linhas de sucção e de descarga. As curvas das bombas relacionam a vazão e a pressão (carga) desenvolvidas pela bomba, para diferentes tamanhos de impulsor e velocidades de rotação. A operação da bomba centrífuga deveria estar sempre em conformidade com a curva da bomba fornecida pelo fabricante. Componentes gerais de uma bomba centrífuga Figura 13 Componentes gerais de uma bomba Centrífuga - “www.ufrnet.ufrn.br” Componentes estacionários 1. Carcaça As Carcaças geralmente são de dois tipos: em voluta e circular. Os impulsores estão contidos dentro das carcaças. 1-a. Carcaças em voluta proporcionam uma carga mais alta; carcaças circulares são usadas para baixa carga e capacidade alta. 31 Figura 14 Corte de uma bomba mostrando a carcaça em voluta - “www.ufrnet.ufrn.br” A voluta é tipo um funil encurvado que aumenta a área no ponto de descarga, como mostrado na figura 1.14. Como a área da seção transversal aumenta, a voluta reduz a velocidade do líquido e aumenta a sua pressão. • Um dos principais propósitos de uma carcaça em voluta é ajudar a equilibrar a pressão hidráulica no eixo da bomba. Porém, isto acontece melhor quando se opera à capacidade recomendada pelo fabricante. Bombas do tipo em voluta funcionando a uma capacidade mais baixa que o fabricante recomenda, pode imprimir uma tensão lateral no eixo da bomba, aumentar o desgaste e provocar gotejamento nos lacres, mancais, e no próprio eixo. Carcaças em dupla voluta são usadas quando as estocadas radiais ficam significantes a vazões reduzidas. 1-b. A carcaça circular tem palhetas defletoras estacionárias, em volta do impulsor, que convertem a energia de velocidade em energia de pressão. Convencionalmente, os difusores se aplicam a bombas de múltiplos estágios. Figura 15 Carcaça de uma bomba centrífuga - “www.ufrnet.ufrn.br” 32 As carcaças podem ser projetadas como carcaças sólidas ou carcaças bipartidas. A carcaça sólida implica que toda a carcaça, inclusive o bocal de descarga, compõe uma peça única, fundida ou usinada. Numa carcaça fendida, duas ou mais partes são firmadas juntas. Quando as partes da carcaça são divididas no plano horizontal, a carcaça é descrita como bipartida horizontalmente (ou bipartida axialmente). Quando a divisão é no plano vertical perpendicular ao eixo de rotação, a carcaça é descrita como bipartida verticalmente, ou carcaça bipartida radialmente. Os anéis de desgaste da carcaça atuam como um selo entre a carcaça e o impulsor. Figura 16 Localização dos bocais de sucção e descarga - “www.ufrnet.ufrn.br” 2. Bocais de sucção lateral / descarga lateral Os bocais de sucção e de descarga são localizados nos lados da carcaça perpendicular ao eixo. A bomba pode ter carcaça bipartida axialmente ou radialmente. 3. Câmara de vedação e caixa de enchimento Os termos câmara de lacre e caixa de enchimento, referem-se ambos a uma câmara, acoplada ou separada da carcaça da bomba, que forma a região entre o eixo e a carcaça onde o meio de vedação é instalado. Quando o lacre é feito por meio de um selo mecânico, a câmara normalmente é chamada câmara de selo. Quando o lacre é obtido por empacotamento, a câmara é chamada caixa de recheio. Tanto a câmara de selo como a caixa de recheio, têm a função primária de proteger a bomba contra vazamentos no ponto onde o eixo atravessa a carcaça da bomba sob pressão. Quando a pressão no fundo da câmara é abaixo da atmosférica, previne vazamento de ar na bomba. Quando a pressão é acima da atmosférica, as câmaras previnem o vazamento de líquido para fora da bomba. 33 As Câmaras de vedação e caixas de enchimento também podem ser disponíveis com arranjos de resfriamento ou aquecimento para controle da temperatura. A Figura abaixo descreve uma câmara de selagem montada externamente, e suas diversas partes. Figura 17 Partes de uma câmara de selagem simples - www.ufrnet.ufrn.br • Glândula: é uma parte muito importante da câmara de selo ou da caixa de recheio. Ela dá o empacotamento ou o ajuste desejado do selo mecânico na manga do eixo. Pode ser ajustada facilmente na direção axial. A glândula consiste do selo, refrigeração, dreno, e portas da conexão do suspiro conforme os códigos de padronização. • Bucha: o fundo, ou extremo interno da câmara, é provido com um dispositivo estacionário chamado bucha da garganta que forma uma liberação íntima restritiva ao redor da manga (ou eixo) entre o selo e o impulsor. • Bucha do regulador de pressão é um dispositivo que restringe a liberação ao redor da manga (ou eixo), na extremidade externa de uma glândula do selo mecânico. • Dispositivo circulante interno é um dispositivo localizado na câmara de selo para circular fluido da câmara de selo para um refrigerador ou um reservatório fluido. Normalmente é conhecido como anel de bombeamento. • Selo mecânico As características de um selo mecânico serão discutidas posteriormente. 34 • Alojamento do mancal abriga os mancais montados no eixo. Os mancais mantêm o eixo ou rotor em alinhamento correto com as partes estacionárias sob ação de cargas radiais e transversais. O compartimento do mancal também inclui um reservatório de óleo para lubrificação, nível constante de óleo, e camisa para refrigeração por circulação de água. Componentes rotativos 1. Impulsor O impulsor é a parte giratória principal, que fornece a aceleração centrífuga para o fluido. Eles são classificados em muitas formas baseadas; na direção principal do fluxo em relação ao eixo de rotação • Fluxo radial; • Fluxo axial; • Fluxo misto. no tipo de sucção • Sucção simples: entrada do líquido em um lado; • Dupla-sucção: entrada do líquido simetricamente ao impulsor, de ambos os lados. construção mecânica (Figura 18) • Fechado: coberturas ou paredes laterais que protegem as palhetas; • Aberto: nenhuma cobertura ou parede para enclausurar as palhetas; • Semiaberto ou do tipo em vértice. Figura 18 Tipos de Impulsores - “www.ufrnet.ufrn.br” o Os impulsores fechados necessitam de anéis de desgaste e estes anéis representam outro problema de manutenção. 35 o Impulsores abertos e semiabertos têm menos probabilidade de entupir, mas necessitam ajuste manual da voluta ou placa traseira, para o impulsor alcançar uma fixação adequada e prevenir recirculação interna. o Impulsores das bombas de vértice são muito bons para sólidos e "materiais viscosos", mas eles são até 50% menos eficientes em projetos convencionais. o O número de impulsores determina o número de estágios da bomba: uma bomba de um único estágio só tem um impulsor e é melhor para serviços de baixa carga. Uma bomba de dois estágios tem dois impulsores em série, para serviços de carga média. o Uma bomba de multiestágios tem três ou mais impulsoras em série, para serviços de carga alta. o Anéis de desgaste: O anel de desgaste permite uma articulação fácil e economicamente renovável anti vazamentos entre o impulsor e a carcaça. Se a liberação (espaço vazio entre as duas peças) ficar muito grande, a eficiência de bomba diminuirá, causando problemas de calor e vibração. A maioria das bombas precisa ser desmontada para conferir a liberação do anel de desgaste, e providenciar sua substituição, quando a liberação dobra. 2. Eixo O propósito básico do eixo de uma bomba centrífuga, é transmitir o torque de partida e durante a operação, enquanto apóia o impulsor e outras partes giratórias. Ele tem que fazer este trabalho com uma deflexão menor que a liberação mínima entre as partes giratórias e estacionárias. Figura 19 Uma visão de uma manga de eixo - www.ufrnet.ufrn.br 36 • Luva do eixo (figura 19): o eixo das bombas normalmente é protegido de erosão, corrosão, e desgaste nas câmaras de selo, articulações de vazamento, mancais internos, e nas vias fluviais através de mangas renováveis. A menos que seja especificado o contrário, a manga de proteção do eixo é construída de material resistente a desgaste, corrosão, e erosão. A manga é lacrada em uma extremidade. O alojamento da manga do eixo se estende além da face exterior do prato da glândula de selo. (um vazamento entre o eixo e a manga não deverá ser confundido com vazamento pelo selo mecânico). • Junções: as junções podem compensar o crescimento axial do eixo e podem transmitir torque ao impulsor. Elas são classificadas, de modo geral, em dois grupos: rígidas e flexíveis. As junções rígidas são usadas em aplicações onde não há absolutamente nenhuma possibilidade ou espaço para qualquer desalinhamento. Junções de eixo flexíveis são mais propensas a erros de seleção, instalação e de manutenção. As junções flexíveis podem ser divididas em dois grupos básicos: elastoméricas e não-elastoméricas. • Junções elastoméricas usam borracha, ou elementos poliméricos para ganhar flexibilidade. Estes elementos podem estar submetidos a cisalhamento ou a compressão. Pneus e luvas de borracha são exemplos de junções elastoméricas sob cisalhamento; mandíbulas, pinos e revestimento de mancais são exemplos de junções em compressão. • Junções não-elastoméricas usam elementos metálicos para obter flexibilidade. Elas podem ser de dois tipos: lubrificadas ou não-lubrificadas. As lubrificadas acomodam desalinhamento pela ação corrediça dos seus componentes, daí a necessidade de lubrificação. As não lubrificadas acomodam desalinhamento por flexão. Junções de engrenagem, de grelhas e de cadeias são exemplos de junções lubrificadas não elastoméricas. Junções de discos e de diafragma são não- elastoméricas e não lubrificadas. Componentes Auxiliares Os componentes auxiliares geralmente incluem os seguintes sistemas, para os seguintes serviços: 37 • sistemas de descarga do lacre, refrigeração e afogamento; • dreno do lacre e suspiros; • sistemas de lubrificação dos mancais e de refrigeração; • sistemas de resfriamento da câmara de enchimento e selagem e sistemas de aquecimento; e • sistema de refrigeração do pedestal da bomba. Os sistemas auxiliares incluem tubulação, válvulas de isolamento, válvulas de controle, válvulas de alívio, medidores de temperatura e termopares, medidores de pressão, indicadores de fluxo, orifícios, refrigeradores do selo, reservatórios dos fluidos do dique/defletor do selo, e todas as aberturas e drenos relacionados. 1 1. . 4 4 B BO OM MB BA AS S D DE E D DI I A AF FR RÁ ÁG GM MA A BOMBAS PNEUMÁTICAS DE DUPLO DIAFRÁGMA Figura 20 Bomba de duplo diafragma – www.bomax.com.br Características principais As bombas de duplo diafragma pneumáticas utilizam o ar comprimido como fonte de energia, e foram desenvolvidas principalmente para aplicações de difícil bombeamento. No entanto, estes equipamentos agregam em um único produto diversas vantagens técnicas e operacionais, dificilmente atingidas por outros tipos de bombas. Estas características tornam as bombas pneumáticas tão versáteis que sua gama de aplicações é praticamente ilimitada. 38 As bombas pneumáticas são divididas em dois módulos, sendo um deles a parte molhada (manifolds e câmara de bombeamento) e o outro, parte seca ou bloco central (área de atuação do ar comprimido). Estes conjuntos são separados por dois diafragmas, que isolam o líquido bombeado do ar comprimido. Princípio de funcionamento O bloco central possui uma válvula de ar que direciona o ar comprimido, pressurizando inicialmente um dos diafragmas (câmara B), que por sua vez impulsiona o fluido que está na câmara à sua frente (câmara de líquido). O fluido é impulsionado para cima, devido à ação dos conjuntos esfera/assento, sendo direcionado para a saída através dos coletores (manifolds), enquanto isso o outro diafragma é puxado para trás pelo eixo que interliga os diafragmas, succionando o fluido para dentro da outra câmara de bombeamento (câmara A). Quando os diafragmas completam seu curso, a válvula pressuriza a câmara do diafragma oposto, gerando o mesmo processo já descrito acima. O movimento alternado dos diafragmas executa o bombeamento, com um fluxo pulsante. 1 1. . 5 5 B BO OM MB BA AS S R RO OT TA AT TI I V VA AS S Bombas rotativas - Dependem de um movimento de rotação; - Resulta em escoamento contínuo. O rotor da bomba provoca uma pressão reduzida no lado da entrada, o que possibilita a admissão do líquido à bomba, pelo efeito da pressão externa. À medida que o elemento gira, o líquido fica retido entre os componentes do rotor e a carcaça da bomba. 39 Características: - provocam uma pressão reduzida na entrada (efeito da pressão atmosférica), e com a rotação, o fluido escoa pela saída; - vazão do fluido: função do tamanho da bomba e velocidade de rotação, ligeiramente dependente da pressão de descarga; - fornecem vazões quase constantes; - eficientes para fluidos viscosos, graxas, melados e tintas; - operam em faixas moderadas de pressão; - capacidade pequena e média; - utilizadas para medir "volumes líquidos". Tipos: - engrenagens ( para óleos); - atuada externamente ( as 2 engrenagens giram em sentidos opostos); - atuada internamente ( só um rotor motriz ); - rotores lobulares: bastante usada em alimentos; - parafusos helicoidais ( maiores pressões); - palhetas: fluidos pouco viscosos e lubrificantes; - peristáltica: pequenas vazões permitem transporte asséptico. Bombas de engrenagem Figura 21 Bombas de engrenagem – “Parker training” A bomba de engrenagem consiste basicamente de uma carcaça com orifícios de entrada e de saída, e de um mecanismo de bombeamento composto de duas engrenagens. Uma das engrenagens, a engrenagem motora, é ligada a um eixo que é conectado a um elemento acionador principal. A outra engrenagem é a engrenagem movida. 40 Figura 22 Partes principais de uma bomba de engrenagem – “Parker training” Funcionamento de uma bomba de engrenagem No lado da entrada, os dentes das engrenagens desengrenam, o fluido entra na bomba, sendo conduzido pelo espaço existente entre os dentes e a carcaça, para o lado da saída onde os dentes das engrenagens engrenam e forçam o fluido para fora do sistema. Uma vedação positiva neste tipo de bomba é realizada entre os dentes e a carcaça, e entre os próprios dentes de engrenamento. As bombas de engrenagem têm geralmente um projeto não compensado. 41 Figura 23 Ilustração do funcionamento de uma bomba de engrenagem – “Parker training” 1. O vácuo é criado aqui quando os dentes se desengrenam. O óleo é succionado do reservatório; 2. O óleo é transportado através da carcaça em câmaras formadas entre os dentes, a carcaça e as placas laterais; 3. O óleo é forçado para a abertura de saída quando os dentes se engrenam novamente; 4. A pressão de saída, atuando contra os dentes, causa uma carga não- balanceada nos eixos, como indicam as setas. Bomba de engrenagem externa A bomba de engrenagem que foi descrita acima é uma bomba de engrenagem externa, isto é, ambas as engrenagens têm dentes em suas circunferências externas. Estas bombas são às vezes chamadas de bombas de dentes-sobre-dentes. Há basicamente três tipos de engrenagens usadas em bombas de engrenagem externa: as de engrenagens de dentes retos, as helicoidais e as que têm forma de espinha de peixe. Visto que as bombas de engrenagem de dentes retos são as mais fáceis de fabricar, este tipo de bomba é o mais comum. 42 Figura 24 Tipos de engrenagens – “Parker training” Bomba de engrenagem interna Uma bomba de engrenagem interna consiste de uma engrenagem externa cujos dentes se engrenam na circunferência interna de uma engrenagem maior. O tipo mais comum de bomba de engrenagem interna nos sistemas industriais é a bomba tipo gerotor. Bomba tipo gerotor A bomba tipo gerotor é uma bomba de engrenagem interna com uma engrenagem motora interna e uma engrenagem movida externa. A engrenagem interna tem um dente a menos do que a engrenagem externa. Enquanto a engrenagem interna é movida por um elemento acionado, ela movimenta a engrenagem externa maior. De um lado do mecanismo de bombeamento forma-se um volume crescente, enquanto os dentes da engrenagem desengrenam. Do outro lado da bomba é formado um volume decrescente. Uma bomba tipo gerotor tem um projeto não compensado. O fluido que entra no mecanismo de bombeamento é separado do fluido de descarga por meio de uma placa de abertura. Enquanto o fluido é impelido da entrada para a saída, uma vedação positiva é mantida, conforme os dentes da engrenagem interna seguem o contorno do topo das cristas e vales da engrenagem externa. 43 Figura 25 Bomba tipo gerotor – “Parker training” Volume variável de uma bomba de engrenagem O volume que sai de uma bomba de engrenagem é determinado pelo volume de fluido que cada dente de engrenagem desloca multiplicado pela rpm. Consequentemente, o volume que sai das bombas de engrenagem pode ser alterado pela substituição das engrenagens originais por engrenagens de dimensões diferentes, ou pela variação da rpm. As bombas de engrenagens, quer de variedade interna ou externa, não podem ser submetidas à variação no volume deslocado enquanto estão operando. Nada pode ser feito para modificar as dimensões físicas de uma engrenagem enquanto ela está girando. Um modo prático, então, para modificar o fluxo de saída de uma bomba de engrenagem é modificar a taxa do seu elemento acionador. Isso pode muitas vezes ser feito quando a bomba está sendo movida por um motor de combustão interna. Também pode ser realizado eletricamente, com a utilização de um motor elétrico de taxa variável. 44 Bombas duplas de engrenagem - dados de rendimento Figura 26 Bomba dupla de engrenagem – “Parker training” Vantagens: 1) eficiente, projeto simples; 2) excepcionalmente compacta e leve para sua capacidade; 3) eficiente à alta pressão de operação; 4) resistente aos efeitos de cavitação; 5) alta tolerância à contaminação dos sistemas; 6) resistente em operações a baixas temperaturas; 7) construída com mancal de apoio no eixo; e 8) compatibilidade com vários fluidos. Bombas de palheta Figura 27 Bomba de palhetas – “Parker training” As bombas de palhetas produzem uma ação de bombeamento fazendo com que as palhetas acompanhem o contorno de um anel ou carcaça. O mecanismo de bombeamento de uma bomba de palheta consiste de: rotor, palhetas, anel e uma placa de orifício com aberturas de entrada e saída. 45 Montagem de conjunto da bomba O mecanismo de bombeamento das bombas de palheta industriais é geralmente uma unidade integral a que se dá o nome de montagem de conjunto da bomba. O conjunto montado consiste de palhetas, rotor e um anel elíptico colocado entre as duas placas de orifício (observe que as placas de entrada da montagem do conjunto são algo diferente em seu projeto das placas de entrada previamente ilustradas). Uma das vantagens de se usar um conjunto montado é a de fácil manutenção da bomba. Depois de um certo tempo, quando as peças da bomba naturalmente se gastam, o mecanismo de bombeamento pode ser facilmente removido e substituído por uma nova montagem. Também, se por alguma razão, o volume da bomba precisar ser aumentado ou diminuído, um conjunto de bombas com as mesmas dimensões externas, mas com volume adequado, pode rapidamente substituir o mecanismo de bombeamento original. Figura 27 Componentes de uma bomba de palhetas – “Parker training” Principais componentes: 2 – tampa traseira; 3 – kit conjunto rotativo (industrial); 10 – eixo (móbil); 14 – corpo dianteiro; 16 – eixo chavetado (móbil); 18 – eixo estriado (móbil); 21 – kit conjunto rotativo (móbil). 46 Carregamento de palheta Antes que uma bomba de palheta possa operar adequadamente, um selo positivo deve existir entre o topo da palheta e o anel. Quando uma bomba de palheta é ligada, pode-se contar com uma força de inércia para “arremessar” as palhetas e conseguir a vedação. É por esta razão que a velocidade mínima de operação, para a maior parte das bombas de palheta, é de 600 rpm. Logo que uma bomba for girada e a pressão do sistema começar a crescer, deve ocorrer uma vedação mais justa para que o vazamento não aumente em direção ao topo da palheta. Para gerar uma vedação melhor a pressões mais altas, as bombas de palheta industriais direcionam a pressão do sistema para o lado inferior da palheta. Com esse arranjo, quanto mais alta for a pressão do sistema, mais força será desenvolvida para empurrar contra o anel. Figura 28 Palheta de uma bomba de palheta – “Parker training” Este modo de carregamento hidráulico de uma palheta desenvolve uma vedação muito justa no topo da palheta. Mas, se a força que carrega a palheta for muito grande, as palhetas e o anel podem ficar excessivamente desgastados e as palhetas podem ser uma fonte de arrasto. Para conseguirem a melhor vedação e ocasionarem o mínimo arrasto e desgaste, os fabricantes projetam as suas bombas de forma que as palhetas sejam carregadas só parcialmente. O uso de palhetas com um chanfro ou cantos quebrados é um modo pelo qual a alta sobrecarga na palheta é eliminada. Com estas palhetas, toda a área inferior da palheta é exposta à pressão do sistema, como também uma grande parte da área no topo da palheta. Isto resulta no equilíbrio da maior parte da palheta. A pressão que atua na área desbalanceada é a força que carrega a palheta. 47 Como trabalha uma bomba de palheta O rotor de uma bomba de palheta suporta as palhetas e é ligado a um eixo que é conectado a um acionador principal. À medida que o rotor é girado, as palhetas são “expulsas” por inércia e acompanham o contorno do cilindro (o anel não gira). Quando as palhetas fazem contato com o anel, é formada uma vedação positiva entre o topo da palheta e o anel. O rotor é posicionado fora do centro do anel. Quando o rotor é girado, um volume crescente e decrescente é formado dentro do anel. Não havendo abertura no anel, uma placa de entrada é usada para separar o fluido que entra do fluido que sai. A placa de entrada se encaixa sobre o anel, o rotor e as palhetas. A abertura de entrada da placa de orifício está localizada onde o volume crescente é formado. O orifício de saída da placa de orifício está localizado onde o volume decrescente é gerado. Todo o fluído entra e sai do mecanismo de bombeamento através da placa de orifício (as aberturas de entrada e de saída na placa de orifício são conectadas respectivamente às aberturas de entrada e de saída na carcaça das bombas). Figura 29 Funcionamento de uma bomba de palhetas – “Parker training” 48 Projeto de bombas de palheta balanceada Figura 30 Bomba de palheta balanceada – “Parker training” Numa bomba, duas pressões muito diferentes estão envolvidas: a pressão de trabalho do sistema e a pressão atmosférica. Na bomba de palheta que foi descrita, uma das metades do mecanismo de bombeamento está a uma pressão menor do que a atmosférica. A outra metade está sujeita à pressão total do sistema. Isso resulta numa carga oposta do eixo, que pode ser séria quando são encontradas altas pressões no sistema. Para compensar esta condição, o anel é mudado de circular para anel em formato de elipse. Com este arranjo, os dois quadrantes de pressão opõem-se um ao outro e as forças que atuam no eixo são balanceadas. A carga lateral do eixo é eliminada. Figura 31 Funcionamento de uma bomba de palheta balanceada – “Parker training” 49 Consequentemente, uma bomba de palheta balanceada consiste de um anel de forma elíptica, um rotor, palhetas e uma placa de orifício com aberturas de entrada e de saída opostas umas às outras (ambas as aberturas de entrada estão conectadas juntas, como estão as aberturas de saída, de forma que cada uma possa ser servida por uma abertura de entrada ou uma abertura de saída na carcaça da bomba). As bombas de palheta de deslocamento positivo e de volume constante, usadas em sistemas industriais, são geralmente de projeto balanceado. Figura 32 Bomba de projeto balanceado – “Parker training” Bombas duplas A bomba de palheta que foi descrita é conhecida como bomba simples, isto é, ela consiste de uma entrada, uma saída e uma montagem do conjunto rotativo. As bombas de palheta também estão disponíveis na condição de bomba dupla. Uma bomba de palheta dupla consiste numa carcaça com duas montagens de conjuntos rotativos, uma ou duas entradas e duas saídas separadas. Em outras palavras, uma bomba dupla consiste de duas bombas em uma carcaça. Uma bomba dupla pode descarregar duas taxas de fluxo diferentes em cada saída. Pelo fato de ambos os conjuntos rotativos da bomba estarem conectados a um eixo comum, só um motor elétrico é usado para acionar toda a unidade. As bombas duplas são usadas muitas vezes em circuitos alto-baixo e quando duas diferentes velocidades de fluxo provêm da mesma unidade de força. As bombas duplas expelem o dobro de fluxo de uma bomba simples sem um aumento apreciável no tamanho da unidade. 50 Figura 33 Bomba dupla – “Parker training” Bombas de palheta de volume variável Uma bomba de palheta de deslocamento positivo imprime o mesmo volume de fluído para cada revolução. As bombas industriais são geralmente operadas a 1.200 ou 1.800 rpm. Isso indica que a taxa de fluxo da bomba se mantém constante. Em alguns casos, é desejável que a taxa de fluxo de uma bomba seja variável. Um modo de se conseguir isso é variar a taxa do elemento acionador, o que é economicamente impraticável. A única alternativa, então, para variar a saída de uma bomba, é modificar o seu deslocamento. A quantidade de fluido que uma bomba de palheta desloca é determinada pela diferença entre a distância máxima e mínima em que as palhetas são estendidas e a largura das palhetas. Enquanto a bomba está operando, nada pode ser feito para modificar a largura de uma palheta. Entretanto, uma bomba de palheta pode ser projetada de modo que a distância de deslocamento das palhetas possa ser modificada, sendo essa conhecida como uma bomba de palheta de volume variável. Figura 34 Bomba de palheta de volume variável – “Parker training” 51 O mecanismo de bombeamento de uma bomba de palheta de volume variável consiste basicamente de um rotor, palhetas, anel, que é livre para se movimentar, placa de orifícios, um mancal para guiar um anel e um dispositivo para variar a posição do anel. Em nossa ilustração é usado um parafuso de regulagem. As bombas de palheta de volume variado são bombas desbalanceadas. Seus anéis são circulares e não têm a forma de elipse. Visto que o anel deste tipo de bomba deve ser livre para se deslocar, o mecanismo de bombeamento não vem como um conjunto montado. Como trabalha uma bomba de palheta de volume variável Figura 35 Funcionamento de uma bomba de palheta de volume variável – “Parker training” Com o parafuso regulado, o anel é mantido fora do centro com relação ao rotor. Quando o rotor é girado, um volume de fluxo é gerado, ocorrendo o bombeamento. Recuando-se o parafuso de regulagem há uma redução da excentricidade do anel em relação ao rotor e, consequentemente, redução do volume de óleo bombeado. Com o parafuso todo recuado, o anel está centrado e o deslocamento da bomba é nulo. Bombas de palheta de volume variável, pressão compensada Geralmente, as bombas de palheta de volume variável são também bombas de pressão compensada. Uma bomba de pressão compensada pára de bombear a um nível de pressão pré-ajustado. Uma bomba de palheta de pressão compensada tem as mesmas peças que uma bomba de palheta de volume variável, mas com o acréscimo de uma mola regulável, que é usada para deslocar o anel. Quando a pressão que age no contorno interno do anel (pressão do sistema) é suficientemente alta para vencer a força da mola, o anel desloca-se para uma posição próxima à central e a vazão da bomba é suficiente apenas para a sua lubrificação interna e para controle. 52 A pressão do sistema é, portanto, limitada à regulagem da mola de compensação, substituindo uma válvula limitadora de pressão Dreno da carcaça Figura 36 Bomba de pressão compensada – “Parker training” Todas as bombas de pressão compensada, de volume variável, devem ter suas carcaças drenadas externamente. Os mecanismos de bombeamento, nestas bombas, se movimentam extremamente rápido quando a compressão de pressão é requerida. Qualquer acúmulo de fluido, dentro da carcaça, impede a sua movimentação. Da mesma forma, qualquer vazamento que se acumule numa carcaça de bomba é geralmente dirigido para o lado de entrada da bomba. Porém, como as bombas de volume variável podem ficar um longo período centradas (gerando calor), a vazão de controle e de lubrificação é dirigida para o reservatório através de uma linha de dreno externo. Drenando-se externamente a carcaça o problema é suavizado. A drenagem externa de uma carcaça de bomba é comumente chamada de dreno da carcaça. 53 Bomba de pistão Figura 37 Bomba de pistão – “Parker training” As bombas de pistão geram uma ação de bombeamento, fazendo com que os pistões se alterem dentro de um tambor cilíndrico. O mecanismo de bombeamento de uma bomba de pistão consiste basicamente de um tambor de cilindro, pistões com sapatas, placa de deslizamento, sapata, mola de sapata e placa de orifício. Figura 38 Bomba de pistão – “Parker training” 54 Funcionamento de uma bomba de pistão No exemplo da ilustração anterior, um tambor de cilindro com um cilindro é adaptado com um pistão. A placa de deslizamento é posicionada a um certo ângulo. A sapata do pistão corre na superfície da placa de deslizamento. Figura 38 Funcionamento de uma bomba de pistão – “Parker training” Quando um tambor de cilindro gira, a sapata do pistão segue a superfície da placa de deslizamento (a placa de deslizamento não gira). Uma vez que a placa de deslizamento está a um dado ângulo o pistão alterna dentro do cilindro. Em uma das metades do ciclo de rotação, o pistão sai do bloco do cilindro e gera um volume crescente. Na outra metade do ciclo de rotação, este pistão entra no bloco e gera um volume decrescente. Na prática, o tambor do cilindro é adaptado com muitos pistões. As sapatas dos pistões são forçadas contra a superfície da placa de deslizamento pela sapata e pela mola. Para separar o fluido que entra do fluido que sai, uma placa de orifício é colocada na extremidade do bloco do cilindro, que fica do lado oposto ao da placa de deslizamento. Um eixo é ligado ao tambor do cilindro, que o conecta ao elemento acionado. Este eixo pode ficar localizado na extremidade do bloco, onde há fluxo, ou, como acontece mais comumente, ele pode ser posicionado na extremidade da placa de deslizamento. Neste caso, a placa de deslizamento e a sapata têm um furo nos seus centros para receber o eixo. Se o eixo estiver posicionado na outra extremidade, a placa de orifício tem o furo do eixo. 55 A bomba de pistão que foi descrita acima é conhecida como uma bomba de pistão em linha ou axial, isto é, os pistões giram em torno do eixo, que é coaxial com o eixo da bomba. As bombas de pistão axial são as bombas de pistão mais populares em aplicações industriais. Outros tipos de bombas de pistão são as bombas de eixo inclinado e as de pistão radial. Bombas de pistão axial de volume variável O deslocamento da bomba de pistão axial é determinado pela distância que os pistões são puxados para dentro e empurrados para fora do tambor do cilindro. Visto que o ângulo da placa de deslizamento controla a distância em uma bomba de pistão axial, nós devemos somente mudar o ângulo da placa de deslizamento para alterar o curso do pistão e o volume da bomba. Com a placa de deslizamento posicionada a um ângulo grande, os pistões executam um curso longo dentro do tambor do cilindro. Com a placa de deslizamento posicionada a um ângulo pequeno, os pistões executam um curso pequeno dentro do tambor do cilindro. Figura 39 Bomba de pistão axial de volume variável – “Parker training” Variando-se um ângulo da placa de deslizamento, o fluxo de saída da bomba pode ser alterado. Vários meios para variar o ângulo da placa de deslizamento são oferecidos por diversos fabricantes. Estes meios vão desde um instrumento de alavanca manual até uma sofisticada servo válvula. 56 Figura 40 Funcionamento de uma bomba de pistão axial de volume variável – “Parker training” Bombas de pistão axial de pressão compensada As bombas de pistão axial podem também ser feitas com pressão compensada. A placa de deslizamento das bombas está conectada a um pistão que sente a pressão do sistema. Quando a pressão do sistema fica mais alta do que a da mola que comprime o pistão do compensador, o pistão movimenta a placa de deslizamento. Quando esta atinge o limitador mecânico, o seu centro fica alinhado com o tambor do cilindro. Os pistões não se alternam no sistema do cilindro. Isso resulta em ausência de fluxo no sistema. Figura 41 Bomba de pistão axial de pressão compensada – “Parker training” 57 Bombas de pistão axial reversíveis Como foi ilustrado, o deslocamento de uma bomba de pistão axial e, conseqüentemente, o seu volume de saída, podem ser variados modificando-se o ângulo da placa de deslizamento. Foi também mostrado que a bomba não desenvolverá fluxo quando a placa de deslizamento estiver em posição coaxial com o tambor do cilindro. Algumas placas de deslizamento de bombas de pistão axial têm a capacidade de inverter o ângulo de trabalho. Isto faz com que volumes crescentes e decrescentes sejam gerados nos orifícios opostos. Há reversão de fluxo através da bomba. Figura 42 Ilustrações de uma bomba de pistão axial reversível – “Parker training” Na ilustração da bomba de pistão axial reversível, pode-se ver que os orifícios A e B podem ser tanto um orifício de entrada como de saída, dependendo do ângulo da placa de deslizamento. Isso acontece com o tambor do cilindro girando na mesma direção. As bombas de pistão axial reversíveis são geralmente usadas em transmissões hidrostáticas. As bombas de pistão axial podem ser de deslocamento variável, de pressão compensada ou de deslocamento variável e reversível. Estas combinações também estão disponíveis com as bombas de pistão de projeto radial e de eixo inclinado. Eficiência volumétrica Enquanto gira a uma velocidade constante, nós geralmente imaginamos que uma bomba de deslocamento positivo libere uma taxa de fluxo constante, seja qual for o sistema de pressão. Isto não é inteiramente verdadeiro. Quando aumenta a pressão do sistema, aumenta o vazamento interno dos vários mecanismos de bombeamento. 58 Isto resulta num fluxo de saída menor. O grau em que isso acontece é conhecido como eficiência volumétrica. A expressão que descreve a eficiência volumétrica é: Por exemplo, se uma bomba específica tivesse uma saída teórica de 40 litros/min a 1.200 rpm, mais uma saída real de 36 litros/min a 70 kgf/cm2, a eficiência volumétrica seria de 90%. Tipicamente, as bombas de pistão têm uma eficiência volumétrica inicial que alcança 90%. Os equipamentos de palheta e engrenagem têm uma eficiência volumétrica que varia de 85% a 95%. Bombas de pistões radiais Neste tipo de bomba, o conjunto gira em um pivô estacionário por dentro de um anel ou rotor. Conforme vai girando, a força centrífuga faz com que os pistões sigam o controle do anel, que é excêntrico em relação ao bloco de cilindros. Quando os pistões começam o movimento alternado dentro de seus furos, os pórticos localizados no pivô permitem que os pistões puxem o fluido do pórtico de entrada quando estes se movem para fora, e descarregam o fluido no pórtico de saída quando os pistões são forçados pelo contorno do anel, em direção ao pivô. O deslocamento de fluido depende do tamanho e do número de pistões no conjunto, bem como do curso dos mesmos. Existem modelos em que o deslocamento de fluido pode variar, modificando-se o anel para aumentar ou diminuir o curso dos pistões. Existem, ainda, controles externos para esse fim. 59 Figura 43 Operação de uma bomba de pistões radiais – “Parker training” Bombas de lóbulos Figura 44 Bomba de lóbulos – “www.seltov.com.br” As bombas de lóbulos são desenvolvidas especialmente para indústria em geral que necessite um bombeamento tanto para fluídos líquidos como viscosos seguindo as mais severas normas de higiene e de limpeza e que não agite o produto, não correndo o risco de alterar a característica do mesmo. O sistema de bombeamento é composto por dois rotores que giram sem atrito e em baixas velocidades, permitindo até mesmo a utilização com produtos que tenham sólidos em suspensão. Principio de funcionamento Ao girar os lóbulos, cria-se um espaço no lado da sucção, onde o produto entra enchendo a câmara de bombeamento. Por meio da rotação dos eixos, os lóbulos girando em sentidos opostos conduzem o produto para o lado do recalque. 60 Uma vez que o corpo da bomba esteja totalmente preenchido pelo fluido, completa-se a ação do bombeamento que se torna contínuo e assim chamado acionamento positivo. Chama-se acionamento positivo, pois a baixa rotação aplicada nos rotores (lóbulos) empurra o produto sem amassar partículas em suspensão, e sem a agitação de bombas centrífugas convencionais. Figura 45 Funcionamento de uma bomba de lóbulos www.seltov.com.br 1 1. . 6 6 R RE EC CO OM ME EN ND DA AÇ ÇÕ ÕE ES S D DA A C CO ON NV VE EN NÇ ÇÃ ÃO O S SO OL LA AS S S SO OB BR RE E B BO OM MB BA AS S Regra 21 Dispositivos de bombeamento para esgoto dos porões 1.2 As bombas sanitárias, as de lastro e as de serviço geral podem ser consideradas como bombas de esgoto independentes, acionadas por suas próprias fontes de energia, se estiverem dotadas das conexões necessárias com a rede de esgoto. 1.3 Todas as canalizações da rede de esgoto dos porões, que atravessem ou passem por baixo de carvoeiras ou de tanques de óleo combustível ou que atravessem praças de máquinas ou de caldeiras, inclusive compartimentos onde estão situados tanques de sedimentação de óleo ou bombas de óleo combustível, devem ser de aço ou de outro material conveniente ao caso. 2.2 No mínimo três bombas, acionadas por uma fonte de energia e conectadas ao coletor principal de esgoto, uma das quais podendo ser movimentada pela máquina propulsora, deverão estar instaladas a bordo desses navios. Quando o Critério for 30 ou mais, deverá haver, a bordo, uma bomba independente adicional provida de fonte de energia independente. 61 2.3 Sempre que possível, as bombas de esgoto dos porões, acionadas por uma fonte de energia, deverão ser colocadas em compartimentos estanques separados e de maneira tal que uma mesma avaria não venha a alagar esses compartimentos. Se a máquina propulsora, as máquinas auxiliares e as caldeiras estiverem instaladas em dois ou mais compartimentos estanques, as bombas, disponíveis para o serviço de esgoto dos porões, deverão, tanto quanto possível, ser distribuídas por esses diversos compartimentos. 2.4 Nos navios de comprimento igual ou superior a 91,5 m ou cujo Critério seja igual ou superior a 30 todas as medidas necessárias deverão ser tomadas para que pelo menos uma das bombas de esgoto movidas por uma fonte de energia possa ser utilizada normalmente, caso o navio venha a ser alagado no mar. Este requisito será considerado como satisfatório, se: .1 uma das bombas exigidas for uma bomba de emergência de um tipo submersível, aprovado, tendo sua fonte de energia situada em local acima do convés das anteparas; ou se .2 as bombas e suas fontes de energia forem de tal maneira dispostas ao longo do comprimento do navio que uma bomba, pelo menos, situada num compartimento não avariado, possa ser utilizada. 2.5 Cada bomba de esgoto exigida, com exceção das bombas suplementares que poderão ser providas somente para os compartimentos de colisão, deverá ser instalada de maneira tal que poderá aspirar água de um compartimento qualquer cujo esgoto é exigido nos termos do parágrafo 1.1. 2.6 Cada bomba de esgoto movida por fonte de energia, deverá ser capaz de bombear a água através do coletor principal de esgoto dos porões numa velocidade, no mínimo, de 2 m/s. As bombas de esgoto dos porões, independentes, acionadas por fonte de energia e situadas no compartimento de máquinas, deverão aspirar diretamente desses compartimentos, ressalvando-se que não poderão ser exigidas mais de duas aspirações para qualquer um desses compartimentos. Quando existirem duas ou mais dessas aspirações, dever-se-á prover a instalação, pelo menos, de uma aspiração em cada bordo do costado do navio. A Administração poderá exigir que as bombas de esgoto independentes, acionadas por fonte de energia, e situadas em outros compartimentos, tenham aspirações diretas separadas. As aspirações diretas deverão ser convenientemente dispostas e as que estiverem situadas num 62 compartimento de máquinas deverão ser de diâmetro não menor do que é exigido para o coletor principal de aspiração. 2.7.1 No compartimento de máquinas, além da aspiração ou das aspirações diretas, exigidas pelo parágrafo 2.6, deverá haver uma aspiração direta da bomba de circulação principal para drenar o compartimento de máquinas e dotada de válvula de retenção. O diâmetro dessa canalização de aspiração direta deverá ser pelo menos igual a dois terços do diâmetro da canalização de aspiração da bomba, no caso dos navios a vapor, e igual ao da canalização de aspiração da bomba, no caso dos navios a motor. 2.7.2 Se, na opinião da Administração, a bomba principal de circulação não for adequada a tal propósito, uma canalização, para aspiração direta de esgoto de emergência deve ser ligada à maior das bombas independentes acionadas por fonte de energia e aspirando da praça de máquinas; a canalização em causa deve ter o mesmo diâmetro que o da admissão da bomba de esgoto utilizada. A capacidade dessa bomba deverá exceder à da bomba de esgoto de uma quantidade julgada satisfatória pela Administração. 2.8 As aspirações da rede de esgoto dos porões, até suas ligações com as bombas, deverão ser independentes as outras redes do navio. 2.11 Caixas de distribuição, torneiras e válvulas pertencentes ao sistema de esgoto devem estar dispostas de maneira tal que, em caso de alagamento, uma das bombas de esgoto possa fazer o esgoto de qualquer compartimento; além disso, a avaria em uma bomba ou na sua canalização de conexão ao coletar principal, quando ocorrida a uma distância do costado inferior a um quinto da boca do navio, não deverá pôr fora de ação o referido sistema. Se existir somente uma rede de canalizações comum a todas as bombas em causa, as válvulas, necessárias para controlar as aspirações, deverão poder ser comandadas de local situado acima do convés das anteparas. Se além da rede principal de esgoto, existir uma rede de emergência, deverá a mesma ser independente da referida rede principal e estar disposta de maneira tal que uma dessas bombas seja capaz de esgotar, em qualquer condição, qualquer compartimento, que esteja alagado, como especificado no parágrafo 2.1; em tal caso, somente as válvulas, necessárias para a operação da rede de esgoto de emergência, têm que poder ser manobradas de local acima do convés das anteparas. 63 Regra 32 - Caldeiras de vapor e sistemas de alimentação das caldeiras 4 Todo sistema gerador de vapor que preste serviços essenciais à segurança do navio, ou que possa vir a se tornar perigoso no caso de falha de suprimento de água de alimentação, deverá estar provido de não menos do que dois sistemas de alimentação separados, incluindo as bombas de alimentação, observando-se que uma só entrada no tubarão de vapor é aceitável. Quando o excesso de pressão não for evitado pelas próprias características das bombas de alimentação, deverão existir meios para evitar excesso de pressão em qualquer parte desses sistemas. Regra 39 - Localização de instalações de emergência em navios de passageiros Fontes de energia de emergência, bombas de incêndio, bombas de esgoto dos porões, executando-se aquelas que especificamente servem a espaços a vante da antepara de colisão, qualquer sistema fixo de extinção de incêndio exigido pelo capítulo II-2 e outras instalações de emergência essenciais à segurança do navio, excetuada a máquina de suspender, não deverão ser instaladas a vante da antepara de colisão. Fim da primeira unidade. Agora, teste seus conhecimentos. 64 T Te es st t e e d de e A Au ut t o oa av va al l i i a aç çã ão o d da a U Un ni i d da ad de e 1 1 1 - Definir bomba hidrodinâmica e bomba hidrostática. 2 - Em termos de bombas, o que é deslocamento? 3 - Quais são os principais requisitos para que uma bomba centrífuga tenha um desempenho satisfatório, sem apresentar nenhum problema? 4– Quais os principais componentes estacionários das bombas centrífugas? 5 -Quais os principais componentes rotativos das bombas centrífugas? 6 -Como funciona uma bomba de engrenagem? 7 - De que consiste o mecanismo de bombeamento das bombas de palheta? 8 - Identifique os itens 2, 3,10 14 e 18 da figura abaixo. 65 C Ch ha av ve e d de e R Re es sp po os st ta as s d do o T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 1 1 1 - Bombas hidrodinâmicas são bombas de deslocamento não-positivo, usadas para transferir fluidos e cuja única resistência é a criada pelo peso do fluido e pelo atrito. Bombas hidrostáticas são bombas de deslocamento positivo, que fornecem determinada quantidade de fluido a cada rotação ou ciclo. 2 – Deslocamento é o volume de líquido transferido durante uma rotação e é equivalente ao volume de uma câmara multiplicado pelo número de câmaras que passam pelo pórtico de saída da bomba, durante uma rotação da mesma. 3 – instalação correta, operação com os devidos cuidados e manutenção adequada. 4 –Carcaça, bocais de sucção e descarga, câmara de vedação e caixa de enchimento. 5 – Impulsor, eixo. 6 – No lado da entrada, os dentes das engrenagens desengrenam, o fluido entra na bomba, sendo conduzido pelo espaço existente entre os dentes e a carcaça, para o lado da saída onde os dentes das engrenagens engrenam e forçam o fluido para fora do sistema. 7 – O mecanismo de bombeamento de uma bomba de palheta consiste de: rotor, palhetas, anel e uma placa de orifício com aberturas de entrada e saída. 8 – Os itens são: 2 – Tampa traseira; 3 – Kit conjunto rotativo (industrial); 10 – Eixo (móbil); 14 – Corpo dianteiro; e 18 – Eixo estriado (móbil). 66 Parabéns e sucesso. Siga, em frente! 67 UNIDADE 2 COMPRESSORES DE AR N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i c co on nh he ec ce er r os conceitos de compressores de ar e de ar comprimido a classificação dos compressores em geral. compressores de ar alternativos. compressores de ar de palhetas. compressores de ar de parafusos. compressores de ar de lóbulos. compressores de ar centrífugos e axiais. procedimentos de manutenção. 2 2. . 1 1 A Ar r c co om mp pr r i i m mi i d do o - - c co om mp pr r e es ss so or r e es s d de e a ar r Somente na segunda metade do século XIX é que o ar comprimido adquiriu importância industrial. No entanto, sua utilização é anterior a Da Vinci, que em diversos inventos dominou e usou o ar. No Velho Testamento, são encontradas referências ao emprego do ar comprimido: na fundição de prata, ferro, chumbo e estanho. A história demonstra que há mais de 2.000 anos os técnicos construíam máquinas pneumáticas, produzindo energia pneumática por meio de um pistão. Como instrumento de trabalho utilizavam um cilindro de madeira dotado de êmbolo. Na automação de movimentos na indústria, pode-se utilizar energia de diferentes formas, a energia elétrica em suas formas tradicionais, a energia hidráulica, quando há necessidade de grandes esforços e a pneumática, quando precisamos de esforço moderado e grandes velocidades, quando o ambiente limpo é de fundamental importância, a exemplo da indústria alimentícia, ou quando o ambiente é inflamável ou hostil, na presença de pó ou vapor. 