Apostila 20-Spa 001 Cfaq I-c 2013_moc

MARINHA DO BRASILDIRETORIA DE PORTOS E COSTAS ENSINO PROFISSIONAL MARÍTIMO CURSO DE FORMAÇÃO DE AQUAVIÁRIOS (CFAQ I-C) SISTEMAS DE PROPULSÃO E AUXILIARES – SPA 001–   1ª.edição Rio de Janeiro 2013   1   © 2013 direitos reservados à Diretoria de Portos e Costas Autor: Professor Nélio Fernandes Pereira Revisão Pedagógica: Revisão ortográfica: Diagramação/Digitação: Invenio Design Coordenação Geral: ____________ exemplares Diretoria de Portos e Costas Rua Teófilo Otoni, n. 4 – Centro Rio de Janeiro, RJ 20090-070 http://www.dpc.mar.mil.br [email protected] Depósito legal na Biblioteca Nacional conforme Decreto n. 1825, de 20 de dezembro de 1907. IMPRESSO NO BRASIL / PRINTED IN BRAZIL 2   APRESENTAÇÃO A finalidade deste trabalho é oferecer aos alunos do Curso de Formação de Aquaviários um material didático adequado ao acompanhamento dos assuntos constantes da disciplina Sistemas de Propulsão e Auxiliares. Os temas aqui abordados abrangem informações sobre os diferentes tipos de propulsão aquaviária, exemplificando a grande maioria deles; mostrando os diversos sistemas que complementam a propulsão das embarcações; dando-se uma atenção especial ao sistema de propulsão com motores diesel, tendo em vista que esse tipo propulsão representa a maioria das máquinas propulsoras da frota mercante atual; estudados, também, os sistemas auxiliares dos motores a diesel, juntamente com suas funções e características. Que esse material, juntamente com a bibliografia citada no final, possa contribuir para uma melhor formação profissional dos alunos do CFAQ-I-C e que os mesmos encontrem aqui as respostas para as dúvidas relacionadas a estes assuntos de importância indiscutível para o exercício profissional em formação. Sucesso e bons estudos.   3     4   . dominará o comércio.“Quem dominar o mar. quem dominar o comércio será senhor das riquezas do mundo” Walter Raleigh. ............ 7 1............................2 COMPONENTES (PEÇAS) DOS MOTORES DE DOIS E QUATRO TEMPOS ................................................................................7 SISTEMA DE ARREFECIMENTO ..............13 ISOLAR BOMBA INJETORA .... 40 2............................................................1 Sistema de lubrificação para motor diesel marítimo de pequeno porte............................................ 4 CAIXA HIDRÁULICA DE REVERSÃO DE MARCHA ........................................................................................1 Motor de 2 tempos .................2 Sistema de lubrificação de motor diesel marítimo de grande porte ................................................... 13 1.....................9 REGULADOR DE VELOCIDADE ......................................... 2 CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO SISTEMA DE PROPULSÃO A MOTOR DIESEL ... 37 2...............12 BOMBA INJETORA DE COMBUSTÍVEL ................ 8 1............................................. 34 2...................1 MOTORES DE DOIS TEMPOS E MOTORES DE QUATRO TEMPOS ..... 13 UNIDADE 2 – MOTOR DIESEL E SISTEMAS ASSOCIADOS...11 COMPONENTES DO SISTEMA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL .................................................. 33 2.10 SISTEMA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL .. 32 2.......................15 VÁLVULA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL ..........20 SISTEMA DE PARTIDA ELÉTRICA ................................... 36 2.............19 SISTEMA SUPERALIMENTAÇÃO ....................................................................... 7 1.................5........1 Motores de pequeno porte ........ 26 2.............................17.................................................................. 35 2.............................................. 3 CAIXA MECÂNICA DE REVERSÃO DE MARCHA ...... 42 2................ 39 2..................................... 16 2...........................................17.........18 VANTAGENS DA SUPERALIMENTAÇÃO ................................................................. 44 2.22 SISTEMA DE SEGURANÇA DOS MOTORES DIESEL ...................................2 Motores de médio e grande porte......... 21 2......................................................................................... 47 5   .........1................................................................................................. 18 2......21 SISTEMA DE PARTIDA PNEUMÁTICA ........ 23 2............... 24 2...8 MANUTENÇÕES PREVENTIVAS APLICADAS AO SISTEMA DE ARREFECIMENTO 29 2....1...............................5............................. 