68 O ar comprimido possibilita uma rápida movimentação de atuadores, com velocidade controlada e uma razoável precisão de posicionamento e apesar de não ter a mesma velocidade de processamento de informações que a elétrica ou a eletrônica pode, em ambientes que assim o permitem, receber estas formas de comando, permitindo com isso uma redução de custos e incremento na versatilidade. Pode também ser associado a circuitos hidráulicos dando a estes maior versatilidade, reduzindo-lhes o custo e aumentando o campo de utilização. Muito embora o ar seja facilmente encontrado na natureza, o ar comprimido é uma fonte de energia que está longe de ser econômica, já que, para comprimi-lo, é necessário um grande investimento inicial em compressores, filtros, secadores e outros equipamentos que lhe dão a qualidade adequada ao uso. Figurq 2.1 Compressor de ar e reservatório – “http://pt.wikipedia.org” O compressor é um equipamento industrial concebido para aumentar a pressão de um fluido em estado gasoso (ar, vapor de água, hidrogênio etc...). Normalmente, conforme a equação de Clapeyron, a compressão de um gás também provoca o aumento de sua temperatura. O compressor de ar é o componente básico de qualquer sistema pneumático. O ar é comprimido em um sistema pneumático, de forma que possa ser usado para puxar, empurrar, realizar trabalho ou desenvolver potência. Quando o ar atmosférico entra no compressor, é comprimido pela máquina a uma pressão maior e descarregado então em um sistema de tubos. O ar comprimido pode ser usado para impulsionar motores a ar, martelos pneumáticos, ferramentas, e outros dispositivos a ar. 69 A operação e a instalação dos compressores de ar e seus acessórios, bem como a seleção dos componentes do sistema pneumático serão discutidas neste texto. Eficiência dos compressores de ar Podemos dizer que um compressor eficiente é aquele que desloca maior quantidade de ar, aquecendo o mínimo possível e com menor esforço. Resumindo, é aquele que possui melhor eficiência volumétrica e adiabática (ou térmica). A eficiência volumétrica indica o quanto de ar o compressor consegue comprimir e quanto é perdido através de vazamentos. Por exemplo, se um compressor tem capacidade de 10 litros de ar de deslocamento, mas apenas 7,2 litros são deslocados, sua eficiência é de 72%. Um compressor com 45% de eficiência deverá ter o dobro do tamanho, para deslocar o dobro de ar e se comparar ao mesmo volume deslocado por outro compressor de 90% de eficiência. A Eficiência Adiabática indica a quantidade de energia que o compressor perde em forma de calor para produzir potência. Um compressor com 100% de eficiência adiabática irá utilizar toda a energia necessária para comprimir o ar, sem aquecer o conjunto ou o próprio ar. Portanto, um compressor eficiente deve ter alta eficiência volumétrica para minimizar o seu tamanho e alta eficiência adiabática para maximizar a quantidade de ar comprimido pela unidade. Localização O compressor deve ser localizado em área acessível, mas numa área que possa ser vedada a pessoas que não estejam vinculadas à operação e manutenção do compressor. As portas do compartimento em que fica o compressor devem ser grandes e bastantes para que qualquer peça do mesmo seja transportada sem prejudicar qualquer trecho do invólucro. A área que abriga o compressor deve ser limpa e bem iluminada. Deve também ser bem ventilada, caso não haja impurezas em excesso no ambiente atmosférico. Na praça de máquinas do navio, o compressor deve estar afastado da oficina mecânica e deve ser protegido contra corpos estranhos. No caso de se necessitar de vários compressores, é mais vantajoso situá-los em uma única área, já que este tipo de localização é mais conveniente à operação e manutenção. 70 Instalação O suporte ou fundação de um compressor deve ser sólido. Muitos compressores pesam mais de uma tonelada, e o peso normalmente é muito concentrado. A ação de vibração dos compressores de reciprocação deve ser absorvida pelo suporte. Frequentemente, os fabricantes de compressores fornecem desenhos que mostram as dimensões adequadas e as características da área da base de um bom suporte para a sua instalação. No comprimento e na largura da base devem ser colocados reforços para aumentar sua resistência. Tomada de ar – a tomada de ar para o compressor é um componente importante. Se possível, o ar deve ser trazido do exterior. Uma vez que a umidade é extremamente prejudicial ao sistema pneumático, a abertura da tomada não deve estar próxima de fonte de umidade. Se a abertura da tomada de ar do compressor estiver localizada num local em que outros equipamentos ou componentes desprendem uma considerável impureza para o ar, como vapores químicos, poeira, fumaça, e partículas de areia ou escória, será extremamente indispensável um filtro para a abertura da tomada, para reter as impurezas, e deve ser equipado com abas para o abrigo de respingos de chuva. Devem-se tomar precauções para impedir a entrada de impurezas nos tubos de entrada de ar para o compressor. Se forem aspiradas impurezas para o compressor, estas terão efeito prejudicial sobre as válvulas, pistões e paredes do cilindro do compressor, e passarão também através dos tubos de ar comprimido, causando danos por todo o sistema. Os tubos de tomada de ar devem ser feitos de materiais de longa duração. Se forem usados canos, estes devem estar livres de incrustações e ferrugem. Pós-resfriador - Um sistema que possua somente um receptor pode ter problemas com umidade nos tubos de distribuição além do receptor (figura abaixo). Um método satisfatório para evitar dificuldades com a umidade é remover esta imediatamente após a compressão. 71 Figura 2.2 Diagrama ilustrando um arranjo de compressor e receptor de ar - “UNICEN” Figura 2.3 Diagrama ilustrando a função de um pós-resfriador em um sistema - “UNICEN” A figura 2.3 ilustra um arranjo de compressor, pós-resfriador, separador de água e receptor. No diagrama uma camisa hidráulica refrigerante envolve o de tubo de ar; em torno do tubo flui água refrigerada, para resfriar o ar comprimido a uma temperatura próxima à da entrada. Assim a umidade condensada no ar comprimido é removida então pelo separador de água. Atualmente, diversos tipos de pós-resfriadores estão em uso. São construídos normalmente de chapas de aço, contendo um grupo de tubos. Esse tipo de pós- resfriador é ilustrado na figura 2.4. A figura 2.5 apresenta o diagrama de um compressor com um pós-resfriador e um receptor. 72 O pós-resfriador deve ser instalado interiormente, para evitar congelamento. Normalmente, usa-se água para o resfriamento. O pós-resfriador deve ser colocado próximo ao compressor, e antes do receptor, para evitar que a água que passa pelo separador possa cair no receptor. Figura 2.4 Corte de um pós-resfriador - “UNICEN” Figura 2.5 Diagrama ilustrando um arranjo típico de compressor, pós-resfriador e receptor - “UNICEN” Após a instalação do compressor é importante ligar um sistema de distribuição adequado da abertura de descarga do compressor para os utilizadores, as máquinas- ferramentas ou cilindros onde o trabalho deve ser realizado. Receptores de ar - Na figura 2.3, o compressor de ar é movido por um motor elétrico ou à explosão. O ar atmosférico entra no compressor, e sai deste então à alta pressão. Os compressores de reciprocação distribuem um fluxo pulsante, o fluxo de ar de uma bomba de bicicleta pulsa. Quando essas pulsações ocorrem somente em um trecho da tubulação, podem formar-se ondas de pressão, uma ação similar à maneira na qual as ondas de pressão sonoras são criadas nos tubos de um órgão. As pulsações podem danificar o sistema de ar comprimido, e podem ser bastante ruidosas, perturbando operários próximos. Além disso, a demanda de ar comprimido pode variar amplamente, às vezes, de nenhuma a uma demanda muito alta. 73 Se um compressor de ar distribuir 100 pés cúbicos de ar por minuto, por exemplo, e uma máquina-ferramenta demandar temporariamente 120 pés cúbicos de ar por minuto para a operação adequada, o compressor de ar não será capaz de satisfazer a demanda temporária de ar. É necessário, portanto, um “receptor de ar” ou tanque de armazenamento para o ar comprimido. Na figura 2.3, o receptor de ar é colocado na tubulação de descarga do compressor de ar. O receptor de ar amortece as pulsações criadas pela descarga intermitente de ar pelo compressor, e proporciona uma capacidade de ar de reserva para operações dos equipamentos ou de máquinas- ferramenta. O receptor de ar ou tanque de armazenamento deve ser colocado, se possível, próximo do compressor. Normalmente, o compressor é montado diretamente acima do tanque de armazenamento em unidades compressoras usadas para fornecer ar para pneus de automóveis em postos de serviço. Reduzindo-se a trecho de encanamento entre o compressor e o receptor, diminuem-se as flutuações de pressão no fornecimento de ar na ponta de uso. Um recipiente de armazenagem relativamente grande para ar comprimido apresenta um problema de segurança. Há risco no uso de receptores de ar inadequadamente construídos. Nos Estados Unidos, a A.S.M.E., Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos, estabeleceu um código e padrões para a construção aceitável e aprovada de recipientes de pressão usados para receptores de ar. Muitos locais baixaram leis que seguem a código da A.S.M.E., para garantir a construção segura desses recipientes. Só se deve instalar um receptor de ar ou tanque de armazenamento quando este é aprovado. A maioria das instalações de ar comprimido é envolvida a ar comprimido usado intermitentemente; períodos de pico causam uma maior demanda que o compressor pode atender. O tamanho do receptor determina as demandas de pico que podem ser satisfeitas. Um receptor subdimensionado limita o fornecimento de ar. Os grandes receptores, em geral, melhoram a operação de todo o sistema. A maioria dos receptores de ar conta com válvulas de segurança. A válvula é ajustada a uma pressão máxima de segurança. Se a pressão de armazenamento começar a exceder a pressão máxima de segurança, a válvula de segurança abrirá e aliviará a pressão excessiva. A A.S.M.E estabeleceu um código para a classificação das válvulas de segurança, e muitos estados incorporaram o código em suas leis que regem a operação segura de receptores de ar. Os receptores são fornecidos também com manômetros, aberturas de acesso e suportes para montagem vertical. 74 Umidade - Várias experiências podem provar que o ar atmosférico normal não é completamente seco. O ar atmosférico contém certa quantidade de umidade. A umidade está na forma de vapor de água transparente e invisível. Quando o ar atmosférico é resfriado ao chamado “ponto de orvalho”, o vapor de água no ar é condensado a um líquido perceptível ou gotas de água. O ar atmosférico que entra em um compressor normalmente contém algum vapor de água. O ar é comprimido então, contendo ainda vapor de água. Após deixar o compressor, o ar comprimido que contém vapor d’água pode sofrer várias mudanças. A pressão poderá cair quando o ar passar por uma máquina-ferramenta, válvula ou outro componente, e a temperatura também poderá cair. Assim, o vapor d’água pode ser condensado. Em alguns casos, em ferramentas pneumáticas, por exemplo, a temperatura pode cair o bastante para a umidade congelar. A presença de água ou umidade em um sistema pneumático é inconveniente. A água condensada move-se ao longo dos tubos para as máquinas-ferramenta, válvulas, e outros componentes. O óleo lubrificante poderá ser lavado, e a falta de lubrificação adequada poderá ocasionar desgaste excessivo, o que pode resultar em um dispendioso trabalho de manutenção. A umidade congelada pode interferir na operação adequada de várias ferramentas e componentes; o gelo pode obstruir as pequenas aberturas de válvulas e outras passagens. O líquido ou gotas de água nos tubos podem também causar outros inconvenientes. Gotas de água podem acumular-se em pontos baixos numa linha sob condições particulares de fluxo. As gotas de água podem fazer a linha ficar quente em um dado instante e frio em outro. Durante certas condições de fluxo, as gotas de água ricocheteiam no interior dos tubos de distribuição, resultando em um efeito de “martelo de água”, que pode danificar o tubo e os encaixes, além da criação de uma perturbação ruidosa. A operação intermitente de uma linha de pressão, juntamente com mudanças de temperatura, pode causar expansão (aquecimento) e contração (resfriamento) suficientes para as juntas vazarem. A umidade é um problema real. Não é prático eliminar o vapor de água antes de o ar ser comprimido. Assim, as etapas devem ser cumpridas, para evitar inconvenientes em razão da condensação. O diagrama da figura 2.3 apresenta um arranjo típico de compressor. A umidade frequentemente condensa-se no receptor. É necessário, portanto, dreno e válvulas adequados na base do receptor, para remover a água líquida que coletar. 75 Figura 2.6 Ilustração da colocação de um tanque de pulso no lado de descarga do compressor - “UNICEN” Figura 2.7 Diagrama ilustrando uma localização incorreta para a válvula de parada – “UNICEN” Tubulação de descarga de ar - O tamanho do duto na descarga do compressor deve ser menor que o tamanho do duto na entrada do compressor. O duto de descarga que conduz ao receptor deve ser tão pequeno e reto quanto possível, para evitar pulsos de pressão. Os pulsos de pressão ocorrem com frequência quando se usam tubos longos. Se surgirem pulsos de pressão, estes poderão ser reduzidos, muitas vezes, instalando-se um tanque ou tambor próximo à descarga do compressor, como ilustrado pela figura 2.6. O tanque ou tambor de pulso atua como uma almofada para evitar a transmissão de pulso de pressão ao longo dos tubos. Válvulas de segurança - Uma válvula de segurança no receptor de ar protege o sistema de distribuição de ar. Deve-se tomar cuidado para evitar qualquer interferência na ação adequada da válvula de segurança. A figura 2.7 mostra uma válvula de parada localizada incorretamente. A válvula de parada está colocada entre o compressor de ar e a válvula de segurança. A ação adequada da válvula de segurança pode ser bloqueada pela válvula de parada. Se a válvula de parada for fechada enquanto o compressor estiver funcionando, o compressor poderá criar uma pressão perigosamente alta, e a válvula de segurança não poderá proporcionar qualquer proteção ao sistema; isto é, não poderá agir adequadamente, pois a pressão do ar na descarga do compressor não poderá atingir a válvula de segurança onde poderia ser descarregada corretamente. 76 Figura 2.8 Diagrama ilustrando o posicionamento correto de uma válvula de parada para operação em segurança - “UNICEN” A figura 2.8 mostra um local adequado para a válvula de segurança. Neste caso, se a válvula de parada estiver fechada e o compressor estiver funcionando, a válvula de segurança poderá aliviar a pressão se esta tornar-se perigosamente alta. A figura 2.9 também mostra um local adequado para a válvula de segurança. Figura 2.9 Diagrama ilustrando outra maneira correta de montagem da válvula de segurança e de parada - “UNICEN” Faça um diagrama esquemático da figura 2.9, utilizando símbolos gráficos da ANS. OPERAÇÃO DOS COMPRESSORES Na maioria dos casos, as recomendações dos fabricantes devem ser seguidas na operação do compressor, assim como em sua instalação. Outros passos, entretanto, podem ser efetuados para proporcionar uma operação mais segura, econômica e eficiente do equipamento. Resfriamento com água Para a operação adequada é importante que um fornecimento adequado de água refrigerante seja levado ao pós-resfriadores e às camisas hidráulicas do compressor. A água refrigerante deve ser ligada antes de o compressor ser acionado. É bem conhecida a importância da água refrigerante no sistema resfriador do motor de automóvel. A água refrigerante tem importância similar numa unidade de compressão. 77 Lubrificação A lubrificação adequada é essencial à operação adequada do motor de um automóvel. Da mesma forma, a lubrificação adequada é importante para na operação de um compressor de ar. Cada compressor de ar requer um sistema de lubrificação. O fabricante do compressor fornece instruções para a instalação, operação e cuidados com o compressor. Nessas instruções são feitas recomendações quanto à lubrificação, e tais recomendações devem ser seguidas. Os lubrificantes devem ser adquiridos dos revendedores que garantam este como satisfatório ao serviço desejado. É importante usar óleo limpo e de boa qualidade. Um compressor pode exigir diferentes tipos de óleo, como um tipo para o cárter e mancais e outro para o cilindro do compressor. Acionamento de um novo compressor Antes de acionar um compressor novo recém-instalado, deve ser verificado um certo número de itens. Os manuais de instruções do fabricante devem ser sempre consultados antes de tentar acionar o novo compressor. As recomendações do fabricante devem ser seguidas. A tomada de ar do compressor deve ser examinada para certificar-se de que todas as peças estão no lugar. A tornada de ar deve ser limpa de qualquer corpo estranho, como pó e partículas de ferrugem. Não se deve usar estopa de algodão na limpeza, para evitar que suas partículas penetrem junto com o ar que entra. O cárter deve ser cuidadosamente limpo e enchido até o nível recomendado com o tipo adequado de óleo. Todos os mancais, pontos de lubrificação e reservatórios devem ser cheios com o tipo de óleo adequado. Urna verificação deve ser feita para certificar-se de que a lubrificação do cilindro começará tão logo a máquina seja acionada. Isto pode ser feito primeiro desligando-se temporariamente a tubulação de óleo no ponto de lubrificação do cilindro, operando o lubrificador até que o óleo seja lançado para fora, e religando então a tubulação de óleo. O compressor deve ser girado várias vezes manualmente para certificar-se de que todas as peças de operação estão livres. A água refrigerante deve ser ligada e examinada para certificar-se de que a circulação é adequada. A máquina deve ser operada primeiro sem qualquer carga de ar no lado de descarga, e a potência motora deve ser aplicada somente em pequenos intervalos. Devem ser feitos exames para verificar se: 78 1) não há peças frouxas; 2) a lubrificação está adequada; 3) os mancais não estão superaquecendo-se; 4) há água refrigerante adequada; e 5) os vários ajustes, como das vedações pistão-haste, estão corretos. Após um cuidadoso período de interrupção, as operações normais podem ser iniciadas. INSTALAÇÕES DE AR COMPRIMIDO O propósito principal de uma instalação de ar comprimido é fornecer ar comprimido (sobre pressão) na pressão adequada e na quantidade justa para o funcionamento eficiente de máquinas-ferramentas e outras máquinas pneumáticas. Deve-se tomar cuidado no planejamento e seleção de componentes para a instalação de ar comprimido, obtendo assim todos os benefícios do ar comprimido e evitando dificuldades na operação dos componentes e de todo o sistema. Compressores de ar portáteis Um componente de ar portátil é uma instalação de ar comprimido autônoma montada em um chassi para pronto funcionamento. A instalação inclui um compressor de ar, um controle de resfriamento, outros componentes de comando, um sistema de lubrificação, um sistema regulador de pressão e um sistema de partida. Embora os compressores de ar portáteis sejam usados com mais frequência em serviços de construção, podem ser muito úteis em aplicações navais, onde a portabilidade é importante. Compressores tipo unidade Um compressor de ar tipo unidade é normalmente construído com todos os componentes necessários para colocar a máquina em operação. A potência do compressor normalmente é de 20 hp, ou menor. O compressor, motor e acessórios são montados em uma base, que, por sua vez, é montada sobre um tanque de armazenagem ou receptor de ar. A maioria dos compressores desse tipo é refrigerada a ar. Os compressores tipo unidade são comumente encontrados em postos de serviço, garagens, oficinas de pintura, oficinas de máquinas pequenas, e instalações similares. 79 Reguladores ou controles do compressor Normalmente, o ar comprimido é necessário em quantidades variáveis; um regulador ou controlador de pressão no compressor pode ser concebido para variar a distribuição de ar do compressor, para satisfazer a demanda. Um sistema de controle pode ser acionado por um dispositivo ou piloto sensível à pressão. Se a pressão do ar tornar-se muito alta, o piloto agirá para reduzir ou interromper a distribuição do ar. Se a pressão do ar tornar-se muito baixa, o piloto agirá para restaurar ou aumentar ou aumentar a pressão. Vários tipos de dispositivos reguladores podem ser usados para controlar a distribuição de ar. Em um tipo de sistema regulador, as válvulas de entrada do compressor são mantidas abertas mecanicamente durante os cursos de sucção e compressão; assim, não há compressão de ar no cilindro. Em outro tipo de sistema, uma válvula é utilizada para fechar o ducto de tomada completamente; isso evita que o ar entre no compressor. Em um outro sistema (como nos sistemas movidos por motores a vapor, diesel e gasolina), a velocidade do compressor é variada, de acordo com as variações de pressão percebidas pelo piloto. Enquanto o ar está sendo distribuído, podem ser mantidos em funcionamento grandes compressores. Pequenos compressores podem ser fechados com uma ação automática de partida-parada; para fechar o circuito do motor, utiliza-se urna chave acionada a pressão. Planejamento de uma instalação a ar comprimido A instalação de ar comprimido inclui um ou mais compressores (incluindo o motor para impulsão), comandos, filtro de tomada de ar, pós-resfriador, receptor de ar, tubos de interligação co encaixes e acessórios, e um sistema de distribuição para levar o ar comprimido aos vários pontos de utilização. Antes de considerar os detalhes de uma instalação (uma nova instalação ou uma expansão de uma já existente), é aconselhável estudar as várias exigências especificas de instalação. Devem ser considerados os seguintes pontos: 1. Quais são as exigências atuais, ou necessidades, de ar comprimido, e quais serão as exigências de uma possível expansão futura?; 80 2. Quais são as exigências de ar, de quantidade de pressão, para a instalação durante operações normais? O intervalo de tempo em que as ferramentas e máquinas funcionarão, a quantidade de ar necessária e a pressão exigida deverão ser consideradas. Talvez sejam necessárias diferentes faixas de pressão, pois certos tipos de ferramentas pneumáticas requerem uma pressão de 90 libras por polegada quadrada, manométrica, enquanto outros grupos requerem uma pressão diferente. Necessidades de emergência e o possível efeito de fornecimento inadequado de ar também devem ser considerados. Muitos dos dispositivos pneumáticos de uma instalação operam quase que continuamente; outros funcionam intermitentemente, mas exigem grande fornecimento de ar quando operam; 3. Que proteção automática deve ser providenciada para a solicitação não atendida?; 4. Qual é a capacidade do equipamento de fornecimento de ar atual? Este fornecimento de ar pode ser expandido ou está sendo utilizado em sua capacidade plena; 5. A relação entre custo de operação e custo original deve ser considerada. Uma vez estabelecidas as exigências de uma instalação de ar comprimido, vários fabricantes poderão fornecer informações a respeito do equipamento disponível. Os tamanhos padrões dos compressores e seus custos correspondentes, por exemplo, podem ser obtidos de fabricantes e fornecedores de equipamentos. Seleção do compressor A seleção do compressor é um problema na consideração dos tipos de compressores disponíveis, do número de compressores necessários, e da localização dos compressores. Os termos comumente usados devem primeiro ser definidos. Rotação nominal da máquina refere-se normalmente ao funcionamento, à melhor rotação ou rotação nominal do eixo do compressor. Em um compressor a motor, por exemplo, a rotação nominal ou mais eficiente do eixo do compressor é normalmente expressa como 250 rpm (rotações por minuto). Em compressores de reciprocação, o deslocamento do pistão é definido como o volume bruto realmente deslocado pelo pistão a uma rotação nominal especifica. Normalmente, o deslocamento do pistão é dado em cfm (pés cúbicos por minuto). Capacidade real é a quantidade de gás ou ar realmente comprimida e distribuída ao sistema de descarga numa dada rotação nominal da máquina sob condições específicas de pressão. 81 O ar livre é definido como o ar em condições atmosféricas em um lugar específico. O ar livre pode ser aplicado ao deslocamento ou capacidade como uma medida de volume. Para ser preciso, as condições do ar livre devem ser especificadas. Desde a altitude, a pressão barométrica, e a temperatura do ar podem variar em lugares diferentes, o termo “ar livre” não indica ar sob idênticas condições. As especificações típicas para um dado compressor de ar podem ser lidas como se segue: - rotação nominal do eixo, 280 rpm; - deslocamento do pistão, 1 550 cfm; - distribuição real de ar, 1 330 cfm. Essas especificações indicam que o compressor de ar pode distribuir 1 330 cfm de “ar livre” quando a temperatura e a pressão do ar que circunda a tomada de ar forem 60 0 F (15,55 0 C) e 14,7 psi absoluta, respectivamente. A eficiência volumétrica é definida como a razão entre a capacidade real do compressor e o deslocamento do pistão; este termo é normalmente expresso em percentagem. No exemplo anterior, a eficiência volumétrica é (1 330/1 550) X 100, ou 86 por cento. Como outro exemplo típico, as especificações de um compressor de ar de dois estágios encontrado comercialmente, montado sobre um tanque de armazenamento e movido por um motor elétrico podem ser as seguintes: deslocamento do pistão = 67,5 cfm; pressão de descarga máxima = 1 75 psi manométrica; rotação nominal do eixo = 1 450 rpm; volume do tanque de armazenagem = 80 galões; potência do motor = 15 HP; abertura e curso = 6’ X 3½’ X 2¾’ A especificação de abertura e curso indica que o diâmetro do pistão do primeiro estágio é de 6 polegadas, que o diâmetro do pistão do segundo estágio é de 3½ polegadas, e que o comprimento do curso para cada estágio é de 2¾ polegadas. Os compressores de deslocamento positivo são usados geralmente quando forem necessárias capacidades relativamente baixas e altas pressões de ar. O compressor de ar do tipo dinâmico é mais satisfatório onde pressões de ar relativamente de baixas e altas capacidades forem necessárias para a operação eficiente. 82 Já que a seleção de um compressor satisfatório é em grande parte determinada pelas exigências de pressão e capacidade, devem-se considerar previamente os tipos de máquinas e máquinas-ferramenta que deverão ser ligadas à linha de distribuição de ar. Se tiverem que ser utilizadas ferramentas pneumáticas que exijam uma pressão manométrica de 90 psi na entrada da ferramenta, um compressor capaz de urna pressão de descarga manométrica maior que 90 psi deverá ser selecionado, para suportar a queda da pressão no sistema entre a descarga do compressor e a entrada da ferramenta. A capacidade necessária é determinada pela demanda de cada dispositivo pneumático que deva ser ligado à linha de distribuição do ar. As exigências das ferramentas pneumáticas podem ser obtidas dos fabricantes de equipamentos pneumáticos, e pode ser utilizado para estudar as necessidades de ar para ferramentas pneumáticas. Uma decisão relativa ao número de compressores exigidos envolve os problemas de custo, manutenção, eficiência, controle, e capacidade de emergência, que podem variar, do acordo com a instalação. Figura 2.10 Compressor linha industrial Wayne modelo W 96011-H A figura 2.10 mostra um compressor tipo industrial com acionamento via correia de três estágios e cinco pistões em V. Familiarize-se com um sistema de ar comprimido e seus componentes 83 1. Compressor 7. Secador 2. Pós-resfriador ar/ar 8. Purgador automático eletrônico 3. Separador de condensados 9. Pré-filtro grau X 4. Reservatório 10. Pré-filtro grau Y 5. Purgador automático 11. Pré filtro grau Z 6. Pré-filtro 12. Separador de água e óleo 2 2. . 2 2 C Cl l a as ss si i f f i i c ca aç çã ão o g ge er r a al l d do os s c co om mp pr r e es ss so or r e es s d de e a ar r Os compressores podem ser classificados em 2 tipos principais, conforme seu princípio de operação: 1) tipo de deslocamento positivo, ou de pressão - produz ar comprimido por redução de volume; 2) tipo de velocidade, ou dinâmico. No compressor do tipo de pressão, a ação característica é uma ação volumétrica ou de deslocamento. A pressão de fluido é desenvolvida inicialmente por uma ação de deslocamento. A construção geral dos compressores de deslocamento positivo pode ser dividida em dois grupos, segundo o movimento das peças mecânicas: a) reciprocação; b) rotativo. 84 Os compressores de maior uso nos navios são os alternativos; na indústria, os mais usados são os alternativos, os de palhetas, os de parafusos, os de lóbulos, os centrífugos e os axiais. Num quadro geral, essas espécies podem ser assim classificadas, de acordo com o princípio conceptivo. Nos compressores rotativos, os gases são comprimidos por elementos giratórios. Outras das particularidades destes tipos de compressores são por exemplo as menores perdas mecânicas por atrito, pois dispensam um maior número de peças móveis, a menor contaminação de ar com óleo lubrificante, a ausência de reações variáveis sobre as fundações que provocam vibrações, o fato de a compressão ser feita de um modo continuo e não intermitente, como sucede nos alternativos e a ausência de válvulas de admissão e de descarga que diminui as perdas melhorando o rendimento volumétrico. Outro aspecto muito importante, para os diferentes tipos, prende-se com a economia de energia, com os rendimentos volumétrico, associados a fugas, e mecânico, associado a movimentos relativos entre as peças que constituem a máquina, e com a manutenção dos mesmos. Os compressores dinâmicos ou turbocompressores possuem dois órgãos principais: impelidor e difusor. O impelidor é um órgão rotativo munido de pás que transfere ao gás a energia recebida de um acionador. Essa transferencia de energia se faz em parte na forma cinética e em outra parte na forma de entalpia. Posteriormente, o escoamento estabelecido no impelidor é recebido por um órgão fixo denominado difusor, cuja função é promover a transformação da energia cinética do gás em entalpia, com consequente ganho de pressão. Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira contínua e, portanto, correspondem exatamente ao que se denomina, em termodinâmica, um volume de controle. Tanto os turbocompressores quanto os compressores são chamados de sistemas de indução forçada. Eles comprimem o ar que flui para o motor. A principal diferença entre um turbocompressor e um compressor é a fonte de energia. Algo precisa fornecer a energia para o funcionamento do compressor de ar. Em um compressor, há uma correia que o conecta diretamente ao motor. Ele obtém sua energia da mesma forma como o alternador do carro, por exemplo. 85 Alternativos Volumétricos Palhetas Rotativos Parafusos COMPRESSORES Lóbulos Centrífugos Dinâmicos Axiais 2 2. . 3 3 C Co om mp pr r e es ss so or r e es s d de e a ar r a al l t t e er r n na at t i i v vo os s A bomba de bicicleta é um exemplo simples de compressor alternativo de reciprocação (figura 2.11). Como ilustrado pelo diagrama, esta máquina simples incluí cilindro, pistão, copo de vedação de couro, haste de pistão, cabo, e válvula de retenção. Se o pistão estiver na parte superior de seu curso, o ar atmosférico no cilindro será comprimido quando o cabo for empurrado para baixo. Quando o ar no cilindro atingir uma pressão levemente maior que a pressão na linha ligada à bomba, a válvula de retenção se abrirá e o ar será descarregado do cilindro. Quando o pistão atingir a base do cilindro, a válvula de retenção se fechará. Quando o pistão for puxado para cima novamente, para a parte superior do curso empurrado para baixo o copo de vedação de couro flexível que deixará o ar atmosférico penetrar no cilindro. Quando o pistão empurrado para baixo, o corpo de vedação atuará como uma válvula de retenção, vedando o espaço entre o cilindro e o pistão. Figura 2.11 Diagrama ilustrando a construção básica de uma bomba de bicicleta, como 86 exemplo de um compressor de ar de reciprocação. “UNICEN” O movimento para cima e para baixo do pistão é um de movimento de reciprocação. Uma bomba a vácuo é um compressor que opera com uma pressão de entrada menor que a pressão atmosférica, e com uma pressão de descarga próxima da pressão atmosférica ou maior. A figura 2.12 ilustra um compressor típico de deslocamento positivo de reciprocacão. O virabrequim pode ser movido por um motor elétrico ou por um motor a explosão. O movimento do virabrequim é transmitido pela haste de ligação à cruzeta, que se move para frente e para trás. A cruzeta também é ligada a uma extremidade da haste do pistão, sendo a outra ligada ao pistão. Assim, o pistão se move para frente e para trás no cilindro. As válvulas no cilindro controlam o fluxo de ar através do cilindro. O ar é aquecido pelo calor do compressor. Como indicado pelo diagrama, a água circula por meio de camisas hidráulicas que circundam o cilindro, resfriando o ar. As camisas hidráulicas usadas em compressores são similares às encontradas nos motores de automóveis. Como apresentado pela figura , o compressor apóia-se sobre uma base, e o cárter requer óleo para a operação normal. O ar atmosférico é admitido através da válvula de sucção, e deixa o compressor através da válvula de descarga. Essa máquina (figura 2.12) é chamada compressor “horizontal”, já que o pistão se move num sentido horizontal. O termo compressor de “um só estágio” indica que o aumento de pressão ocorre somente em um cilindro. Em um compressor de “dois estágios”, o ar passa primeiro através de um cilindro e, depois, através de um segundo cilindro, ocorrendo uma elevação de pressão em cada cilindro. Figura 2.12 Vista em corte de um típico compressor de ar de reciprocação - “UNICEN” 87 Figura 2.13 Ciclo de compressão do compressor de reciprocação - “CEFET-BA” Vários tipos de compressores de reciprocação estão em uso. Dois ou mais pistões podem ser movidos pelo mesmo virabrequim, e o compressor pode ser movido por um motor elétrico, um motor a vapor, um motor diesel, um motor de combustão interna, ou uma turbina a vapor. Uma ligação de transmissão direta entre o eixo rotativo do compressor e o eixo rotativo da unidade motora é frequentemente usada; entretanto, são possíveis transmissões por correia e por polia. Como mostra a figura 2.13, na etapa de admissão o pistão se movimenta em sentido contrário ao cabeçote, fazendo com que haja uma tendência de depressão no interior do cilindro que propicia a abertura da válvula de sucção. 0 gás é então aspirado. Ao inverter-se o sentido de movimentação do pistão, a válvula de sucção se fecha e o gás é comprimido até que a pressão interna do cilindro seja suficiente para promover a abertura da válvula de descarga. Isso caracteriza a etapa de compressão. Quando a válvula de descarga se abre, a movimentação do pistão faz com que o gás seja expulso do interior do cilindro. Essa situação corresponde à etapa de descarga e dura até que o pistão encerre o seu movimento no sentido do cabeçote. Ocorre, porém, que nem todo o gás anteriormente comprimido é expulso do cilindro. A existência de um espaço morto ou volume morto, compreendido entre o cabeçote e o pistão no ponto final do deslocamento desse, faz com que a pressão no interior do cilindro não caia instantaneamente quando se inicia o curso de retorno. Nesse momento, a válvula 88 de descarga se fecha, mas a de admissão só se abrirá quando a pressão interna cair o suficiente para que a válvula de admissão possa abrir. Essa etapa, em que as duas válvulas estão bloqueadas e o pistão se movimenta em sentido inverso ao do cabeçote, se denomina etapa de expansão, e precede a etapa de admissão de um novo ciclo. Figura 2.14 Compressor de ar alternativo de 2 estágios – “http://www.compair.pt” O compressor de ar alternativo é um dos mais antigos modelos de compressores, mas continua a ser o mais versátil e ainda é um compressor muito eficiente. O compressor alternativo desloca um pistão no interior de um cilindro através de uma biela e uma cambota. Se apenas um lado do pistão é utilizado para a compressão, é descrito como de simples efeito. Se ambos os lados do pistão, o superior e o inferior, são utilizados, é de duplo efeito. A versatilidade dos compressores alternativos virtualmente não conhece limites. Comprime tanto ar como gases, com alterações muito pequenas. O compressor alternativo é o único modelo com capacidade para comprimir ar e gases a altas pressões, tal como em aplicações de ar de respiração. A configuração de um compressor alternativo pode ir de um único cilindro de baixa pressão/baixo volume a uma configuração de fases múltiplas com capacidade de comprimir a uma pressão muito alta. Nestes compressores, a ar é comprimido por fases, aumentando a pressão antes de passar para a fase seguinte, para comprimir o ar a uma pressão ainda mais alta. 89 Fig. 2.15 Disposição dos cilindros em compressores alternativos – “CEFET-BA” Capacidade de compressão A gama de compressores alternativos tem potências entre 0,75 kW e 420 kW (1 cv a 563 cv), produzindo pressões operacionais entre 1,5 bar e 414 bar (21 a 6004 psi). Aplicações típicas Compressão de gás (GNC, nitrogênio, gás Inerte, gás de aterro sanitário), alta pressão (ar de respiração para mergulho com garrafa, cilindros SCBA, vigilância sísmica, sistema de ar de partida de motores de navios), engarrafamento P.E.T, sistema auxiliar de controle automático, industrial. Compressor de pistão ou alternativo – produz ar comprimido por redução de volume 2 2. . 4 4 C Co om mp pr r e es ss so or r e es s d de e a ar r d de e p pa al l h he et t a as s O compressor do tipo de lâmina deslizante (figura 2.15) é uma máquina do tipo de deslocamento positivo rotativo. O elemento rotativo, com suas lâminas deslizantes, é descentralizado com relação ao invólucro ou estojo. Quando o ar entra, fica preso entre as lâminas (que se apóiam no interior do invólucro), sendo levado então para o orifício de descarga. 90 Figura 2.16 Vista em corte de um compressor de ar rotativo de laminas deslizantes e o sistema de montagem das laminas deslizantes (palhetas) - “UNICEN” Quando o tambor gira, as palhetas deslocam-se radialmente sob a ação da força centrífuga e se mantêm em contato com o invólucro (carcaça). O gás penetra pela abertura de sucção (entrada) e ocupa os espaços definidos entre as palhetas e a carcaça. Novamente observando a figura acima, podemos notar que, devido à excentricidade do rotor e às posições das aberturas de sucção e descarga, os espaços constituídos entre as palhetas e a carcaça vão se reduzindo de modo a provocar a compressão progressiva do gás. A variação do volume contido entre duas palhetas vizinhas, desde o fim da admissão até o início da descarga, define, em função da natureza do gás e das trocas térmicas, uma relação de compressão interna fixa para a máquina. Assim, a pressão do gás no momento em que é aberta a comunicação com a descarga poderá ser diferente da pressão reinante nessa região. O equilíbrio é, no entanto, quase instantaneamente atingido e o gás descarregado no sistema de distribuição. Baseado em tecnologia tradicional comprovada, o compressor de palhetas é acionado diretamente a uma velocidade muito baixa (1450 rpm), proporcionando uma fiabilidade sem rival. O rotor, a única peça em movimento contínuo, possui várias ranhuras ao longo do seu comprimento, nas quais se encaixam as palhetas que deslizam numa película de óleo. O rotor roda dentro do estator cilíndrico. Durante a rotação, a força centrífuga prolonga as palhetas a partir das ranhuras, formando células de compressão individuais. A rotação reduz o volume das células, aumentando a pressão do ar. O calor gerado pela compressão é controlado por injeção de óleo pressurizado. O ar comprimido a alta pressão é libertado pela porta de saída, sendo os resíduos restantes de óleo removidos pelo separador final do óleo. 91 Capacidades de compressão A gama de compressores de palhetas tem potências entre 1,1 kW e 75 kW (1,5 cv a 100 cv), produzindo pressões operacionais entre 7 a 8 e 10 bars (101 a 145 psi). Aplicações comuns: Impressão, pneumática, laboratórios, odontologia, instrumentos, máquinas, ferramentas, embalamento, robótica. Figura 2.17 Compressor de ar de palhetas - http://www.compair.pt 92 Veja o funcionamento de um compressor de ar de palhetas A – ar entrando através da válvula de admissão. B – ar entre o rotor e as paredes do estator. C – o ar é comprimido pela redução do volume. O óleo é continuamente injetado para resfriar, vedar e lubrificar. D – o ar em alta pressão passa no separador de óleo primário. E – partículas remanescentes de óleo são removidas num elemento separador final, proporcionando alta qualidade do ar. F – o ar comprimido passa através de um pós-resfriador, removendo a maioria do condensado. G – o óleo circula por meio da pressão interna do ar. Ele passa através do resfriador de óleo de placa e filtro antes de retornar ao compressor. H – o fluxo de ar é regulado por um sistema de modulação interno. Informações adicionais sobre compressores de ar de palhetas Concepção Os compressores de palhetas rotativas são projetados com versatilidade e a gama assinala outro passo rumo à tecnologia do ar inteligente. A combinação comprovada do compressor de palhetas rotativas acionado diretamente por um motor elétrico (baixa rotação) automático aumenta o rendimento reduzindo os custos operacionais a menos de 3% da carga total. O funcionamento manual está também disponível para os utilizadores com necessidades constantes de ar em que é exigido o fornecimento contínuo de uma pressão constante. O princípio das palhetas rotativas A chave do sucesso do compressor é o princípio exclusivo das palhetas rotativas. O compressor opera a velocidades muito baixas proporcionando uma confiança total e uma vida longa. 93 O rotor, a única peça em contínuo movimento, possui várias ranhuras nas quais e encaixam as palhetas que deslizam numa película de óleo. O rotor roda dentro do estator. Durante a rotação, a força centrífuga prolonga as palhetas a partir das ranhuras, formando células de compressão individuais. Simplicidade A concepção única do rotor, trabalhando nas velocidades padrões do motor, permite o acionamento direto. Rendimento Palhetas deslizantes rotativas, elemento compressor de um andar com selagem por meio de óleo acionado diretamente por um motor. Confiabilidade O fornecimento de ar comprimido de confiança é uma necessidade. Com mais de meio milhão de utilizadores de compressores de palhetas em todo o mundo, estamos certos de que podemos satisfazer as suas exigências. Versatilidade O controle incorporado da pressão garante que o compressor corresponde exatamente à procura de ar. Os compressores são concebidos para funcionamento contínuo em ambientes de até 45ºC. Economia de energia significativa Os compressores de velocidade única oferecem o melhor rendimento quando funcionam a 100% da capacidade, contudo existe uma perda de energia quando funcionam com carga parcial. Utilizando o controle de inversor mais sofisticado, a velocidade do compressor é eficazmente regulada para ir ao encontro da procura do sistema de ar. Outras funcionalidades desses compressores incluem o arranque e paragem controlada 'Supersuave', a 'pressão do sistema' ajustável pelo cliente e a instalação simples com um conjunto pronto a funcionar. Há solução que serve para combinar a eficácia de um compressor de uma velocidade a 100% da carga com o rendimento ainda melhor em carga parcial. Reduzem-se assim os custos de energia elétrica em quase todas as instalações de ar comprimido. Consegue-se economizar acoplando um motor elétrico em CA 'Pole Amplitude Modulating'/PAM (Modulação das Amplitudes Polares) o compressor de palhetas rotativas de boa procedência. O sistema de controle eletrônico utiliza um distribuidor normalizado para controlar a velocidade do motor. À medida que a procura do sistema flutua, a comutação automática das velocidades entre 1500 rpm e 1000rpm é controlada por um transdutor de pressão adequado, o que faz corresponder o débito à procura. 94 2 2. . 5 5 C Co om mp pr r e es ss so or r e es s d de e a ar r d de e p pa ar r a af f u us so os s O compressor de parafuso é um compressor de deslocamento com pistões com a forma de parafuso; este tipo de compressor é pouco usado em navios. As peças principais do elemento de compressão de parafuso são os rotores macho e fêmea, que se deslocam na direção um do outro enquanto o volume entre eles e a armação da caixa diminui. A relação de pressão de um parafuso depende do comprimento e perfil do parafuso e da forma da porta de descarga. O compressor de parafuso é um compressor rotativo, constituído por dois rotores helicoidais chamados rotor macho (convexo) e rotor fêmea (côncavo). Geralmente, o rotor macho é acionado por um motor e a transmissão é feita por meio de engrenagens , obtendo-se assim uma elevada velocidade do rotor macho. O gás penetra no espaçamento entre os filetes dos rotores e, através do “engrenamento” desses, vai sendo progressivamente comprimido e transportado até a abertura de descarga. Não necessita de lubrificação dentro da câmara de compressão, pois não há nenhuma espécie de contato, sendo o ar fornecido isento de óleo. A Manutenção, como os demais setores da indústria, tem exigido constante aprimoramento na qualidade de seus produtos, em face de disputa do mercado. Figura 2.18 Compressores de ar de parafusos – http://www.compair.pt e “CEFET-BA” O elemento de parafuso não está equipado com nenhuma válvula e não existem forças mecânicas que criem qualquer desequilíbrio. Pode, portanto, funcionar com uma alta velocidade do veio e combinar uma elevada taxa de fluxos com reduzidas dimensões exteriores. 95 Capacidade de compressão A gama de parafuso rotativo normalmente tem potências entre 4 kW e 250 kW (5 cv a 535 cv), produzindo pressões operacionais entre 5 e 13 bar (72 a 188 psi). Aplicações típicas Alimentos, bebidas, fabrico de cerveja, militar, aeroespacial, automóvel, industrial, eletrônica, manufatura, petroquímica, médica, hospitalar, farmacêutica, ar instrumental Compressor de ar de parafuso - produz ar comprimido pelo deslocamento do ar, ou seja, transforma energia de velocidade em pressão. 2 2. . 6 6 C Co om mp pr r e es ss so or r e es s d de e a ar r d de e l l ó ób bu ul l o os s Outro tipo de compressor rotativo usa lóbulos que quer dizer extremidades arredondadas, em vez de lâminas, do mesmo modo (figura 2.18). Os dois lóbulos são montados em eixos paralelos, e giram em sentido oposto. O ar é puxado para os espaços entre os lóbulos e o invólucro, e levado do orifício de entrada para o de saída. Engrenagens reguladoras, localizadas em um dos extremos de cada eixo paralelo, mantém a relação adequada entre os lóbulos. Figura 2.19 Ilustração de um compressor de ar rotativo de lóbulos - “UNICEN” 96 O compressor denominado "compressor de lóbulos" tem um par de rotores em forma de "oitos" ligados a rodas dentadas que giram à mesma velocidade mas em sentidos contrários que bombeiam e comprimem o ar conjuntamente. Este compressor mais que comprimir o ar, o que realmente faz é impulsioná-lo. À medida que os lóbulos entrelaçados giram, o ar preso nos espaços existentes entre eles é carregado entre o lado de entrada e o lado de saída. Grandes quantidades de ar são movidas para o coletor de admissão e "acumuladas", criando-se uma pressão positiva. Figura 2.20 Ilustração do funcionamento de um compressor de lóbulos – “CEFET-BA” 2 2. . 7 7 C Co om mp pr r e es ss so or r e es s d di i n nâ âm mi i c co os s: : c ce en nt t r r í í f f u ug go os s e e a ax xi i a ai i s s Figura 2.21 Ilustração de um compressor de ar centrífugo – “CEFET-BA” No compressor do tipo de velocidade, ou dinâmico, a ação entre o ar e uma peça mecânica envolve uma variação apreciável na velocidade do fluido. O compressor centrífugo (figura 2.22) e o compressor de fluxo axial (figura 2.23) são exemplos de compressores do tipo dinâmico. 97 No compressor centrífugo (veja figura 2.20), existem quatro impulsores; essa máquina é chamada de compressor de quatro estágios. Cada impulsor é um elemento circular, com aletas. Em cada impulsor, ou estágio, a pressão é intensificada ou aumentada de uma dada quantidade. O aumento total de pressão do ar é o resultado dos aumentos de pressão nos quatro estágios separados. A alta velocidade do ar de um impulso é reduzida quando a pressão do ar aumenta. Na operação real, o ar entra no impulsor de primeiro estágio próximo ao eixo, é jogado para fora, e deixa o diâmetro extremo do impulsor em alta velocidade. O ar que deixa o primeiro impulsor entra então no segundo, e a ação é repetida, intensificando- se a pressão em cada estágio. Figura 2.22 Vista em corte de um compressor de ar centrífugo - “UNICEN” 98 Figura 2.23 Fluxo de ar em um compressor centrífugo - “UNICEN” Figura 2.24 Corte de um compressor centrífugo - “CEFET-BA” 99 No compressor de fluxo axial (veja figura 2.25), o componente básico é um elemento rotativo com aletas. Entre cada fileira de aletas rotativas, estão presas à camisa (carcaça) aletas de deflexão estacionárias. O movimento geral do ar é paralelo ao eixo, o que explica o termo compressor de “fluxo axial”, ou seja, o ar é expelido pelas aletas ao longo do eixo do compressor, a medida que se desloca da entrada (sucção) para a saída, há uma diminuição na área entre as aletas o que ocasiona o aumento de pressão. Fig. 2.25 Ilustração de um compressor de ar de fluido axial – “UNICEN” Características dos compressores rotativos VANTAGENS - o movimento é de rotação; - a velocidade de rotação é alta, o que permite acoplamento direto e dimensões reduzidas; - a fundação/base pode ser pequena; - o rendimento volumétrico é alto e independente da relação de pressão do compressor; - a ausência de válvulas, a não ser a da retenção de carga; - o arrefecimento pode ser feito durante a compressão por meio de óleo; - o funcionamento é silencioso. 100 DESVANTAGENS - a lubrificação tem que ser eficiente; - a contaminação do gás com óleo lubrificante, o que exige um separador de óleo na instalação; - desgaste apreciável por atrito entre os rotores e a carcaça; - fugas internas de gás. Assim como a equação de Clapeyron , determina que a compressão de um gás resulta no aumento de sua temperatura, o primeiro e o segundo princípio da termodinâmica igualmente não aceitam que exista trabalho sem energia, nesse sentido "para melhorar a performance dos sistemas compressão" tanto do compressor hermético como a temperatura do próprio gás comprimido (agente refrigerador) precisam passar por um processo de resfriamento diminuindo o volume sem alterar a composição, esse processo de resfriamento que muitas vezes é feito erroneamente levando o sistema ao meio "além da perda de energia dissipada na atmosfera" resulta em poluição atmosférica e para capturar essa energia uma solução são os sistemas integrados de condensação que funcionam afixados na carcaça dos compressores herméticos. 2 2. . 8 8 P Pr r o oc ce ed di i m me en nt t o os s d de e m ma an nu ut t e en nç çã ão o e em m c co om mp pr r e es ss so or r e es s Instalação e manutenção No projeto de um compressor de parafuso devem-se ter certos cuidados de modo a facilitar a sua instalação e manutenção: • os painéis e as tampas devem ser de fácil remoção com fechos de abertura rápida; • purgador exterior de modo a permitir uma rápida mudança do óleo; • filtro de aspiração de fácil acesso; • uma secção reduzida do aparelho não requer muito espaço, permitindo a instalação mesmo em áreas limitadas; • acesso simplificado para a limpeza do refrigerador; • os elementos da assistência de rotina devem ser agrupados na mesma área, reduzindo o tempo de paragem e os custos; • intervalo de manutenção normalizado e reduzidos; • níveis de ruído baixos; 101 • Os compressores devem ser concebidos, sempre que possível, para passar através de portas normais. Os compressores de parafuso, por apresentarem poucas peças móveis e não apresentarem válvulas de entrada e saída e operarem com temperaturas internas relativamente baixas, não exigem muita manutenção. Praticamente isentos de vibrações, esses equipamentos têm uma longa vida útil. Para instalá-los, recomenda-se assentá-los em locais distantes de paredes e teto e em pisos de bem nivelados. Outros procedimentos de manutenção a) Diariamente: - inspecionar o estado geral da instalação; - verificar o nível do óleo; - purgar a água condensada no resfriador; - verificar temperaturas e pressões. b) Cada 200 horas: - verificar a qualidade do óleo do “carter” e a limpeza do “carter”, além da manutenção diária. c) Cada 1000 horas: - verificações diárias e de 200 horas; - trocar o óleo lubrificante; - limpar as válvulas de aspiração e de escape; - inspecionar o acoplamento ou tensão das correias de transmissão entre o motor e o compressor; - verificar o aperto dos parafusos da base e das porcas da biela; - verificar o funcionamento da válvula de segurança; - revisar as linhas de distribuição de ar; - verificar o funcionamento do sistema automático (arranque, purgadores); e - trocar os filtros de ar. d) Cada 5000 horas - remover as válvulas de ambos os cilindros, limpá-las ou substituí-las; - desmontar e limpar os resfriadores do compressor. e) Cada 10000 horas: - desmontar cilindros, pistões, bielas, limpá-los e/ou recondicioná-los; - inspecionar os mancais e pinos. 102 T Te es st t e e d de e A Au ut t o oa av va al l i i a aç çã ão o d da a U Un ni i d da ad de e 2 2 1 – O que é um compressor? 2 – Em termos de compressores, o que é eficiência volumétrica? 3 – Qual é o propósito do um receptor do ar? 4 – Qual é a função do um pós-resfriador? 5 - Citar algumas vantagens dos compressores rotativos. 6 – Quais os inconvenientes da umidade no ar comprimido? 7 – Qual a finalidade da válvula de segurança num sistema de ar comprimido? 8 – O que é eficiência adiabática de um compressor? 9 – Qual a diferença entre um compressor de simples efeito e de duplo efeito? 10 – Qual o princípio de funcionamento de um compressor de ar de palhetas? 103 C Ch ha av ve e d de e R Re es sp po os st ta as s d da as s T Ta ar re ef fa as s e e d do o T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 2 2 1 – O compressor é um equipamento industrial concebido para aumentar a pressão de um fluido em estado gasoso (ar, vapor de água, hidrogênio, etc...). Normalmente, conforme a equação de Clapeyron, a compressão de um gás também provoca o aumento de sua temperatura. 2 – A eficiência volumétrica é definida como a razão entre a capacidade real do compressor e o deslocamento do pistão 3 – O receptor de ar amortece as pulsações criadas pela descarga intermitente de ar pelo compressor, e proporciona uma capacidade de ar de reserva para operações dos equipamentos ou de máquinas-ferramentas. 4 – Resf ri ar o ar comprimido a uma temperatura próxima à da entrada. Assim a umidade condensada no ar comprimido é removida então pelo separador de água. O pós-resfriador deve ser colocado próximo ao compressor, e antes do receptor, para evitar que a água que passa pelo separador possa cair no receptor. 5 – Podemos citar as seguintes vantagens: - a velocidade de rotação é alta, o que permite acoplamento direto e dimensões reduzidas; - o rendimento volumétrico é alto e independente da relação de pressão do compressor; - a ausência de válvulas, a não ser a da retenção de carga; - o arrefecimento pode ser feito durante a compressão por meio de óleo; - o funcionamento é silencioso. 6 – A presença de água ou umidade em um sistema pneumático é inconveniente. A água condensada move-se ao longo dos tubos para as máquinas- ferramenta, válvulas, e outros componentes. O óleo lubrificante poderá ser lavado, e a falta de lubrificação adequada poderá ocasionar desgaste excessivo, o que pode resultar em um dispendioso trabalho de manutenção. A umidade congelada pode interferir na operação adequada de várias ferramentas e componentes; o gelo pode obstruir as pequenas aberturas de válvulas e outras passagens. 7 – A maioria dos receptores de ar conta com válvulas de segurança. A válvula é ajustada a uma pressão máxima de segurança. Se a pressão de armazenamento começar a exceder a pressão máxima de segurança, a válvula de segurança abrirá e aliviará a pressão excessiva 104 8 – A eficiência adiabática indica a quantidade de energia que o compressor perde em forma de calor para produzir potência. Um compressor com 100% de eficiência adiabática irá utilizar toda a energia necessária para comprimir o ar, sem aquecer o conjunto ou o próprio ar. 9 – Se apenas um lado do pistão é utilizado para a compressão, é descrito como de simples efeito. Se ambos os lados do pistão, o superior e o inferior, são utilizados, é de duplo efeito. 10 – O compressor do tipo de lâmina deslizante (ou de palhetas) é uma máquina do tipo de deslocamento positivo rotativo. O elemento rotativo, com suas lâminas deslizantes, é descentralizado com relação ao invólucro ou estojo. Quando o ar entra, fica preso entre as lâminas (que se apóiam no interior do invólucro), sendo levado então para o orifício de descarga. Muito bom! Faça uma pequena pausa, respire e siga em frente. 105 UNIDADE 3 DESTILADORES DE ÁGUA N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i conhecer a importância do destilador de água nos navios. conhecer os princípios físicos em que se baseia a destilação. conhecer os principais componentes do destilador e suas finalidades. aprender o funcionamento do destilador. ver a importância do salinômetro e do hidrômetro. conhecer como é feito o tratamento químico do destilador. 3 3. . 1 1 I I m mp po or r t t â ân nc ci i a a d do o d de es st t i i l l a ad do or r d de e á ág gu ua a n no os s n na av vi i o os s Devido às grandes distâncias entre os portos e o considerável consumo de água potável nos navios torna-se necessária a produção de água potável a bordo. Para essa finalidade usam-se aparelhos chamados destiladores Destiladores – São equipamentos que usam calor para aquecer a água e, depois, condensar o vapor gerado, formando assim uma água isenta de sais. Na verdade, existem duas maneiras principais de se transformar água do mar ou salobra em água potável ou boa para consumo. A primeira é por meio de evaporadores, que usam calor para aquecer a água e condensar o vapor gerado, formando assim uma água isenta de sais. Existem muitos tipos de evaporadores que podem ser usados para dessalinizar a água do mar, mas os mais eficientes e econômicos são os de múltiplos estágios. O problema com eles é que é preciso gastar muita energia (combustível) para evaporar a água, de forma que produzir água potável deste jeito fica muito caro, apesar de possível. 106 Outra máquina que realiza a dessalinização é a osmose reversa, que usa um princípio de separação usando membranas semipermeáveis para separar o sal da água. Este equipamento foi desenvolvido para separar a água do mar e está em uso, por exemplo, em países onde a escassez da água é muito grande, como nos Emirados Árabes, ou mesmo em alguns lugares dos Estados Unidos. O processo ainda é caro, mas o custo está baixando devido ao desenvolvimento de membranas mais modernas que permitem a produção de permeado (como se chama a água dessalinizada) com menos energia. Eu trabalhei um bom tempo com a fabricação destas máquinas para dessalinização aqui no Brasil e saiba que hoje em dia já é possível mesmo usar esta tecnologia em casa. Algumas marcas de filtros possuem em sua linha filtros a base de osmose reversa que fornecem uma água muito pura. Elas também são usadas para a produção de água purificada usada para a fabricação de xaropes e injetáveis, como a água que dissolve os remédios as injeções que a gente toma. Algumas dessas máquinas equipam submarinos e em lanchas é possível ter um equipamento deste tipo, pois o custo está se tornando mais baixo e ela está mais acessível. Hoje em dia existem unidades de osmose reversa muito grandes como a de Ashkelon, que fica em Israel e produz nada mais nada menos do que 270000 metros cúbicos de água por dia, possibilitando um custo na faixa de 1 real por metro cúbico. Na Espanha, 1 por cento de toda a água consumida já é dessalinizada por osmose reversa. Figura 3.1 Planta de um gerador de água doce – www.wisegeek.com 107 1. Gerador de água potável 2. Motor diesel 3. Bomba de ccirulação da água dos cilindros 4. Válvula termostática (de baixa) 5. Válvula termostática (de alta) 6. Resfriador de água dos cilindros 7. Ejetor/bomba de água de resfriamento 8. Bomba de água doce 9. Aquecedor “booster”, opcional 10. Bomba de circulação de água quente, opcional 11. Válvula “bypass” manual 12. Tanque de armazenamento de água potável. 3 3. . 2 2 P Pr r i i n nc cí í p pi i o os s f f í í s si i c co os s e em m q qu ue e s se e b ba as se ei i a a a a d de es st t i i l l a aç çã ão o O processo de transformação da água do mar em água potável é baseado em duas mudanças de estado físico: a evaporação e a condensação. A evaporação é um fenômeno no qual átomos ou moléculas no estado líquido (ou sólido, se a substância sublima) ganham energia suficiente para passar ao estado vapor. O movimento térmico de uma molécula de líquido deve ser suficiente para vencer a tensão superficial e evaporar, isto é, sua energia cinética deve exceder o trabalho de coesão aplicado pela tensão superficial à superfície do líquido. Por isso, a evaporação acontece mais rapidamente a altas temperaturas, a altas vazões entre as fases líquida e vapor e em líquidos com baixas tensões superficiais (isto é, com pressões de vapor mais elevadas). Se a evaporação ocorrer em um recipiente fechado, as moléculas que escapam do líquido acumulam-se na forma de vapor acima do líquido. Muitas dessas moléculas, aliás, retornam ao líquido. Quando o processo de escape e retorno alcança um equilíbrio, o vapor é chamado de saturado, e não ocorrem mudanças adicionais na pressão de vapor ou na temperatura do líquido. 108 Fatores que afetam a taxa de evaporação A concentração da substância evaporante no ar. Se o ar contiver uma alta concentração da substância que evapora, então tal substância evaporará mais devagar. A concentração de outras substâncias no ar. Se o ar já estiver saturado com outras substâncias, poderá ter uma capacidade menor para a substância que evapora. Temperatura. Se a substância estiver quente, a evaporação será rápida. Vazão de ar. Isto está em parte relacionado com o tópico da concentração citado anteriormente. Se existe ar fresco passando pela substância o tempo todo, então é mais provável que sua concentração não aumente, o que favorece uma evaporação mais rápida. Além disso, moléculas em movimento têm mais energia cinética do que aquelas em repouso; por isso, quanto mais forte o fluxo de ar, maior é o potencial para evaporação. Forças intermoleculares. Quanto maiores as forças intermoleculares dentro do líquido ou sólido, mais energia será necessária para fazer suas moléculas evaporarem. Evaporação forçada – É um processo usado na separação de misturas, no qual uma mistura é aquecida de forma a promover a evaporação do componente mais volátil (por exemplo, água) e deixar sobrar o componente menos volátil. Condensação também conhecida como liquefação, é uma das fases em que ocorre a transformação da matéria, do estado gasoso vapor para líquido. A condensação que normalmente ocorre quando o vapor é resfriado pode ocorrer em sistemas fechados com o vapor comprimido sendo que ambas as situações dependem somente do equilíbrio entre a pressão e temperatura. A temperatura de arrefecimento onde ocorre a condensação do vapor de água é chamada de ponto de orvalho. Então, podemos concluir : A vaporização é a passagem do estado líquido para o gasoso e pode acontecer de duas formas distintas: a evaporação e a ebulição. Apesar de se tratarem do mesmo processo de mudança de estado físico, se diferenciam uma da outra no que diz respeito à velocidade com que ocorrem. A evaporação é a passagem lenta do líquido para o gasoso; acontece, por exemplo, com as roupas molhadas colocadas no varal. A ebulição é um processo mais rápido que possui um valor específico para cada tipo de líquido, por exemplo: a água tem temperatura de ebulição igual a 100 °C e o álcool 78 °C. 109 A condensação, também chamada de liquefação, é o processo inverso da vaporização, ou seja, é a passagem do estado gasoso para o estado líquido e essa mudança de estado físico acontece quando o vapor é resfriado, ou seja, quando retiramos calor de uma determinada massa de vapor. 3 3. . 3 3 Principais componentes do destilador Descrição geral O gerador de água doce consiste dos seguintes componentes principais: 1. Vaso separador (fig. 3.2) com: - seção evaporadora/placas de troca de calor - demister (desembaçador/tela filtrante) - seção condensadora/placas de troca de calor - acessórios/válvula de ar, válvula de segurança, vacuômetro, termômetro e visor. 2. Ejetor combinado ar/salmoura 3. Bomba ejetora 4. Bomba de água doce 5. Painel de controle com salinômetro e bloco de alarme para ECR: - Interruptor principal “ON/OFF” com lâmpada “fonte ON”. - Botões ON/OFF para as bombas - Salinômetro - Bloco de alarme para ECR com lâmpada de alarme e botão de “confirmação de alarme”. 110 Figura 3.2 Ilustração de um gerador de água doce – “Laboratório virtual UNITEST” Legenda/tradução da figura 3.2 To jacket water cooler Para o resfriador de água das camisas From jacket water pump Da bomba de água das camisas Fresh water pump Bomba de água doce Separator vessel Vaso separador Air/brine ejector Ejetor de água/salmoura Over board Fora de bordo To bilge Para o esgoto To fresh water tank Para o tanque de água doce Ejector pump Bomba ejetora From sea Do mar 111 3 3. . 4 4 F Fu un nc ci i o on na am me en nt t o o d do o d de es st t i i l l a ad do or r O conceito de um gerador de água doce é simples: a água do mar é evaporada usando uma fonte de calor, separando a água pura do sal, sedimentos e outros elementos. Os geradores de água doce nos navios usam a água de resfriamento dos cilindros do motor propulsor como fonte de calor, embora o vapor possa também ser usado como essa fonte de calor. Devido aos destiladores usarem o calor já existente como fonte de calor, o custo da operação é baixo. Há dois elementos principais num gerador de água doce: um trocador de calor evapora a água do mar e outro condensa o vapor de água doce em água de beber. No elemento condensador, o vapor é condensado por meio de resfriamento, simplesmente usando água do mar fria para resfriar o lado de fora da unidade. O gerador de água doce deve incluir um dispositivo para monitorar a salinidade da água processada. Se a salinidade excede um nível especificado, geralmente entre uma e dez partes por milhão (ppm), o gerador de água doce automaticamente retornará a água para a linha de alimentação e coloca-a diretamente ao ciclo outra vez. Princípio de funcionamento – baseado no funcionamento do laboratório virtual, o que corresponde ao funcionamento real de um destilador. A água de alimentação para ser destilada vem da saída da água de resfriamento do condensador. Entra no evaporador onde evapora a cerca de 40-50 o C quando passa entre as placas aquecidas pelo aquecimento médio. A temperatura de evaporação corresponde a um vácuo de 90-95%, mantido pelo ejetor de salmoura/ar. Os vapores gerados passam através de um demister (desembaçador/tela filtrante) onde algumas gotas de água salgada arrastadas são removidas e caem devido a gravidade para a bacia de salmoura no fundo da câmara do gerador. Os vapores de água doce limpa continuam no condensador, onde condensam em água doce quando passam entre as placas frias, resfriadas pela água salgada de resfriamento. A fim de verificar continuamente a qualidade da água doce produzida, um salinômetro é instalado junto com uma unidade de eletrodo na saída da bomba de água doce. Se a salinidade da água doce produzida exceder o valor máximo permitido (2 ppm), a válvula solenóide e o alarme são ativados para descarregar automaticamente a água doce produzida para o esgoto. 112 Figura 3.3 Painel de controle da planta do gerador de água doce – Laboratório virtual Unitest Legenda/tradução da figura 3.3 Salinometer DS-20 Salinômetro DS-20 PPM Partes por milhão Alarm Alarme On Liga Off Desliga Sec. Alarm on/off Alarme liga/desliga Test Teste Set Ajuste Fresh water generator Gerador de água doce Ejector pump Bomba ejetora Fresh water pump Bomba de água doce Source on Liga a fonte Main switch Disjuntor principal Engine control room Sala de controle de máquinas Alarm confirmation Confirmação do alarme 113 Procedimentos de operação Procedimento para o início do funcionamento: 1. abrir as válvulas de aspiração e escape da bomba ejetora. 2. abrir a válvula para o mar do ejetor ar/salmoura. 3. fechar a válvula na parte de cima do vaso separador. 4. posicionar o interruptor principal na posição 1. 5. funcione a bomba ejetora. Verifique a pressão antes do ejetor – mín. 0,28 – 0,3 Mpa após o ejetor – Max. 0,06 Mpa. 6. quando há um mínimo de 90% de vácuo, abrem-se as válvulas de entrada e saída de água quente, vinda do sistema de resfriamento dos cilindros do motor. 7. inicia-se o abastecimento de água quente à seção do evaporador ajustando- se a válvula “by-pass”, até que seja alcançada a temperatura desejada da água dos cilindros (entrada 80°C – saída 72°C). A temperatura de ebulição dentro do vaso separador deve ser cerca de 45°C. Atenção: Fluxo/ajuste incorreto da água quente pelo “by-pass” causará os seguintes efeitos: a) No caso de fluxo muito baixo – baixa temperatura de ebulição, queda da produção da água doce, alto nível de salmoura no visor no vaso separador. b) No caso de fluxo muito alto – alta temperatura de ebulição, queda da produção da água doce, aumento da salinidade e queda do vácuo, baixo nível da salmoura no visor no vaso separador. Funcione a bomba de água doce Quando o nível da salinidade cai abaixo do ponto de alarme ajustado, ligue o alarme secundário. Ajuste do nível do alarme: 1. gire o interruptor principal para a posição 1; 2. pressione o alarme secundário para “off”; 3. ajuste o alarme para o nível desejado usando as setas (o nível do alarme é indicado pelo lampejo dos “leds” vermelhos); 4. ligue o alarme secundário; O salinômetro agora está pronto para uso; Se a salinidade exceder o nível de alarme: - os dois “leds” vermelhos de alarme lampejam; - a válvula solenóide é ativada; 114 - O alarme sonoro (se instalado) e o sistema de alarme externo são ativados. Cancela-se a buzina e o sistema de alarme externo desligando o alarme secundário. A válvula solenóide não é afetada. Liga-se o alarme secundário tão logo a salinidade esteja normal de novo; isto é, quando os “leds” vermelhos desligam-se. Procedimentos para a parada 1. interrompa o fornecimento de água quente para a seção do evaporador; 2. pare a bomba de água potável; 3. desligue o alarme secundário; 4. pare a bomba ejetora; 5. coloque o interruptor principal na posição 0; 6. abra a válvula de ar; 7. feche as válvulas de aspiração e descarga da bomba ejetora; 8. feche a válvula para o mar do ejetor de ar/salmoura. 3 3. . 5 5 I I m mp po or r t t â ân nc ci i a a d do o s sa al l i i n nô ôm me et t r r o o e e d do o h hi i d dr r ô ôm me et t r r o o Também faz parte do grupo destilatório o controle da salinidade ou densidade da salmoura. A densidade da salmoura no evaporador não deve ultrapassar 1,5/32. Para conservar essa densidade precisam ser eliminadas 2 toneladas de salmoura para cada tonelada de água destilada produzida. A densidade da salmoura pode ser medida com um salinômetro, instrumento semelhante ao condutivímetro. O salinômetro dá leituras da densidade em 1/32, o que equivale a uma libra de sal em 32 libras de salmoura. Essa é a densidade mais freqüente da água do mar. Na maior parte dos navios o teor de sais da salmoura pode ser medido instantâneo ou continuamente usando um indicador de salinidade elétrico. Esse instrumento pode também ser usado para detectar se a água destilada foi contaminada por arraste. Os medidores elétricos de salinidade podem frequentemente controlar válvulas automáticas para descarregar solmouras de alta concentração ou água contaminada. O controle da salmoura é muito importante para prevenir a formação de espuma e para limitar a quantidade de sais que podem formar incrustações e lama. 115 Alguns evaporadores são projetados para operar com uma densidade de salmoura inferior a 1,5/32. Consequentemente, descarregam mais que 2 toneladas de salmoura para cada tonelada de água destilada. Todo evaporador deve ser usado de acordo com as instruções da firma construtora. Os hidrômetros são instrumentos instalados na descarga da bomba de água destilada e servem para medir a produção da água potável e a quantidade que está sendo enviada para o tanque. 3 3. . 6 6 T Tr r a at t a am me en nt t o o q qu uí í m mi i c co o d do o d de es st t i i l l a ad do or r Introdução Praticamente toda água utilizada pelos navios é retirada do mar. Como a água do mar contem uma grande quantidade de sais dissolvidos, ela não pode ser usada, na forma natural, para consumo humano ou para alimentar as caldeiras. Com o objetivo de tornar a água do mar adequada para uso em sistemas marítimos, deve-se, em primeiro lugar, remover os sólidos dissolvidos. Isso é feito no destilador. Figura 3.4 Destilador típico – “Aquatec” 116 Problemas a) Incrustação A composição média da água do mar mostra que em 100 kg de água do mar existem cerca de 3,5 kg de materiais dissolvidos. Esta composição se altera em função da situação geográfica do oceano em relação aos polos e à terra firme. Composição da água do mar Substância Símbolo químico Concentração (ppm) Sódio Na 10.500 Magnésio Mg 1.250 Cálcio Ca 400 Potássio K 350 Cloreto Cl 19.00 Sulfato SO 2.700 Bicarbonato HCO 140 Brometo Br 70 Silica SiO 10 Outros --- 60 No evaporador, a água é aquecida, aumentando a concentração de sólidos por evaporação. Essas mudanças nas condições físicas acarretam alterações químicas que podem causar a formação de incrustações e lamas sobre as superfícies do evaporador. As reações químicas envolvidas: Ca ++ + 2HCO - 3 CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O Mg ++ + 2HCO - 3 Mg (OH) 2 ↓ + 2 CO 2 Ca ++ + SO 4 -- CaSO 4 ↓ Essas reações requerem calor, e por isso é razoável esperar que elas aconteçam mais rápidas e facilmente nas partes mais quentes do evaporador, que são as superfícies dos tubos. Como resultado, os compostos sólidos insolúveis formam-se sobre as superfícies dos tubos e aderem sobre eles. À medida que as reações continuam, a incrustação vai crescendo, formando uma massa densamente empacotada de inúmeros pequenos cristais individuais. O efeito, facilmente notado, é que a capacidade do evaporador diminui com o crescimento da incrustação. 117 Um outro aspecto: no evaporador, o nível de água flutua e em consequencia parte da serpentina fica, alternadamente, sob a água e exposta ao vapor quente. Nessa região da serpentina a incrustação pode ser bastante dura. b) Arraste O arraste é caracterizado pela passagem de substâncias dissolvidas que contaminam a água destilada. Esse fenômeno pode ter sua origem por um problema mecânico ou químico. Do ponto de vista mecânico o fator principal é o nível de água não apropriado. A manutenção do nível de água não apropriado no evaporador geralmente se deve ao mau funcionamento dos controles automáticos e do sistema de alarme. Do ponto de vista químico o principal fator que origina o arraste é a formação de espuma. Devemos mencionar, também, que tentativas de se conduzir a evaporação a taxas muito mais altas do que o projetado são causas da formação de espuma. O aparecimento de espuma está intimamente relacionado com as concentrações de sólidos dissolvidos e sólidos suspensos, que acarretam uma elevação da tensão superficial. A presença na água de substâncias orgânicas também favorece o aparecimento de espuma. As substâncias orgânicas podem aparecer como consequencia da decomposição de materiais vegetais ou animais e deve-se incluir neste caso o óleo que porventura penetre no evaporador. Tratamento A formação de incrustações é evitada pela utilização de produtos químicos que convertem substâncias incrustantes em sólidos suspensos inócuos. Os tratamentos se baseiam, normalmente, no emprego de pequenas quantidades de produtos químicos que interferem nas reações formadoras de incrustações. Usualmente, empregam-se complexantes, dispersantes e polímeros para se conseguir a inibição da formação de incrustações. Uma classe de complexantes largamente empregada é constituída pelos polifosfatos. Os polifosfatos não formam compostos insolúveis com cálcio e magnésio, ao contrário, pequenas quantidades de polifosfatos formam complexos com quantidades relativamente grandes de cálcio e magnésio. Infelizmente, os polifosfatos quando dissolvidos em água quente são gradualmente hidrolizados e revertem a ortofosfatos. Nesta condição, ocorre a reação de precipitação com cálcio e magnésio, limitando sua capacidade de aparecimento de incrustações. 118 Na 5 P 3 O 10 + 2H 2 O 2Na 2 HPO 4 + NaH 2 PO 4 2Na 2 HPO 4 + 3CaCl 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 4NaCl + 2HCl Outros componentes normalmente empregados são os dispersantes que tendem a impedir que quaisquer precipitados se unam de modo a formar cristais de tamanho apreciável. A ação combinada de polifosfatos e dispersantes é muito eficiente para inibir a formação de incrustações. Tanino e lignosulfonato de sódio são exemplos de substâncias orgânicas que atuam como dispersantes. Uma terceira classe de produtos empregada é constituída pelos polímeros. Os polímeros são compostos orgânicos complexos, de moléculas simples chamadas monômeros. Os polímeros usados em tratamento de água possuem propriedades eletroquímicas e são chamados, muitas vezes, polieletrólitos. Esses produtos não impedem as reações formadoras de incrustações; seu efeito é interferir no desenvolvimento de produtos cristalinos de reação de modo que eles não possam aderir à superfície dos tubos ou uns aos outros. Esta característica é devida às suas propriedades eletroquímicas, que fazem com que eles atuem quimicamente como cátions. Existem várias teorias para explicar o que realmente acontece; geralmente a mais aceita é a seguinte. Enquanto os íons que compõem um mineral de incrustação, como por exemplo carbonato de cálcio, estão se unindo para formar um cristal, um dos “cátions” poliméricos envolve-se na reação e se aloja na estrutura cristalina num local que deveria ser ocupado por um íon cálcio. À medida que o cristal continua a crescer, os íons cálcio e carbonato precisam se acomodar à presença da unidade polimérica. Isto faz o cristal crescer de maneira não natural, distorcida, e a partícula sólida resultante tem propriedades físicas diferentes de um cristal “normal”. 119 T Te es st t e e d de e A Au ut t o oa av va al l i i a aç çã ão o d da a U Un ni i d da ad de e 3 3 1 – O que são destiladores? 2 – Como a temperatura pode afetar a evaporação? 3 – Quais os dois elementos principais num gerador de água doce e o que eles fazem? 4 – Qual a finalidade do salinômetro? 5 – Como os produtos químicos atuam no tratamento dos destiladores? 120 R Re es sp po os st ta as s d do o T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 3 3 1 - São equipamentos que usam calor para aquecer a água e condensar o vapor gerado, formando assim uma água isenta de sais. 2 - Se a substância estiver quente, a evaporação será rápida. 3 – Os dois elementos principais são: um trocador de calor (evaporador) evapora a água do mar e outro (condensador) condensa o vapor de água doce em água de beber. 4 - Verificar continuamente a qualidade da água doce produzida. 5 - As incrustações, por exemplo, podem ser evitadas pela utilização de produtos químicos que convertem substâncias incrustantes em sólidos suspensos inócuos. Os tratamentos se baseiam, normalmente, no emprego de pequenas quantidades de produtos químicos que interferem nas reações formadoras de incrustações. Muito bem! Continue firme nos seus propósitos. 121 UNIDADE 4 SISTEMAS HIDRÓFOROS N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i conhecer o emprego dos sistemas hidróforos a bordo dos navios. ver os esquemas dos sistemas hidróforos de um navio. aprender os processos de tratamento da água para o consumo humano; ver os procedimentos de manutenção nos sistemas hidróforos. 4 4. . 1 1 E Em mp pr r e eg go o d do os s s si i s st t e em ma as s h hi i d dr r ó óf f o or r o os s n no os s n na av vi i o os s Os sistemas hidróforos navais são destinados a aumentar e manter a pressão nas redes de água doce fria, água doce quente e água para descarga sanitária. Esses sistemas oferecem mais conforto e melhor operação de todos os aparelhos e equipamentos. Seu emprego justifica-se nas embarcações e plataformas “offshore”, onde é inconveniente ou impossível a construção de caixas d’água elevadas. O sistema hidropneumático é constituído por uma bomba (normalmente centrífuga), uma tubulação de ar e um tanque de pressão. Além desses componentes principais, o sistema é automatizado por meio do uso de um pressostato. Os aparelhos existentes na prática variam de acordo com o fabricante, porém, o funcionamento difere muito pouco. A bomba, com características apropriadas, recalca água (geralmente de um reservatório inferior) para o tanque de pressão. No tanque de pressão, há uma tubulaçãoo de ar que adiciona ar durante o funcionamento da bomba e o arrasta para o interior do tanque de pressão. O ar é comprimido na parte superior do tanque até atingir a pressão máxima, quando a bomba é desligada, automaticamente pela ação do pressostato. Tem-se, como resultado, um colchão de ar na parte superior do tanque, cujo volume varia com a pressão existente. Quando a água é utilizada em qualquer ponto de consumo, a pressão diminui, com conseqüente expansão do colchão de ar, até que a pressão mínima seja atingida, quando pela ação do pressostato, a bomba é ligada. 122 O ciclo de funcionamento do sistema compreende o intervalo de tempo decorrido entre dois acionamentos de “liga” da bomba. Conhecendo-se o ciclo de funcionamento, é possível calcular o número médio de partidas da bomba por hora. As instalações hidróforas dos navios são constituídas normalmente de três sistemas independentes: - sistema hidróforo de água potável fria – para suprir os banheiros, pias, lavabos, cozinha, tanques de complementação etc.; - sistema hidroforo de água potável quente – com tanque e tubulações revestidos, para abastecer banheiros, pias, lavabos, cozinha etc.; e - sistema hidróforo sanitário – com água aspirada diretamente do mar ou dos rios, para as descargas nos vasos sanitários. (1) (2) Figura 4.1 Ilustração de sistemas hidróforos – “Jacuzzi” As figuras acima mostram instalações típicas de sistemas hidropneumáticos de pressão situados acima (1) ou abaixo da fonte de abastecimento (2) 123 Figura 4.2 Esquema da instalação de um sistema hidropneumático – “Esc. Eng. de São Carlos” 4 4. . 2 2 Objetivos de um sistema hidróforo Os principais objetivos de um sistema hidróforo são: - fornecimento contínuo de água; em quantidade suficiente aos compartimentos do navio; - limitação de pressões e velocidades a certos valores definidos em Norma Técnica, assegurando-se dessa forma o bom funcionamento da instalação, evitando- se, assim, consequentes vazamentos e ruídos nas canalizações e aparelhos; - Preservação da qualidade da água através de técnicas de controle e preservação coerentes e adequadas propiciando aos usuários boas condições de higiene, saúde e conforto. 4 4. . 3 3 Partes constituintes de uma instalação hidrófora Em conjunto com as partes constituintes de uma instalação hidrófora, apresentamos algumas definições adaptadas da NBR 5626, que são necessárias à compreensão dos sistemas. 124 Aparelho sanitário - aparelho destinado ao uso de água para fins higiênicos ou para receber dejetos e/ou águas servidas. Inclui-se nesta definição aparelhos como bacias sanitárias, lavatórios, pias e outros, e, também, lavadoras de roupa e pratos, banheiras de hidromassagem, etc. Consumo diário - valor médio de água consumida num período de 24 horas em decorrência de todos os usos de bordo no período. Dispositivo antivibratório - dispositivo instalado nas tubulações de pressão para reduzir vibrações e ruídos e evitar sua transmissão. Extravasor (tubo ladrão) - tubulação destinada a escoar os eventuais excessos de água dos reservatórios. Inspeção - qualquer meio de acesso aos reservatórios, equipamentos e tubulações. Instalação elevatória - conjunto de tubulações, equipamentos e dispositivos destinados a elevar a água para o reservatório de distribuição. Instalação hidropneumática - conjunto de tubulações, equipamentos, instalações elevatórias, reservatórios hidropneumáticos e dispositivos destinados a manter sob pressão a rede de distribuição predial. Interconexão - ligação, permanente ou eventual, que torna possível a comunicação entre os dois sistemas de água potável. Ligação de aparelho sanitário - tubulação compreendida entre o ponto de utilização e o dispositivo de entrada de água no aparelho sanitário. Limitador de vazão - dispositivo utilizado para limitar a vazão em uma peça de utilização. Manômetros - os manômetros são utilizados para verificar as pressões de operação do sistema hidróforo. 125 Nível de transbordamento - nível do plano horizontal que passa pela borda de reservatório, aparelho sanitário ou outro componente. No caso de haver extravasor (ladrão) associado ao componente, o nível é aquele do plano horizontal que passa pelo nível inferior do extravasor. Quebrador de vácuo - dispositivo destinado a evitar o refluxo por sucção da água nas tubulações. Peça de utilização - dispositivo ligado a um sub-ramal para permitir a utilização da água e, em alguns casos, permite também o ajuste da sua vazão. Ponto de utilização (da água) - extremidade de jusante do sub-ramal a partir de onde a água passa a ser considerada água servida. Pressão de serviço - pressão máxima a que se pode submeter um tubo, conexão, válvula, registro ou outro dispositivo, quando em uso normal. Pressão total de fechamento - valor máximo de pressão atingido pela água na seção logo à montante de uma peça de utilização em seguida a seu fechamento, equivalendo a soma da sobrepressão de fechamento com a pressão estática na seção considerada. Pressostatos - são utilizados para comandar automaticamente as operações de liga-desliga das bombas do sistema. O ajuste para a faixa de pressão desejada é feito por meio de sistemas mola-parafuso localizados no interior da caixa. Ramal - tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais. Rede de distribuição - conjunto de tubulações constituído de colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes elementos, destinado a levar água aos pontos de utilização. Refluxo de água - retorno eventual e não previsto de fluidos, misturas ou substâncias para o sistema de distribuição de água. Registro de fechamento - componente instalado em uma tubulação para permitir a interrupção da passagem de água. Deve ser usado totalmente fechado ou totalmente aberto. Geralmente empregam-se registros de gaveta ou esfera. 126 Registro de utilização - componente instalado na tubulação e destinado a controlar a vazão da água utilizada. Geralmente empregam-se registros de pressão ou válvula-globo em sub-ramais. Regulador de vazão - aparelho intercalado numa tubulação para manter constante sua vazão, qualquer que seja a pressão a montante. Reservatório de água potável - tanque de onde as bombas de água potável aspiram para enviar a água pêra os seus respectivos balões. Reservatório hidropneumático - reservatório para ar e água destinado a manter sob pressão a rede de distribuição de água. Retrossifonagem - refluxo de água usada, proveniente de um reservatório, aparelho sanitário ou qualquer outro recipiente, para o interior de uma tubulação, em decorrência de pressões inferiores à atmosférica. Separação atmosférica - distância vertical, sem obstáculos e através da atmosfera, entre a saída da água da peça de utilização e o nível de transbordamento dos aparelhos sanitários, caixas de descarga e reservatórios. Sistema de abastecimento - qualquer sistema de água que abasteça a instalação hidrófora. Sistema hidróforo - conjunto de tubulações, equipamentos, reservatórios e dispositivos destinados ao abastecimento dos pontos de utilização de água do navio, em quantidade suficiente, mantendo a qualidade da água fornecida pelo sistema de abastecimento. Sobrepressão de fechamento - maior acréscimo de pressão que se verifica na pressão estática durante e logo após o fechamento de uma peça de utilização. Subpressão de abertura - maior acréscimo de pressão que se verifica na pressão estática logo após a abertura de uma peça de utilização. Sub-ramal - tubulação que liga o ramal à peça de utilização ou à ligação do aparelho sanitário. Torneira de boia - válvula com boia destinada a interromper a entrada de água nos reservatórios e caixas de descarga quando se atinge o nível operacional máximo previsto. Trecho - comprimento de tubulação entre duas derivações ou entre uma derivação e a última conexão da coluna de distribuição. Tubo de descarga - tubo que liga a válvula ou caixa de descarga à bacia sanitária ou mictório. 127 Tubo ventilador - tubulação destinada à entrada de ar em tubulações para evitar subpressões nesses condutos. Tubulação - conjunto de tubulações desde a aspiração e descarga das bombas e da saída do reservatório de onde se derivam as colunas de distribuição até os pontos consumidores. Tubulação de limpeza - tubulação destinada ao esvaziamento do reservatório para permitir a sua manutenção e limpeza. Tubulação de recalque - tubulação compreendida entre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga no reservatório de distribuição. Tubulação de sucção - tubulação compreendida entre o ponto de tomada no reservatório inferior e o orifício de entrada da bomba. Válvula de descarga - válvula de acionamento manual ou automático, instalada no sub-ramal de alimentação de bacias sanitárias ou de mictórios, destinada a permitir a utilização da água para suas limpezas. Válvula de escoamento unidirecional - válvula que permite o escoamento em uma única direção. Válvula redutora de pressão - válvula que mantém a jusante uma pressão estabelecida, qualquer que seja a pressão dinâmica a montante. Vazão de regime - vazão obtida em uma peça de utilização quando instalada e regulada para as condições normais de operação. Volume de descarga - volume que uma válvula ou caixa de descarga deve fornecer para promover a perfeita limpeza de uma bacia sanitária ou mictório. 4 4. . 4 4 C Co on ns si i d de er r a aç çõ õe es s s so ob br r e e o os s s si i s st t e em ma as s h hi i d dr r ó óf f o or r o os s Atualmente são fabricados dois tipos de válvulas de descargas que permitem minimizar o problema do golpe de aríete por elas produzido: - com fechamento gradativo: modifica-se a manobra de fechamento, fazendo-se com que o fluxo de água ocorra paulatinamente durante o tempo de funcionamento da válvula; - fechamento lento: aumenta-se o tempo de funcionamento da válvula, havendo um acréscimo no consumo. Velocidades - as tubulações devem ser dimensionadas de modo que a velocidade da água, em qualquer trecho de tubulação, não atinja valores superiores a 3,0 m/s. 128 Hidrômetros - os medidores ou hidrômetros são aparelhos destinados à medida e indicação do volume de água escoado da rede de abastecimento ao ramal predial de uma instalação. Os hidrômetros contêm uma câmara de medição, um dispositivo redutor (trem de engrenagem e um mecanismo de relojoaria ligado a um indicador que registra o volume escoado. Os hidrômetros são classificados em hidrômetros de volume e hidrômetros de velocidade. Os hidrômetros de volume têm duas câmaras de capacidades conhecidas que se enchem e se esvaziam sucessivamente, medindo dessa maneira, o volume de água que escoa pelo hidrômetro. Este volume é medido através do deslocamento de uma peça móvel existente no interior desses hidrômetros, que transmite o movimento a um sistema medidor. São indicados para medições de vazões relativamente baixas e apresentam erros pequenos para essas medidas. Devem trabalhar com água bastante líquida, isenta de impurezas em suspensão para que não haja a paralisação da peça móvel da câmara destes aparelhos. Os hidrômetros de velocidade medem o volume escoado através do número de rotações fornecido por uma hélice ou turbina existente no seu interior. Essas rotações são transmitidas a um sistema de relojoaria (seca, molhada ou selada) que registram num marcador (de ponteiros ou de cifras) o volume de água escoado. Sistema de comando da bomba - a instalação elétrica de bombeamento deverá permitir o funcionamento automático da bomba e, eventualmente, a operação de comando manual direto. O comando automático é realizado com pressostato que controla o arranque e a parada da bomba de acordo com valores de pressão previamente estabelecidos. A pressão mínima de operação é aquela na qual o ar do tanque hidróforo está prestes a escapar para a rede hidráulica. A pressão “ligar” sempre deve ser superior à pressão mínima de operação. 129 4 4. . 5 5 P Pr r o oc ce es ss so os s d de e t t r r a at t a am me en nt t o o d da a á ág gu ua a p pa ar r a a c co on ns su um mo o h hu um ma an no o A purificação da água ou potabilização é um processo que consiste no tratamento da água, a fim de remover os contaminantes que eventualmente contenha, tornando-a potável, isto é, própria para o consumo humano. Figura 4.3 Molécula de Água (H2O) – www.wikipedia.com Dependendo da fonte da água, uma grande variedade de técnicas poderá ser empregada para esse fim. A água para consumo público ou privado pode ser obtida de diversas fontes: • água subterrânea profunda - aquela que emerge de alguns poços localizados profundamente no subsolo. Esta terá sido filtrada naturalmente pelas camadas de solo e de rochas, sendo normalmente rica em carbonatos e em cálcio, magnésio, cloretos, além de pequenas quantidades de ferro ou de manganês, o que torna esta água especialmente agradável para beber e cozinhar. Se as dosagens dos elementos químicos forem excessivas para o consumo humano elas podem requerer algum tipo de tratamento especial. • água de lagos e reservatórios elevados - localizados na superfície terrestre, em áreas elevadas, onde são restritas as possibilidades de contaminação, se forem devidamente protegidas. • águas de rios, canais e reservatórios de planície - na superfície terrestre, em áreas mais baixas, onde são maiores as possibilidades de poluição ou de contaminação 130 Figura 4.4 Água mineral – “www.wikipedia.com” • Separação/filtração - embora não sejam suficientes para purificar completamente a água, são uma etapa preliminar necessária. • Filtros de areia rápidos - o uso de filtros de areia de acção rápida, é o tipo mais comum de tratamento físico da água, para os casos de água de elevada turvação. Em casos em que o gosto e o odor possam vir a constituir um problema, o filtro de areia pode incluir uma camada adicional de carvão activado. Recorde-se que os filtros de areia ficam obstruídos após um período de uso e devem ser lavados. • Desinfecção - A maior parte da desinfecção de águas no mundo é feita com gás cloro. Porém, outros processos tais como hipoclorito de sódio, dióxido de cloro, ozônio ou luz ultravioleta, também são utilizados em menor escala, dada a complexidade, alto custo e eficácia aquém das necessidades sanitárias do mundo atual.Antes de ser bombeada para os tanques de armazenamento e para o sistema de distribuição aos consumidores, equipamentos de cloração garantem a manutenção de uma quantidade de cloro residual, que continua exercendo a sua função de desinfectante até o destino final. A cloração de águas para consumo humano é considerada um dos maiores avanços da ciência nos últimos dois séculos, podendo ser comparada com a descoberta da penicilina ou mesmo a invenção do avião. 131 • Coagulação ou floculação - Neste processo as partículas sólidas se aglomeram em flocos para que sejam removidas mais facilmente. Este processo consiste na formação e precipitação de hidróxido de alumínio (Al2(OH)3) que é insolúvel em água e “carrega” as impurezas para o fundo do tanque. Primeiramente, o pH da água tem que ser elevado pela adição ou de uma base diretamente, ou de um sal básico conhecido como barrilha (carbonato de sódio). • Base: NaOH(s) Na+(aq) + OH-(aq) • Sal básico: Na2CO3(s) 2 Na+(aq) + CO32-(aq) o CO32-(aq) + H2O(l) HCO3-(aq) + OH-(aq) Após o ajuste do pH, adiciona-se o sulfato de alumínio, que irá dissolver na água e depois precipitar na forma de hidróxido de alumínio. • Dissolução: Al2(SO4)3(s) 2 Al3+(aq) + 2 SO43-(aq) • Precipitação: Al3+(aq) + 3 OH-(aq) Al(OH)3(s) Sedimentação: os flocos formados vão sedimentando no fundo do tanque “limpando” a água. Outras técnicas de purificação da água Outros métodos para purificar a água, especialmente para fontes locais são a destilação e a osmose, embora envolvam custos elevados e manutenção complexa. Para o uso doméstico, utilizam-se desde a Antiguidade: • fervura - A água é aquecida até ao ponto de ferver, mantendo-se a fervura por, pelo menos, um minuto, tempo suficiente para inactivar ou matar a maior parte dos microorganismos que nela possam existir. Este tipo de tratamento não elimina o vírus da hepatite A que só é destruído a mais de 120 graus Celsius. • filtração por carbono - Utilizando-se carvão de lenha, um tipo de carbono com uma extensa área, que absorve diversos compostos, inclusive alguns tóxicos. Filtros domésticos podem ainda conter sais de prata. • destilação - O processo de destilação envolve ferver a água transformando-a em vapor. O vapor de água é conduzido a uma superfície de refrigeração onde retorna ao estado líquido em outro recipiente. Uma vez que as impurezas (solutos) não são vaporizados, permanecem no primeiro recipiente. Observe-se que mesmo a destilação não purifica completamente a água, embora a torne 99,9% pura. 132 Água potável é como chamamos a água que pode ser consumida por pessoas e animais sem riscos de adquirirem doenças por contaminação da mesma. Ela pode ser oferecida às pessoas com ou sem tratamento prévio dependendo da origem do manancial. O tratamento de água visa reduzir a concentração de poluentes até o ponto em que não apresentem riscos para a saúde pública. Etapas do tratamento Figura 4.5 Torneira doméstica com água potável – “www.wikipedia.com” Cada etapa do tratamento da água pode representar um obstáculo à transmissão de doenças. O grau e o tipo de tratamento pode ir de uma simples desinfecção até um tratamento mais complexo , dependendo das condições do manancial que vai ser utilizado. Esses aspectos são estudados numa especialidade da engenharia hidráulica denominada de engenharia sanitária. • Coagulação - A primeira destas etapas é a coagulação, quando a água bruta recebe, logo ao entrar na estação de tratamento, uma dosagem de sulfato de alumínio(tânino em algumas estações de tratamento). Este elemento faz com que as partículas sólidas (sedimentos), sobretudo argila, iniciem um processo de aglomeração . • Floculação - Segue-se a floculação, quando, em tanques de concreto, continua o processo de aglutinação das impurezas, na água em movimento. As partículas se transformam em flocos mais pesados. • Decantação - A água entra em outros tanques, onde vai ocorrer a decantação. As impurezas, que se aglutinaram e formaram flocos, vão se separar da água pela ação da gravidade, indo para o fundo dos tanques. 133 • Filtração - A próxima etapa é a filtração, quando a água passa por filtros com camadas diversas de seixos (pedra de rio) e de areia, com granulações diversas e carvão antracitoso (carvão mineral). Aí ficarão retidas as impurezas mais finas que passaram pelas fases anteriores. • Desinfecção - A água neste ponto parece ser potável, apenas sob o aspecto organoléptico, mas para maior proteção contra o risco de contaminações, é feito o processo de desinfecção. Pode ser feita através do cloro líquido, do cloro gasoso, do ozônio ou de outras formas. A cloração, serve para eliminar os germes patogênicos (nocivos à saúde) e garantir a qualidade da água até a torneira do consumidor. • Fluoretação - Opcionalmente, pode ser feita a fluoretação, quando é adicionado fluorssilicato de sódio ou ácido fluorssilícico em dosagens adequadas. Com o objetivo de reduzir a incidência de cárie dentária, especialmente nos consumidores de zero a 12 anos de idade, período de formação dos dentes. Por ser arbitrária, essa pratica costuma causar certa polêmica nos EUA, devido ao fato de que, em cerca de 20% dos casos, causa algum tipo de fluorose infantil. • Correção de pH- A última ação neste processo de tratamento da água é a correção de pH, quando é adicionada a cal hidratada ou barrilha leve (carbonato de sódio) para uma neutralização adequada à proteção da tubulação da rede. Entre a entrada da água bruta na Estação de Tratamento até sua saída, já potável, decorrem cerca de alguns segundos a 60 minutos , dependendo da qualidade da água bruta e do tipo de tratamento adotado. 4 4. . 6 6 P Pr r o oc ce ed di i m me en nt t o os s c co om m o o s si i s st t e em ma a d de e á ág gu ua a Aguada 1) grupos destilatórios – Nos navios que permaneçam no mar por longo tempo, a existência de grupos destilatórios em plenas condições de operação deve ser uma meta a ser perseguida com empenho, pois um bom suprimento de aguada é fundamental para a manutenção das condições de higiene e conforto; 2) manutenção dos equipamentos – Não admitir torneira e conexões vazando, pois isso pode causar restrições operativas aos navios em viagem. Uma simples torneira pingando eqüivale ao consumo de 46 litros de água por dia, o que é suficiente para o banho demorado de uma pessoa; e 134 3) recebimento de água nos portos – As providências a seguir são genéricas, e a sua adoção deve ser pesada caso a caso: - ao planejar uma viagem, procurar obter dados quanto à disponibilidade e à qualidade da água do porto a ser visitado (tais registros serão importantes para o controle do consumo ao longo da travessia até esse porto); - se possível, analisar a água antes de recebê-la (ao menos, inspecione aspecto e odor); - deixar correr uma boa quantidade de líquido, antes de recolher a amostra para análise ou antes de iniciar o recebimento (tal providência visa a remover a água parada na ramificação da rede do porto que vai ser utilizada, pois esta pode estar estagnada; tal precaução é mandatória nos terminais pouco freqüentados); e - na dúvida quanto à qualidade da água, não recebê-la; se for imprescindível fazê-lo, não a misturar com a água já existente a bordo, recebendo-a em tanques separados, a fim de possibilitar a cloração (se necessário, adotar medidas que impeçam que a água contaminada, ou que se suspeita contaminada, seja ingerida pela tripulação). Educação da tripulação – O programa de adestramento da tripulação deve incluir treinamento físico e aulas voltadas para a higiene e prevenção de doenças, bem como incluir orientações quanto aos temas capazes de influenciar os aspectos emocionais e as relações de trabalho do homem a bordo (orientações aos familiares, assistência médica, auxílio funeral etc.). Alcança-se um bom padrão de higiene mais facilmente se toda a tripulação estiver efetivamente motivada quanto ao tema. Adicionalmente, os conceitos assimilados serão transferidos para o lar, contribuindo para o bem-estar das famílias dos tripulantes. 135 T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 4 4. . 1 – O que é um sistema hidróforo? 2 – Em que consiste a purificação da água? 3 – O que é água potável? 4 – O que são hidrômetros? 5 – Definir os itens seguintes relacionados a um sistema hidróforo: a – extravasor ou tubo ladrão b – regulador de vazão c – tubo de recalque 136 R Re es sp po os st ta as s d do o T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 4 4 1 - Sistema hidróforo é o conjunto de tubulações, equipamentos, reservatórios e dispositivos destinados ao abastecimento dos pontos de utilização de água do navio, em quantidade suficiente, mantendo a qualidade da água fornecida pelo sistema de abastecimento. 2 - A purificação da água ou potabilização é um processo que consiste no tratamento da água, a fim de remover os contaminantes que eventualmente contenha, tornando-a potável, isto é, própria para o consumo humano. 3 - Água potável é como chamamos a água que pode ser consumida por pessoas e animais sem riscos de adquirirem doenças por contaminação da mesma. 4 - Hidrômetros são aparelhos destinados à medida e indicação do volume de água escoado da rede de abastecimento ao ramal predial de uma instalação. Os hidrômetros contêm uma câmara de medição, um dispositivo redutor (trem de engrenagem e um mecanismo de relojoaria ligado a um indicador que registra o volume escoado. 5a - Extravasor (tubo ladrão) é a tubulação destinada a escoar os eventuais excessos de água dos reservatórios. 5b - Regulador de vazão é um aparelho intercalado numa tubulação para manter constante sua vazão, qualquer que seja a pressão a montante. 5c - Tubulação de recalque é a tubulação compreendida entre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga no reservatório de distribuição. Muito bem! Continue firme nos seus propósitos. 137 UNIDADE 5 SEPARADORES CENTRÍFUGOS DE ÓLEO N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i aprender a necessidade do uso dos separadores centrífugos a bordo. identificar os fatores que influenciam a separação. estabelecer a diferença entre os processos de purificação e clarificação. conhecer os principais componentes de um separador centrífugo de óleo. conhecer o funcionamento de um centrifugador operando como purificador e como clarificador. ver alguns esquemas dos sistemas de centrifugação. conhecer os defeitos mais comuns em centrifugadores de óleo e suas respectivas causas. 5 5. . 1 1 U Ut t i i l l i i z za aç çã ão o d do os s s se ep pa ar r a ad do or r e es s c ce en nt t r r í í f f u ug go os s a a b bo or r d do o Aumentar a confiabilidade do combustível e dos lubrificantes significa aumentar a disponibilidade da frota. Os sistemas de purificação a bordo visam garantir essa confiabilidade através de uma operação não dependente de supervisão, com produtos aprovados pelas mais diversas sociedades classificadoras. Veja, pois, como ocorre o tratamento de combustível e dos óleos lubrificantes em navios. Separadoras de alta velocidade realizam a separação contínua de uma ampla gama de diferentes sólidos não solúveis de um ou dois líquidos não miscíveis. As separadoras de alta velocidade são usadas principalmente para separar fluidos. 138 Devido à força centrífuga das separadoras, os fluidos/partículas com maior densidade se juntam na parede do corpo do rotor da separadora. As duas fases do fluido são então descarregadas através de saídas separadas. Projeto padrão Separadora de retenção de sólidos compreendendo uma estrutura contendo, na sua parte inferior, um eixo horizontal com freio e embreagem por fricção, coroa, pinhão e eixo vertical. A coroa está imersa em banho de óleo. O rotor é fixado no topo do eixo vertical no espaço formado pela parte superior da estrutura e a estrutura da tampa que também contém os sistemas de alimentação e descarga. A tampa superior da estrutura é basculável para facilitar o acesso na limpeza do rotor, que é do tipo retenção de sólidos. Equipamentos básicos - dispositivo de alimentação de óleo sujo; - dispositivo de saída de óleo limpo com visor de vidro; - tubo de saída de água; - entrada de água do selo líquido; - bomba de engrenagens acoplada (bomba dupla combinando alimentação/ descarga); - jogo de discos de gravidade; - peças para clarificação com colar de descarga, disco de topo sem pescoço e disco inferior sem furos; - jogo de amortecedores de montagem; e - jogo padrão de peças sobressalentes. Equipamentos extras - motor elétrico; - chave de partida; - jogo de ferramentas; - jogo de sobressalentes adicionais recomendado para longo tempo de serviço; - conexões flexíveis; - pré-aquecedor; e - dispositivo de alarme de quebra do selo líquido. 139 A finalidade da operação é livrar um líquido de corpos estranhos ou separar um líquido de outro ao qual se acha misturado. Definições Vazão – é a quantidade de líquido fornecido por unidade de tempo. A vazão é dada em metros cúbicos por hora (m 3 /h) ou em litros por hora (l/h). Capacidade receptora – é a quantidade máxima de líquido que o rotor pode tratar por unidade de tempo, expressa em m 3 /h ou l/h. Concentração – é a separação líquido-líquido na qual a máquina (separadora) é empregada para separar dois líquidos misturados entre si, insolúveis um no outro e com diferentes pesos específicos, estando o líquido mais pesado em maior proporção na mistura. Sólidos com peso específico maior do que os dos líquidos podem também ser separados simultaneamente. Ejeção de sólidos – é o sistema de esvaziamento do rotor durante a operação mediante abertura e fechamento de fendas existentes em sua parede. Ejeção total – é o esvaziamento total do rotor, geralmente com interrupção da alimentação. Ejeção parcial – é o esvaziamento total ou parcial do espaço de sólidos do rotor, mas sem esvaziamento do restante deste. A alimentação não precisa ser interrompida. Programa combinado – é a combinação de ejeções totais e parciais em sucessão. Figura 5.1 Separadores centrífugos – “Alfa Laval” 140 5 5. . 2 2 F Fa at t o or r e es s q qu ue e i i n nf f l l u ue en nc ci i a am m a a s se ep pa ar r a aç çã ão o Os principais fatores que influenciam a separação são os movimentos a seguir. Diferença de peso específico A força centrífuga atua sobre todas as partículas na proporção do peso específico de cada uma. Quanto maior a diferença de peso específico, tanto mais fácil é a separação. Tamanho e formato das partículas Quanto maior a partícula, tanto mais rápida a sedimentação. As partículas a serem separadas não devem ser tão pequenas que se aproximem das dimensões coloidais (coloidal, relativo a colóide; colóide – corpo que não se cristaliza ou, se o faz, é com dificuldade). Partículas lisas e arredondadas são mais fáceis de separar do que as de formato irregular ou alongadas. Tratamentos rudes, como nas bombas centrífugas, podem fracionar as partículas reduzindo-lhes o tamanho e tornando mais lenta a separação. Viscosidade Quanto mais fluido for um líquido, tanto mais rápido e melhor será o processo de separação, em outras palavras, baixa viscosidade melhora o resultado da separação. A viscosidade pode, em muitos casos, ser reduzida por aquecimento. A viscosidade elevada reduzirá a capacidade da máquina (separadora). Tempo na zona centrífuga Se a separação não for satisfatória, a vazão deverá ser diminuída. Vazões menores proporcionam geralmente melhor separação. 5 5. . 3 3 A A d di i f f e er r e en nç ça a e en nt t r r e e p pu ur r i i f f i i c ca aç çã ão o e e c cl l a ar r i i f f i i c ca aç çã ão o Clarificação é a separação de líquido-bôrra na qual a máquina (separadora) é usada para separar partículas geralmente sólidas, com peso específico mais alto do que o do líquido. Purificação é a separação líquido-líquido na qual a máquina (separadora) é usada para separar dois líquidos misturados, mas não solúveis um no outro e com pesos específicos diferentes. 141 Rotor clarificador Este rotor tem só uma saída. O líquido a ser tratado entra pelo distribuidor para os espaços entre os discos. As partículas pesadas são movidas pela força centrífuga ao longo da face inferior dos discos em direção à periferia do rotor, onde acabam se depositando contra a parede interna deste. O líquido dirige-se para o centro do rotor e é descarregado na coberta coletora. Figura 5.2 Desenho de um rotor clarificador – “Manual Alfa Laval” O processo de separação pode ser influenciado por alterações da viscosidade (aumento da temperatura de separação) ou da vazão. Rotor purificador Este rotor tem duas saídas. O líquido em processo entra pelo distribuidor para os espaços entre os discos, onde as fases líquidas são separadas uma da outra pela força centrífuga. A fase pesada e os sólidos (se houver) movem-se ao longo da face inferior dos discos em direção à periferia do rotor, onde os sólidos se depositam em sua parede interna. A fase pesada prossegue por cima do disco superior em direção ao gargalo do rotor e é descarregada por cima do disco de gravidade – saída externa (azul na figura). Força centrífuga Partes do rotor Líquido em processo Fase líquida pesada Fase líquida leve Sólidos Fig. 5.3 Diagrama do rotor purificador – “Manual Alfa Laval” D 1 = Diâmetro da saída interna D 2 = Diâmetro do furo do disco de gravidade D 3 = Diâmetro da linha de separação Força centrífuga Partes do rotor Líquido Sólidos 142 A fase leve move-se ao longo da face superior dos discos de separação em direção ao centro do rotor e é descarregada através do furo do gargalo do disco superior – saída interna (amarelo na figura). Selo hidráulico ou selo d’água Num rotor purificador o chamado “selo d’água” evita que a fase leve passe pela borda do disco superior, isto é, tome a saída externa. Por isso o rotor deve ser cheio com líquido “selador” antes de se admitir o líquido a ser tratado. O líquido selador é subsequentemente deslocado em direção à periferia de modo a formar um anel líquido cujo limite interno é a chamada “linha de separação” (ou interface) entre as fases leve e pesada. A posição da linha de separação dependerá em parte da relação entre os pesos específicos das duas fases líquidas e em parte também do diâmetro das saídas externa e interna (D2 e D1 respectivamente). O líquido selador: - deve ser insolúvel na fase leve; - pode ser solúvel na fase pesada; - não deve ter peso específico superior ao da fase pesada. Normalmente a fase pesada é usada como líquido selador. Nota: Se o teor da fase pesada na mistura a ser tratada for suficientemente alto (mínimo 25%), bastará em alguns casos admitir ao rotor a mistura a ser tratada. O selo líquido formar-se-á automaticamente em pouco tempo. Equilíbrio hidrostático Se o peso específico da fase leve for S 1 e o peso específico da fase pesada for S 2 , o equilíbrio hidrostático poderá ser expresso assim: S 1 = D 3 2 – D 2 2 S 2 D 3 2 – D 1 2 Posição da linha de separação O rotor purificador pode ser ajustado para tratar de misturas de líquidos com vários pesos específicos, alterando-se o diâmetro da saída da fase pesada (D 2 ). Quanto mais pesada ou mais viscosa for a fase leve, e quanto maior a quantidade de líquido fornecida, tanto menor deverá ser o diâmetro da saída da fase pesada. Para esta finalidade é fornecida com a máquina certa quantidade de discos de gravidade com furos de vários diâmetros. A posição da linha de separação depende de qual das fases deve ser descarregada limpa e também da proporção entre as duas fases. 143 Se é a fase leve que deve ser descarregada livre da fase pesada, a linha de separação deve ser disposta o mais possível para a periferia, porém não tanto que se rompa o selo líquido (disco de gravidade demasiado grande). Se é a fase pesada que deve ficar livre da fase leve, a linha de separação deve ser posta mais perto do centro, sem entretanto estabelecer-se dentro do diâmetro dos discos, pois isto impediria o fluxo normal do líquido (disco de gravidade demasiado pequeno). 5 5. . 4 4 Os principais componentes de um separador centrífugo de óleo A seguir, mostraremos algumas peças principais julgadas importantes. Disco aletado do rotor (Figura 5.4 A, B e C) – “Manual Alfa Laval” Esse disco é fornecido com a máquina (incluído no jogo de sobressalentes) e pode ser colocado no rotor se necessário. Para produzir os melhores resultados, a máquina deverá, em caso de separação difícil, ser experimentada tanto com disco aletado como sem ele. Entretanto nos casos seguintes o disco aletado deverá sempre ser usado: - quando a máquina (separador) tiver descarga de borra por controle automático (programada). O disco aletado proporciona a distribuição mais rápida do líquido selador no rotor, de modo que o selo hidráulico se forma antes de abrir-se a válvula alimentadora do líquido em tratamento. - quando um aumento moderado da vazão resultar em emulsão. 144 O disco aletado deve ser acrescentado ao jogo de discos existentes de maneira que suas aletas fiquem bem em frente aos orifícios de borra na parede do rotor. Para evitar alteração da pressão no jogo de discos, meça a espessura do disco aletado incluindo os calços (espaçadores), determine a correspondente medida dos discos comuns superiores e retire estes últimos na quantidade necessária. Com o jogo de discos já no rotor, verifique a sua compressão de acordo com instruções específicas do fabricante. Parte inferior da separadora Alfa Laval MAB206 (Figura 5.4 – “Manual Alfa Laval”) 145 1 Base da parte inferior 24 Tampa superior do rolamento 2 Apoio/amortecedor 25 Parafuso 3 Arruela 26 Anel deflector 4 Parafuso 27 Anel “o” 5 Anel “o” 28 Retentor 6 Parte intermediária da base inferior 29 Anel “o” 7 Arruela 30 Parte superior da base 8 Parafuso 31 Arruela 9 Amortecedor de borracha 32 Parafuso 10 Eixo do vertical 33 Gaxeta 11 Rolamento de esferas 34 Anel de proteção 12 Rolamento de esferas 35 Parafuso 13 Bomba de óleo 36 Anel “o” 14 Chaveta plana 37 Porca trava 15 Anel “o” 38 Contentor de água 16 Polia da correia 39 Parafuso 17 Chaveta 40 Dispositivo para enchimento de óleo 18 Eixo vazado 41 Manípulo para o freio 19 Suporte do rolamento 42 Arruela 20 Trava 43 Parafuso 21 Suporte do amortecedor 44 Niple 22 Ventoinha 45 Niple 23 Gaxeta 46 Niple para o mangote 146 Peças para montagem do motor – Alfa Laval MAB206 (Figura 5.5 “Manual Alfa Laval”) 1 Adaptador para o motor 7 Esticador da correia 2 Linha de Centro 8 Parafuso 3 Acoplamento de fricção 9 Arruela 4 Arruela 10 Correia lisa 5 Parafuso 11 Parafuso 6 Arruela de pressão 12 Arruela Bacia do rotor – Alfa Laval MAB206 (Figura 5.6 – “Manual Alfa Laval”) 2 147 1 Corpo da bacia completo 16 Disco 1A Boquilhas 17 Disco aletado 2 Anel “o” 18 Disco 3 Anel “o” 19 Disco 4 Anel retangular 20 Tampa superior do disco 5 Anel inferior de distribuição 21 Retentor 6 Anel retangular 22 Tampa da bacia 7 Plug de válvula 23 Anel “o” 8 Aro deslizador de operação 24 Tampa da câmara 9 Anel “o” 25 Anel “o” Anel “o” 148 10 Anel retangular 26 Disco de gravidade 11 Anel “o” 27 Disco de gravidade 12 Anel superior de distribuição 28 Disco de gravidade 12A Pino cilíndrico 29 Disco de gravidade 13 Anel retangular 30 Disco de gravidade 14 Bacia inferior deslizante 31 Disco de gravidade 15 Distribuidor 32 Disco de gravidade 15A Distribuidor 33 Anel trava 15B Pino paralelo Dispositivos de entrada e saída – Alfa Laval MAB206 (Figura 5.7 – “Manual Alfa Laval”) 149 1 Conjunto do distribuidor 12 Compartimento de conexões 2 Anel “o” 13 Anel “o” 3 Anel “o” 14 Anel “o” 4 Tampa 15 Anel “o” 5 Arruela 16 Porca 6 Parafuso 17 Dispositivo de segurança 7 Olhal para içamento 18 Arruela 8 Anel de ajuste da altura 19 Parafuso 9 Anel de apoio 20 Arruela 10 Parafuso 21 Niple 11 Anel “o” 5 5. . 5 5 Funcionamento de um centrifugador Propósito A unidade purificadora é desenhada para a limpeza de óleos combustíveis e lubrificantes em navios e pode manejar os seguintes tipos de óleo: - óleo diesel marítimo; - óleo combustível intermediário; - óleo combustível pesado com uma viscosidade máxima de 600 cSt; e - óleos lubrificantes em geral. No processo de purificação, o óleo, é limpo através de aquecimento e da força centrífuga do centrifugador. O sistema compreende: - um separador; - equipamentos auxiliares incluindo a unidade de controle; e - equipamentos opcionais tais como “kit” de remoção de borra, bomba de alimentação de óleo, sistema de aquecimento de óleo etc. Os sistemas de separação podem ser operados como simples, paralelo ou sistemas combinados. Durante o processo, o óleo limpo deixa o separador pela saída de óleo, a água separada vai pela saída de água e a borra acumula-se na periferia da bacia do separador. Durante o processo, o óleo limpo deixa o separador pela saída de óleo, a água separada vai pela saída de água e a borra acumula-se na periferia da bacia do separador. A unidade de controle inicia uma descarga de borra em intervalos regulares. 150 A borra e a água são então descarregadas pela saída de borra na periferia da bacia e coletadas num tanque intermediário ou borra. O fluxo do óleo O óleo a ser limpo é alimentado por uma bomba de deslocamento positivo, operando a um fluxo constante. Dependendo do tipo, o óleo pode precisar de ser aquecido. Figura 5.8 Fluxo de óleo no separador – Manual Alfa Laval MAB 206 Após o aquecedor, o óleo é direcionado ao separador. O óleo separado passa através da válvula reguladora e vai para o tanque de serviço. O óleo pode também ser redirecionado para o tanque, baipassando o separador. Isto é o caso quando a temperatura do óleo está fora da faixa pré-fixada, durante os procedimentos de arranque e parada do separador e durante as condições de alarme. 151 Figura 5.9 Layout do sistema – Alfa Laval MAB206 1. Entrada do óleo a ser processado 2. Bomba de alimentação – direciona o óleo a ser processado para o separador 3. Aquecedor – aquece o óleo a ser processado à temperatura de separação 4. Transmissor de temperatura – mede a temperatura do óleo e informa a unidade de controle 5. Transmissor de pressão de óleo – mede a pressão na entrada e informa a unidade de controle 6. Válvula de comando controlada pneumaticamente – direciona o óleo a ser processado ao separador ou o retorna ao tanque de sedimentação 7. Separador – limpa o óleo removendo a água e as partículas sólidas 8. Retorno de óleo 9. Bloco de válvulas solenóide, para água 10. Saída da borra A. Líquido do selo hidráulico B. Líquido de manobra C. Líquido de fechamento do rotor 152 Figura 5.10 Layout do Sistema – Alfa Laval MAB 206 Leiaute da unidade purificadora (Figura 5.11 “Manual Alfa Laval”) 153 O processo Definição de termos. Tempo atual entre sequencias de descarga de borra – tempo transcorrido após uma descarga de borra e o início da próxima descarga. Selo de água – água adicionada à bacia do separador para não deixar o óleo escapar na saída de água. Água de deslocamento – água adicionada à bacia do separador para deslocar o óleo e assegurar que não há perda de óleo na descarga da borra. Purificador – um separador que limpa o óleo de água e borra com evacuações contínuas de água separada. 154 Purificação Um selo de água é adicionado à bacia do separador pela entrada de água. O separador é equipado com um disco de gravidade, escolhido de acordo com fatores tais como temperatura do óleo, densidade e taxa de alimentação. Esta escolha decide a posição da interface entre o óleo e o selo de água. A água deixa a bacia via disco de gravidade e deixa o separador através da saída água/borra. Ciclo do processo Uma quantidade específica de água é adicionada à bacia do separador para formar um selo de água. 2. inicia a alimentação do óleo a ser processado para o centro da bacia do purificador 3. durante o processo de separação a borra e a água acumulam-se na periferia da bacia do separador. O óleo limpo é suprido do separador pelo disco de paridade integrado. O excesso de água deixa a bacia através da saída água/borra para o tanque de borra. 4. Após o tempo atual entre as sequencias de descarga a alimentação de óleo pára. 5. água de deslocamento é adicionada à bacia. Essa água elimina o risco de perda de óleo na descarga de borra seguinte. 6. Uma descarga de borra é iniciada enquanto a água de deslocamento ainda está fluindo. O próximo ciclo do processo inicia com a adição de água para um novo selo de água. 155 Descarga total da borra e programa combinado Figura 5.12 Descarga total da borra e programa combinado – “Manual Alfa Laval” A descarga da borra efetua-se através de orifícios existentes na parede do rotor. Entre uma descarga e outra, esses orifícios são fechados pelo fundo móvel do rotor, o qual atua como válvula na câmara de separação. O fundo móvel é forçado para cima contra um anel de vedação pela pressão exercida em sua parte inferior. Esta pressão se forma durante a rotação em virtude da força centrífuga e aumenta conforme a distância do eixo de rotação. O líquido de manobra exerce uma pressão para cima superior à exercida de cima para baixo pelo líquido de tratamento porque a parte inferior do fundo móvel do rotor tem uma superfície de pressão (raio R 1 ) maior do que a de sua parte superior (raio R 2 ). O líquido de manobra entra pela parte de baixo do rotor e qualquer evaporação ou vazamento deste líquido é continuamente compensada por um dispositivo distribuidor aí existente e que mantém constante o seu nível (raio R 3 ), pois seu efeito de bombeamento neutraliza a pressão estática oriunda da alimentação. Figura 5.12A Descarga total da borra e programa combinado – “Manual Alfa Laval” 156 O líquido de manobra é suprido agora através do tubo externo mais largo, fluindo sobre a borda inferior da câmara da bomba centrípeta (raio R 4 ) e continuando por uma canaleta até atingir a parte superior do anel de manobra. Entre as descargas o anel de manobra é premido para cima por molas espirais. Depois é forçado para baixo pela pressão do líquido, abrindo assim as válvulas de descarga no espaço por baixo do fundo móvel do rotor e expulsando daí o líquido de manobra. Figura 5.12B Descarga total da borra e programa combinado – “Manual Alfa Laval” Quando a pressão exercida pelo líquido de manobra contra a parte inferior do fundo móvel diminui, este último é forçado para baixo e se abre, de modo que a borra é expelida do rotor através dos orifícios em sua parede. O líquido no lado superior do anel de manobra flui através de uma boquilha (g) que fica sempre aberta, mas é tão estreita que a perda de líquido é insignificante em vista da rapidez da admissão, como se vê da ilustração acima. Figura 5.12C Descarga total da borra e programa combinado – “Manual Alfa Laval” 157 As molas espirais forçam novamente o anel de manobra para cima, fechando as válvulas de descarga no espaço por baixo do fundo móvel do rotor. O líquido de manobra é suprido através do tubo externo mais largo, mas apenas o suficiente para fluir até o espaço abaixo do fundo móvel e forçá-lo para cima, fechando o rotor. (Se for suprido em demasia, o líquido fluirá pela canaleta até o anel de manobra, e o rotor se abrirá de novo). Figura 5.12D Descarga total da borra e programa combinado – “Manual Alfa Laval” A entrada externa mais larga encontra-se então fechada, ao passo que a mais estreita está aberta. O dispositivo distribuidor contrabalança a pressão estática oriunda do suprimento do líquido de manobra. A situação é idêntica à mostrada na primeira ilustração da série (fig. 5.12 ), exceto pela diferença de que o ciclo de descarga da borra se acha então completado. 5 5. . 6 6 Esquemas dos sistemas de centrifugação SISTEMA DO LÍQUIDO DE MANOBRA Conforme a Figura 5.13, mostra quatro exemplos de suprimento do líquido de manobra: A = máquina com rotor para descarga total; controle manual; B = máquina com rotor para descarga total; controle automático ou manual; C = máquina com rotor para descarga parcial (com anel de nível) ou descarga rápida; controle automático; D = máquina com rotor para programa combinado (descarga parcial e total combinadas); controle automático. 158 Líquido de manobra Água doce, pura, pode ser usada como líquido de manobra. Uma água muito “dura” envolve o risco da formação de depósitos calcários que poderão obstruir as canaletas do sistema, ocasionando interrupções do serviço. A água deverá ser tanto mais isenta de sais de cálcio quanto maior for a temperatura de operação, pois a precipitação do cálcio ocorre com maior facilidade a temperaturas elevadas. A adição de um agente desmineralizante ou de um filtro para esse fim na tubulação de líquido de manobra evitará as precipitações de cálcio. Tanque de líquido de manobra O tanque de líquido de manobra, que deverá ser de cobre ou aço inoxidável e comportar água suficiente de acordo com o tamanho da unidade e precisa ser colocado de maneira que o nível do líquido fique dentro dos limites de altura acima do registro de comando da descarga indicados na figura. Em caso de altura insuficiente do teto, o tanque pode ser substituído por uma válvula redutora ou um dispositivo semelhante, embora este último recurso seja menos eficiente. Além disso, o emprego do tanque representa economia do líquido durante a operação, visto que a contrapressão do disco impulsor do comando de descarga é balanceada num sistema aberto. Rotor de descarga total Quando a máquina é equipada com rotor para descarga total e esta é controlada manualmente (por meio do registro de comando), o sistema do líquido de manobra deve ser disposto conforme se vê na figura “A”. 159 Figura 5.13 Esquema do sistema do líquido de manobra – “Manual Alfa Laval” Legenda: Registro 15 Líquido de manobta Válvula de retenção 50 Registro de comando Válvula reguladora de pressão 76 Tanque de líquido de manobra Solenóide 79 Filtro desmineralizante Contorno com torneira P 1 = 0,15 – 0,30 kg/cm 2 (2.2 – 4.2 psi) Compensador (por ex. mangueira) P 2 = 1,5 – 30 kg/cm 2 (22 – 42 psi) Filtro P 3 = 0,3 – 0,7 kg/cm 2 (4,3 – 10 psi) Manômetro 160 P 1 – veja a figura 5.13. O líquido de pressão P 1 inicia todas as funções de acordo com o ajuste do registro de comando. Para o controle automático, acrescentam-se ao sistema duas válvulas solenóides. Estas são incorporadas aos condutos para as duas conexões internas do registro de comando como indica a figura 5.13 “B”. Se for desejado mudar de controle automático para controle manual, basta desligar o dispositivo automático, com o que a descarga passa a ser controlada como de costume pelo registro de comando. P 1 – veja figura 5.13. O líquido suprido através do conduto 1 fecha o rotor na partida; este tubo deve ser fechado durante a operação. O líquido suprido através do conduto 2 mantém o rotor fechado durante a operação – a válvula solenóide deve fechar-se quando a válvula solenóide do conduto 3 se abrir. O líquido suprido através do conduto 3 abre e fecha o rotor durante a operação – quando a válvula solenóide se fecha, a válvula solenóide do conduto 2 deve se abrir. Rotor (com anel de nível) para descarga total O mecanismo de descarga destes rotores é projetado para controle automático. O sistema é disposto como indica a figura 5.13 “C”. Rotor para descarga total rápida Numa emergência, por exemplo, se falhar o sistema automático, o controle manual se torna possível – veja abaixo. P 1 – veja figura 5.13 P 2 – veja figura 5.13 O líquido com pressão P 1 fecha o rotor na partida e o mantém fechado durante a operação, tudo de acordo com o ajuste do registro de comando. O líquido de pressão P 2 abre e fecha o rotor na descarga da borra. Rotor para programa combinado O mecanismo de descarga deste rotor é projetado para controle automático, com possibilidade de ajuste para vários programas de descargas totais ou parciais. O sistema é disposto como indica a figura 5.13 “D”. 161 Numa emergência, por exemplo, se falhar o dispositivo de controle, torna-se possível o controle manual, mas o rotor dará apenas descargas totais. P 1 , P 2 e P 3 – veja figura 5.13 O líquido com pressão P 1 fecha o rotor na partida e o mantém fechado durante a operação, tudo de acordo com o ajuste do registro de comando. O líquido com pressão P 2 abre o rotor para descarga total. O líquido com pressão P 3 abre o rotor para descarga parcial e fecha-o após a descarga parcial e total. Por meio da válvula reguladora de pressão pode-se regular a quantidade do líquido passante e, assim, o grau de descarga parcial. Controle manual de sistema hidráulico operado automaticamente Para permitir o controle manual dos sistemas ilustrados pela figura 5.13 “C” e “D”, a válvula solenóide do conduto de líquido de alta pressão deverá ser ligada em “by-pass”. De preferência, uma descarga de borra controlada manualmente é feita do seguinte modo: – feche a alimentação do líquido de processo e ajuste o registro de comando na posição 2; – abra a válvula “by-pass” e feche-a de novo imediatamente após efetuada a descarga; – ajuste o registro de comando na posição 3 e espere haver indicação de que o rotor fechou; – ajuste o registro de comando na posição 4 e torne a abrir a admissão para o líquido de processo. Nota: O controle manual pode tornar necessário encurtar o intervalo entre as descargas. Sistema inteiramente automático Em correlação com automatização do sistema do líquido de manobra é preferível, e em certos casos necessários, automatizar também as outras funções relacionadas com a descarga da borra (tais como a interrupção do suprimento ao rotor antes da descarga total e a lavagem da tampa da borra). Se o sistema automático fizer parte da máquina entregue, a instalação e a operação desta se fazem de conformidade com as instruções que a acompanham relativas ao dispositivo de controle automático. 162 Dispositivo de alarme Quedas de pressão nas tubulações da máquina durante o funcionamento podem indicar perda de líquido. Tais quedas ocorrem se o rotor não se fecha, ou se o fechamento é apenas parcial. Quer a máquina seja provida de descarga automática, quer não, é conveniente, em sistemas fechados, prover uma proteção como um pressostato com dispositivo de alarme no tubo para o líquido tratado. O dispositivo deverá ter meios de bloquear os impulsos dados pelo pressostato ao ocorrer uma queda normal de pressão, quando da descarga normal da borra. Bloqueio pela borra Se a borra for de natureza a formar depósitos na parte superior da estrutura ou no cotovelo de descarga, deverá proceder-se a uma lavagem para evitar o bloqueio dessas partes. O líquido de lavagem deverá ter, de preferência, a mesma temperatura do líquido processado e ser introduzido através das conexões previstas para esse fim. Se a borra não poder ser diluída com qualquer outro líquido que não seja o de processo, ou se for de natureza tal que venha a formar depósitos no rotor, o intervalo entre as descargas deverá ser reduzido. A lavagem da tampa de borra na estrutura deverá ser iniciada imediatamente antes do ciclo de descarga e continuar durante todo o tempo deste. Em máquinas controladas com relé de tempo, a operação de lavagem é geralmente incluída no programa. Em máquinas operadas manualmente, uma simples válvula é o bastante. 5 5. . 7 7 Defeitos mais comuns em centrifugadores de óleo, suas respectivas causas e soluções Neste item mencionaremos apenas os defeitos mais comuns. Sabemos que uma série de outros problemas poderá surgir durante as operações dos separadores. Compete ao operador ter bom senso e analisar todas as possibilidades e encontrar uma solução adequada para cada caso. Consulte sempre o manual de serviço e troque informações com outros profissionais do setor. 163 PROBLEMAS CAUSAS SOLUÇÕES Cheiro anormal: É uma ocorrência normal durante o arranque enquanto os blocos de fricção estão deslizando; Nada. Nível do óleo no cárter muito baixo; Parar o separador, medir e ajustar. Ruído: Altura do distribuidor incorreta; Parar o separador, medir e ajustar a altura. Rolamentos avariados ou gastos; Substituir os rolamentos. Montagem imprópria do rotor; Verificar e remontar. Resultado insatisfatório da separação: Temperatura de separação incorreta; Ajustar a temperatura. O conjunto de discos está entupido; Limpar o conjunto. O espaço da borra na bacia está cheio; Limpar e reduzir o tempo entre as descargas de borra. Velocidade do rotor muito baixa; Examinar o motor, a transmissão de força e a frequência. Verificar a correia e os blocos do acoplamento. Rotor gira na direção errada; Verificar as conexões elétricas para o motor. Vibração: “Se houver uma vibração excessiva, parar o separador e manter o rotor Borra permanece em peças do rotor; Desmontar, limpar e verificar o rotor antes de funcionar “O rotor deve ser limpo manualmente, antes de arrancar novamente”. Rotor montado errado; 164 cheio com o líquido durante a parada. A causa da vibração deve ser identificada e corrigida antes que o separador funcione outra vez” Compressão incorreta no conjunto de discos; Verificar a montagem. Ver o manual de serviço. Rotor montado com peças de outros separadores; Altura do distribuidor incorreta; Parar o separador, medir e, se necessário, ajustar a altura. Eixo vertical empenado; Substituir o eixo. Rolamentos danificados ou gastos Substituir os rolamentos. Suportes amortecedores danificados; Substituir os suportes. Alta frequência: Desvio da frequência além de +5%; Verificar o fornecimento de energia. Parada de funcionamento da unidade: Botão de parada de emergência acionado; Rearmar o botão. Baixa temperatura do óleo a ser processado: Falha na válvula de controle do vapor; Investigue a causa e repare. Insuficiente vapor; Aquecedor obstruído; Falha no módulo controlador das resistências (aq. elétrico); Verifique o módulo e corrija o problema. Resistências, contatores ou fusíveis queimados; Substitua-os. Fiação solta ou avariada; Reaperte ou substitua. Alta temperatura do óleo a ser processado: Falha na válvula de controle do vapor (aquec. a vapor); Investigue a causa e repare. Falha no módulo controlador das resistências (aq. elétrico); Diferentes falhas elétricas: Funcionamento incorreto de sensores, Verificar no quadro elétrico: contactores, fusíveis, 165 transmissores, fiação elétrica etc. plugs, conexões, botões de rearme etc. No sistema em geral: sensores, termostatos, pressostatos, unidade de controle, válvulas de ajuste, reguladores etc. D Du ur ra an nt te e o o f fu un nc ci io on na am me en nt to o d do o p pu ur ri if fi ic ca ad do or r v vo oc cê ê o ob bs se er rv vo ou u q qu ue e o o m me es sm mo o e es st ta av va a j jo og ga an nd do o f fo or ra a o o ó ól le eo o a a s se er r t tr ra at ta ad do o. . P Pe en ns se e e em m d du ua as s p pr ro ov vá áv ve ei is s c ca au us sa as s e e o o q qu ue e v vo oc cê ê f fa ar ri ia a p pa ar ra a s so ol lu uc ci io on ná á- -l la as s. . O O q qu ue e f fa az ze er r n no o c ca as so o d de e v vi ib br ra aç çõ õe es s d do o p pu ur ri if fi ic ca ad do or r? ? U Um m s se ep pa ar ra ad do or r n no or rm ma al lm me en nt te e v vi ib br ra a e e p pr ro od du uz z u um m s so om m d di if fe er re en nt te e q qu ua an nd do o p pa as ss sa a p pe el la as s s su ua as s v ve el lo oc ci id da ad de es s c cr rí ít ti ic ca as s d du ur ra an nt te e a a p pa ar rt ti id da a e e a a p pa ar ra ad da a. . T Ta am mb bé ém m v vi ib br ra a c co om m a al lg gu um ma a d di im me en ns sã ão o q qu ua an nd do o e es st tá á e em m f fu un nc ci io on na am me en nt to o. . É É b bo oa a p pr rá át ti ic ca a e es st ta ar r f fa am mi il li ia ar ri iz za ad do o c co om m e es ss sa as s c co on nd di iç çõ õe es s n no or rm ma ai is s. . V Vi ib br ra aç çõ õe es s e e r ru uí íd do os s e ex xc ce es ss si iv vo os s i in nd di ic ca am m q qu ue e a al lg go o e es st tá á e er rr ra ad do o. . P Pa ar re e o o s se ep pa ar ra ad do or r e e i id de en nt ti if fi iq qu ue e a a c ca au us sa a. . V Vi ib br ra aç çã ão o e ex xc ce es ss si iv va a p po od de e s se er r d de ev vi id do o à à m mo on nt ta ag ge em m i in nc co or rr re et ta a o ou u m má á l li im mp pe ez za a d do os s c co om mp po on ne en nt te es s d do o r ro ot to or r. . 166 T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 5 5 1) - Durante uma viagem Belém-Manaus, apesar do aparente bom funcionamento dos centrifugadores de óleo, surgiram alguns problemas e, para cada um deles, coloque como resposta as ações a serem tomadas para solucioná-los (apontando as causas prováveis e as respectivas soluções): a) – após uma limpeza nos componentes do rotor foi feita a montagem dos mesmos e colocado o purificador para funcionar. Após alguns minutos de funcionamento, você observou um cheiro anormal; b) – a velocidade do rotor está abaixo da velocidade normal de operação. 2) – Identifique as peças das figuras abaixo. 167 3) – Definir a) Clarificação. b) Purificação. c) Concentração. 168 R Re es sp po os st ta as s d do o t te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 5 5. . 1a – Verificar o nível do óleo do cárter; caso esteja abaixo do nível normal, completá-lo. Pode ser também uma ocorrência normal durante o arranque enquanto os blocos de fricção estão deslizando; neste caso não é necessário tomar nenhuma providência (a fricção diminuirá com o funcionamento). 1b – Vários fatores poderão ser levados em consideração. Citaremos alguns: - freio parcialmente atuado: liberá-lo totalmente; - correia gasta ou folgada; ajustá-la ou substituí-la; - baixa freqüência: corrigir a frequência. 2. (Os números abaixo referem-se às figuras da questão 2) 5 = anel de apoio 6 = tampa do rolamento 7 = aro de ajuste da altura 8 = tampa superior do rotor 9 = aro trava 10 = amortecedor de borracha 11 = disco de gravidade 13 = disco aletado 14 = conjunto do distribuidor 15 = tampa do rotor a = ferramenta para apertar/afrouxar a tampa do rotor b e c = ferramenta de compressão 21 = bacia inferior deslizante 22 = porca trava 23 = anel de distribuição 26 = anel de distribuição inferior 27 = bacia do rotor 28 = boquilhas 3a) Clarificação é a separação de líquido-borra na qual a máquina (separadora) é usada para separar partículas geralmente sólidas, com peso específico mais alto do que o do líquido. 169 3b) Purificação é a separação líquido-líquido na qual a máquina (separadora) é usada para separar dois líquidos misturados, mas não solúveis um no outro e com pesos específicos diferentes. 3c) Concentração é a separação líquido-líquido na qual a máquina (separadora) é empregada para separar dois líquidos misturados entre si, insolúveis um no outro e com diferentes pesos específicos, estando o líquido mais pesado em maior proporção na mistura. Muito bem! Continue firme nos seus propósitos. 170 UNIDADE 6 SEPARADORES DE ÁGUA E ÓLEO N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i ver a necessidade do uso dos separadores de água e óleo em navios. aprender como funciona um separador de água e óleo. ter conhecimento da Lei que dispõe sobre a poluição causada por lançamento de óleo e outras substâncias nocivas em águas sob jurisdição nacional. 6 6. . 1 1 I I n nf f o or r m ma aç çõ õe es s g ge er r a ai i s s s so ob br r e e s se ep pa ar r a ad do or r e es s d de e á ág gu ua a e e ó ól l e eo o A Lei 9966/2000, ou Lei do Óleo, tomou as regulamentações emitidas pela IMO (International Maritime Organization) como base, em especial a Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição Causada por Navios (Marpol 73/78) e a Convenção Internacional sobre o Preparo, Resposta e Cooperação em caso de Poluição por Óleo (OPRC/90), ambas ratificadas pelo Brasil. Os operadores e proprietários de embarcações e instalações marítimas, estão agora obrigados a atender aos requisitos legais internacionais emitidos pela IMO. A Lei 9966 atribui responsabilidades para os órgãos de meio ambiente das esferas federal, estadual e municipal, e também para o órgão regulador da indústria do petróleo. Nela, são definidos valores de multas no intervalo entre R$ 7.000,00 (sete mil reais) e R$ 50.000.000,00 (cinquenta milhões de reais). A Marinha do Brasil, como Autoridade Marítima que é, tem sob sua responsabilidade as atribuições de fiscalização e de apuração de responsabilidades. 171 A Lei determina também os prazos para sua implementação. Os planos individuais de emergência deverão ser apresentados em 6 meses; os estudos técnicos para a adequação das instalações, incluindo os procedimentos gerenciais e operacionais, deverão estar terminados em 12 meses; e, em 36 meses, toda a estrutura deverá estar operacional, incluindo as instalações para recebimento e tratamento de resíduos. A Lei proíbe a descarga de óleos, misturas oleosas e lixo a menos que estejam dentro das regras e limites definidos pela Marpol 73/78. Originalmente, aos navios petroleiros, era permitido descarregar óleo ou misturas oleosas numa razão de 60 litros por milha náutica, os aditamentos da Marpol reduziram esse limite para 30 litros por milha. Para navios que não são petroleiros, com 400 toneladas brutas ou mais, era permitida uma descarga de mistura oleosa com um conteúdo de até 100ppm (partes por milhão), com a nova regra esse limite foi reduzido para 15 ppm. Tanto os navios, quanto as instalações marítimas e terrestres abrangidas pela Lei, para cumpri-la deverão considerar o uso de separadores de água e óleo. Em 28 de abril de 2000 entrou em vigor a Lei nº 9966. Esta nova lei dispõe sobre a prevenção, o controle e a fiscalização da poluição causada por lançamento de óleo e outras substâncias nocivas em água sob jurisdição nacional. O processo de separação mais comum é baseado na diferença de peso especifico entre a água e o óleo, o que permite que o óleo seja separado da mistura em tanques de decantação. O processo é lento e o sistema ocupa um espaço significativo. Os modelos mais modernos agregam novas tecnologias e são capazes de executar sua função de maneira mais rápida, confiável, e a um custo relativo muito baixo. Para melhor entendimento usando equipamentos disponíveis no mercado. 172 Figura 6.1 Separador de água e óleo – “http://www.tecnauta.com.br” A figura 6.1 mostra um separador de água e óleo típico. 173 DIAGRAMA DE FLUXO DO SEPARADOR HELI-SEP Figura 6.2 Diagrama de fluxo do separador Heli-Sep – “http://www.separationequipment.com” Legenda/tradução da figura 6.2 Sample valves Válvulas de amostra Oil sensing probe Sonda sensora de óleo Selenoid valve Válvula solenóide Manual valve Válvula manual Check valve Válvula de controle Pressure relief valve Válvula de alívio de pressão Oil water interface Interface óleo-água Oil outlet Saída de óleo Power to control Box Energia pata a caixa de controle Separating media Meio de separação Polishing Pack Pacote de acabamento Sample flow Fluxo da amostra OCD monitor Monitor OCD 174 Processed water outlet (overboard) Saída água processada (p/ fora de bordo) Oily water inlet Entrada da água oleosa Drain Dreno Pump/motor Bomba/motor Flush water Água de lavagem Processed water outlet (recirculate) Saída de água processada (recirculação) A figura acima ilustra o funcionamento do separador. A mistura de água e óleo é sugada para o equipamento por um vácuo criado por uma bomba colocada após o vaso vertical. Na medida em que a mistura entra no vaso, o fluxo é direcionado para a parte superior do vaso passando através de uma matriz corrugada em forma de colméia. O óleo coletado na superfície da matriz forma gotas que por diferença de densidade sobem ao topo do vaso. A maior parte do óleo e dos sólidos é separada devido à diferença de pesos específicos e da súbita redução de velocidade. O óleo sobe até o topo enquanto as partículas sólidas vão para o fundo do vaso onde serão removidas. A parte residual da mistura é forçada a passar através de um leito de pequenas contas de material oleofílico, onde as gotas residuais de óleo são formadas e também levadas para o topo do vaso. Quando uma quantidade suficiente de óleo for acumulada no topo do vaso, um sensor de presença de óleo envia um sinal para iniciar a descarga de óleo e o ciclo de limpeza do sistema. A bomba do sistema pára, a válvula de descarga de água fecha e a válvula de água limpa abre. A água limpa que entra pelo fundo do vaso faz a retrolavagem do leito de contas, lavando a matriz corrugada e força o óleo para a linha de descarga. Quando o óleo é descarregado o processo é então reiniciado. 175 Figura 6.3 Separador água e óleo de dois estágios - “http://www.tecnauta.com.br” A figura acima apresenta um separador de água e óleo que opera em dois estágios. O primeiro estágio usa as propriedades de diferença de peso específico e de coalescência, e o segundo utiliza membranas de ultrafiltragem. Separa e remove óleos em suspensão e óleos emulsionados, assim como os sólidos e ar que porventura estejam contidos na mistura oleosa, gerando um efluente com menos de 5ppm. As membranas de ultrafiltragem permitem a remoção de óleos emulsionados e contaminantes solúveis que tenham um peso molecular maior que vinte mil. Uma aplicação peculiar para esse equipamento é proteger plantas de água que operam através de Osmose Reversa em águas poluídas, pois podem garantir uma concentração de até 0,1 ppm na alimentação dessas plantas. Os monitores de teor de óleo apresentados na figura abaixo, monitoram uma amostra da água a ser descarregada. Um raio de luz concentrado passa através da amostra, e é medido por uma célula ótica. Os monitores são úteis para os navios que já tenham algum separador instalado, mas que não monitoram a descarga da água. Quando a descarga estiver com um valor de concentração acima do limite, normalmente ajustado na fábrica para 15ppm, será ativado um alarme, a descarga será fechada e a mistura de água óleo será recirculada pelo sistema. 176 Figura 6.4 Monitor de teor de óleo - http://www.tecnauta.com.br 6 6. . 2 2 A A L Le ei i n nº º 9 99 96 66 6/ / 2 20 00 00 0 Presidência da República Casa Civil Subchefia para Assuntos Jurídicos LEI N o 9.966, DE 28 DE ABRIL DE 2000. Mensagem de Veto Vide Decreto nº 4.136, de 2002 Dispõe sobre a prevenção, o controle e a fiscalização da poluição causada por lançamento de óleo e outras substâncias nocivas ou perigosas em águas sob jurisdição nacional e dá outras providências. O PRESIDENTE DA REPÚBLICA Faço saber que o Congresso Nacional decreta e eu sanciono a seguinte Lei: Art. 1 o Esta Lei estabelece os princípios básicos a serem obedecidos na movimentação de óleo e outras substâncias nocivas ou perigosas em portos organizados, instalações portuárias, plataformas e navios em águas sob jurisdição nacional. Parágrafo único. Esta Lei aplicar-se-á: I – quando ausentes os pressupostos para aplicação da Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição Causada por Navios (Marpol 73/78); II – às embarcações nacionais, portos organizados, instalações portuárias, dutos, plataformas e suas instalações de apoio, em caráter complementar à Marpol 73/78; III – às embarcações, plataformas e instalações de apoio estrangeiras, cuja bandeira arvorada seja ou não de país contratante da Marpol 73/78, quando em águas sob jurisdição nacional; 177 IV – às instalações portuárias especializadas em outras cargas que não óleo e substâncias nocivas ou perigosas, e aos estaleiros, marinas, clubes náuticos e outros locais e instalações similares. Capítulo I das definições e classificações Art. 2 o Para os efeitos desta Lei são estabelecidas as seguintes definições: I – Marpol 73/78: Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição Causada por Navios, concluída em Londres, em 2 de novembro de 1973, alterada pelo Protocolo de 1978, concluído em Londres, em 17 de fevereiro de 1978, e emendas posteriores, ratificadas pelo Brasil; II – CLC/69: Convenção Internacional sobre Responsabilidade Civil em Danos Causados por Poluição por Óleo, de 1969, ratificada pelo Brasil; III – OPRC/90: Convenção Internacional sobre Preparo, Resposta e Cooperação em Caso de Poluição por Óleo, de 1990, ratificada pelo Brasil; IV – áreas ecologicamente sensíveis: regiões das águas marítimas ou interiores, definidas por ato do Poder Público, onde a prevenção, o controle da poluição e a manutenção do equilíbrio ecológico exigem medidas especiais para a proteção e a preservação do meio ambiente, com relação à passagem de navios; V – navio: embarcação de qualquer tipo que opere no ambiente aquático, inclusive hidrofólios, veículos a colchão de ar, submersíveis e outros engenhos flutuantes; VI – plataformas: instalação ou estrutura, fixa ou móvel, localizada em águas sob jurisdição nacional, destinada a atividade direta ou indiretamente relacionada com a pesquisa e a lavra de recursos minerais oriundos do leito das águas interiores ou de seu subsolo, ou do mar, da plataforma continental ou de seu subsolo; VII – instalações de apoio: quaisquer instalações ou equipamentos de apoio à execução das atividades das plataformas ou instalações portuárias de movimentação de cargas a granel, tais como dutos, monoboias, quadro de boias para amarração de navios e outras; VIII – óleo: qualquer forma de hidrocarboneto (petróleo e seus derivados), incluindo óleo cru, óleo combustível, borra, resíduos de petróleo e produtos refinados; IX – mistura oleosa: mistura de água e óleo, em qualquer proporção; X – substância nociva ou perigosa: qualquer substância que, se descarregada nas águas, é capaz de gerar riscos ou causar danos à saúde humana, ao ecossistema aquático ou prejudicar o uso da água e de seu entorno; 178 XI – descarga: qualquer despejo, escape, derrame, vazamento, esvaziamento, lançamento para fora ou bombeamento de substâncias nocivas ou perigosas, em qualquer quantidade, a partir de um navio, porto organizado, instalação portuária, duto, plataforma ou suas instalações de apoio; XII – porto organizado: porto construído e aparelhado para atender às necessidades da navegação e da movimentação e armazenagem de mercadorias, concedido ou explorado pela União, cujo tráfego e operações portuárias estejam sob a jurisdição de uma autoridade portuária; XIII – instalação portuária ou terminal: instalação explorada por pessoa jurídica de direito público ou privado, dentro ou fora da área do porto organizado, utilizada na movimentação e armazenagem de mercadorias destinadas ou provenientes de transporte aquaviário; XIV – incidente: qualquer descarga de substância nociva ou perigosa, decorrente de fato ou ação intencional ou acidental que ocasione risco potencial, dano ao meio ambiente ou à saúde humana; XV – lixo: todo tipo de sobra de víveres e resíduos resultantes de faxinas e trabalhos rotineiros nos navios, portos organizados, instalações portuárias, plataformas e suas instalações de apoio; XVI – alijamento: todo despejo deliberado de resíduos e outras substâncias efetuado por embarcações, plataformas, aeronaves e outras instalações, inclusive seu afundamento intencional em águas sob jurisdição nacional; XVII – lastro limpo: água de lastro contida em um tanque que, desde que transportou óleo pela última vez, foi submetido a limpeza em nível tal que, se esse lastro fosse descarregado pelo navio parado em águas limpas e tranqüilas, em dia claro, não produziria traços visíveis de óleo na superfície da água ou no litoral adjacente, nem produziria borra ou emulsão sob a superfície da água ou sobre o litoral adjacente; XVIII – tanque de resíduos: qualquer tanque destinado especificamente a depósito provisório dos líquidos de drenagem e lavagem de tanques e outras misturas e resíduos; XIX – plano de emergência: conjunto de medidas que determinam e estabelecem as responsabilidades setoriais e as ações a serem desencadeadas imediatamente após um incidente, bem como definem os recursos humanos, materiais e equipamentos adequados à prevenção, controle e combate à poluição das águas; 179 XX – plano de contingência: conjunto de procedimentos e ações que visam à integração dos diversos planos de emergência setoriais, bem como a definição dos recursos humanos, materiais e equipamentos complementares para a prevenção, controle e combate da poluição das águas; XXI – órgão ambiental ou órgão de meio ambiente: órgão do poder executivo federal, estadual ou municipal, integrante do Sistema Nacional do Meio Ambiente (Sisnama), responsável pela fiscalização, controle e proteção ao meio ambiente no âmbito de suas competências; XXII – autoridade marítima: autoridade exercida diretamente pelo Comandante da Marinha, responsável pela salvaguarda da vida humana e segurança da navegação no mar aberto e hidrovias interiores, bem como pela prevenção da poluição ambiental causada por navios, plataformas e suas instalações de apoio, além de outros cometimentos a ela conferidos por esta Lei; XXIII – autoridade portuária: autoridade responsável pela administração do porto organizado, competindo-lhe fiscalizar as operações portuárias e zelar para que os serviços se realizem com regularidade, eficiência, segurança e respeito ao meio ambiente; XXIV – órgão regulador da indústria do petróleo: órgão do poder executivo federal, responsável pela regulação, contratação e fiscalização das atividades econômicas da indústria do petróleo, sendo tais atribuições exercidas pela Agência Nacional do Petróleo (ANP). Art. 3 o Para os efeitos desta Lei, são consideradas águas sob jurisdição nacional: I – águas interiores; a) as compreendidas entre a costa e a linha-de-base reta, a partir de onde se mede o mar territorial; b) as dos portos; c) as das baías; d) as dos rios e de suas desembocaduras; e) as dos lagos, das lagoas e dos canais; f) as dos arquipélagos; g) as águas entre os baixios a descoberta e a costa; II – águas marítimas, todas aquelas sob jurisdição nacional que não sejam interiores. 180 Art. 4 o Para os efeitos desta Lei, as substâncias nocivas ou perigosas classificam- se nas seguintes categorias, de acordo com o risco produzido quando descarregadas na água: I – categoria A: alto risco tanto para a saúde humana como para o ecossistema aquático; II – categoria B: médio risco tanto para a saúde humana como para o ecossistema aquático; III – categoria C: risco moderado tanto para a saúde humana como para o ecossistema aquático; IV – categoria D: baixo risco tanto para a saúde humana como para o ecossistema aquático. Parágrafo único. O órgão federal de meio ambiente divulgará e manterá atualizada a lista das substâncias classificadas neste artigo, devendo a classificação ser, no mínimo, tão completa e rigorosa quanto a estabelecida pela Marpol 73/78. Capítulo II dos sistemas de prevenção, controle e combate da poluição Art. 5 o Todo porto organizado, instalação portuária e plataforma, bem como suas instalações de apoio, disporá obrigatoriamente de instalações ou meios adequados para o recebimento e tratamento dos diversos tipos de resíduos e para o combate da poluição, observadas as normas e critérios estabelecidos pelo órgão ambiental competente. § 1 o A definição das características das instalações e meios destinados ao recebimento e tratamento de resíduos e ao combate da poluição será feita mediante estudo técnico, que deverá estabelecer, no mínimo: I – as dimensões das instalações; II – a localização apropriada das instalações; III – a capacidade das instalações de recebimento e tratamento dos diversos tipos de resíduos, padrões de qualidade e locais de descarga de seus efluentes; IV – os parâmetros e a metodologia de controle operacional; V – a quantidade e o tipo de equipamentos, materiais e meios de transporte destinados a atender situações emergenciais de poluição; VI – a quantidade e a qualificação do pessoal a ser empregado; VII – o cronograma de implantação e o início de operação das instalações. 181 § 2 o O estudo técnico a que se refere o parágrafo anterior deverá levar em conta o porte, o tipo de carga manuseada ou movimentada e outras características do porto organizado, instalação portuária ou plataforma e suas instalações de apoio. § 3 o As instalações ou meios destinados ao recebimento e tratamento de resíduos e ao combate da poluição poderão ser exigidos das instalações portuárias especializadas em outras cargas que não óleo e substâncias nocivas ou perigosas, bem como dos estaleiros, marinas, clubes náuticos e similares, a critério do órgão ambiental competente. Art. 6 o As entidades exploradoras de portos organizados e instalações portuárias e os proprietários ou operadores de plataformas deverão elaborar manual de procedimento interno para o gerenciamento dos riscos de poluição, bem como para a gestão dos diversos resíduos gerados ou provenientes das atividades de movimentação e armazenamento de óleo e substâncias nocivas ou perigosas, o qual deverá ser aprovado pelo órgão ambiental competente, em conformidade com a legislação, normas e diretrizes técnicas vigentes. Art. 7 o Os portos organizados, instalações portuárias e plataformas, bem como suas instalações de apoio, deverão dispor de planos de emergência individuais para o combate à poluição por óleo e substâncias nocivas ou perigosas, os quais serão submetidos à aprovação do órgão ambiental competente. § 1 o No caso de áreas onde se concentrem portos organizados, instalações portuárias ou plataformas, os planos de emergência individuais serão consolidados na forma de um único plano de emergência para toda a área sujeita ao risco de poluição, o qual deverá estabelecer os mecanismos de ação conjunta a serem implementados, observado o disposto nesta Lei e nas demais normas e diretrizes vigentes. § 2 o A responsabilidade pela consolidação dos planos de emergência individuais em um único plano de emergência para a área envolvida cabe às entidades exploradoras de portos organizados e instalações portuárias, e aos proprietários ou operadores de plataformas, sob a coordenação do órgão ambiental competente. Art. 8 o Os planos de emergência mencionados no artigo anterior serão consolidados pelo órgão ambiental competente, na forma de planos de contingência locais ou regionais, em articulação com os órgãos de defesa civil. Parágrafo único. O órgão federal de meio ambiente, em consonância com o disposto na OPRC/90, consolidará os planos de contingência locais e regionais na forma do Plano Nacional de Contingência, em articulação com os órgãos de defesa civil. 182 Art. 9 o As entidades exploradoras de portos organizados e instalações portuárias e os proprietários ou operadores de plataformas e suas instalações de apoio deverão realizar auditorias ambientais bienais, independentes, com o objetivo de avaliar os sistemas de gestão e controle ambiental em suas unidades. Capítulo III do transporte de óleo e substâncias nocivas ou perigosas Art. 10. As plataformas e os navios com arqueação bruta superior a cinqüenta que transportem óleo, ou o utilizem para sua movimentação ou operação, portarão a bordo, obrigatoriamente, um livro de registro de óleo, aprovado nos termos da Marpol 73/78, que poderá ser requisitado pela autoridade marítima, pelo órgão ambiental competente e pelo órgão regulador da indústria do petróleo, e no qual serão feitas anotações relativas a todas as movimentações de óleo, lastro e misturas oleosas, inclusive as entregas efetuadas às instalações de recebimento e tratamento de resíduos. Art. 11. Todo navio que transportar substância nociva ou perigosa a granel deverá ter a bordo um livro de registro de carga, nos termos da Marpol 73/78, que poderá ser requisitado pela autoridade marítima, pelo órgão ambiental competente e pelo órgão regulador da indústria do petróleo, e no qual serão feitas anotações relativas às seguintes operações: I – carregamento; II – descarregamento; III – transferências de carga, resíduos ou misturas para tanques de resíduos; IV – limpeza dos tanques de carga; V – transferências provenientes de tanques de resíduos; VI – lastreamento de tanques de carga; VII – transferências de águas de lastro sujo para o meio aquático; VIII – descargas nas águas, em geral. Art. 12. Todo navio que transportar substância nociva ou perigosa de forma fracionada, conforme estabelecido no Anexo III da Marpol 73/78, deverá possuir e manter a bordo documento que a especifique e forneça sua localização no navio, devendo o agente ou responsável conservar cópia do documento até que a substância seja desembarcada. § 1 o As embalagens das substâncias nocivas ou perigosas devem conter a respectiva identificação e advertência quanto aos riscos, utilizando a simbologia prevista na legislação e normas nacionais e internacionais em vigor. 183 § 2 o As embalagens contendo substâncias nocivas ou perigosas devem ser devidamente estivadas e amarradas, além de posicionadas de acordo com critérios de compatibilidade com outras cargas existentes a bordo, atendidos os requisitos de segurança do navio e de seus tripulantes, de forma a evitar acidentes. Art. 13. Os navios enquadrados na CLC/69 deverão possuir o certificado ou garantia financeira equivalente, conforme especificado por essa convenção, para que possam trafegar ou permanecer em águas sob jurisdição nacional. Art. 14. O órgão federal de meio ambiente deverá elaborar e atualizar, anualmente, lista de substâncias cujo transporte seja proibido em navios ou que exijam medidas e cuidados especiais durante a sua movimentação. capítulo IV da descarga de óleo, substâncias nocivas ou perigosas e lixo Art. 15. É proibida a descarga, em águas sob jurisdição nacional, de substâncias nocivas ou perigosas classificadas na categoria "A", definida no art. 4 o desta Lei, inclusive aquelas provisoriamente classificadas como tal, além de água de lastro, resíduos de lavagem de tanques ou outras misturas que contenham tais substâncias. § 1 o A água subsequentemente adicionada ao tanque lavado em quantidade superior a cinco por cento do seu volume total só poderá ser descarregada se atendidas cumulativamente as seguintes condições: I – a situação em que ocorrer o lançamento enquadre-se nos casos permitidos pela Marpol 73/78; II – o navio não se encontre dentro dos limites de área ecologicamente sensível; III – os procedimentos para descarga sejam devidamente aprovados pelo órgão ambiental competente. § 2 o É vedada a descarga de água subsequentemente adicionada ao tanque lavado em quantidade inferior a cinco por cento do seu volume total. Art. 16. É proibida a descarga, em águas sob jurisdição nacional, de substâncias classificadas nas categorias "B", "C", e "D", definidas no art. 4 o desta Lei, inclusive aquelas provisoriamente classificadas como tais, além de água de lastro, resíduos de lavagem de tanques e outras misturas que as contenham, exceto se atendidas cumulativamente as seguintes condições: I – a situação em que ocorrer o lançamento enquadre-se nos casos permitidos pela Marpol 73/78; II – o navio não se encontre dentro dos limites de área ecologicamente sensível; 184 III – os procedimentos para descarga sejam devidamente aprovados pelo órgão ambiental competente. § 1 o Os esgotos sanitários e as águas servidas de navios, plataformas e suas instalações de apoio equiparam-se, em termos de critérios e condições para lançamento, às substâncias classificadas na categoria "C", definida no art. 4 o desta Lei. § 2 o Os lançamentos de que trata o parágrafo anterior deverão atender também às condições e aos regulamentos impostos pela legislação de vigilância sanitária. Art. 17. É proibida a descarga de óleo, misturas oleosas e lixo em águas sob jurisdição nacional, exceto nas situações permitidas pela Marpol 73/78, e não estando o navio, plataforma ou similar dentro dos limites de área ecologicamente sensível, e os procedimentos para descarga sejam devidamente aprovados pelo órgão ambiental competente. § 1 o No descarte contínuo de água de processo ou de produção em plataformas aplica-se a regulamentação ambiental específica. § 2 o (VETADO) § 3 o Não será permitida a descarga de qualquer tipo de plástico, inclusive cabos sintéticos, redes sintéticas de pesca e sacos plásticos. Art. 18. Exceto nos casos permitidos por esta Lei, a descarga de lixo, água de lastro, resíduos de lavagem de tanques e porões ou outras misturas que contenham óleo ou substâncias nocivas ou perigosas de qualquer categoria só poderá ser efetuada em instalações de recebimento e tratamento de resíduos, conforme previsto no art. 5 o desta Lei. Art. 19. A descarga de óleo, misturas oleosas, substâncias nocivas ou perigosas de qualquer categoria, e lixo, em águas sob jurisdição nacional, poderá ser excepcionalmente tolerada para salvaguarda de vidas humanas, pesquisa ou segurança de navio, nos termos do regulamento. Parágrafo único. Para fins de pesquisa, deverão ser atendidas as seguintes exigências, no mínimo: I – a descarga seja autorizada pelo órgão ambiental competente, após análise e aprovação do programa de pesquisa; II – esteja presente, no local e hora da descarga, pelo menos um representante do órgão ambiental que a houver autorizado; III – o responsável pela descarga coloque à disposição, no local e hora em que ela ocorrer, pessoal especializado, equipamentos e materiais de eficiência comprovada na contenção e eliminação dos efeitos esperados. 185 Art. 20. A descarga de resíduos sólidos das operações de perfuração de poços de petróleo será objeto de regulamentação específica pelo órgão federal de meio ambiente. Art. 21. As circunstâncias em que a descarga, em águas sob jurisdição nacional, de óleo e substâncias nocivas ou perigosas, ou misturas que os contenham, de água de lastro e de outros resíduos poluentes for autorizada não desobrigam o responsável de reparar os danos causados ao meio ambiente e de indenizar as atividades econômicas e o patrimônio público e privado pelos prejuízos decorrentes dessa descarga. Art. 22. Qualquer incidente ocorrido em portos organizados, instalações portuárias, dutos, navios, plataformas e suas instalações de apoio, que possa provocar poluição das águas sob jurisdição nacional, deverá ser imediatamente comunicado ao órgão ambiental competente, à Capitania dos Portos e ao órgão regulador da indústria do petróleo, independentemente das medidas tomadas para seu controle. Art. 23. A entidade exploradora de porto organizado ou de instalação portuária, o proprietário ou operador de plataforma ou de navio, e o concessionário ou empresa autorizada a exercer atividade pertinente à indústria do petróleo, responsáveis pela descarga de material poluente em águas sob jurisdição nacional, são obrigados a ressarcir os órgãos competentes pelas despesas por eles efetuadas para o controle ou minimização da poluição causada, independentemente de prévia autorização e de pagamento de multa. Parágrafo único. No caso de descarga por navio não possuidor do certificado exigido pela CLC/69, a embarcação será retida e só será liberada após o depósito de caução como garantia para pagamento das despesas decorrentes da poluição. Art. 24. A contratação, por órgão ou empresa pública ou privada, de navio para realização de transporte de óleo ou de substância enquadrada nas categorias definidas no art. 4 o desta Lei só poderá efetuar-se após a verificação de que a empresa transportadora esteja devidamente habilitada para operar de acordo com as normas da autoridade marítima. 186 capítulo V das infrações e das sanções Art. 25. São infrações, punidas na forma desta Lei: I – descumprir o disposto nos arts. 5 o , 6 o e 7 o : Pena – multa diária; II – descumprir o disposto nos arts. 9 o e 22: Pena – multa; III – descumprir o disposto nos arts. 10, 11 e 12: Pena – multa e retenção do navio até que a situação seja regularizada; IV – descumprir o disposto no art. 24: Pena – multa e suspensão imediata das atividades da empresa transportadora em situação irregular. § 1 o Respondem pelas infrações previstas neste artigo, na medida de sua ação ou omissão: I – o proprietário do navio, pessoa física ou jurídica, ou quem legalmente o represente; II – o armador ou operador do navio, caso este não esteja sendo armado ou operado pelo proprietário; III – o concessionário ou a empresa autorizada a exercer atividades pertinentes à indústria do petróleo; IV – o comandante ou tripulante do navio; V – a pessoa física ou jurídica, de direito público ou privado, que legalmente represente o porto organizado, a instalação portuária, a plataforma e suas instalações de apoio, o estaleiro, a marina, o clube náutico ou instalação similar; VI – o proprietário da carga. § 2 o O valor da multa de que trata este artigo será fixado no regulamento desta Lei, sendo o mínimo de R$ 7.000,00 (sete mil reais) e o máximo de R$ 50.000.000,00 (cinqüenta milhões de reais). § 3 o A aplicação das penas previstas neste artigo não isenta o agente de outras sanções administrativas e penais previstas na Lei n o 9.605, de 12 de fevereiro de 1998, e em outras normas específicas que tratem da matéria, nem da responsabilidade civil pelas perdas e danos causados ao meio ambiente e ao patrimônio público e privado. Art. 26. A inobservância ao disposto nos arts. 15, 16, 17 e 19 será punida na forma da Lei n o 9.605, de 12 de fevereiro de 1998, e seu regulamento. 187 capítulo VI disposições finais e complementares Art. 27. São responsáveis pelo cumprimento desta Lei: I – a autoridade marítima, por intermédio de suas organizações competentes, com as seguintes atribuições: a) fiscalizar navios, plataformas e suas instalações de apoio, e as cargas embarcadas, de natureza nociva ou perigosa, autuando os infratores na esfera de sua competência; b) levantar dados e informações e apurar responsabilidades sobre os incidentes com navios, plataformas e suas instalações de apoio que tenham provocado danos ambientais; c) encaminhar os dados, informações e resultados de apuração de responsabilidades ao órgão federal de meio ambiente, para avaliação dos danos ambientais e início das medidas judiciais cabíveis; d) comunicar ao órgão regulador da indústria do petróleo irregularidades encontradas durante a fiscalização de navios, plataformas e suas instalações de apoio, quando atinentes à indústria do petróleo; II – o órgão federal de meio ambiente, com as seguintes atribuições: a) realizar o controle ambiental e a fiscalização dos portos organizados, das instalações portuárias, das cargas movimentadas, de natureza nociva ou perigosa, e das plataformas e suas instalações de apoio, quanto às exigências previstas no licenciamento ambiental, autuando os infratores na esfera de sua competência; b) avaliar os danos ambientais causados por incidentes nos portos organizados, dutos, instalações portuárias, navios, plataformas e suas instalações de apoio; c) encaminhar à Procuradoria-Geral da República relatório circunstanciado sobre os incidentes causadores de dano ambiental para a propositura das medidas judiciais necessárias; d) comunicar ao órgão regulador da indústria do petróleo irregularidades encontradas durante a fiscalização de navios, plataformas e suas instalações de apoio, quando atinentes à indústria do petróleo; III – o órgão estadual de meio ambiente com as seguintes competências: 188 a) realizar o controle ambiental e a fiscalização dos portos organizados, instalações portuárias, estaleiros, navios, plataformas e suas instalações de apoio, avaliar os danos ambientais causados por incidentes ocorridos nessas unidades e elaborar relatório circunstanciado, encaminhando-o ao órgão federal de meio ambiente; b) dar início, na alçada estadual, aos procedimentos judiciais cabíveis a cada caso; c) comunicar ao órgão regulador da indústria do petróleo irregularidades encontradas durante a fiscalização de navios, plataformas e suas instalações de apoio, quando atinentes à indústria do petróleo; d) autuar os infratores na esfera de sua competência; IV – o órgão municipal de meio ambiente, com as seguintes competências: a) avaliar os danos ambientais causados por incidentes nas marinas, clubes náuticos e outros locais e instalações similares, e elaborar relatório circunstanciado, encaminhando-o ao órgão estadual de meio ambiente; b) dar início, na alçada municipal, aos procedimentos judiciais cabíveis a cada caso; c) autuar os infratores na esfera de sua competência; V – o órgão regulador da indústria do petróleo, com as seguintes competências: a) fiscalizar diretamente, ou mediante convênio, as plataformas e suas instalações de apoio, os dutos e as instalações portuárias, no que diz respeito às atividades de pesquisa, perfuração, produção, tratamento, armazenamento e movimentação de petróleo e seus derivados e gás natural; b) levantar os dados e informações e apurar responsabilidades sobre incidentes operacionais que, ocorridos em plataformas e suas instalações de apoio, instalações portuárias ou dutos, tenham causado danos ambientais; c) encaminhar os dados, informações e resultados da apuração de responsabilidades ao órgão federal de meio ambiente; d) comunicar à autoridade marítima e ao órgão federal de meio ambiente as irregularidades encontradas durante a fiscalização de instalações portuárias, dutos, plataformas e suas instalações de apoio; e) autuar os infratores na esfera de sua competência. 189 § 1 o A Procuradoria-Geral da República comunicará previamente aos ministérios públicos estaduais a propositura de ações judiciais para que estes exerçam as faculdades previstas no § 5 o do art. 5 o da Lei n o 7.347, de 24 de julho de 1985, na redação dada pelo art. 113 da Lei n o 8.078, de 11 de setembro de 1990 - Código de Defesa do Consumidor. § 2 o A negligência ou omissão dos órgãos públicos na apuração de responsabilidades pelos incidentes e na aplicação das respectivas sanções legais implicará crime de responsabilidade de seus agentes. Art. 28. O órgão federal de meio ambiente, ouvida a autoridade marítima, definirá a localização e os limites das áreas ecologicamente sensíveis, que deverão constar das cartas náuticas nacionais. Art. 29. Os planos de contingência estabelecerão o nível de coordenação e as atribuições dos diversos órgãos e instituições públicas e privadas neles envolvidas. Parágrafo único. As autoridades a que se referem os incisos XXI, XXII, XXIII e XXIV do art. 2 o desta Lei atuarão de forma integrada, nos termos do regulamento. Art. 30. O alijamento em águas sob jurisdição nacional deverá obedecer às condições previstas na Convenção sobre Prevenção da Poluição Marinha por Alijamento de Resíduos e Outras Matérias, de 1972, promulgada pelo Decreto n o 87.566, de 16 de setembro de 1982, e suas alterações. Art. 31. Os portos organizados, as instalações portuárias e as plataformas já em operação terão os seguintes prazos para se adaptarem ao que dispõem os arts. 5 o , 6 o e 7 o : I – trezentos e sessenta dias a partir da data de publicação desta Lei, para elaborar e submeter à aprovação do órgão federal de meio ambiente o estudo técnico e o manual de procedimento interno a que se referem, respectivamente, o § 1 o do art. 5 o e o art. 6 o ; II – trinta e seis meses, após a aprovação a que se refere o inciso anterior, para colocar em funcionamento as instalações e os meios destinados ao recebimento e tratamento dos diversos tipos de resíduos e ao controle da poluição, previstos no art. 5 o , incluindo o pessoal adequado para operá-los; III – cento e oitenta dias a partir da data de publicação desta Lei, para apresentar ao órgão ambiental competente os planos de emergência individuais a que se refere o caput do art. 7 o . Art. 32. Os valores arrecadados com a aplicação das multas previstas nesta Lei serão destinados aos órgãos que as aplicarem, no âmbito de suas competências. 190 Art. 33. O Poder Executivo regulamentará esta Lei, no que couber, no prazo de trezentos e sessenta dias da data de sua publicação. Art. 34. Esta Lei entra em vigor noventa dias da data de sua publicação. Art. 35. Revogam-se a Lei n o 5.357, de 17 de novembro de 1967, e o § 4 o do art. 14 da Lei n o 6.938, de 31 de agosto de 1981. Brasília, 28 de abril de 2000; 179 o da Independência e 112 o da República. FERNANDO HENRIQUE CARDOSO Helio Vitor Ramos Filho 6 6. . 3 3 C Co on ns si i d de er r a aç çõ õe es s s so ob br r e e a a m ma ar r p po ol l MARPOL 73/78 Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição Causada por Navios, alterada posteriormente pelo Protocolo de 1978 e por uma série de emendas a partir de 1984, visando introduzir regras específicas para estender a prevenção da poluição do mar às cargas perigosas ou equivalentes às dos hidrocarbonetos. As regras da MARPOL passam por um processo dinâmico de aperfeiçoamento em função das inovações tecnológicas, científicas e políticas. A MARPOL 73/78 contempla seis anexos: - Anexo I - Regras para prevenção da poluição por óleo, a primeira a entrar em vigor (ver nota sobre Regra 13 G- "casco duplo" na sequencia deste texto); - Anexo II - Regras para o controle da poluição por substâncias nocivas líquidas transportadas a granel; - Anexo III- Regras para prevenção da poluição ocasionada por substâncias nocivas, transportadas por mar em embalagens (fardos, containers, tanques portáteis ou vagões tanques ferroviários e rodoviários); - Anexo IV- Regras para a prevenção da poluição por esgotos provenientes de navios; - Anexo V - Regras para prevenção da poluição por lixo provenientes dos navios; - Anexo VI - Regras para prevenção da poluição por emissões gasosas provenientes dos navios. 191 De acordo com a MARPOL, entende-se por substâncias nocivas: "qualquer substância que, se despejada no mar, é capaz de gerar riscos para a saúde humana, danificar os recursos biológicos e a vida marinha, prejudicar as atividades recreativas ou interferir com outras utilizações legítimas do mar e inclui toda substância sujeita a controle pela presente convenção." As principais medidas acordadas referem-se à (ao): - necessidade de realizar vistorias iniciais, periódicas e intermediárias nos navios; - proibição da descarga de óleo ou misturas oleosas no mar, a menos que o petroleiro esteja a mais de 50 milhas náuticas da terra mais próxima, navegando em sua rota; que o regime de descarga do conteúdo não exceda 60 litros por milha náutica. A descarga poderá ser feita desde que o navio possua sistemas de monitoramento e controle de descarga de óleo e separador de água/óleo em operação; - proibição da descarga de óleo ou misturas oleosas no mar para os demais navios, com arqueação maior ou igual a 400 toneladas, proveniente dos tanques de combustíveis e dos porões de compartimentos de máquinas, a menos que estejam a mais de 12 milhas náuticas da terra mais próxima, navegando em sua rota; que o conteúdo seja menor ou igual a 100 ppm e que possua em operação, sistema de monitoramento e controle de descarga de óleo, equipamento e sistema de filtragem de óleo entre suas instalações; - comprometimento dos governos dos países signatários em assegurar a instalação de equipamentos e meios de recebimento da descarga de resíduos de óleo e misturas oleosas como sobras de petroleiros e de outros navios, nos terminais de carregamento de petróleo e derivados, nos portos de reparo entre outros tipos de portos; - necessidade de dotar os petroleiros novos, isto é, cujo contrato de construção tenha sido assinado após 31/12/75, de tonelada maior ou igual a 70 mil, de tanques de lastro segregado, ou seja, tanques diferenciados, completamente separados dos sistemas de óleo de carga e combustível, destinado ao transporte de lastro ou outras cargas que não sejam óleo, misturas oleosas e substâncias nocivas; 192 - obrigatoriedade de possuir o livro de registro de óleo, seja como parte ou não do diário náutico, no qual serão feitas anotações relativas a todas as movimentações de óleo, lastro e misturas oleosas, inclusive as entregas efetuadas às instalações de recebimento. Este livro é válido para os petroleiros de arqueação bruta maior ou igual a 150 toneladas e nos cargueiros de arqueação maior ou igual a 400 toneladas. Todas essas operações deverão ser assinadas pelo oficial ou pelo tripulante responsável pelas mesmas; - procedimentos para descarga de substâncias nocivas líquidas; - procedimentos para embalagem, marcação, etiquetagem, documentação necessária, e estivagem de substâncias prejudiciais transportadas por mar na forma de embalagens. 193 T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 6 6. . 1 - De acordo com a MARPOL, o que se entende por substâncias nocivas? 2 – Qual a finalidade do livro de registro de óleo? 3 – Segundo a Lei 9966 de 28 de abril de 2000, quais as definições para a – mistura oleosa b – lixo c – lastro limpo d – tanque de resíduos e – alijamento 194 R Re es sp po os st ta as s d do o T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 6 6 1 - Qualquer substância que, se despejada no mar, é capaz de gerar riscos para a saúde humana, danificar os recursos biológicos e a vida marinha, prejudicar as atividades recreativas ou interferir com outras utilizações legítimas do mar e inclui toda substância sujeita a controle pela presente convenção. 2 – Nesse livro serão feitas anotações relativas a todas as movimentações de óleo, lastro e misturas oleosas, inclusive as entregas efetuadas às instalações de recebimento. Este livro é válido para os petroleiros de arqueação bruta maior ou igual a 150 toneladas e nos cargueiros de arqueação maior ou igual a 400 toneladas. Todas essas operações deverão ser assinadas pelo oficial ou pelo tripulante responsável pelas mesmas. 3a - mistura de água e óleo, em qualquer proporção. 3b - todo tipo de sobra de víveres e resíduos resultantes de faxinas e trabalhos rotineiros nos navios, portos organizados, instalações portuárias, plataformas e suas instalações de apoio todo tipo de sobra de víveres e resíduos resultantes de faxinas e trabalhos rotineiros nos navios, portos organizados, instalações portuárias, plataformas e suas instalações de apoio. 3c - água de lastro contida em um tanque que, desde que transportou óleo pela última vez, foi submetido a limpeza em nível tal que, se esse lastro fosse descarregado pelo navio parado em águas limpas e tranqüilas, em dia claro, não produziria traços visíveis de óleo na superfície da água ou no litoral adjacente, nem produziria borra ou emulsão sob a superfície da água ou sobre o litoral adjacente. 3d - qualquer tanque destinado especificamente a depósito provisório dos líquidos de drenagem e lavagem de tanques e outras misturas e resíduos. 3e - todo despejo deliberado de resíduos e outras substâncias efetuado por embarcações, plataformas, aeronaves e outras instalações, inclusive seu afundamento intencional em águas sob jurisdição nacional. Muito bem! Continue firme nos seus propósitos. 195 UNIDADE 7 SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS SERVIDAS N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i ver generalidades sobre poluentes e água servidas. conhecer as fontes de poluição em um navio. 7 7. . 1 1 G Ge en ne er r a al l i i d da ad de es s s so ob br r e e p po ol l u ue en nt t e es s e e á ág gu ua as s s se er r v vi i d da as s Não faltam dados e pesquisas que relatam o alto nível de poluentes nas águas dos mares e dos rios por onde navegam as embarcações. Fora desse meio, as emissões de poluentes também são graves. Engana-se quem acredita que na orla marítima tem ar puro. A emissão de poluentes provocada por navios oceânicos é responsável por milhares de mortes ao ano, consequencias de doenças como câncer e problemas no coração - é o que afirma estudo realizado sobre o controle dos combustíveis. Para se ter uma idéia, o estudo, publicado na “Environmental Science and Technology”, revista da Sociedade Norte-Americana de Química, mostra que três movimentados portos do mundo - Xangai, Cingapura e Hong Kong vão sofrer grande impacto com as emissões vindas dos navios, já que é um mito a idéia de que essas emissões permanecem nos oceanos e não chegam a terra. O fato de ocorrerem em alto-mar faz com que não haja controle acirrado quanto à poluição emitida. Isso sem contar os outros tipos de poluentes que podem afetar o oceano, pois muitas vezes, para manter o transporte marítimo limpo, acaba-se degradando o meio ambiente e prejudicando a saúde das pessoas em volta. Nos rios da Amazônia a situação não é diferente. Por conta disso, legislações ambientais e normas, como a ISO 9000 e ISO 14001, estão cada vez mais rígidas contra a emissão de poluentes através desses meios de transporte, incluindo aí as medidas da MARPOL - Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição Causada por Navios. 196 As fontes de poluição geralmente variam de resíduos de material orgânico, sujeito a degradação por digestão aeróbia e anaeróbia, a metais pesados e resíduos radioativos, capazes de permanecer no meio ambiente por períodos bastante longos. Dentro de transportes marítimos, há a contaminação por resíduos como águas gordurosas provenientes de cozinha, lavanderias, banheiros e drenos (conhecida como águas negras e águas cinzas); por partículas derivadas da incineração de lixo (onde emite-se CO e CO2); o próprio lixo sólido (na maioria resíduos orgânicos) e derivações da limpeza dos tanques. Torna-se necessário, portanto, que medidas de controle sejam tomadas e equipamentos para tratamento das águas servidas sejam instalados nas embarcações a fim de que não sejam despejadas água com poluentes nos rios e nos mares. 7 7. . 2 2 F Fo on nt t e es s d de e p po ol l u ui i ç çã ão o As fontes de poluição geralmente variam de resíduos de material orgânico, sujeito a degradação por digestão aeróbia e anaeróbia, a metais pesados e resíduos radioativos, capazes de permanecer no meio ambiente por períodos bastante longos. Dentro de transportes marítimos, há a contaminação por resíduos como águas gordurosas provenientes de cozinha, lavanderias, banheiros e drenos (conhecida como águas negras e águas cinzas); por partículas derivadas da incineração de lixo (onde emite-se CO e CO2); o próprio lixo sólido (na maioria resíduos orgânicos) e derivações da limpeza dos tanques. Através dos motores e equipamentos Além dos resíduos gerados do lixo, há a poluição através dos acionadores principais (motores diesel, turbinas a gás, caldeiras, entre outros) e os sistemas de geração de eletricidade (motores de combustão auxiliares e turbogeradores a gás). Dentro de uma embarcação, há preocupação para se trabalhar com os melhores sistemas de motores e equipamentos. 197 Figura 7.1 Filtro de combustível – “Parker” “As emissões em serviço dessas máquinas compreendem diversos óxidos, tais como monóxido de carbono, dióxido de nitrogênio, trióxido de enxofre e hidrocarbonetos não-queimados”, explica Elson Ferreira Machado, engenheiro da área de projeto de sistemas ambientais do CPN - Centro de Projetos de Navios da Marinha do Brasil, criado para cuidar da tarefa de projetar uma nova classe de navios e submarinos para utilização militar. Para se ter idéia, esses são os gases mais difíceis para obter a redução de sua emissão, além do dióxido de carbono CO2, principal gás na queima de combustível e principal vilão para o meio ambiente, colaborando para a radical mudança climática do planeta. Poluentes como esses fazem parte de uma lista imensa de gases nocivos. Filtros automáticos são normalmente localizados em módulos de impulso, geralmente a certa distância do motor. Nas aplicações marinhas futuras o espaço do motor será cada vez mais crítico e o sistema desenvolvido necessitará de filtros cada vez mais compactos e livres de vazamento, segundo informações da Parker-Hannifin que, em parceria com a Racor, fabrica filtros para transportes marítimos. 198 Por causa das ramonagens, limpeza dos tubos da fornalha de uma caldeira, há lançamento de resíduos de combustão também, assim como emissões pelos tubos telescópicos, madres do leme e madres das aletas estabilizadoras. “Essas emissões são fugas dos lubrificantes usados nesses itens. O projeto de lubrificação, normalmente prevê pressão positiva nesses itens, de forma a garantir que na eventualidade de uma deficiência nos selos associados, a água do mar não venha a ingressar e contaminar o sistema. O problema é que quando esses selos se danificam, o meio ambiente termina contaminado”, explica. Filtros duplos foram desenvolvidos para garantir a operação contínua do direcionamento do motor e lubrificação dos sistemas, como especifica a Parker- Hannifin. Tal produto operado a 200 bar garante a operação contínua em sistemas de alta pressão. O filtro costuma ser uma ótima escolha para sistemas de pressão até 40 bar. Para sistemas de baixa pressão, há outros modelos que podem ser especificados, com elementos filtrantes de baixo impacto no ambiente a fim de reduzir o desperdício a bordo. Em qualquer tipo de embarcação há uma extensa lista de filtros utilizados: alguns exemplos são os filtros tipo cesto-simples, filtros tipo cesto-duplo, filtro tipo caixa de lama, sistema de refrigeração de óleo, separação de óleo/água (podendo ter compressor a ar) e filtros de autolimpeza. Comenta-se a importância dos filtros: “Eles são utilizados para proteger os equipamentos de impurezas e podem ser de aço ou bronze, dependendo evidentemente do diâmetro, do fluido e classe de pressão. O elemento filtrante normalmente é de aço inox.” Hidráulicos e ar Dentro de embarcações, há diversos pontos que necessitam de sistemas hidráulicos, como por exemplo, junto ao maquinário do convés – onde são necessários de guinchos para cargas, controles para âncoras, redes de pesca e aplicações em costas, sistemas de dispersão nas áreas internas do navio e nos sistemas manuais: controles de rampa e sistema hidráulico de controle para portas de balsa, citando dois exemplos. Para essas e outras aplicações, filtros hidráulicos de alta pressão são utilizados em sistemas de segurança em costas marítimas, onde operações precisas são essenciais; e a linha de filtros de retorno, voltado para aplicações de alto fluxo como em balsas para carros ou passageiros, necessitando de muita precisão. Geralmente, a linha de retorno de filtração deve ser menor que 10 micra. 199 Mantas filtrantes A questão da poluição do mar e dos rios parece que está começando a ser vista com mais prioridade no segmento, talvez até por conta dos altos números que as pesquisas têm revelado. Os materiais mais requisitados nos para a filtração são as mantas filtrantes, seguidas dos filtros para óleo do motor e combustível. Essas mantas são utilizadas em sistemas de ar refrigerado dos navios, eliminando as impurezas, o que é costume hoje em dia nas embarcações, como exemplifica Nilzo: “Todos os navios possuem sistema de ar refrigerado central, ou seja, o ar refrigerado é distribuído para todo o navio por dutos de ar”. Figura 7.2 Navio em construção – “www.tratamentodeagua.com.br” Poluição por Óleo Conforme o Anexo I da MARPOL, vários métodos são utilizados para separar o óleo da água das praças de máquinas em navios: gravitacionais (diferença de peso específico / densidade), centrífugos – hidrociclones, coalescedores com módulos de membranas de ultrafiltração, turboseparador, etc. O óleo por si só está em diversos pontos dos transportes marítimos, inclusive se houver vazamentos eventuais, derramamento de óleo, manobra errada das válvulas ou falha no processo de recebimento e transferência do óleo. Geração de água potável (marítima e fluvial) Também são utilizados métodos de geração de água a bordo de navios através de equipamentos geradores de água doce ou desalinizadores (Sistema de Osmose Reversa) e sistema de potabilização de água, onde o navio poderá operar em qualquer região sem necessitar de fontes externas. 200 Água de lastro Outro problema que começa a despertar a atenção inclusive de ambientalistas é a água de lastro (água captada pelo navio substituindo o peso da carga). Uma grande embarcação pode carregar até 130 mil toneladas dessa água de um lugar para o outro. Como essa água salgada é captada na baía de origem, ela vem acompanhada de sedimentos, algas e diversos outros organismos, criando-se, a partir daí uma bioinvasão em nossas águas costeiras – já que a água carregada é de um ambiente diferente do nosso. Diversos estudos e pesquisas, envolvendo métodos e tratamentos de filtragem, estão sendo realizados para tentar resolver o problema. Figura 7.3 Esquema de um processo biológico – “www.tratamentodeagua.com.br” Poluição por esgotos Entre derivados de lixo e resquícios das áreas da cozinha, banheiro, dutos, resíduos oleosos (esses podem ser retidos com um separador água-óleo nas praças de máquinas) e outros tipos contaminantes, há diversos tipos de esgotos que precisam ser tratados dentro das embarcações, segundo Anexos da MARPOL. Biológico – Tanque de aeração que recebe o esgoto bruto, onde é misturado com lodos ativados e aerado continuamente com ar difuso, proveniente de um soprador instalado na parte superior da estação de tratamento de esgoto eletrolítico – A eletroquímica pode oferecer opções viáveis para remediar problemas ambientais, particularmente de efluentes aquosos. A tecnologia eletrolítica oxida e desinfeta a corrente de dejetos mediante o uso de processo eletroquímico. 201 CHT – Baseia-se na coleta, armazenamento e descarga de toda água servida gerada no navio para o mar em emergência ou facilidades no porto. É um sistema onde não acontece tratamento de esgoto. O armazenamento é feito por meio de tanques sépticos, fazendo-se necessária a instalação de um sistema de aeração, prevenindo a criação de bactérias anaeróbias, podendo ser aplicado de duas maneiras: com Sistema de Aspiração de Ar ou de Ar Comprimido. Eletrofloculação - Sistema que utiliza dois processos de tratamento físico- químico e biológico. Consiste na simples passagem da corrente elétrica contínua através de eletrodos (ferro e/ou alumínio) imersos no efluente, passando posteriormente por um decantador. Figura 7.4 Esquema de um processo de eletrofloculação – “www.tratamentodeagua.com.br” As substâncias em suspensão e dissolvidas são aglutinadas com a formação de flocos de hidróxidos e a dissociação eletrolítica, aderindo aos flocos, possibilitando serem facilmente removidas da água por meio de filtração. Os flocos serão prensados formando uma “torta”, posteriormente para descarte. Enquanto o líquido sofrerá posterior desinfecção por ultravioleta e/ou ozonização. Físico-químico – Esse sistema coleta o esgoto bruto e separa por meio de grades os sólidos dos líquidos, armazena os sólidos para futura deposição, desinfeta o líquido remanescente por meio de cloração ou outro produto químico para descarregá- lo posteriormente. 202 Biorreator – O módulo de membrana é o elemento básico de um sistema que congrega todas as estruturas necessárias para viabilizar a operação da membrana como unidade de tratamento e separação. O módulo contém vários elementos como membranas, estrutura de suporte da pressão, do vácuo ou da corrente elétrica aplicados ao sistema, canais de alimentação e remoção do permeado e do concentrado. Levantamento de dados, estudos e avaliações devem ser realizados para definir a estratégia de gerenciamento de resíduos. As instalações para recepção dos resíduos gerados em navios podem ser integradas aos processos normais de gerenciamento de resíduos em terra. Isso muitas vezes trará um custo relativamente baixo. Figura 7.5 Esquema de um processo biorreator – www.tratamentodeagua.com.br O O q qu ue e v vo oc cê ê a ac ch ha a q qu ue e d de ev ve e s se er r f fe ei it to o n na as s e em mb ba ar rc ca aç çõ õe es s p pa ar ra a r re ed du uz zi ir r a a e em mi is ss sã ão o d de e p po ol lu ue en nt te es s n no os s r ri io os s d da a A Am ma az zô ôn ni ia a? ? 203 T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 7 7 1 – Como a água de lastro pode contaminar o meio marinho? 2 – Como funciona o sistema biológico de tratamento de efluentes? 204 R Re es sp po os st ta as s d do o T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 7 7 1 - Uma embarcação carrega toneladas de água de um lugar para o outro em seus tanques de lastro. Como essa água é captada na baía de origem, ela vem acompanhada de sedimentos, algas e diversos outros organismos, criando-se, a partir daí, uma bioinvasão em nossas águas costeiras – já que a água descarregada é de um ambiente diferente do ambiente onde ela é despejada. 2 – É constituído por um tanque de aeração que recebe o esgoto bruto, onde é misturado com lodos ativados e aerado continuamente com ar difuso, proveniente de um soprador instalado na parte superior da estação de tratamento de esgoto eletrolítico, posto que a eletroquímica pode oferecer opções viáveis para remediar problemas ambientais, particularmente de efluentes aquosos. A tecnologia eletrolítica oxida e desinfeta a corrente de dejetos mediante o uso de processo eletroquímico. Muito bem! Continue firme nos seus propósitos. 205 UNIDADE 8 SISTEMA DE GOVERNO DO NAVIO N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i aprender as generalidades sobre as máquinas de leme. ver o funcionamento de uma instalação de máquina de leme. conhecer as recomendações da convenção SOLAS sobre as máquinas de leme. conhecer o sistema de governo azimutal. 8 8. . 1 1 G Ge en ne er r a al l i i d da ad de es s O marinheiro que manobra o leme para governar uma embarcação chama-se timoneiro, ou homem do leme. Nas embarcações miúdas, o timoneiro atua diretamente na cana do leme; contudo, nos navios em movimento, o esforço necessário para girar o leme é muito grande. Há, então, necessidade de se instalar um aparelho de governo, que permite a um só homem governar o navio com facilidade. O aparelho de governo constitui-se de: (1) roda do leme; (2) transmissão entre a roda do leme e a máquina do leme; (3) máquina do leme, ou servomotor; (4) transmissão entre a máquina do leme e o leme; e (5) leme. Roda do leme – A roda do leme é uma roda de madeira ou de metal, montada num eixo horizontal situado no plano diametral do navio. Em seu contorno exterior há usualmente vários punhos chamados malaguetas, por meio dos quais o timoneiro imprime o movimento de rotação. O movimento da roda do leme para BE (no sentido dos ponteiros de um relógio para o homem do leme voltado para a proa) coloca o leme a BE, fazendo a proa do navio mover-se para BE, na marcha a vante. O movimento da roda do leme para BB, da mesma maneira, fará o navio guinar para BB. 206 Figura 8.1 Roda de leme – Arte Naval (FONSECA, 1995) A roda do leme é instalada modernamente no passadiço. A maioria dos navios dispõem ainda de uma segunda roda do leme, maior que a principal e situada A ré destinada ao movimento manual do leme em caso de emergência por motivo de avaria na máquina do leme ou em suas transmissões. Os navios de guerra de grande porte têm ainda outra roda do leme, situada numa estação do governo de combate. Leme à mão – O aparelho de governo mais simples é o chamado leme à mão, empregado comumente nas embarcações pequenas. Consta de roda do leme, gualdropes e leme. Gualdropes são cabos de aço, correntes ou cadeias Galle, que transmitem o movimento da roda do leme ao leme. Nas instalações como a da figura abaixo, há uma peça cilíndrica, chamada tambor, que tem o mesmo eixo da roda do leme e é rigidamente fixado a ela. Os gualdropes dão algumas voltas pelo seio neste tambor, seguindo seus chicotes, um por cada bordo, até a cana do leme, onde são presos em cada um dos lados dela. Deste modo, girando-se a roda do leme, e com ela o tambor, o gualdrope de um bordo vai-se enrolando no tambor, e o do outro bordo vai-se desenrolando, movendo-se assim a cana do leme. As aberturas por onde passam os gualdropes são guarnecidas de golas de metal, chamadas macarrões. Figura 8-2 – Leme à mão – Arte Naval (FONSECA, 1995) 207 Máquina do leme ou servomotor a. Generalidades – A máquina do leme é comandada a distância pelos movimentos da roda do leme, e desta dependência resultou sua denominação de servomotor. O servomotor é instalado na popa, no próprio compartimento do leme (onde a madre atravessa o casco do navio) ou em compartimento contíguo, para evitar transmissões longas. Nos navios mercantes, onde é necessário aproveitar o espaço interno do casco, o compartimento do servomotor é situado geralmente acima do convés. Nos navios de guerra de grande porte, este compartimento fica abaixo da linha d’água e é protegido por couraça; nos navios de guerra menores, o servomotor é também localizado abaixo do convés, e muitas vezes situado num recesso da antepara de ré da praça de máquinas. Sempre que possível, o compartimento do servomotor não deve ser adjacente aos costados do navio, para ficar melhor protegido. Os requisitos da máquina do leme são aproximadamente os mesmos que os da máquina de suspender: aplicação súbita de grande força a baixa velocidade, possibilidade de variação de velocidade por graus insensíveis e inversão de marcha, além dos requisitos gerais de rendimento, segurança etc. Por isto, os tipos empregados em ambos os casos são os mesmos: máquina a vapor, sistema hidrelétrico e motor elétrico. b. Servomotor a vapor – Muito empregado nos navios mercantes a vapor. As vantagens e desvantagens são as mesmas apresentadas pelas máquinas de suspender a vapor. A válvula de distribuição de vapor é comandada pela roda do leme. Quando a roda do leme está a meio, a válvula também está a meio de seu curso, fechando os canais de admissão de vapor, e a máquina fica parada. Movendo-se a roda do leme para BE ou para BB, a válvula de distribuição desloca-se para um ou para outro lado, dando entrada ao vapor que vai movimentar a máquina no sentido correspondente. 208 Figura 8.3 – Servomotor a vapor – Arte Naval (FONSECA, 1995) c. Servomotor hidrelétrico – É o equipamento mais eficiente para movimentação do leme, podendo-se empregar um motor de cerca de metade da potência, em relação ao servomotor elétrico (item e, adiante). O custo da instalação é maior que dos outros tipos, mas o de manutenção é menor. É usado em quase todos os navios de guerra modernos. Na figura abaixo, vê-se um diagrama mostrando esse sistema; o princípio é o mesmo da máquina de suspender hidrelétrica. Um motor elétrico M, de alta rotação, fica sempre trabalhando em viagem, sob velocidade constante. Este motor aciona uma bomba hidráulica B, na qual há um regulador de pressão para impedir a sobrecarga. Figura 8.4 – Servomotor hidrelétrico – Arte Naval (FONSECA, 1995) 209 O débito e o sentido de escoamento do líquido na bomba são regulados por um mecanismo de controle C, comandado pela roda do leme. O movimento do mecanismo de controle num sentido faz a bomba exercer pressão num lado da tubulação e aspiração no outro; o movimento do mecanismo no outro sentido tem o efeito contrário, invertendo o sentido do movimento do líquido sob pressão. Com o controle na posição neutra, não há passagem do líquido, não havendo pressão na tubulação. O débito da bomba em qualquer sentido depende da amplitude de movimento do mecanismo de controle. Os dois tubos que saem da bomba são ligados, como mostra a figura, aos cilindros P, Q, R, S. Nestes cilindros trabalham dois junços, (I e J) que são ligados a meio comprimento, por duas barras, às extremidades opostas da cana do leme. Deste modo, quando a roda do leme é movida para BE, o mecanismo de controle desloca-se num sentido, passando a exercer pressão nos cilindros Q e R e aspiração nos cilindros P e S; o junço J desloca-se para vante e I para ré, e o leme gira para BE. Movendo-se a roda do leme para BB, o sentido dos movimentos é o inverso. Usualmente o navio tem dois conjuntos completos, formados por motor elétrico e bomba hidráulica, estando um em movimento e outro parado, de reserva. A simples manobra de ligação de um pino permite passar de um conjunto para outro. d. Mecanismo compensador – No servomotor a vapor ou hidrelétrico, há necessidade de um mecanismo compensador para fazer parar o movimento do leme quando este atinge o ângulo desejado. Na instalação a vapor, a válvula de distribuição de vapor é também comandada pela própria máquina, cujo movimento tende a neutralizar o efeito da roda do leme sobre a válvula. Assim, quando a roda do leme deixa de girar, a válvula é deslocada para a posição neutra, fazendo parar a máquina e, em consequencia, o leme. De maneira semelhante, o movimento da cana do leme, ou dos junços, atua no mecanismo de controle do sistema hidrelétrico, levando- o à posição neutra depois de cada movimento da roda do leme. 210 e. Servomotor elétrico – O sentido e a amplitude de movimento do motor e, portanto, do leme, são dados por um mecanismo de controle elétrico instalado na casa do leme, ou em qualquer das outras estações de governo do navio. Este sistema permite a eliminação da roda do leme, que é substituída por uma simples alavanca de controle. Com a alavanca na posição a meio, o motor elétrico está parado; o movimento da alavanca para a direita (BE) dá partida ao motor e move o leme para BE; o movimento da alavanca para a esquerda (BB) move o leme para BB. Não há mecanismo compensador, pois o leme se movimenta o quanto se deseja somente enquanto a alavanca de controle estiver fora da posição neutra; o leme se mantém parado na posição desejada, por meio de um freio. Transmissão entre a roda do leme e o servomotor a. Transmissão mecânica – Há dois modos: (1) transmissão flexível – feita por gualdropes e (2) transmissão rígida – feita por vergalhões de ferro, nas embarcações miúdas (fig. 8.2), ou por eixos, nas embarcações maiores. Na transmissão rígida, para reduzir o atrito, usam-se mancais de rolamentos; as pequenas mudanças de direção dos eixos são feitas por meio de juntas universais (tipo Cardan) e as mudanças maiores são realizadas por engrenagens cônicas. As desvantagens deste tipo são: perdas por atrito, que aumentam rapidamente com a extensão da transmissão e com as mudanças de direção; dificuldades de alinhamento e lubrificação; facilidade de enjambrar, devido a avarias nas anteparas e conveses que suportam a transmissão; folgas decorrentes de desgaste; e é prejudicial à estanqueidade do navio. b. Transmissão hidráulica – Na transmissão hidráulica usa-se um telemotor; este tipo é muito empregado nos navios mercantes e de guerra. A transmissão é feita por pressão líquida em tubulações que correm por zonas protegidas do navio. Torna-se fácil usar transmissões duplas, afastadas uma das outras, para garantia contra avarias. As desvantagens são: a entrada de bolhas de ar na rede prejudica o funcionamento, assim como a formação de bolhas de gás, quando a tubulação atravessa compartimentos de temperatura elevada. 211 c. Transmissão elétrica – Neste tipo são usados motores selsyn (selfsyncronous, isto é, autossincronizados). O sistema consta de dois motores elétricos de corrente alternada, sendo um transmissor, comandado pela roda do leme, e um receptor, ligado ao mecanismo de controle do servomotor. O transmissor, também chamado motor-piloto, recebe o movimento da roda do leme por meio de contatos adequados e os transmite, por condutores elétricos, ao receptor; o rotor do receptor segue exatamente, em velocidade e em quantidade de deslocamento angular, o movimento do rotor do transmissor. A transmissão, por meio de condutores elétricos, permite ainda maior flexibilidade da instalação do que a transmissão hidráulica. A transmissão elétrica é muito empregada para servomotores hidrelétricos, com o motor receptor atuando diretamente no mecanismo de controle da bomba B, conforme a figura. . Telemotor – Conforme figura a seguir, consta de dois pequenos cilindros hidráulicos, o transmissor, situado no pedestal da roda do leme e comandado por esta, e o receptor, situado no leme e que atua no mecanismo de controle do servomotor. Os dois cilindros se comunicam por meio de dois tubos de cobre, e o sistema é cheio com um líquido incongelável, que pode ser um óleo especial ou água com glicerina. A percentagem de glicerina depende da temperatura, mas não deve exceder a 60%. Conforme mostra a figura, o movimento da roda do leme é transmitido ao êmbolo do primeiro cilindro por meio de rodas dentadas. Com a roda do leme a meio, ambos os êmbolos estarão a meio; movendo-se a roda do leme, o primeiro êmbolo se desloca, estabelecendo uma diferença de pressão nos dois tubos e, portanto, uma pressão líquida vai atuar no êmbolo do segundo cilindro. Este se move até restabelecer a igualdade de pressões nos dois tubos e, em seu movimento, atua no mecanismo de controle (do servomotor hidrelétrico) ou na válvula de distribuição de vapor (do servomotor a vapor). Se a roda for largada pelo timoneiro depois de levada para um bordo, o leme voltará automaticamente a meio; isto porque duas molas atuarão no receptor levando-o à posição média e provocando o funcionamento do servomotor para trazê-lo à posição inicial. Ao mesmo tempo, o retrocesso da coluna de óleo do telemotor levará também a roda à posição a meio. 212 Figura 8.5 Telemotor – Arte Naval (FONSECA, 1995) Na casa do leme: A – Roda do leme; B – Cilindro transmissor; C – Tanque de expansão da mistura líquida; D – Bujão removível para saída do ar durante o enchimento da mistura; E – Válvula by pass que permite o movimento da roda do leme sem atuar no telemotor. No compartimento do servomotor: F – Cilindro receptor; G – Êmbolo do cilindro; H – Haste que transmite o movimento do êmbolo do cilindro receptor à válvula de controle do servomotor; I – Molas para trazer o leme a meio, em caso de vazamento da rede; J – Tubos que comunicam os dois cilindros; L – Porcas para ajustagem e ligação da haste de transmissão; M – Bomba à mão, para enchimento da rede; N – Tubo de aspiração da bomba de enchimento; O – Tanque da mistura hidráulica; P – Tubo de enchimento da rede; Q – Tubo de retorno, para descarga do excesso de mistura hidráulica. Há um tanque de expansão, para evitar o excesso de pressão na rede, e uma bomba e um tanque para encher de líquido a instalação. As principais desvantagens desta instalação são os vazamentos, a entrada de ar na rede e a formação de gás no fluido, por efeito da alta temperatura num compartimento. A tubulação não deve passar em locais onde haja grandes variações de temperatura. Para o enchimento e a proporção da mistura líquida, devem ser consultadas as instruções do fabricante. 213 Transmissão entre o servomotor e o leme – Há vários métodos de transmissão de movimento entre a máquina do leme e o leme, entre eles, os de transmissão: a. direta – É feita por meio de duas barras ligadas às duas extremidades da cana do leme, fazendo o leme mover-se para um e outro bordo. A máquina hidrelétrica (figura 8-4) é um exemplo de transmissão direta. b. quadrantal – A máquina do leme aciona uma pequena roda dentada que engrena num quadrante; o quadrante é um setor dentado rigidamente fixado à cana do leme. Este tipo é muito empregado para máquinas a vapor, cuja válvula diferencial poderá ser comandada por meio de gualdropes, eixos ou telemotor. c. de tambor – A transmissão é feita por meio de um cabo de aço (ou corrente) sem fim, enrolado com determinado número de voltas num tambor; os chicotes do cabo (ou corrente) são fixados à extremidade de um setor quadrantal. Pode ser empregado com servomotor elétrico. d. por parafuso sem fim – É um tipo muito usado nos navios mercantes, caindo em desuso nos navios de guerra por ser pouco eficiente; contudo, é uma transmissão simples e segura. O eixo da máquina do leme aciona um duplo parafuso sem fim, que tem rosca para a direita numa extremidade e rosca para a esquerda na outra; em cada parafuso sem fim trabalha um cursor, ao qual está ligado um tirante que vai ter a uma das extremidades da cana do leme. Assim, ao se mover o parafuso sem fim, os dois cursores deslocam-se em direções opostas, atuando sobre as extremidades da cana do leme. Empregado em servomotor a vapor ou elétrico ou em lemes à mão,conforme a figura abaixo. Figura 8.6 Transmissão por parafuso sem fim – Arte Naval (FONSECA, 1995) 214 Vozes de manobra para o timoneiro – Todas as vozes de manobra devem ser concisas e enunciadas com clareza. Usualmente, são dadas pelo Comandante do navio ou pelo Oficial de Quarto. O timoneiro acusará o recebimento da ordem, repetindo o que escutou, ao iniciar a execução, e depois comunicando como ficou o leme. As vozes de manobra usuais devem ser enunciadas como se segue: Leme a bombordo (ou boreste)! – Carregar o leme no ângulo padrão para o bordo que se indica. Leme a bombordo (ou boreste)! 5°, 10°, 15°etc. – Carregar o leme no ângulo indicado. (Esta voz deve ser preferida à anterior). Todo leme a bombordo (ou boreste)! – Carregar todo o leme (exceto em caso de emergência). O máximo ângulo de leme a ser usado deve ser 2°ou 3°menos que o valor limite, para evitar que o leme possa ficar preso em fim de curso. Alivia! (ou Alivia o leme)! – Reduzir de 1/3 o ângulo do leme (esta voz é dada para reduzir a velocidade da guinada). A meio! (ou leme a meio!)! – Pôr o leme a meio. Quebra a guinada! – Carregar rapidamente o leme para o bordo oposto àquele que se achava carregado até que a proa pare de guinar, trazendo-o, em seguida, a meio. Nada a boreste (ou a bombordo)! – Governar de modo que a proa não passe para BE (ou para BB) do rumo indicado. Assim! – Manter o navio no rumo que a agulha de governo indica no momento desta ordem. Rumo zero zero quatro (ou zero um quatro)! – Quando se deseja que o timoneiro governe a determinado rumo da agulha, por ex.: 004°, 014°. Uma vez indicado o rumo o timoneiro, ao alcançá-lo, informará: A caminho!, e repetirá o rumo. Bom governo! – Quando se deseja chamar a atenção do timoneiro que o navio está fora de rumo. Como governa? (ou qual a tendência do leme?) – Esta pergunta é feita quando se deseja saber o ângulo do leme necessário para manter o navio a caminho. O timoneiro responderá: A meio, ou a ... graus a boreste (ou a BB). Inverter do leme! – Igual quantidade de graus do leme deve ser aplicada para o bordo oposto ao que se achava o leme carregado. Marque a proa! – Ler, imediatamente, o indicado pela linha de fé e informá-lo, sem prejuízo de outras manobras que estejam sendo executadas. 215 Atenção! – Ficar de sobreaviso para receber uma ordem. Como diz o leme? – Informar o bordo e de quantos graus está carregado o leme. A caminho! – Comunicação feita pelo timoneiro, logo que conseguir se firmar no rumo ordenado, com o leme praticamente a meio (ângulo do leme menor que 5°). Dar um tope em (ou Dar um tope)! – Transmitido TOPE, TOPE, TOPE pelo timoneiro no momento em que a linha de fé estiver praticamente parada em cima do rumo indicado para o TOPE ou no rumo de governo se não for indicado o mesmo. Ciente! – Dada somente por quem ordena a manobra, ao tomar conhecimento de que a ordem foi corretamente repetida pelo timoneiro; o timoneiro repete sempre a ordem recebida. Todas as ordens serão precedidas do apelativo TIMONEIRO. 8 8. . 2 2 F Fu un nc ci i o on na am me en nt t o o d de e u um ma a i i n ns st t a al l a aç çã ão o d de e m má áq qu ui i n na a d de e l l e em me e Comando eletrônico da máquina do leme Este sistema é desenvolvido para controlar sistemas hidráulicos através de dispositivos eletromecânicos, por sistemas transmissores de sinais, sem a interposição dos elos mecânicos entre a máquina do leme e a estação de comando. O sistema opera com transmissão e recepção de sinal (não do tipo galvanômetro). É de baixo consumo, trabalha com laços de corrente totalmente imunes às variações de impedância na linha, variações de tensão e ruídos elétricos. Possui sistema “Follow-up” (FU), o ângulo que for pré-selecionado pelo timão é automaticamente tomado pelo leme, mantendo-se o leme sempre na posição que está o timão. Existe também o comando “non- “Follow-up”, que inibe o sistema FU e atua diretamente nos solenóides da máquina do leme, ou seja, este é um comando de segurança. Portanto, o Comando Eletrônico da Máquina do Leme possui comandos redundantes visando a segurança. No console do passadiço existe o indicador do ângulo pré-selecionado pelo timão e Indicador de Ângulo do Leme, possui indicações e alarmes tanto do governo quanto para as unidades hidráulicas e bombas. No “feedback” estão os circuitos transmissores e sinais, que enviam as informações para o comando FU e para o Indicador de ângulo do Leme, são transmissores independentes. 216 Existe também os fins de curso de segurança que impedem, mesmo operando pelo comando NFU, que aconteça algum esforço na máquina do leme. O equipamento permite a utilização de várias unidades de timão para comando, para facilitar as operações com a embarcação comandada. Possui comando para uma, duas ou mais bombas hidráulicas. Seu circuito módulo discriminador possui ajuste automático de sensibilidade para as bombas. No caso das bombas hidráulicas usarem motores elétricos, pode-se fornecer os demarradores para comando das bombas e integrá-los no console do passadiço, com comando local e remoto, também inseridos todos os alarmes e indicações. O Comando Eletrônico da Máquina do Leme é projetado visando um baixo índice de manutenção, os circuitos uma vez ajustados não variam, as partes mecânicas são produzidas em aço inoxidável e as partes móveis são montadas com lubrificantes especiais que permitem alta longevidade dos equipamentos. O Sistema é produzido de acordo com a necessidade específica de cada embarcação Figura 8.7 Comando eletrônico de uma máquina de leme – “www.dtecto.com.br” 217 CONSOLE DO PASSADIÇO Consta de um painel em inox, com caixa protetora, próprio para instalação em console no qual estão montados os circuitos e comandos conforme abaixo: • chave seletora de função de comando (PA, NFU, FU). Na posição PA (Piloto Automático) o comando eletrônico da máquina do leme possui entrada de comando dos solenóides para o piloto automático que pode ser inserido no sistema (não fornecido). Na posição NFU, possui comando direto dos solenóides pela chave NFU BB ou BE e na posição FU comando eletrônico atuado pelo timão. • Leds verdes de indicação da função selecionada. • Led vermelho de indicação de falha no sistema FU e alarme sonoro. • Leds vermelhos para indicação de alarmes (configurável). • Botão de “reset” de alarme sonoro. • Alavanca de comando NFU comanda diretamente os solenóides, independente de sistema eletrônico. • Chaves de comando das bombas hidráulicas selecionam uma, outra ou ambas para comandar o leme. • Indicador do ângulo pré-selecionado pelo timão (de acordo com o modelo). • Indicador do ângulo do leme, com ponteiro ou barra luminosa. • Possui controle de luminosidade. • Módulo discriminador, placa eletrônica na qual estão montados os circuitos amplificadores, discriminadores e relés de comando no modo FU. • Contatoras de comando para as funções de FU e PA. • Módulo de indicação do pré-seletor do timão, indicador do ângulo do leme, alarme e dimmers. • Fontes de alimentação do pré-seletor e indicador do ângulo do leme. O console do passadiço é totalmente configurável, produzido e especificado de acordo com cada embarcação. NOTA: Se houver mais de uma unidade de timão, o console do passadiço terá uma chave seletora de timão. 218 Figura 8.8 Console do passadiço - “www.dtecto.com.br” UNIDADE DO TIMÃO O timão, com giro de 270°que aciona mecanicamente o circuito transmissor de sinal do ângulo pré-selecionado. Possui no painel escala graduada com ângulo de acordo com a embarcação para pré-seleção e controle de luminosidade, é próprio para instalação em console, pedestal e outros. Caso o timão seja utilizado para comando remoto, o mesmo possui botão de aceite. 219 Modelos de timão Figura 8.9 Modelos de timão - “www.dtecto.com.br” DEMARRADOR (Comando das bombas) Caixa metálica, onde no seu interior estão os componentes para comando dos motores elétricos das bombas hidráulicas. Possui unidade de alarmes para monitoramento de nível, temperatura, sobrecarga, etc. (configurável), chaves de comando local e remoto, com botoeira de emergência. Figura 8.10 Demarradores de bombas - “www.dtecto.com.br” 220 INDICADORES DE ÂNGULO DO LEME Equipamentos que operam com sistema de transmissão e recepção de sinal (não do tipo galvanômetro). Trabalham com laços de corrente totalmente imunes às variações de impedância na linha, variações de tensão e ruídos elétricos. Permitem a utilização de várias unidades indicadoras para uma única unidade transmissora, utilizando a placa repetidora de sinal. Os indicadores de ângulo do leme são projetados visando um baixo índice de manutenção, os circuitos uma vez ajustados não variam, as partes mecânicas são produzidas em aço inoxidável e as partes móveis são montadas com lubrificantes especiais que permitem alta longevidade dos equipamentos. Sistema indicador de ângulo do leme para console, dimensões de 144x144 mm. Indicação por ponteiro e escala graduada possui controle total de luminosidade e transmissor para ser acoplado à madre do leme formando paralelogramo. Figura 8.11 Indicadores de ângulo de leme - www.dtecto.com.br Indicador de ângulo do leme para console ou antepara, com indicação por barra luminosa na cor verde para BE e vermelho para BB, controle total de luminosidade e transmissor para ser acoplado à madre do leme formando paralelogramo. Transmissor de ângulo do leme Unidade em forma cilíndrica, com pontos para fixação e haste para ser acoplada à madre do leme formando paralelogramo. No seu interior está o circuito transmissor de sinal, que transmite as informações para indicação do ângulo do leme. 221 Figura 8.12 Transmissor de ângulo de leme - “www.dtecto.com.br” Indicadores Azimutais (360°) O sistema indicador de ângulo azimutal possui transmissor com eixo de acoplamento. Figura 8.13 Indicador azimutal - www.dtecto.com.br FEEDBACK (unidade realimentadora) Produzida em aço inoxidável, é uma unidade em forma cilíndrica, com pontos para fixação em suporte, e haste de comando para ser acoplada à madre leme, por meio de outra haste formando um paralelogramo. No seu interior estão instalados os circuitos transmissores de sinais para comando e indicação do ângulo do leme, e também as chaves limitadoras de curso. 222 Figura 8.14 Unidade realimentadora - “www.dtecto.com.br” Sistema de controle e monitoração da máquina do leme de uma embarcação típica desenvolvido pela Omnisys. O sistema de controle da máquina do leme destina-se a controlar os sistemas hidráulicos do leme através de dispositivos elétricos. A máquina do leme compreende duas unidades hidráulicas de força de mesma capacidade (sendo uma reserva) e um sistema de movimentação dos lemes. Cada unidade hidráulica possui uma bomba acionada por motor elétrico, um tanque de serviço de óleo hidráulico, válvulas e acessórios. As duas unidades de força da máquina do leme podem funcionar simultaneamente. Neste caso, uma das unidades de força funciona sem carga, mas entra na linha, para acionar o sistema de movimentação dos lemes, no caso de avaria na unidade de força que estava em carga. Os principais objetivos do sistema de controle da máquina do leme são: • realizar o controle de posicionamento angular da máquina do leme, através do comando sobre as válvulas direcionais de atuação do sistema hidráulico da máquina do leme, segundo três modos distintos de operação: • piloto automático – no qual o navio deve manter-se em um determinado curso sem a interferência do timoneiro; 223 • manual proporcional – no qual o leme deve seguir uma referência de ângulo dada pelo timão; • manual de ação direta – no qual as válvulas solenóides são acionadas diretamente através de um dispositivo de comando. Para tal, o sistema recebe informações de sensores de posição angular do leme, do odômetro e da agulha giroscópica para malha de controle no modo piloto automático; • fornecer no passadiço do navio um terminal que disponibilize todas as informações e os comandos necessários para comando da máquina do leme em todos os modos apresentados acima; • fornecer também um terminal no compartimento da máquina do leme que permita o comando da máquina do leme pelo modo de ação direta. Por se tratar de um sistema crítico, o sistema oferece: • redundância dupla em todos os dispositivos de controle; • acesso a todas as variáveis de controle por sistemas supervisórios; • posicionamento do leme com erro em regime permanente inferior a 1º (um grau). Uso do aparelho de governo – O aparelho de governo é um equipamento vital do navio, e o pessoal encarregado deve estudar bem seu funcionamento e conservação. Deve-se treinar bem a guarnição a passar do leme a motor para o leme à mão. Em canais ou entradas e saída de portos, deve-se determinar que o leme à mão esteja pronto para o uso. É muito comum que um contramestre tente fazer do compartimento do servomotor ou de qualquer estação secundária de governo um paiol para seu material. Não permita isso; ao contrário, exija que esses lugares estejam sempre bem arrumados, com os sobressalentes do servomotor bem peados nas anteparas do compartimento. Um bom timoneiro não deve permitir guinadas superiores a 2 ou 3 graus, em condições normais de tempo e mar. Ele deve manter o navio a caminho, corrigindo as guinadas com pouco leme. 224 Existe referência a uma interessante prova de timoneiros feita a bordo de um grande navio mercante: colocou-se no passadiço um aparelho capaz de registrar graficamente, sem necessidade de cálculo, em cada momento, o ângulo do leme, o tempo gasto para carregar o leme a este ângulo e o tempo em que permaneceu na posição em que foi carregado. Verificou-se, sem fazer cálculos, que o melhor timoneiro fez, em uma hora, 85 movimentos de leme, e o pior, 565. Não é aconselhável exigir do timoneiro mais de duas horas no leme. Com mau tempo, será melhor reduzir o quarto para uma hora. Quase todos os navios atualmente possuem indicadores gráficos que permitem verificar, em cada minuto, as mudanças de rumo e as guinadas feitas. 8 8. . 3 3 R Re ec co om me en nd da aç çõ õe es s d da a C Co on nv ve en nç çã ão o S SO OL LA AS S s so ob br r e e a as s m má áq qu ui i n na as s d de e l l e em me e CAPÍTULO V - SEGURANÇA DA NAVEGAÇÃO Regra 25 Operação da máquina do leme Nas áreas em que a navegação exigir uma atenção especial, os navios deverão ter em funcionamento mais de uma unidade de alimentação da máquina do leme, quando estas unidades puderem funcionar simultaneamente. Regra 26 Máquina do leme: testes e exercícios 1 Até 12 horas antes de suspender, a máquina do leme do navio deverá ser verificada e testada pela tripulação do navio. O procedimento de teste deverá incluir, quando for aplicável, o funcionamento dos seguintes itens: .1 a máquina do leme principal; .2 a máquina do leme auxiliar; .3 os sistemas de controle remoto da máquina do leme; .4 os locais de governo existentes no passadiço; .5 o suprimento de energia de emergência; .6 os indicadores do ângulo do leme em relação à verdadeira posição do leme; .7 os alarmes de falta de energia no sistema de controle remoto da máquina do leme; .8 os alarmes de avaria na unidade de força da máquina do leme; e .9 dispositivos automáticos de isolamento e outros equipamentos automáticos. 2 As verificações e testes deverão incluir: 225 .1 o movimento completo do leme, de acordo com as possibilidades exigidas da máquina do leme; .2 uma inspeção visual da máquina do leme e das suas ligações e articulações; e .3 o funcionamento dos meios de comunicação entre o passadiço e o compartimento da máquina do leme. 3.1 Deverão estar afixadas permanentemente no passadiço e no compartimento da máquina do leme instruções de funcionamento simples, com um diagrama de bloco, mostrando os procedimentos de transferência para os sistemas de controle remoto e as unidades de força da máquina do leme. 3.2 Todos os oficiais do navio envolvidos na operação e/ou na manutenção da máquina do leme deverão conhecer bem a operação dos sistemas de governo existentes no navio e os procedimentos para passar de um sistema para outro. 4 Além das verificações e dos testes de rotina estabelecidos nos parágrafos 1 e 2, deverão ser realizados exercícios de governo em emergência, pelo menos uma vez a cada três meses, para praticar os procedimentos de governo em emergência. Estes exercícios deverão incluir o controle direto no compartimento da máquina do leme, os procedimentos de comunicação com o passadiço e, quando for aplicável, o funcionamento de suprimentos alternativos de energia. 5 A Administração poderá dispensar a exigência de realizar as verificações e os testes estabelecidos nos parágrafos 1 e 2 para os navios empregados regularmente em viagens de curta duração. Estes navios deverão realizar estas verificações e testes pelo menos uma vez por semana. 6 A data em que forem realizadas as verificações e os testes estabelecidos nos parágrafos 1 e 2 e a data e os detalhes relativos aos exercícios de governo em emergência realizados de acordo com o parágrafo 4 deverão ser registrados. CAPÍTULO III – CONSTRUÇÃO – ESTRUTURA, COMPARTIMENTAGEM E ESTABILIDADE, MÁQUINAS E INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Regra 29 Aparelho de Governo 1 Salvo se for expressamente determinado o contrário, todo navio deverá ser equipado com um aparelho de governo principal e um aparelho de governo auxiliar, à satisfação da Administração. O aparelho de governo principal e o aparelho de governo auxiliar deverão ser de tal modo planejados, de forma que a falha de um deles não tornará o outro inoperante. 226 2.1 Todos os componentes do aparelho de governo e a madre do leme deverão ser de construção sólida, à satisfação da Administração. Especial atenção deverá ser dada às especificações de qualquer componente essencial que não exista em duplicata. Qualquer desses componentes deverá, quando apropriado, dispor de mancais antifricção tais como mancais de esfera, mancais de rolamento ou mancais de luva que deverão ser permanentemente lubrificados ou dotados de instalações de lubrificação. 2.2 O valor da pressão de projeto necessário para determinação das dimensões da canalização e de outros componentes do aparelho de governo sujeitos a pressão hidráulica interna deverá ser no mínimo 1,25 vezes maior do que o valor máximo da pressão de trabalho, que se deverá ter em condições operacionais especificadas no parágrafo 3.2, levando-se em conta qualquer valor de pressão que possa existir no lado de baixa pressão do sistema. A arbítrio da Administração, critérios de fadiga deverão ser aplicados no projeto de canalizações e de componentes, levando-se em conta pressões pulsantes devido a cargas dinâmicas. 2.3 Válvulas de segurança deverão ser instaladas em qualquer parte do sistema hidráulico que pode ser isolado e no qual pode haver pressão gerada provinda da fonte de energia ou de fontes externas. A regulagem das válvulas de segurança não deverá exceder o valor da pressão de projeto. As válvulas deverão ser de tamanho adequado e dispostas de modo a impedir um aumento indevido na pressão acima do valor da pressão de projeto. 3 O aparelho de governo principal e a madre do leme deverão ser: .1 de resistência adequada e capazes de governar o navio na velocidade máxima de serviço adiante, o que deverá ser demonstrado; .2 capazes de poder levar o leme de uma posição de 35 graus de um bordo para uma posição de 35 graus do outro bordo, com o navio navegando em água salgada com calado máximo e dando adiante com a velocidade máxima de serviço e, nas mesmas condições, de uma posição de 35 graus em ambos os bordos para uma posição de 30 graus do bordo oposto, no tempo máximo de 28 segundos. .3 acionados por fonte de energia quando necessário para atender as exigências do parágrafo 3.2 e, em qualquer caso, quando a Administração exigir uma madre do leme de diâmetro superior a 120 mm, na altura da cana do leme, excluindo reforço para navegação no gelo; e 227 .4 projetados de maneira que não serão avariados quando o navio estiver dando toda força atrás; no entanto, esta exigência de projeto não necessitará ser testada em provas de mar, com o navio dando toda força atrás e com máximo ângulo de leme. 4 O aparelho de governo auxiliar deverá ser: .1 de resistência adequada e capaz de governar o navio em uma velocidade aceitável para a navegação, e capaz de ser colocado prontamente em ação em uma emergência; .2 capaz de poder levar o leme de uma posição de 15 graus de um bordo para uma posição de 15 graus do outro bordo em não mais do que 60 segundos, com o navio navegando em água salgada com calado máximo e dando adiante com a metade da velocidade máxima de serviço ou com a velocidade de 7 nós, o que for maior; e .3 acionado por fonte de energia quando necessário para atender as exigências do parágrafo 4.2 e, em qualquer caso, quando a Administração exigir uma madre do leme com diâmetro superior a 230 mm, na altura da cana do leme, excluindo reforço para navegação no gelo. 5 As fontes de energia do aparelho de governo principal e do auxiliar deverão ser: .1 planejadas para dar nova partida automaticamente quando o suprimento de energia for restabelecido após uma falha; e .2 capazes de serem postas em funcionamento de um local situado no passadiço. No caso de falha de fornecimento de força para qualquer uma das unidades do aparelho de governo, um alarme sonoro e visual deverá ser dado no passadiço. 6.1 Quando o aparelho de governo principal compreende duas ou mais unidades motoras iguais, não há necessidade de um aparelho de governo auxiliar, desde que: .1 em um navio de passageiros, o aparelho de governo principal seja capaz de movimentar o leme como exigido no parágrafo 3.2, enquanto qualquer uma das unidades motoras estiver fora de ação. .2 em um navio de carga, o aparelho de governo principal seja capaz de movimentar o leme como exigido no parágrafo 3.2, enquanto operando com todas as unidades motoras; .3 o aparelho de governo principal seja de tal modo planejado que depois de uma única falha em seu sistema de canalizações ou em uma das unidades motoras, o defeito possa ser isolado de modo que a capacidade de governo possa ser mantida ou rapidamente restabelecida. 228 6.2 A Administração poderá, até 1º de setembro de 1986, aceitar a instalação de um aparelho de governo de comprovada confiabilidade, mas que não obedeça às exigências do parágrafo 6.1.3 para um sistema hidráulico. 6.3 Aparelhos de governo que não sejam do tipo hidráulico, deverão apresentar padrões de desempenho equivalentes aos exigidos no presente parágrafo, à satisfação da Administração. 7 Deverá haver uma estação de controle do aparelho de governo: .1 para o aparelho de governo principal, tanto no passadiço, quanto no compartimento do próprio aparelho de governo; .2 de acordo com o parágrafo 6, quando o aparelho de governo principal for comandado por dois sistemas de comando independentes, ambos operáveis do passadiço. Esta circunstância não exige, entretanto, duas rodas do leme ou duas canas do leme. Quando o referido sistema de comando consistir de um telemotor hidráulico, não será necessário instalar um segundo sistema de comando independente, exceto no caso de navio-tanque, navio de produtos químicos ou navio transportador de gás, de arqueação bruta igual a 10.000, ou mais; .3 para o aparelho de governo auxiliar, no próprio compartimento do aparelho de governo e, quando acionado por fonte de energia, também deverá poder ser acionado do passadiço, e deverá ser independente do sistema de controle do aparelho de governo principal. 8 Qualquer sistema de controle do aparelho de governo principal ou auxiliar, operáveis do passadiço, deverá obedecer às seguintes exigências: .1 se for elétrico, deverá ser servido separadamente por circuito próprio, alimentado pelo circuito que supre força para o aparelho de governo, a partir de um ponto situado no próprio compartimento desse aparelho, ou alimentado diretamente pelas barras de força do quadro elétrico que alimenta os circuitos de força do aparelho em questão, em um ponto do quadro elétrico adjacente à saída da alimentação do circuito que supre força para o aparelho de governo; .2 no compartimento do aparelho de governo, deverão ser providos dispositivos para desligar qualquer sistema de controle acionado do passadiço, do aparelho de governo ao qual está ligado; .3 o sistema deverá ser capaz de ser acionado de um local situado no passadiço; .4 no caso de uma falha na alimentação elétrica do sistema de controle do aparelho de governo, deverá ser dado um alarme sonoro e visual no passadiço; e 229 .5 proteção contra curto-circuito somente deverá ser provida para os circuitos que alimentam o sistema de controle do aparelho de governo. 9 Os circuitos de energia elétrica e os sistemas de controle do aparelho de governo, com os componentes que os integram, cabos e canalizações, tal como exigido por esta regra e pela regra 30, deverão estar separados, tanto quanto possível, ao longo de todo seu comprimento. 10 Deverão existir meios de comunicação entre o passadiço e o compartimento do aparelho de governo. 11 O ângulo do leme deverá: .1 ser indicado no passadiço, se o aparelho de governo for acionado por fonte de energia. Essa indicação deverá ser independente do sistema de controle do aparelho de governo; .2 ser reconhecido no compartimento do aparelho de governo. 12 Todo aparelho de governo acionado por energia hidráulica deverá ser dotado de: .1 dispositivos para manter a limpeza do fluido hidráulico, levando-se em conta o tipo e o projeto do sistema hidráulico; .2 alarme de baixo-nível para cada reservatório de fluido hidráulico, para dar a mais antecipada indicação possível da ocorrência de vazamento de fluido hidráulico. Deverão ser dados alarmes sonoros e visuais no passadiço e nos compartimentos de máquinas onde possam ser facilmente percebidos; e .3 um tanque fixo de armazenamento com capacidade suficiente para recarregar, no mínimo, um dos sistemas de transmissão de potência, inclusive seu reservatório, quando for exigido que o aparelho de governo principal seja acionado por fonte de energia. O tanque de armazenamento deverá estar permanentemente conectado por canalização apropriada, a fim de que os sistemas hidráulicos possam ser prontamente recarregados de um local situado no compartimento do aparelho de governo, e deverá ser dotado de indicadores de nível. 13 Os compartimentos dos aparelhos de governo deverão: .1 ser de fácil acesso e, tanto quanto possível, separados dos compartimentos de máquinas; e 230 .2 ser providos com disposições adequadas para garantir o acesso para trabalho nas máquinas e controles do aparelho de governo. Essas disposições deverão incluir corrimões e estrados, bem como outras superfícies não escorregadias, a fim de assegurar condições de trabalho adequadas no caso de vazamento do fluido hidráulico. 14 Quando for exigido que a madre do leme tenha diâmetro superior a 230 mm na parte junto à cana do leme, excluindo-se o reforço para navegação no gelo, deverá haver possibilidade de entrar automaticamente em ação, em 45 segundos, um suprimento alternativo de energia, capaz de, no mínimo, alimentar a unidade motora do aparelho de governo, unidade essa com características obedecendo às exigências do parágrafo 4.2, e alimentar, também, seu associado sistema de controle e o indicador de ângulo do leme; esse suprimento alternativo de energia poderá ser uma fonte de emergência de energia elétrica, ou uma fonte independente de energia localizada no compartimento do aparelho de governo. A referida fonte de energia independente deverá ser usada somente para esse propósito. Em todo navio cuja arqueação bruta for igual ou superior a 10.000, a fonte de energia alternativa deverá ter a capacidade de funcionar continuamente, no mínimo durante 30 minutos, e em qualquer outro navio, durante 10 minutos, no mínimo. 15 Todo navio-tanque, navio de produtos químicos e navio transportador de gás, de arqueação bruta igual ou superior a 10.000, e em cada outro navio de arqueação bruta igual ou superior a 70.000, o aparelho de governo principal deverá consistir de duas ou mais unidades motoras idênticas, obedecendo ao que está estabelecido no parágrafo 6. 16 Todo navio-tanque, navio de produtos químicos ou navio transportador de gás, de arqueação bruta igual ou superior a 10.000, deverá, de acordo com o parágrafo 17, obedecer ao seguinte: .1 o aparelho de governo principal deverá ser de tal modo planejado, que no caso de perda da capacidade de governo do navio, devido a uma única falha em qualquer um dos sistemas de transmissão de energia do aparelho de governo principal, excluindo-se a cana do leme, o quadrante ou componentes que desempenham a mesma função, ou à falha dos dispositivos acionadores do leme, a capacidade de governo deverá estar recuperada em não mais de 45 segundos, após a perda de um dos sistemas de transmissão de energia; .2 o aparelho de governo principal deverá compreender igualmente: .2.1 dois sistemas de transmissão de energia independentes e distintos, cada qual capacitado a atender às exigências do parágrafo 3.2; ou 231 .2.2 no mínimo dois sistemas de transmissão de energia idênticos, que, funcionando simultaneamente em operação normal, deverão ser capazes de atender às exigências do parágrafo 3.2. Quando for necessário atender a presente exigência, os sistemas hidráulicos de transmissão de energia deverão estar interligados entre si. Vazamentos de fluido de um dos sistemas hidráulicos de transmissão de energia deverão ser capazes de serem detectados, e o sistema avariado deverá ser automaticamente isolado, de maneira tal que o outro sistema ou sistemas continuem a funcionar plenamente. .3 outros aparelhos de governo, que não sejam do tipo hidráulico, deverão ter padrões de desempenho equivalentes. 17 Para navios-tanque, navios de produtos químicos e navios transportadores de gás, de arqueação bruta igual ou superior a 10.000, mas com menos de 100.000 toneladas de porte bruto, podem ser autorizadas outras soluções que não as constantes do parágrafo 16, que não precisem obrigatoriamente aplicar o critério de falha única do dispositivo acionador, ou dos dispositivos acionadores do leme, desde que tenha sido conseguido um padrão equivalente de segurança e que: .1 em caso de perda de governo devido a uma falha única de um elemento qualquer do sistema de canalizações, ou de uma das unidades motoras, a capacidade de governo do navio deverá estar restabelecida dentro de 45 segundos; e .2 quando o aparelho de governo tiver somente um único dispositivo acionador do leme, atenção especial deve ser dada à análise dos esforços para o projeto em questão, incluindo análises de fadiga e de fraturas mecânicas, como apropriado, análises essas relativa ao material utilizado, bem como à instalação dos dispositivos de selagem, e também aos testes, à inspeção e ao estabelecimento de efetiva manutenção. Levando em consideração esses antecedentes, a Administração deverá adotar regras tratando do fornecimento de Diretrizes para aceitação de dispositivos não-duplicados de acionadores de leme para navios-tanque, navios de produtos químicos e navios transportadores de gás, de arqueação bruta igual ou superior a 10.000, porém com menos de 100.000 toneladas de porte bruto, regras essas adotadas pela Organização. 232 18 Para um navio-tanque, um navio de produtos químicos e um navio transportador de gás, de arqueação bruta igual ou superior a 10.000, porém, com menos de 70.000 toneladas de porte bruto, a Administração poderá, até 1º de setembro de 1986, aceitar um sistema de aparelho de governo com certificado de confiabilidade comprovada, não obedecendo, entretanto, ao critério de falha única requerido para um sistema hidráulico, constante do parágrafo 16. 19 Todo navio-tanque, navio de produtos químicos ou navio transportador de gás, de arqueação bruta igual ou superior a 10.000, construído antes de 1º de setembro de1984, deverá obedecer, até 1º de setembro de 1986, ao seguinte: .1 às exigências dos parágrafos 7.1, 8.2, 8.4, 10, 11, 12.2, 12.3 e 13.2; .2 deverá ser provido de dois sistemas independentes de controle do aparelho de governo, cada um podendo ser operado do passadiço. Isto não exige duplicidade da roda ou da cana do leme; .3 se o sistema de controle do aparelho de governo que estiver em operação falhar, o segundo sistema de controle deverá ser capaz de ser colocado imediatamente em funcionamento, acionado do passadiço; e .4 cada sistema de controle do aparelho de governo, se elétrico, deverá ser servido separadamente por circuito próprio, alimentado pelo circuito de força do aparelho de governo ou diretamente pelas barras de força do quadro elétrico que alimenta os circuitos de força do aparelho em questão, em um ponto do quadro elétrico adjacente à saída da alimentação do circuito que supre força para o aparelho de governo. 20 Complementando as exigências do parágrafo 19, em todo navio-tanque, navio de produtos químicos ou navio transportador de gás, de arqueação bruta igual ou superior a 40.000, construídos antes de 1º de setembro de 1984, o aparelho de governo deverá, até 1º de setembro de 1988, ser de tal modo planejado, que, no caso de ocorrer uma avaria única nas canalizações ou em uma das unidades motoras, a capacidade de governo do navio possa ser mantida, ou, então a movimentação do leme possa ser limitada de maneira que a capacidade de governo possa ser prontamente restabelecida. Isto deverá ser conseguido por: .1 dispositivos independentes restringindo os movimentos do leme; ou .2 válvulas de ação rápida que podem ser manobradas manualmente para isolar, das canalizações hidráulicas externas, o acionador ou acionadores, juntamente com dispositivos de recarregar diretamente os acionadores, por meio de uma bomba fixa e independente, dotada de fonte de energia própria e sistema de canalizações; ou 233 .3 uma instalação tal que viabilize, quando sistemas motrizes hidráulicos estejam interconectados, a detecção de vazamento de fluído hidráulico e que o sistema avariado seja isolado automaticamente, ou então, que o outro sistema permaneça em pleno funcionamento. Regra 30 Exigências complementares para aparelho de governo elétrico e eletro-hidráulico 1 Dispositivos para indicar que os motores do aparelho de governo elétrico e eletro-hidráulico estão em funcionamento deverão estar instalados no passadiço, e em local adequado do controle das máquinas principais. 2 Cada aparelho de governo elétrico ou eletro-hidráulico compreendendo uma ou mais unidades motoras deverá estar servido, no mínimo, por dois circuitos exclusivos alimentados diretamente pelo quadro elétrico principal; entretanto, um dos circuitos poderá ser alimentado por meio do quadro elétrico principal; entretanto, um dos circuitos poderá ser alimentado por meio do quadro elétrico de emergência. Um aparelho de governo auxiliar elétrico ou eletro-hidráulico associado com um aparelho de governo principal elétrico ou eletro-hidráulico pode ser ligado a um dos circuitos que alimenta este referido aparelho de governo principal. Os circuitos alimentando um aparelho de governo elétrico ou eletro-hidráulico deverão ter a devida capacidade para alimentar todos os motores que podem ser simultaneamente ligados a esses mencionados circuitos, motores esses que podem ser exigidos a entrar em funcionamento ao mesmo tempo. 3 Proteção contra curto-circuito e um alarme de sobrecarga deverão estar instalados em tais circuitos e motores. Proteção contra excesso de corrente, inclusive corrente de partida, se instalada, não deverá ter capacidade menor do que a que é suficiente para duas vezes a intensidade da corrente a plena carga do motor ou circuito que está sendo protegido, e deverá ser de tal modo planejado que permita a passagem das correntes apropriadas de partida. Quando for utilizada uma alimentação de corrente trifásica, deverá existir um alarme que indicará falha de qualquer uma das fases. Os alarmes exigidos neste parágrafo deverão ser igualmente sonoros e visuais e deverão estar situados em posição de onde sejam facilmente percebidos nos compartimentos das máquinas principais ou no centro de controle da máquina, local de onde a instalação principal de máquinas é, normalmente, controlada, e também deverão satisfazer às exigências da regra 51. 234 4 Quando em um navio de arqueação bruta menor do que 1.600, for exigido, pela regra 29.4.3, um aparelho de governo auxiliar a ser acionado por fonte de energia nãoelétrica, ou for acionado por um motor elétrico, prioritariamente previsto para outros serviços, o aparelho de governo principal pode ser alimentado por um circuitos do quadro elétrico principal. Quando tal motor, prioritariamente previsto para outros serviços, for posto para acionar esse referido aparelho de governo auxiliar, a Administração pode dispensar as exigências do parágrafo 3 se julgar satisfatórios os dispositivos de proteção, juntamente com as exigências das regras 29.5.1 e .2 e 29.7.3, aplicáveis ao aparelho de governo auxiliar. P 8 8. . 4 4 S Si i s st t e em ma a d de e g go ov ve er r n no o e e p pr r o op pu ul l s sã ão o a az zi i m mu ut t a al l O Sistema de Propulsão azimutal oferece maior manobrabilidade, pois os propulsores giram 360º, o que faz aumentar em 10 (dez) vezes eficiência em relação aos lemes convencionais. Com a eliminação de eixos propulsores e lemes, também eliminou a necessidade de docagens da embarcação. Considerando o estado da via, de passos de navegação com bancos de areia, objetos flutuantes (paus e galhos), as linhas e redes de pesca, o sistema de propulsão convencional sofre sistematicamente avarias, o que obriga docagem da embarcação para reparos. Com o sistema Azimutal, basta apertar um botão que todo o conjunto propulsor pivoteia e sai da água, onde os reparos podem ser efetuados com o navio flutuando e em qualquer local da hidrovia. 235 Figura 8.15 Propulsor azimutal - “htps://www.schottel.de” Figura 8.16 Propulsores azimutais - “htps://www schottel.de” Principais vantagens do propulsor azimutal: • combinação do sistema de transmissão elétrico com componentes mecânicos aprovados; • alto grau de utilização; • transmissão azimutal altamente eficiente; • excelente manobrabilidade devido ao comando de manobra de 360°; • o motor elétrico fica localizado no tubo de suporte, instalado na embarcação; • não é necessário ter linha de eixo; • design extremamente compacto; 236 • fácil de instalar no estaleiro; • disponível na versão com um único hélice e bocal ou na versão com duplo hélice. Propulsor lateral utilizado para manobras do navio Propulsor lateral de proa (bow thruster) - Consiste de uma hélice de passo variável, que desloca a proa para boreste e bombordo, de acordo com o sentido da carga. A B Figura 8.17: A) Túnel Anti-Sucção; B) Propulsor transverasl – “htps://www schottel.de” O versátil “L-Drive Thruster” atua em aplicações com mecanismos de transmissão, tanto horizontais quanto verticais, otimizando a localização do motor principal e assegurando uma instalação econômica e que ocupa pouco espaço. O “L-Drive Thruster” é diretamente acoplado ao mecanismo de transmissão do motor principal, com a potência sendo transmitida via um único par de engrenagens até a hélice. A direção do propulsor é invertida por meio de uma caixa reversora nas aplicações a diesel, ou pela inversão direta de rotação com o uso de um motor hidráulico ou elétrico. Os propulsores com passo variável são instalados da mesma forma que os propulsores de passo fixo; no entanto, para mudança de direção do propulsor de transmissão a diesel, não é necessária caixa reversora. 237 Figura 8.18 Configurações de propulsor lateral - “htps://www.schottel.de” Figura 8.19 Configuração especial elasticamente montada - “htps://www.schottel.de” Propulsores com duplo hélice Figura 8.20 Propulsores com duplo hélice - “htps://www.schottel.de” 238 O propulsor com duplo hélice (Twin-Propeller) é a otimização bem sucedida do sistema Ruderpropeller, com um aumento de eficiência propulsiva de até 20%. O TP é o propulsor ideal para todos os navios de média velocidade. Com a utilização de dois hélices montados num mesmo eixo, girando na mesma direção e aletas direcionais integradas ao propulsor, obtêm-se, entre outras, as seguintes vantagens: alta confiabilidade devido à construção simples e com poucas peças móveis, redução do diâmetro do hélice sem comprometimento da eficiência, baixo consumo de combustível e baixo custo de manutenção Hélices de passo controlável Figura 8.21 Hélices de passo controlável - “htps://www.schottel.de” O propulsor de passo controlável (Controllable Pitch) é um propulsor que pode ser utilizado em qualquer tipo de navio. Métodos de cálculo avançado permitem uma integração perfeita dos sistemas de propulsão SCP ao casco do navio, maximizando sua eficiência e minimizando a geração de ruídos. A simplicidade da estrutura dos propulsores CP e a sua construção robusta garantem um baixo índice de manutenção e asseguram uma vida útil longa a todos os seus componentes. 239 T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 8 8. . 1 – Completar as frases seguintes: a - ............. são cabos de aço, correntes ou cadeias Galle, que transmitem o movimento da roda do leme ao leme. b - Na transmissão hidráulica usa-se um ..............; na transmissão elétrica são usados ........ c – A voz de manobra “..............” quer dizer: – Carregar rapidamente o leme para o bordo oposto àquele que se achava carregado até que a proa pare de guinar, trazendo-o, em seguida, a meio. d – A voz de manobra “.................” significa: – Informar o bordo e de quantos graus está carregado o leme. e -– ............... é o dispositivo através do qual o navio deve manter-se em um determinado curso sem a interferência do timoneiro 2 – Segundo as recomendações da convenção SOLAS como deverão ser os compartimentos dos aparelhos de governo de um navio quanto à acessibilidade? 3 – Cite cinco vantagens do sistema de propulsão azimutal. 240 R Re es sp po os st ta as s d do o t te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 8 8. . 1a – Gualdropes 1b – telemotor; motores auto-sincronizados). 1c – “Quebra a guinada!” 1d – “Como diz o leme?” 1e – Piloto automático 2 – Os compartimentos dos aparelhos de governo deverão: 1) ser de fácil acesso e, tanto quanto possível, separados dos compartimentos de máquinas; e 2) ser providos com disposições adequadas para garantir o acesso para trabalho nas máquinas e controles do aparelho de governo. Essas disposições deverão incluir corrimões e estrados, bem como outras superfícies não escorregadias, a fim de assegurar condições de trabalho adequadas no caso de vazamento do fluido hidráulico. 3 – Vantagens: • combinação do sistema de transmissão elétrico com componentes mecânicos aprovados; • excelente manobrabilidade devido ao comando de manobra de 360°; • não é necessário ter linha de eixo; • “design” extremamente compacto; e • fácil de instalar no estaleiro. Muito bem! Continue firme nos seus propósitos. 241 UNIDADE 9 APARELHOS DE FORÇA DO CONVÉS N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i conhecer os diversos aparelhos de força encontrados em navios. identificar os componentes principais dos aparelhos de força. aprender o funcionamento dos aparelhos de força. aprender a diferença entre molinete e cabrestante. Aprender os principais procedimentos operacionais e de manutenção dos aparelhos de força do convés. 9 9. . 1 1 A Ap pa ar r e el l h ho os s d de e f f o or r ç ça a d do o c co on nv vé és s d do os s n na av vi i o os s e e s se eu us s f f u un nc ci i o on na am me en nt t o os s Vários são os aparelhos de força utilizados nos navios mercantes. Eles servem para carregar e descarregar as cargas e utensílios necessários para entrar e sair do navio. Entre esses aparelhos estão também as máquinas do aparelho de fundear e suspender. Passaremos a mostrar alguns desses aparelhos. Paus-de-carga ou lanças a. Definição – Lança ou pau-de-carga – Verga de madeira, ou de aço, que tem uma extremidade presa a um mastro ou a uma mesa junto a este, ligando-se a outra extremidade ao topo do mastro por meio de um amante e servindo de ponto de aplicação a um aparelho de içar. É em geral colocada junto a uma escotilha e serve para içar ou arriar a carga nos porões do navio. Quando no local em que está situado o pau-de-carga não há um mastro, o amante fixa-se a uma coluna vertical chamada toco ou pescador. Ver figura a seguir. 242 Figura 9.1 – Perfil de um cargueiro – Arte Naval (FONSECA, 1995) b. Função – São instalados nos navios mercantes para a carga e descarga de mercadorias. Ocasionalmente, alguns navios de guerra também empregam paus-de- carga para manobra de embarcações, aviões, torpedos etc. c. Nomenclatura – Um pau-de-carga compõe-se de pé (a extremidade fixa), corpo (a parte média) e lais (a extremidade livre). O pé tem um pino de aço que se chama garlindéu e emecha numa peça fixa ao mastro ou num ponto próximo a ele. Esta peça fixa tem o nome de cachimbo. O garlindéu, que é um eixo vertical, prende-se ao pau-de-carga por meio de outro pino horizontal, constituindo ambos um conjunto de dois eixos a 90°; isto representa uma junta universal, que permite ao pau-de-carga movimentar-se em qualquer direção. No lais, há um aro de chapa, que se chama chapa do lais, onde se encontram usualmente quatro olhais para os cabos do aparelho do pau-de-carga. Figura 9.2 – Pau-de-carga – Arte Naval (FONSECA, 1995) d. Aparelho do pau-de-carga Amante é o aparelho que serve para içar ou arriar o pau-de-carga, ou para agüentá-lo ao alto, na posição que se desejar; uma de suas extremidades se fixa no lais do pau-de-carga e a outra vai ter ao calcês do mastro. 243 Guardins são os aparelhos que permitem o movimento lateral do pau-de-carga, ou o mantém na posição desejada durante as manobras de carga ou descarga; há dois guardins, um para boreste (BE) e outro para bombordo (BB). Cada guardim fixa-se, numa extremidade, à chapa do lais do pau-de-carga, e na outra extremidade, em pontos convenientes do convés, usualmente junto às amuradas. O aparelho de içar e arriar a carga consta de uma catarina para os paus-de- carga usuais, ou uma talha (ou estralheira), para os paus-de-carga de serviço pesado. e. Especificações – Os paus-de-carga podem ser de madeira, de tubo de aço ou de treliça. Para cargas até 3 toneladas, a madeira é muito empregada; para cargas de 3 a 20 toneladas, ou mais, os paus-de-carga são geralmente de seção tubular, como os mastros. A treliça, uma estrutura feita de perfis de aço, é usada somente para grandes pesos, em geral de 20 toneladas para cima. As figuras 9.3 e 9.4 apresentam instalações típicas dos paus-de-carga. Figura 9.3 – Instalação típica dos paus-de-carga para pesos médios (até 6 toneladas) – Arte Naval (FONSECA, 1995) 244 Figura 9.4 – Pau-de-carga para grandes pesos - Arte Naval (FONSECA, 1995) Em cada escotilha, o número de paus-de-carga depende do tamanho da escotilha e da maneira como eles são aparelhados. Na instalação mais comum, que é a de paus-de-carga conjugados, há apenas dois paus-de-carga em cada lado do mastro. Quando os paus-de-carga devem trabalhar independentemente um do outro, há geralmente quatro paus-de-carga em cada extremidade de escotilha. Com o pau-de-carga inclinado de 35° a 45° sobre a horizontal, o gato do aparelho de carga pode alcançar até cerca de 2/3 do comprimento da escotilha. Com o pau-de-carga na posição de través (ângulo de 90°em relação ao plano diametral do casco), o alcance para fora do costado do navio varia de 2,5 metros para os navios pequenos de cabotagem até 4 a 7,5 metros para os cargueiros de tamanho médio. O diâmetro dos paus-de-carga é ligeiramente maior na parte média, onde são maiores os esforços de flexão. O poleame empregado no aparelho dos paus-de-carga é do tipo lubrificado e se fixa sempre por meio de manilha, em vez de gatos. A figura abaixo apresenta um dispositivo com paus-de-carga prontos para operar. 245 Figura 9.5 – Paus-de-carga prontos para operar. Os guardins foram passados de modo a ficar um sobre a escotilha e outro para fora - Arte Naval (FONSECA, 1995) Amante – Pode ser de cabo de fibra ou de aço, sendo o último o mais empregado. O amante é quase sempre móvel, isto é, consta de um aparelho de laborar, para permitir içar ou arriar o pau-de-carga. Há vários tipos de amante, conforme o aparelho de laborar empregado: Amante singelo – Um dos chicotes de um cabo de aço faz arreigada fixa num olhal do lais do pau-de-carga; o outro chicote gurne num moitão fixo ao mastro, desce junto a este e vai ser manilhado a um dos três furos de um triângulo de chapa grossa. Num outro furo desta chapa prende-se um cabo (geralmente um cabo de aço forrado de merlim), que vai servir de tirador, indo ao guincho depois de passar por um moitão junto ao pé do mastro. No terceiro furo da chapa, prende-se uma corrente forte (calibre = 1 pol.) chamada boça. O amante é içado ou arriado como qualquer outro aparelho de laborar, alando-se o tirador por meio do guincho; quando o pau-de-carga atinge a altura desejada, o amante é aboçado, prendendo-se a corrente a um olhal colocado no convés. Assim a boça (corrente) fica agüentando o pau-de-carga e o peso da carga, retirando-se este esforço do tirador e do guincho, durante as manobras de carga e descarga. 246 Figura 9.6 – Amante singelo, com boça de chapa - Arte Naval (FIGURA, 1995) Amante de talha dobrada ou de estralheira – Consta de uma talha dobrada ou uma estralheira dobrada, de cabo de aço. O cadernal de onde sai o tirador da talha (ou estralheira) é fixo ao mastro, e o outro ao lais do pau-de-carga. O tirador desce junto ao mastro, gurne por uma patesca no pé do mastro e vai dar volta no guincho. Também neste caso, deve-se aboçar o amante quando o pau-de-carga está na altura desejada, para retirar o esforço de sobre o guincho durante as manobras da carga. Para isto, passa-se uma boça de corrente, com fiel de cabo de fibra. A boça é passada no tirador do amante, com cotes espaçados de 30 a 45 centímetros, e depois dão-se algumas voltas redondas com o fiel, no sentido oposto ao da cocha do cabo de aço (tirador), agüentando o fiel sob mão. Soleca-se o tirador desenrolando até que a boça fique bem tesada. Dá-se volta ao tirador num cunho fixo ao mastro ou a outro ponto próximo, com duas voltas redondas, ou três voltas falidas, pelo menos. Depois de dadas estas voltas, abotoa-se junto ao cunho com merlim ou outro cabo fino qualquer, de fibra. Amante com aparelho – É um amante singelo, cujo cabo de aço faz arreigada fixa no lais do pau-de-carga, gurne por um moitão no mastro, desce junto a este e vem se amarrar a uma talha dobrada de cabo de fibra, um pouco acima do convés. A talha toma o nome de beta e é usualmente aboçada por um cabo de fibra, de modo semelhante ao descrito anteriormente. Guardins – Os guardins constam de uma talha de cabo de fibra ou um cabo de aço singelo amarrado ao cadernal superior de uma talha de cabo de fibra. O cadernal 247 inferior da talha é manilhado ao convés, em um olhal disposto de modo que o guardim forme um ângulo reto, ou aproximadamente reto, com o pau-de-carga. Quando os paus-de-carga são instalados aos pares, o que é usual, há somente os guardins externos que se amarram às amuradas, sendo os internos substituídos por um teque que liga os dois paus entre si pelos laises. Aparelho de içar – O aparelho de içar e arriar a carga é geralmente um simples retorno (aparelho de laborar sem multiplicação de potência), no qual se emprega uma catarina manilhada ao lais do pau-de-carga. Contudo, nos cargueiros usuais o porão nº 2 tem um pau-de-carga para grandes pesos, cujo aparelho de içar a carga é uma talha dobrada ou uma estralheira dobrada. O tirador do aparelho gurne por um retorno-guia (com ou sem rodete), colocado na face inferior do pau-de-carga, labora num moitão fixo ao mastro abaixo do cachimbo e vai ser manilhado ao tambor do guincho. O cabo é de aço, de 5/8 da polegada, para as cargas usuais; seu comprimento é tal que, com a carga arriada no porão, ainda deve haver algumas voltas no tambor do guincho. As roldanas do poleame são de metal fundido e são lubrificadas, com graxa ou grafite; a caixa do poleame, gatos, manilhas etc. são de ferro ou aço macio; a caixa do poleame pode ser também de ferro fundido maleável. O poleame é escolhido com um fator de segurança mínimo de 5, tem a carga de trabalho marcada nele, e o fabricante deve fornecer um certificado de que foi submetido a prova. Cabrestante e molinete Cabrestante – Aparelho constituído por um tambor vertical comandado por motor elétrico ou por máquina a vapor, podendo também ser manobrado a mão; é situado num convés e serve para alar uma espia ou para suspender a amarra, fazendo parte, neste caso, do aparelho de fundear e suspender. 248 Figura 9.7 – Cabrestante – Arte Naval (FONSECA, 1995) Figura 9.8 Cabrestante – “fotografado pelo autor” Molinete – Aparelho constituído por um ou dois tambores (saias) ligados a um eixo horizontal comandado por motor elétrico ou por máquina a vapor; é situado num convés e serve para alar uma espia, o tirador de um aparelho de içar etc., e também para suspender a amarra, neste caso fazendo parte do aparelho de suspender. Figura 9.9 Molinete - "http://marine.rolls-royce.com¨ 249 Figura 9.9a - Arranjo básico de molinete/guincho Enquip série GHN com tambor duplo “www.enquip.com.br” Funções – Cabrestantes e molinetes podem ser desenhados e construídos para os seguintes fins: 1) içar e arriar a amarra por meio da coroa de Barbotin (nesta função o guincho toma o nome de molinete, ou bolinete); 2) alar as espias ou qualquer outro cabo em manobras de peso que exijam grande esforço, por meio de saia; as máquinas de suspender que possuem saia fazem também este serviço; e 3) alar os cabos dos aparelhos dos paus-de-carga e outros aparelhos de içar por meio de um sarilho montado em seu eixo (guincho). Tipos – Cabrestantes e molinetes podem ser classificados de acordo com a sua máquina. 1) máquina a vapor – Era a única usada no passado e ainda é muito empregada, principalmente nos navios mercantes. Atende bem ao serviço; as desvantagens são: baixo rendimento, grande peso, tempo necessário para aquecer e, principalmente, necessidade de longas canalizações de vapor sujeitas a avarias em combate e a congelar em climas frios. Veja figura abaixo. 250 Figura 9.10a – Máquina de suspender a vapor – Arte Naval (FONSECA, 1995) A máquina de suspender a vapor é geralmente um guincho duplo; consta de um cilindro reversível com válvula de distribuição em “D”, sendo o vapor admitido por uma válvula de garganta. Ela aciona o eixo da coroa (ou da saia) por meio de roda dentada e parafuso sem fim, engrenagem que possui irreversibilidade mecânica. As engrenagens são cobertas por chapas de proteção, que protegem o material e também o pessoal que manobra. O molinete é capaz de alar ambas as amarras simultaneamente ou cada uma separadamente. Os ferros podem ser largados independentemente, seja pelas boças da amarra, estando os freios mecânicos e as embreagens das coroas desligadas, seja pelo uso dos freios mecânicos com as boças da amarra e as embreagens das coroas soltas, ou pelo uso da máquina a vapor estando as coroas embreadas. Entretanto, a manobra usual é fundear com um só ferro, largando-o por meio do freio. Os dispositivos de comando da máquina são a válvula de garganta que admite o vapor, regulando a velocidade, e a válvula de distribuição comandada por uma alavanca de mão, que inverte o sentido de rotação ou faz parar a máquina; 251 2) motor elétrico – Para arrancar a âncora do fundo, o motor deve ser de corrente contínua, grande e pesado. Apresenta melhor rendimento e é mais caro que a máquina a vapor. Os cabos elétricos são mais fáceis de levar até a proa por zonas protegidas do navio. Veja figura a seguir. Figura 9.10b – Máquina de suspender elétrica – Arte Naval (FONSECA, 1995) Podem ser empregadas engrenagens de parafuso sem fim ou cilíndricas; no caso de engrenagens cilíndricas, a máquina de suspender é travada pela ação instantânea do freio elétrico. Os molinetes elétricos são de desenho e construção similares aos descritos em (1), exceto que o motor é elétrico e o dispositivo de comando é um reostato de partida. O motor deve ser totalmente estanque à água e ter características de variação de velocidade; e (3) sistema hidrelétrico (abaixo figurado) – Muito usado nos navios modernos. Consiste em um motor elétrico de alta velocidade, portanto pequeno, de corrente contínua ou alternada, acionando o eixo da coroa (ou da saia) por meio de uma transmissão hidráulica e de engrenagens cilíndricas. O sistema é o mais eficiente, porém o mais caro de instalar. A transmissão hidráulica é feita pelos sistemas “Waterbury” ou “Hele Sham”, os quais consistem em duas partes, a saber: Transmissor (lado A) – acionado diretamente pelo motor elétrico; durante a manobra funciona com velocidade e sentido de rotação constantes. O transmissor é uma bomba capaz de fornecer um certo débito de líquido (óleo ou água glicerinada) a uma determinada pressão. 252 Figura 9.10c – Máquina de suspender eletro-hidráulica – Arte Naval (FONSECA, 1995) Receptor (lado B) – acionando o rodete de engrenagem do eixo da coroa (ou da saia), trabalha com o líquido recebido do transmissor (lado A). Para se obter variações de velocidade da coroa (ou da saia), ou mudança do sentido de rotação, o único elemento a controlar é uma placa oscilante do lado A. Esta placa controla o débito e o sentido de escoamento do fluido, e assim determina a velocidade e a direção do lado B. Resumindo, as vantagens do sistema hidrelétrico são: pequeno motor elétrico funcionando a regime constante durante a manobra; transmissão hidráulica podendo operar em qualquer sentido e permitir amplas variações de velocidade com alto rendimento; e substituição da engrenagem de parafusos sem fim por uma cilíndrica, mais eficiente, sem perder a irreversibilidade mecânica. Turcos, lanças e guindastes As embarcações pequenas são içadas e arriadas por meio de turcos, lanças ou guindaste. Os turcos são quase sempre aparelhados aos pares, servindo apenas às embarcações que neles moram; somente as chalanas e botes pequenos podem ser manobrados por um turco singelo. As lanças e os guindastes podem servir a todas as embarcações que moram em picadeiros próximos. 253 Os turcos permitem uma manobra mais rápida de arriar, e por isto são os únicos aparelhos usados para as embarcações dos navios mercantes, nos quais não se faz objeções ao espaço que elas ocupam. Nos modernos navios, onde os espaços junto à borda são quase sempre necessários aos sistemas de direção de tiro e a outras manobras, as lanças e os guindastes podem ser preferidos aos turcos. Disparar um turco é movimentá-lo para fora. Tipos de turcos a. Turco comum (abaixo figurado) – Constituído por um ferro redondo (maciço) ou por um tubo que é recurvado na parte superior e gira em torno de seu próprio eixo vertical. Sua construção é simples, mas exige muitos homens para as manobras de disparar e recolher; estas manobras são feitas movendo-se um turco de cada vez, porque a distância entre os turcos é menor que o comprimento da embarcação. Figura 9.11 Turco comum – Arte Naval (FONSECA, 1995) Chama-se balanço à distância entre a cabeça de um turco e seu eixo. Nos turcos comuns, a embarcação pode ser conduzida em picadeiros (turcos para dentro) ou nos turcos (turcos disparados). Nomenclatura dos turcos comuns – Os turcos comuns são desmontáveis podendo ficar o convés completamente safo. Suas partes principais, abaixo representados são: cabeça – Extremidade superior, que termina num olhal onde engata o aparelho de içar. curva – Parte superior, curva; possui, a meia altura, uma roldana sobre a qual labora o tirador da talha durante a manobra de arriar; para içar, o tirador não deve laborar nela, porque isto só servirá para aumentar a resistência de atrito. 254 pé – Parte inferior, que descansa em um cachimbo de ferro, fixada ao costado em altura conveniente. Um pouco acima do cachimbo, e aproximadamente no nível da borda do navio, fica a palmatória, aro de ferro que agüenta o turco na posição vertical. No cachimbo, o turco trabalha sobre um mancal de esfera, que reduz o atrito resultante de seu próprio peso. aparelho dos turcos comuns – Para aparelhar os turcos comuns são necessárias as seguintes peças: talhas ou estralheiras – Constituem o aparelho de içar propriamente dito, e cujo tirador vai dar volta em um cunho colocado sobre o próprio turco ou sobre o convés, ao pé dele. patarrases – Cabos de aço em número de três, o patarrás de vante, o do meio, e o de ré, servindo para aguentar os turcos na posição conveniente. O patarrás do meio liga as cabeças dos dois turcos. Os patarrases de vante e de ré terminam em mãos com sapatilho, aos quais se fixam cabos de fibra (fiéis) para dar volta nos olhais colocados junto à borda, no convés, para vante e para ré dos turcos, respectivamente. Esses fiéis podem ser substituídos por macacos. Veja figura abaixo. Figura 9.12 Embarcação pequena no turco – Arte Naval (FONSECA, 1995) Andorinhos ou retinidas de guia – Cabos de fibra, em número de quatro ou seis, amarrados a intervalos iguais no patarrás do meio; neles, os homens se seguram quando a embarcação é arriada guarnecida, o que se faz em mar grosso. 255 Figura 9.13 Concepção artística – Faina de arriar a baleeira – Arte Naval (FONSECA, 1995) Cabos de cabeço – Dois cabos singelos de fibra, cada um amarrado à cabeça de um turco. Apresentam as seguintes utilidades num par de turcos: 1) estando arriada a embarcação e havendo correnteza, facilitam as manobras de engatar e desengatar as talhas; 2) o pessoal pode embarcar por eles, com a embarcação arriada no mar; e 3) aguentam o peso da embarcação, que deixa de ser exercido sobre as talhas, durante a manobra de recolhê-la ao picadeiro e enquanto ela for conduzida içada nos turcos (neste último mister resguardam-se os cabos das talhas). Pau de contrabalanço – Verga de madeira forte, presa horizontalmente nos dois turcos, na altura em que deve ficar o verdugo da embarcação; contra ele é que as fundas atracam a embarcação para ficar bem peada. O verdugo, e não a borda da embarcação, é que deve encostar no pau de contrabalanço. Ele não é necessário quando a embarcação for transportada sobre os picadeiros; pode levar uma ou duas monelhas. Quando a embarcação fica muito alta, coloca-se uma escada de quebrapeito, do convés ao pau de contrabalanço. Fundas – Feitas de lona ou gaxetas de cabo; têm uma das extremidades amarrada às cabeças dos turcos e a outra dando volta em olhais na borda do navio, próximo aos pés dos turcos. As fundas se cruzam por fora da embarcação e servem para peiá-la no pau de contrabalanço, não permitindo que ela balance ou possa bater de encontro aos turcos. 256 Estropos – Os estropos das embarcações são constituídos por duas pernadas de corrente ou cabo de aço forte, ligados a um arganéu e tendo nos outros chicotes os gatos que vão engatar nos arganéus da quilha, da roda ou do cadaste da embarcação. Ao arganéu do estropo prendem-se ainda duas outras pernadas de menor resistência, que tomam o nome de trapas; as trapas vão engatar em olhais por dentro da falca e servem para não deixar a embarcação ficar adernada durante a manobra de içar ou arriar. Elas podem ser de cabo, pois não suportam o peso da embarcação, o qual deve ser sempre exercido sobre a quilha. Nas embarcações içadas por um par de turcos são necessários dois estropos, que em geral não são iguais: o de vante engata suas duas pernadas nos arganéus da roda e da quilha, e o de ré engata nos arganéus da quilha e do cadaste; nesses estropos, tanto as duas pernadas como as trapas são geralmente de corrente. Veja figura a seguir. Figura 9.14 Estropo para embarcações pesadas (içadas por lança ou guindaste) Nas embarcações içadas por guindaste, lança ou um só turco, o estropo é um só, as duas pernadas engatam sempre em arganéus da quilha, e as trapas são engatadas na borda, a meia-nau. Como há necessidade desses estropos serem mais compridos, eles podem ter as pernadas de cabo de aço terminando numa corrente curta, cujo gato vai então passar no arganéu da quilha; as trapas devem ser de cabo de aço. b. Turco de rebater – Semelhante em construção ao tipo comum, mas em vez de girar em torno de seu eixo vertical, é rebatido para dentro, movendo-se em torno de um eixo horizontal no pé dele, paralelo ao costado. A embarcação é conduzida nos turcos. É usado em navios de guerra e mercantes. 257 Figura 9.15 – Turco de rebater – Arte Naval (FONSECA, 1995) c. Turco quadrantal – O turco é recolhido ou disparado inclinando-se sobre um setor dentado que constitui seu pé e engraza numa cremalheira, conforme representação a seguir. Figura 9.16 –Turco quadrantal Wellin – Arte Naval (FONSECA, 1995) d. Turco rolante – É constituído por dois braços montados com rodetes sobre duas calhas (trilhos). Estas são paralelas e dispostas num plano perpendicular ao costado no navio. O turco édisparado por gravidade, sob ação do peso da embarcação. O movimento de disparar é dado por uma alavanca que solta o freio do sarilho onde está enrolado o próprio cabo que iça a embarcação. Neste primeiro movimento, o braço e a embarcação descem sobre a calha e, depois de ficar o turco disparado, a embarcação desce mais um pouco até ficar no nível do convés onde devem embarcar os passageiros. Um segundo movimento da alavanca do freio permitirá que a embarcação seja arriada ao mar. Veja representação a seguir. 258 Figura 9.17 – Turco rolante – Arte Naval (FONSECA, 1995) É o tipo mais empregado nos navios mercantes, por apresentar as seguintes vantagens: 1) a manobra de arriar é feita por um só homem; 2) o braço permite arriar a embarcação com o navio adernado em ângulo maior do que o mínimo de 15 graus exigido por lei; 3) a embarcação é conduzida nos turcos mas a uma altura de mais de 1,80 m sobre o convés, permitindo ser usado o espaço que fica livre neste; 4) são dispensadas as talhas, e os cabos dos dois turcos podem ser enrolados em um só sarilho; isto permite arriar a embarcação sempre na posição horizontal; e 5) A embarcação pode permanecer na altura do convés onde embarca o pessoal, e fica junto ao costado qualquer que seja a banda do navio. e. Turco articulado por gravidade Generalidades Este equipamento foi projetado para lançar e receber embarcações de 36” completamente carregadas (EDVPs). Duas embarcações podem ser acomodadas uma sobre a outra entre as partes dianteira e traseira dos braços do turco; uma terceira embarcação pode ser alojada ao lado do navio e suspensa pelas catarinas (estando o turco disparado para fora). Guindaste Um guindaste ou grua é um equipamento utilizado para a elevação e a movimentação de cargas e materiais pesados, usando uma ou mais máquinas simples para criar vantagem mecânica e então mover cargas além da capacidade humana. 259 São comumente empregados no transporte industrial para carregamento e descarregamento de cargas ou contâiners, organização de materiais pesados e para deslocamento de materiais com grande massa. Uma variante deste, com a mesma função, é conhecida como ponte rolante. Os guindastes podem ser controlados por um operador na cabine, ou ainda por uma pequena unidade de controle que pode comunicar via rádio, por infravermelhos ou ligada por cabo. Quando se utiliza um operador de cabina, os trabalhadores no chão podem comunicar-se com o operador via sinais visuais com as mãos. Uma equipe experiente pode posicionar cargas com grande precisão usando apenas estes sinais. Figura 9.18 Guindaste telescópico– “www.enquip.com.br” 9 9. . 2 2 Diferença entre cabrestante, molinete e máquina de suspender 1) cabrestante – Uma coroa de Barbotin ou uma saia ou ambas, montadas num eixo vertical operado à mão ou a motor, ou pelos dois meios, com linguetes na sua base para evitar a inversão brusca de movimento quando manobrado à mão. Eles são mais empregados nos navios de guerra, onde há necessidade de reduzir ao mínimo as obstruções à linha de tiro. De fato, sendo o eixo vertical, pode-se colocar somente a coroa ou a saia ou ambas, no convés, ficando o motor uma ou duas cobertas abaixo; esta disposição permite ainda maior proteção à máquina. Há uma coroa de Barbotin para cada amarra; 260 2) molinete – Coroa de Barbotin, saia ou ambas, ou ainda um sarilho, montados num eixo horizontal comandado à mão ou à máquina, ou pelos dois meios. Geralmente é duplo, isto é, tem duas coroas e duas saias, que podem estar montadas no mesmo eixo; assim um guincho atende a duas amarras. Construídos em um só bloco, isto é, todo o equipamento é colocado sobre o mesmo jazente no convés. Empregado nos navios mercantes, pois nestes não é questão primordial reduzir as obstruções no convés e, sim, aproveitar ao máximo seu volume interior; e 3) máquina de suspender – Nome dado aos cabrestantes e molinetes quando desenhados e construídos para suspender o ferro do navio e sua amarra; neste caso eles possuem a coroa de Barbotin, que passa a ser sua peça principal, e são colocados na proa (e às vezes na popa) dos navios. Os cabrestantes e guinchos comuns, construídos para diversos fins, não têm coroa e sua principal peça de movimento é a saia. Em geral, como vimos, os cabrestantes não constituem um só bloco, isto é, a coroa e a saia ficam no convés e o motor cobertas abaixo. Daí a tendência dos navios de guerra a chamar de cabrestante o conjunto saia-coroa, ficando o nome máquina de suspender para o motor que aciona esse conjunto. Preferimos empregar essa expressão no significado que foi dado anteriormente, pois o que realmente suspende o ferro e sua amarra é o motor acionando a coroa. 9 9. . 3 3 Procedimentos operacionais e de manutenção dos aparelhos de força do convés Os cuidados com o aparelho de suspender podem ser assim enumerados: 1) O aparelho de fundear e suspender é um equipamento vital, porque, muitas vezes, se baseia somente nele a segurança do navio; é desenhado e construído para trabalhar sob as mais severas condições de serviço e, justamente por isto, deve ser bem conservado e bem conduzido; 2) O Oficial que manobra na proa, o Mestre e todo o pessoal da Faxina do Mestre devem conhecer bem todas as manobras, tais como movimentar e parar a máquina, ligar e desligar a coroa, apertar e desapertar os freios, aboçar e desaboçar a amarra, operar com o mordente, enfim todas as manobras com o aparelho de suspender, que são fáceis de aprender e que, sendo bem executadas, eliminam qualquer possibilidade de acidente; 261 3) O Oficial responsável pelas boas condições das âncoras, das amarras, máquinas de suspender, espias etc. deve manter o Livro Histórico em dia, anotando o que representar a vida real deste equipamento; 4) O Mestre deve manter-se sempre certo de que o aparelho de suspender e fundear está pronto para o uso e em boas condições, seja em viagem ou no porto. Estando fundeado, deve verificar que nada impeça uma rápida manobra de suspender, recolher amarra, dar mais filame, ou mesmo destalingar a amarra em caso de emergência; 5) Estando o navio fundeado, o Oficial encarregado deve manter o Imediato ciente das condições de amarração e, com o assentimento do Comandante, modificá- las, se necessário. O Oficial de serviço, sendo o responsável pela segurança do navio, deve conhecer sempre as condições da âncora, da amarra e do aparelho de suspender; e 6) Navegando nas vizinhanças de terra, ou ao se aproximar de qualquer cais de atracação ou fundeadouro, o Oficial encarregado deve manter os ferros prontos a largar e as espias prontas à manobra. Próximo de um cais ou docas, ou navegando em canais estreitos, ou sondando em águas de pouco fundo, o aparelho de fundear pode tornar-se inesperadamente necessário para evitar acidentes e aborrecimentos. Manutenção (guindastes) Realizar as atividades de trabalho relacionadas com as ações de - manipular os pedais e alavancas de comando de marcha e direção do guindaste para verificar as condições para içar cargas; - acionar os comandos do guindaste para deixá-lo na posição para içar cargas; - acionar os pedais e alavancas de comando do guindaste para as operações de engate, elevação, giro, abaixamento e desengate da carga; - fazer a limpeza do guindaste para retirada da poeira acumulada no equipamento e nos seus implementos; - fazer a manutenção do guindaste verificando o nível de óleo do motor, da água, do óleo hidráulico. 262 T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 9 9. . 1 – Cite cinco aparelhos de força do convés dos navios. 2 – O que é um pau-de-carga. 3 – Nos paus-de-carga o que são “guardins”? 4 – Quais as principais funções dos cabrestantes e molinetes? 5 – Quais as vantagens de uma máquina de suspender com sistema hidro- elétrico? 6 – Nos turcos, o que são patarrases? 7 – O que é um guindaste? 8 – Estabeleça a diferença básica entre cabrestante e molinete. 263 R Re es sp po os st ta as s p pa ar ra a o os s T Te es st te es s d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 9 9 1 – Molinete, cabrestante, pau-de-carga, guindaste e turco. 2 – É uma verga de madeira, ou de aço, que tem uma extremidade presa a um mastro ou a uma mesa junto a este, ligando-se a outra extremidade ao topo do mastro por meio de um amante e servindo de ponto de aplicação a um aparelho de içar. 3 – Guardins são os aparelhos que permitem o movimento lateral do pau-de- carga, ou o mantém na posição desejada durante as manobras de carga ou descarga; há dois guardins, um para BE e outro para BB. 4 – As principais funções dos cabrestantes e molinetes são: a) içar e arriar a amarra por meio da coroa de Barbotin (nesta função o guincho toma o nome de molinete, ou bolinete); b) alar as espias ou qualquer outro cabo em manobras de peso que exijam grande esforço, por meio de saia; as máquinas de suspender que possuem saia fazem também este serviço; e c) alar os cabos dos aparelhos dos paus-de-carga e outros aparelhos de içar por meio de um sarilho montado em seu eixo (guincho). 5 – As vantagens do sistema hidroelétrico são: a) pequeno motor elétrico funcionando a regime constante durante a manobra; b) transmissão hidráulica podendo operar em qualquer sentido e permitir amplas variações de velocidade com alto rendimento; e c) substituição da engrenagem de parafusos sem fim por uma cilíndrica, mais eficiente, sem perder a irreversibilidade mecânica. 264 6 – São cabos de aço em número de três; o patarrás de vante, o do meio, e o de ré, servindo para agüentar os turcos na posição conveniente. O patarrás do meio liga as cabeças dos dois turcos. Os patarrases de vante e de ré terminam em mãos com sapatilho, aos quais se fixam cabos de fibra (fiéis) para dar volta nos olhais colocados junto à borda, no convés, para vante e para ré dos turcos, respectivamente. Esses fiéis podem ser substituídos por macacos. 7 – O guindaste é um equipamento utilizado para a elevação e a movimentação de cargas e materiais pesados, usando uma ou mais máquinas simples para criar vantagem mecânica e então mover cargas além da capacidade humana. 8 - O cabrestante é constituído de uma “coroa de barbotin” ou uma saia ou ambas, montadas num eixo vertical operado à mão ou a motor, ou pelos dois meios, com linguetes na sua base para evitar a inversão brusca de movimento quando manobrado à mão. Enquanto o molinete é constituído de uma “coroa de barbotin”, saia ou ambas, ou ainda um sarilho, montados num eixo horizontal comandado à mão ou à máquina, ou pelos dois meios. Geralmente é duplo, isto é, tem duas coroas e duas saias, que podem estar montadas no mesmo eixo; assim um guincho atende a duas amarras. Muito bem! Siga em frente. 265 UNIDADE 10 SISTEMA DE GÁS INERTE N Ne es st t a a u un ni i d da ad de e, , v vo oc cê ê v va ai i ter uma visão geral sobre gás inerte em navios. conhecer a utilização do gás inerte em navios-tanques. identificar uma planta de gás inerte a partir das caldeiras. conhecer o funcionamento do sistema de gás inerte, identificando seus componentes. conhecer as várias operações nas quais se recomenda o usodo gás inerte a bordo de um navio petroleiro. conhecer o funcionamento de um sistema gerador de gás inerte com câmara de combustão própria, sistema de refrigeração e torres de secagem para navios de gás. 1 10 0. . 1 1 I I n nt t r r o od du uç çã ão o No final do século passado, o círculo naval ficou chocado pelas várias explosões graves em navios-tanques. Na maioria dos casos acreditou-se que um uso adequado de gás inerte nos tanques poderia ter salvo os navios e várias vidas. Gás inerte (Inert gás) – Um gás ou mistura de gases, como a dos gases de chaminé, que contém um teor de oxigênio insuficiente para manter a combustão de hidrocarbonetos. Consequentemente, autoridades nacionais e as sociedades classificadoras estabeleceram regras e especificações para o desenho e o uso dos sistemas de gás inerte. De início foi aplicado em bases experimentais, mas depois tornou-se compulsório para grandes navios transportadores de combustíveis a granel. Durante a operação, os navios tanques para óleo e gás quase sempre terão gases hidrocarbonetos em alguns ou todos os tanques de carga. Em certos períodos, especialmente durante o manuseio da carga e a lavagem do tanque, os gases hidrocarbonetos podem ser misturados com ar a concentrações explosivas a menos que medidas preventivas sejam tomadas. A bordo dos navios haverá sempre fontes potenciais de ignição conhecidas e desconhecidas, tais como centelhas, chamas, pontos quentes, cargas eletrostáticas, etc., poderosas o suficiente para a ignição dos gases. 266 Mesmo quando um navio é equipado com as facilidades do gás inerte, pode haver momentos e modos operacionais quando misturas explosivas existem por curtos e longos períodos. Para a segurança do navio e sua tripulação é obviamente de grande importância que a planta gás inerte, sua manutenção e ajuste, bem como o controle e operação do navio e do gás inerte sejam adequados constantemente. A utilização de gás inerte em navios de transporte de petróleo pode aumentar a possibilidade de formação de depósitos pirofóricos devido à redução do nível de oxigênio inicial com o enchimento. No entanto, o gás inerte contém, normalmente, entre 1 a 5% de oxigênio, sendo este teor posteriormente reduzido pela absorção na carga de petróleo bruto. Além disso, como os tanques de carga são mantidos pressurizados com gás inerte, com baixo teor de oxigênio, não se verifica a entrada de ar no espaço livre acima do nível da carga. Se a pressão tiver que ser aumentada, ela sê-lo-á com gás inerte. As medições em tanques “inertizados” têm demonstrado que o teor de oxigênio nos tanques de carga é, muitas vezes, virtualmente zero. 10.2 Utilização do gás inerte em navios-tanques Gás inerte para navios-tanques Os navios tanques transportam uma ampla gama de produtos que muitas vezes tem muitos requisitos mais rigorosos que óleo cru com consideração para a qualidade do gás inerte. Dos componentes nos gases de exaustão da combustão de óleos, o nitrogênio (N 2 ) é aceitável para todos os produtos de óleo. A regra geral é, para o óleo mais leve, os requisitos mais severos para o gás inerte. Isto aplica-se em particular para a partícula sólida contida no gás. Como a qualidade do gás inerte é mais fácil controlar em geradores de gás inerte separados do que em caldeiras principais e auxiliares, os cargueiros tem, em muitos casos, geradores instalados para mais fácil ajuste da qualidade da combustão do óleo e controle de partículas. Para a maioria das cargas, o gás inerte do gás de exaustão da combustão é adequado. Em muitos casos o ponto de orvalho ácido tem de ser diminuído pelo uso de secadores especiais de gás. A combinação da carga e o sistema de gás inerte é importante e deve ser cuidadosamente considerada em cada caso. 267 10.3 Identificação dos componentes de uma planta de gás inerte Plantas de gás inerte. Desenho e função Previamente deve-se ter conhecimento das propriedades básicas da física dos gases hidrocarbonos, condições de explosão e fogo e os requisitos gerais sobre gás inerte. Agora vamos ver como as plantas de gás inerte para uso prático a bordo são desenhadas e construídas. A operação e manutenção de tais plantas serão discutidas posteriormente. As plantas de gás inerte de marcas diferentes mostrarão, claro, diferenças individuais, mas todas as plantas baseadas em gás inerte dos gases de combustão de óleo, em princípio, serão idênticas. A figura infra mostra o esquema de uma típica planta de gás inerte. Figura 10.1 Esquema de uma planta típica de gás inerte – “Plantas de Gás Inerte” Pos. Componente Função principal 1 Conduto de gás da caldeira ou gerador de gás Direcionar o suprimento de gás (chaminé) 2 Válvula da conduta de gás Isolamento da planta de gás inerte da caldeira/gerador 3 Depurador de gás inerte Resfriamento do gás e remoção de CO 2 e partículas sólidas 3a Entrada de água de resfriamento Entrada da água de resfriamento e lavagem para o depurador 268 3b Saída da água de resfriamento Saída da água de resfriamento e lavagem para o depurador 4 Válvula de aspiração Fechar/abrir o lado de Sucção do ventilador 5 Ventilador Transportar o gás inerte para os tanques 6 Válvula de abastecimento Fechar/abrir o lado de descarga (pressão) do ventilador 7 Válvula de controle de pressão Controlar a pressão do gás inerte 8 Selo de água Prevenção de refluxo de gases hidrocarbonos dos tanques para a praça de máquinas durante a parada 9 Válvula de refluxo Prevenção de refluxo de gases hidrocarbonos ou óleo cru no caso de transbordamento 10 Válvula de isolamento Proteção adicional dos itens 8 e 9 11 Válvula de isolamento do tanque Para isolamento dos tanques do sistema de gás inerte no caso de “livre de gás” ou se o tanque tem de ser aberto 12 Ventilação (vertical) Para ventilação ou alívio da pressão do gás dos tanques 13 Quebrador P/V Um liberador comum de pressão/vácuo em adição às válvulas p/v nos tanques. Prevenção de avaria para os tanques no caso de sobre-pressão ou sub-pressão nos tanques 14 Analizador de O 2 Controle do gás inerte com relação ao alto conteúdo de oxigênio 14a Analizador e gravador de O 2 15 Indicador de pressão Controle contínuo da pressão do gás inerte antes dos aliviadores P/V e antes dos tanques 15a Indicador e registrador de pressão As funções básicas da planta de gás inerte são: 1. coletar, ou em muitos casos produzir (gerador de gás) o material bruto do gás inerte como os gases da chaminé das caldeiras (posição 1); 2. resfriar e limpar os gases da chaminé para remoção do enxofre e partículas sólidas. Isto é feito no depurador (posição 3); 269 3. transportar o gás inerte para os diferentes tanques a uma pressão correta e adequada. Isto é feito pelos ventiladores (posição 5) e a válvula de controle de pressão (posição 7); e 4. proporcionar uma proteção adequada contra o refluxo de gases hidrocarbonos e óleo para a praça de máquinas. (selo de água no convés – posição 8 – e válvula de retenção – posição 9). Além disso, para proteger os tanques contra sobrepressão ou subpressão (aliviadores de pressão/vácuo – posição 13). A planta de gás inerte realiza uma tarefa complicada, variando de quantidades enormes de manuseio dos gases quentes da chaminé e água de resfriamento e lavagem altamente corrosiva para manter a controle de pressão preciso. Adicionalmente as funções de segurança tem de estar sempre confiáveis e operativas. A capacidade e, consequentemente, o tamanho dos componentes das plantas de gás inerte varia. A regra geral é que a planta deve ter pelo menos 1,25 vezes a capacidade total de bombeamento da carga, o que significa capacidades de até 25.000 m 3 /h (VLCC´s e ULCC´s). 10.4 Funcionamento/operação de uma planta de gás inerte Operação das plantas de gás inerte As rotinas de partida e parada de uma planta típica, e em particular o uso da planta de gás inerte em diferentes modos operacionais serão aqui tratados. Como exemplo consideraremos um VLCC de cerca de 200.000 dwt com uma planta de gás inerte de capacidade de 20.000 m 3 /h de saída normal. O navio tem tubos de purga nos tanques. (ver figura 10.2). Embora os princípios operacionais básicos sejam mais ou menos o mesmo para a maioria das plantas de gás inerte, os operadores devem sempre consultar as instruções relevantes do manual de instrução quando operar uma planta específica. 270 Colocar em funcionamento a planta Na praça de máquinas a) Água para resfriar e lavar o depurador: - arrancar a bomba de água salgada e abrir as válvulas nas entradas do depurador; - verificar a pressão na entrada do depurador que deve estar em torno de 3,0 bar; e - verificar a válvula do depurador para o mar para evitar o enchimento do depurador. b) Fornecimento de gás: - abrir as válvulas da chaminé de gás entre caldeiras e depurador. c) Selo de água no convés: -verificar o fornecimento de água para o selo. d) Ventiladores de gás inerte: - arrancar o ventilador principal e verificar a pressão de descarga que deve estar em 2500 mm w.g., ou como especificado, com a válvula de descarga fechada. Controlar a pressão de descarga, ajustando a válvula de recirculação, quando instalada; e - controlar a temperatura do fluxo do ventilador que deve estar abaixo de 70 o C. Se maior, reduza a pressão de descarga, ajustando a válvula de recirculação. e) Depurador: - Verificar se o nível da água está como especificado. No convés a) Drenos - drenar todas as linhas para possível água. Feche as válvulas. b) Válvulas de vácuo-pressão - verificar as válvulas P/V que devem estar na posição aberta; e - verificar o nível da água ou do óleo em quebradores P/V comuns. Encher ou drenar se necessário. c) Selo de água no convés - verificar o nível da água no selo e no reservatório. Encher ou drenar se necessário; e - verificar o fornecimento de água. 271 Parada após o uso a) Ventiladores - fechar as válvulas de descarga; - lavar (flush) os ventiladores de acordo com a instrução; e - Após fechar a válvula de gás da chaminé, arrancar os ventiladores (por um período) com a válvula de dreno aberta para secar. b) Válvulas da chaminé de gás - fechar as válvulas e verificar a vedação do ar. c) Água de resfriamento e lavagem - deixar a bomba de água salgada funcionando por uma hora (ou de acordo com a instrução) para resfriar o depurador e arrastar o ácido sulfúrico; e - quando terminar a lavagem com água do mar, lavar se possível com água doce por alguns minutos. d) Selo de água no convés - verificar o nível da água. e) Painel de controle - verificar alarmes, instrumentos e indicações de posição de válvula para leituras normais; e - deixar a alimentação de energia ligada durante o período de parada. Figura 10.2 – “Inertização” de tanques cheios com ar – “Plantas de Gás Inerte” 1. Chaminé da caldeira a gás ou gerador de gás inerte 2. Válvulas da chaminé de gás 3. Depurador 4. Válvulas para isolar o ventilador (sucção) 4a. Válvula de entrada de ar fresco 272 5. Ventiladores 6. Válvulas para isolar o ventilador (lado de pressão) 7. Válvula de controle de pressão 8. Selo de água no convés 9. Válvula de retenção 10. Válvula para isolar a linha no convés 11. Válvulas para isolar o tanque 12. Torre de ventilação vertical 13. Quebrador pressão/vácuo (comum) 14. Válvulas P/V (individuais) 15. Válvula P/V na linha de ventilação 16. Válvula “by-pass” 17. Escotilha do tanque 18. Indicador de nível 19. Tubulação de purga 20. Legenda/tradução da Fig. 10.2 Scubber Depurador Fans Ventiladores Water Seal Selo de água P/V breaker Quebrador vácuo/pressão Ventilation (raiser) Ventilação (elevador) Inert gás Gás inerte Air Ar “Inertização” de tanques vazios (os números referem-se à figura anterior) Funcione a planta de gás inerte de acordo com as instruções. Feche todas as escotilhas dos tanques e verifique o correto funcionamento do analisador de CO 2 . Abra as tampas ou tampas de escotilha nos tubos normais ou tubos de purga nos tanques a serem inertizados. Abra a válvula (6) de descarga do ventilador e a válvula (10) de isolamento principal. 273 Se a válvula de controle de pressão de gás está no “automático”, haverá agora risco de “sobrecarga” do depurador devido à limitada queda de pressão nos tubos e tanques. A “sobrecarga” do depurador pode resultar em “sobre corrente” de água ou disparo de alta temperatura da planta. Se o sistema de gás inerte está funcionando com o método de deslocamento, outra desvantagem pode ser turbulência na área de entrada do tanque. (para plantas “combinadas” a turbulência é desejada). Por causa dos fatores mencionados acima é, portanto, muitas vezes necessário controlar a pressão manualmente para reduzir o fluxo de gás durante o primeiro estágio da “inertização”, até que uma mínima contrapressão seja estabelecida nos tanques. Quando esta mínima pressão de gás for estável a operação está estabelecida, a planta de gás inerte pode ser operada automaticamente à toda capacidade. O conteúdo de oxigênio nos tanques deve ser verificado frequentemente, pelo menos a cada meia hora. Dependendo do método de troca atmosférica usado, e da qualidade do gás inerte (alto ou baixo conteúdo de CO 2 ) a inertização deve continuar até que o volume do tanque seja mudado pelo menos 3 vezes (e, em muitos casos, mais). A “inertização” deve em nenhuma circunstância ser parada antes que o gás que deixou o tanque tenha mantido um conteúdo de O 2 menor que 8% por um mínimo de 30 minutos, a fim de remover possíveis bolsões de ar nos tanques. Quando todos os tanques estão satisfatoriamente “inertizados”, os tanques devem ser colocados sob uma ligeira sobrepressão (não mais que 2000 mm w.g.), a planta parada de acordo com as instruções e as válvulas de isolamento de tanque isoladas. “Inertização” durante os carregamento e descarregamento da água de lastro Neste exemplo, os tanques de carga são inertizados à chegada no porto de carregamento. Se o navio é equipado com saída de suspiro de gás, todos os tanques a serem carregados são conectados ao sistema de suspiro. No caso em que apenas válvulas P/V são instaladas, as válvulas são verificadas e ajustadas para evacuação do gás através das válvulas de alta velocidade. Deve ser verificado se todas as escotilhas estão fechadas e se as boias dos indicadores de nível estão operativas. 274 Descarga do lastro A descarga do lastro pode ser executada ou antes ou durante o carregamento. Durante a descarga do lastro antes do carregamento ter iniciado, o procedimento de inertização é o mesmo como durante a descarga da carga. Ver operação mais adiante. Durante as operações simultâneas de carregamento da carga e descarga do lastro, a capacidade de carregamento é usualmente maior que a capacidade de descarga da água de lastro. Isto significa que o volume do gás inerte, que é descarregado do espaço de ulagem acima do nível do óleo nos tanques sendo carregados, é mais que suficiente para encher o espaço de ulagem nos tanques de lastro durante a descarga. Simplesmente conectando os tanques de lastro aos tanques de carga com as linhas de gás inerte no convés, o gás inerte fluirá dos tanques de carga para os tanques de lastro. Este princípio é ilustrado na figura adiante. Figura 10.3 – Operações simultâneas de carregamento e deslastro–Plantas de Gás Inerte (Nilsen & Hatlen) Legenda/tradução da Fig. 10.3 Scubber Depurador Fans Ventiladores Water seal Selo de água P/V breaker Quebrador vácuo/pressão Ventilation (raiser) Ventilação (elevador) Cargo in Entrada da carga Cargo Carga Ballast Lastro 275 O sistema de gás inerte pode ser operado se necessariamente o for, mas normalmente não comunicará qualquer gás às linhas do convés. Se, por acaso, a taxa de descarga de lastro for maior que a taxa de carregamento, o sistema de gás inerte deve estar em operação e a pressão no convés ajustada para dar um efluxo (saída de fluxo) positivo de gás inerte através da haste de ventilação (ou as válvulas P/V individuais nos tanques) a fim de evitar ar sendo exaurido no sistema do tanque por um possível vácuo acima da água de lastro. Carregamento Durante o carregamento sem deslastro, normalmente não é necessário operar o sistema de gás inerte. A figura abaixo mostra esta operação com o sistema de gás inerte parado. Figura 10.4 – Carregando ou Lastrando – “Plantas de Gás Inerte” Legenda/tradução da Fig. 10.4 Scubber Depurador Fans Ventiladores Water seal Selo de água P/V breaker Quebrador vácuo/pressão Ventilation (raiser) Ventilação (elevador) Inert gas Gás inerte Cargo or ballast in Entrada de carga ou lastro Cargo or ballast water Carga ou água de lastro Cargo or balast Carga ou lastro 276 A válvula P/V da haste de ventilação deve estar na posição aberta ou by- passada durante a operação a fim de permitir que o gás inerte acima do nível de óleo tenha livre passagem para a atmosfera durante o carregamento. Quando a operação de carregamento termina, a válvula de “by-pass” deve estar fechada e a válvula P/V ajustada para condições normais de operação. Se o navio está equipado com válvulas P/V individuais nos tanques,essas válvulas devem ser ajustadas, por conseguinte, para as condições de operação normais. Neste estágio, o volume de ulage nos tanques é preenchido com gás inerte misturado com gases de hidro carbono à pressão atmosférica. Se esta mistura de gás inerte e gás HC tem um conteúdo de oxigênio de 8% ou abaixo, a atmosfera é não- explosiva e segura. A fim de prevenir a entrada de ar para os tanques, é normal manter uma pequena sobre pressão (100-200 mm w.g.) nos tanques durante a viagem no mar. Naquele caso, a planta de gás inerte tem que entrar em funcionamento e os tanques “completados” com gás inerte à pressão desejada. O procedimento para “inertizar” durante o carregamento de óleo como descrito abaixo, claro, também aplica-se durante o carregamento de água de lastro nos tanques. Viagem no mar com o navio carregado Como mencionado acima, uma pequena sobre pressão é normalmente desejada nos tanques durante a viagem no mar. Esta sobre pressão pode, no entanto, ser perturbada por várias razões. As mais comuns são: - vazamentos nas válvulas e tampas das escotilhas. - alterações de pressão nos tanques devido às variações de temperatura (isto é, mudanças de temperatura dia e noite mar/ar). - balanço e caturro em mar revolto. O efeito de diferentes condições como mencionado acima em parte será uma queda de pressão no tanque (fuga de gás inerte) e em parte o risco de entrada de ar nos tanques (variação de temperatura e sub pressão nos tanques devido a balanço e caturro). Consequentemente, o conteúdo de oxigênio e a pressão do tanque devem ser verificados frequentemente durante a viagem no mar. Esta frequência deve depender do tempo a das condições dos equipamentos do convés. 277 “Enchimento” do tanque de pressão de gás inerte pode ser feito funcionando o sistema de gás inerte ou usando um enchimento especial do gerador de gás inerte, se instalado. O volume necessário para esta operação de enchimento é normalmente pequeno em condição de carregado. Esta operação é demonstrada na figura abaixo. Figura 10.5 – Tanques carregados – Plantas de Gás Inerte (NILSEN & HATLEN) Legenda/tradução da Fig. 10.5 Scubber Depurador Fans Ventiladores Water seal Selo de água P/V breaker Quebrador vácuo/pressão Ventilation (raiser) Ventilação (elevador) Inert gas Gás inerte Cargo Carga Descarregando e Lastrando Descarregando Quando o navio chega no porto de descarga o sistema de gás inerte deve ser testado e estar pronto para operação no devido tempo da descarga. Antes de a bomba de carga arrancar o sistema de gás inerte deve estar em operação e conectado à linha do convés, e o controle de pressão deve estar eman posição automático. 278 Visto que o volume da ulage normalmente é menor na condição carregado, a sobre pressão é alcançada dentro de minutos. Todas as aberturas e escotilhas devem estar fechadas, todas as válvulas P/V na posição de operação e as válvulas “by-pass” devem estar fechadas. Quando o bombeamento (descarga) inicia a pressão no volume de ulage cairá. Agora a válvula de controle (7) iniciará a operação e abrirá para o gás inerte para restaurar a quedada de pressão e manter constante nos tanques uma pressão pré- estabelecida. Neste momento o volume liberado do sistema de gás inerte é igual ao deslocamento da bomba de carga. Esta condição está ilustrada na figura abaixo. Figura 10.6 – Descarga – Plantas de Gás Inerte Legenda/tradução da Fig. 10.6 Scubber Depurador Fans Ventiladores Water seal Selo de água P/V breaker Quebrador vácuo/pressão Ventilation (raiser) Ventilação (elevador) Inert gas Gás inerte Cargo out Saída da carga Cargo Carga A fim de executar uma operação de “inertização” sem distúrbios é necessário ter os dispositivos de sondagem instalados nos tanques totalmente fechados. Deve pelo menos ser possível ler o nível de convés para cada tanque individual. 279 Se os instrumentos de leitura de nível falham e a sondagem manual tiver que ser executada, o procedimento deve ser como segue: 1. reduzir a pressão do gás inerte ajustando o valor ajustado (set point) da válvula de controle de pressão; 2. quando a pressão do gás inerte do tanque é reduzida para próximo da pressão atmosférica, abrir uma escotilha de ulage apropriada. Não abrir mais que o necessário; 3. quando terminar a leitura, fechar a escotilha e elevar a pressão, se necessário. Se os aparadores de gotas abaixo dos coletores de carga estão com resíduos de drenos dos tanques abaixo, os aparadores devem ser drenados após a pressão do tanque ter sido reduzida para evitar derrame devido à sobrepressão do tanque. Quando a descarga e o “stripping” (drenagem/limpeza da rede) terminam, os tanques devem ficar sob a sobre pressão recomendada Lastro durante a descarga Normalmente, pode-se economizar tempo lastrando-se durante a descarga. Isto é comumente feito no último período (durante o “stripping”) da descarga. Nessa maneira muitos tanques deslocam gás inerte enquanto outros tanques necessitam de gás. Durante o “stripping” dos tanques de lastro, a taxa de descarga é normalmente menos que a taxa de lastro. Quando isso ocorre há um excesso de gás inerte, e o sistema de gás inerte pode, se desejado, ser parado. De outra maneira, o sistema de gás inerte deve estar em operação para evitar ar sendo aspirado nos tanques. Ver figura abaixo. Figura 10.7 – Descarga e lastro simultâneos – Plantas de Gás Inerte 280 Legenda/tradução da Fig. 10.7 Scubber Depurador Fans Ventiladores Water seal Selo de água P/V breaker Quebrador vácuo/pressão Ventilation (raiser) Ventilação (elevador) Cargo out Saída da carga Cargo Carga Ballast Lastro O procedimento para essas operações é o mesmo como para descarregar a carga. Se a taxa de lastro excede a taxa de “stripping”, contudo, a válvula “by pass” na ventilação deve ser aberta (ou no caso de válvulas individuais P/V, as válvulas são abertas). A pressão do gás inerte neste caso será reduzida para a pressão atmosférica e o possível estímulo positivo da pressão do gás inerte nas bombas de “stripping” desaparecerá. A figura acima indica as posições das diferentes válvulas principais no sistema durante esse modo de operação. A capacidade do sistema de gás inerte deve sempre ser ajustada para dar extravasão positiva de gás inerte através da coluna de ventilação. Isso é feito para evitar ar sendo sugado nos tanques. Quando esse navio termina o lastro, a válvula de “by pass” deve ser fechada, e a pressão do gás inerte no tanque aumenta para o nível desejado antes da válvula de isolamento principal é fechada e a planta de gás inerte parada. Viagem com o navio em lastro Após o navio ter deixado o porto de descarga, o sistema de gás inerte deve estar em operação para purgar todos os tanques de carga para reduzir a concentração de gás HC. A operação deve ser controlada verificando-se a concentração de gás HC no gás que está deixando os tubos de purga, ou pelos testes tomados a diferentes níveis nos tanques. Quando os tanques têm de ser purgados e a concentração de gás HC verificada para estar abaixo de 1,5%, os tanques devem ser pressurizados e o sistema de gás inerte parado. A concentração de pressão e oxigênio deve ser monitorada durante a viagem e nova purga ou “enchimento complementar” deve ser feito quando necessário. 281 Limpeza de tanque O conteúdo de oxigênio na atmosfera do tanque deve sempre ser verificado antes que qualquer limpeza de tanque seja iniciada. O conteúdo de oxigênio deve preferencialmente ser menos que 5% do volume, e nenhuma limpeza deve ser feita se a concentração for maior que 8%. Se a purga dos tanques após a descarga foi feita adequadamente e de acordo com as instruções, é mais provável que a concentração de oxigênio seja quase igual em todas as partes dos tanques. Deve portanto ser adequado verificar o oxigênio 4-5 metros abaixo do convés em uma abertura de cada tanque. Para navios com máquinas de lavagem instaladas permanentemente, todas as aberturas no convés principal devem ser fechadas. P Pa ar ra a n na av vi io os s e eq qu ui ip pa ad do os s c co om m i in ns st ta al la aç çõ õe es s p pa ar ra a l li im mp pe ez za a d de e ó ól le eo o c cr ru u ( (C CO OW W) ) t to od da a a a t tu ub bu ul la aç çã ão o e e e eq qu ui ip pa am me en nt to os s d de e t te es st te e s sã ão o p pe er rm ma an ne en nt te es s e e n nu un nc ca a d de ev ve em m s se er r a ab be er rt to os s d du ur ra an nt te e a a l la av va ag ge em m. . As máquinas de lavagem têm suas pressões ajustadas e a lavagem pode começar de acordo com as instruções. A concentração de gás aumentará durante a lavagem. Isso, no entanto, não fará mal tão longo quanto o conteúdo de oxigênio esteja abaixo de 8% do volume. Quando a limpeza de um tanque for completada, o tanque deve ser purgado para remover o gás HC gerado durante a lavagem. Se indicadores de ulage flutuantes são instalados nos tanques, esses devem ser reservados (protegidos) no convés para proteção durante a lavagem. Após a lavagem ter sido completada, os tanques devem ser pressurizados e o sistema de gás inerte parado. Na figura abaixo são mostradas as condições durante a limpeza de tanque, conforme mencionadas acima. 282 Figura 10.8 – Limpeza de tanque – Plantas de Gás Inerte Legenda/tradução da Fig. 10.8 Scubber Depurador Fans Ventiladores Water seal Selo de água P/V breaker Quebrador vácuo/pressão Ventilation (raiser) Ventilação (elevador) Oil and water out Saída de óleo e água Oil and water Óleo e água Transferência de lastro A operação da planta de gás inerte durante a transferência de lastro é a mesma como durante a operação de carregamento descrita anteriormente. Gas Freeing (isento de gás) Quando o acesso ao tanque (ou tanques) é necessário para inspeção, limpeza manual, reparo etc, o gás inerte ou mistura gás inerte/gás HC tem que ser substituída por ar fresco. Esta substituição é chamada “gas freeing – isento de gás”. A operação “isento de gás” é normalmente executada por ou mais dos seguintes métodos: 1. por ventiladores portáteis de tanque; 2. por ventiladores de tanque instalados permanentemente soprando ar para os tanques através do sistema de tubulação de óleo de carga; e 3. pelo uso de ventiladores do sistema de gás inerte com sucção de ar fresco em vez de depurador. 283 Na figura abaixo, pode ser visto que o “isento de gás” pode ser executado com segurança quando a concentração de gás HC no tanque está a cerca de 2% do volume ou menos. Se o “isento de gás” é iniciado quando a concentração de gás HC está acima deste limite, a atmosfera passará através da área crítica por períodos mais longos ou mais curtos. Figura 10.9 – Limites de flamabilidade da mistura gás HC ideal/ar/gás inerte – Plantas de Gás Inerte. Legenda/tradução da Fig. 10.9 Non flammable Não inflamável Oxygen content too low Conteúdo muito baixo de oxigênio Critical dilution line Linha crítica de diluição Concentration oxygen/hydrocarbon gas Concentração oxigênio/gás hidrocarbono Too rich Muito rica Flammable Inflamável Explosive area Área explosiva Too lean Muito pobre Hydrocarbon gas in mixture Gás hidrocarbono na mistura 284 As regras portanto são: - se a concentração gás HC estiver em 2,0% do volume ou menos, o isento de gás pode começar imediatamente; - se a concentração de gás HC estiver acima de 2,0%, o tanque deve ser purgado com gás inerte até que a concentração seja menos que 2% antes do “isento de gás” ser iniciado. “Isento de gás” com ventiladores portáteis de tanque Se o navio está equipado com tubos de purga, o método de deslocamento para “isento de gás” deve ser usado. Neste caso os sopradores devem causar a menor turbulência possível na área de entrada de ar, a fim de alcançar a mínima mistura entre a atmosfera do tanque e o ar fresco. Se o método misto é usado, o ar que entra deve ter uma velocidade de entrada suficiente para forçar o jato de ar para baixo para o fundo do tanque (30-40 m/seg); se isto não é possível, o soprador deve ser instalado com mangotes de lona ou similar para trazer o ar fresco de fora para o fundo do tanque. Veja as figuras abaixo. Figura 10.10 – Métodos de deslocamento e misto – Plantas de Gás Inerte 285 Legenda/tradução da Fig. 10.10 Fresh air blower Soprador de ar fresco Air Ar Inert/HC gas Inerte/gás hidrocarbono Gas freeing Livre de gás Displacement method Método de deslocamento Canvas hose Mangueira de lona Mixing method Método misto “Isento de gás” usando ventiladores instalados permanentemente A figura abaixo mostra o arranjo para ventilação com ventiladores instalados permanentemente através do sistema de tubulação de óleo de carga do navio. As válvulas de isolamento do tanque devem estar fechadas e o sistema de gás inerte com flange cego durante esta operação. Figura 10.11 – Ventilação com ventiladores permanentes – Plantas de Gás Inerte Legenda/tradução da Fig. 10.11 Scubber Depurador Fans Ventiladores Water seal Selo de água P/V breaker Quebrador vácuo/pressão Ventilation (raiser) Ventilação (elevador) Air in Entrada de ar 286 “Isento de gás” com ventiladores de gás inerte A maioria dos sistemas de gás inerte é equipada com uma sucção de ar fresco no lado de aspiração dos ventiladores. Isto é usado para o “isento de gás” com ventiladores de gás inerte. As válvulas de isolamento entre o lado de sucção dos ventiladores e o depurador são para estar fechadas, e a entrada de ar fresco aberta. Ver figura abaixo. Para plantas com válvulas de recirculação essas devem estar abertas. O sistema de gás inerte agora pode ser colocado em funcionamento de modo normal. Fechar as escotilhas do tanque, mas abrir as tampas dos tubos de purga ou ajustar as válvulas P/V locais na posição aberta. A válvula by pass na torre de ventilação deve estar fechada. A figura abaixo mostra uma planta usando o método de deslocamento para “isento de gás”. Figura 10.12 – “Isento de gás” com ventiladores de gás inerte – Plantas de Gás Inerte 287 Legenda/tradução da Fig. 10.12 Scubber Depurador Fans Ventiladores Water seal Selo de água P/V breaker Quebrador vácuo/pressão Ventilation (raiser) Ventilação (elevador) Air Ar Inert gas Gás inerte HC gas Gás hidrocarbono Este método é comumente rápido e eficiente contanto que o efeito misto na entrada do ar não seja tão extensiva. O “isento de gás” deve continuar até o conteúdo de oxigênio no gás que deixa os tanques (através dos tubos de purga ou suporte) tem que estar a 2% por pelo menos 30 minutos. Isto deve, no entanto, não ser considerado suficiente para entrada segura nos tanques. Não se deve entrar em nenhum tanque antes que todas as partes do tanque sejam verificadas quanto a possíveis bolsões de gases inerte ou hidrocarboneto remanescentes. Havendo dúvida, dispositivos de respiração de ar fresco devem ser usados. Gás inerte para navios LPG e LNG Nos navios LPG e LNG é importante que o gás inerte não contamine os gases da carga. O gás inerte usado deve satisfazer os requisitos dados com relação aos diferentes pontos de orvalho. Nos transportadores de LNG a carga é transportada à pressão atmosférica (ou ligeiramente abaixo) a uma temperatura baixa, pré-estabelecida. O ponto de orvalho do gás inerte deve preferencialmente ser suficientemente baixo para evitar condensação e congelamento de ambos dentro dos espaços de carga e nos espaços vazios em volta. A secagem do gás é normalmente feita de duas maneiras: 1. pelo resfriamento e consequente condensação da água e/ou outros líquidos, ou 288 2. pela absorção de materiais indesejados (água) num elemento higroscópico. O método 2, com materiais higroscópicos, é mais eficiente quando a água no gás está distribuída em pequenas gotas ou de preferência está na fase de vapor. 289 T Te es st te e d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 1 10 0 1 Quais as funções das válvulas de vácuo pressão? 2 A função principal do ................................ é o resfriamento do gás e a remoção de CO 2 e partículas sólidas. 3 Uma pequena sobrepressão é normalmente desejada nos tanques durante a viagem no mar. Esta sobrepressão pode, no entanto, ser perturbada por várias razões. Quais as mais comuns? 4 Como se chama o processo de substituição de gás inerte ou mistura gás inerte/gás HC por ar fresco? 5 Quais os métodos normalmente usados na operação de “gas freeing”? 290 R Re es sp po os st ta as s p pa ar ra a o os s T Te es st te es s d de e A Au ut to oa av va al li ia aç çã ão o d da a U Un ni id da ad de e 1 10 0. . 1 Prevenção de avaria para os tanques no caso de sobre-pressão ou sub- pressão nos tanques. 2 Depurador de gás inerte. 3 As razões mais comuns são: - Vazamentos nas válvulas e tampas das escotilhas. - Alterações de pressão nos tanques devido às variações de temperatura (isto é,$ mudanças de temperatura dia e noite mar/ar). - Balanço e caturro em mar revolto. 4 Desgaseificado ou livre de gás (gás freeing) 5 Por ventiladores portáteis de tanque; Por ventiladores de tanque instalados permanentemente soprando ar para os tanques através do sistema de tubulação de óleo de carga; Pelo uso de ventiladores do sistema de gás inerte com sucção de ar fresco em vez de depurador. “Aceita o conselho dos outros, mas nunca desistas da tua própria opinião” William Shakespeare Muito bem! Aqui termina o módulo “Máquinas e Equipamentos Auxiliares” 291 REFERÊNCIAS ALFA LAVAL. Manual de centrifugadores Alfa Laval. Book No. 18117260-02,2000. AQUATEC, Tratamento de água para instalações marítimas. Publicação Aquatec do Brasil, 1986. BLACK, Perry O. Bombas. 2. ed. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico S/A, 1979. 436. il. BOMBAS ALTERNATIVAS. Disponível em: http://www.grofe.com.br/produtos/bombas/alternativa/gr10.asp. Acesso em: 09 ago. 2009. Bombas centrífugas: Conceitos básicos de operação e manutenção. Disponível em: http://ufmet.ufm.br/~lair/pagina-OPUNIT/bombascentrifugas-1.htm. Acesso em: 09 ago. 2009. Bombas de lóbulos. Disponível em: http://www.seltov.com.br/conteudo/conteudobombas. asp. Acesso em: 12 ago. 2009. BRASIL. Casa Civil. LEI N o 9.966, DE 28 DE ABRIL DE 2000. BRASIL. Ministério da Marinha. Diretoria de Portos e Costas. Ensino Profissional Marítimo. Formação específica de máquinas II. 2. ed. Rio de Janeiro: Riocor Gráfica e Editora Ltda, 1996. 110p. 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