21 2........................3 RELAÇÃO VOLUMÉTRICA NO CILINDRO . 35 2........................................ 17 2....... 6 HÉLICE DE PASSO VARIÁVEL ..23 FUNCIONAMENTO DO MOTOR DIESEL ............................4 DIAGRAMA CIRCULAR – ÉPURA ....................................................... 16 2.. 46 2........... 7 1...................... SUMÁRIO APRESENTAÇÃO UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO ....... 30 2...................................................................................... 18 2....... 9 1........................................................................................ 43 2......... 42 2............................................................................................................................................................17 SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA ..............................................................................................................6 MANUTENÇÕES PREVENTIVAS APLICADAS AO SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO ....... 39 2...... 5 TUBO TELESCÓPICO DO EIXO PROPULSOR ............... 25 2..............2 Motor de 4 tempos ........16 SISTEMA VIT (VARIABLE INJECTION TIMING) .................. 1 SISTEMA DE PROPULSÃO A MOTOR DIESEL ...........5 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO .................................................. 28 2.................................................................................................................14 PULVERIZAÇÃO DO COMBUSTÍVEL ...... .........................13.............................................................................................................26 REVERSÃO DE MARCHA PELO DESLOCAMENTO DO TUCHO DA BOMBA INJETORA ................................................................... 53 2.....27 PARADA DO MOTOR DIESEL ....24 REVERSÃO DE MARCHA PELO DESLOCAMENTO AXIAL DO EIXO DE CAMES......................................13 OPERAÇÃO DO GRUPO DESTILADOR ........14 SISTEMA HIDRÓFORO DE ÁGUA POTÁVEL ...... 76 3............17 MOLINETE E GUINCHO . 54 UNIDADE 3 – SISTEMAS AUXILIARES ............................28 DIFERENÇA ENTRE MCP E MCA.................... 68 3......9 SISTEMA DE GOVERNO ELETRO-HIDRÁULICO ..................... 70 3............ 67 3............................... 72 3........................... 80 3......................................................1 Partes do sistema de unidade de tratamento super tridente.............................................................. 82 3.......................................12 COMPONENTES DO GRUPO DESTILADOR ......................................5 COMPONENTES DO SISTEMA DE SEPARADOR DE ÁGUA E ÓLEO ...................3 SEPARADORA DE CENTRÍFUGA .................... 57 3...................................10 COMPONENTES PRINCIPAIS DE UMA CALDEIRA ........... 56 3....... 74 3. 66 3......................7.........................................25 REVERSÃO DE MARCHA PELO DESLOCAMENTO RADIAL DO EIXO DE CAMES 50 2............16 MECANISMO DE CONTROLE DO SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO ................................................8 MÁQUINA DO LEME ELETRO-HIDRÁULICA .............................. 59 3..........................................11 GERADOR DE VAPOR (CALDEIRA) ....... 82 3........7 SISTEMA MARÍTIMO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS SERVIDAS .............................................. 98 6   .......................... 88 3......... 52 2.....................2 SISTEMA DE RECEBIMENTO E TRANSFERÊNCIA DE ÓLEOS COMBUSTÍVEIS ..1 Princípio de funcionamento do destilador.......................................................................4 SISTEMAS DE CENTRIFUGAÇÃO EM OPERAÇÃO . 61 3........ 65 3................................. 93 REFERÊNCIAS ................. 56 3................... QUANTO AOS SISTEMAS ASSOCIADOS ............................15 SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO ....................................................... 84 3.2....................... 48 2........................................................................1 SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE SERVIÇOS GERAIS ...................................6 SEPARADOR DE ÁGUA E ÓLEO ................................ 82 3.................................................. este substitui as máquinas a vapor. seja de médio ou de grande porte. tratores. 1. elementos da propulsão e máquina propulsora ou outros meios. são muito empregados em ônibus. Apresenta maior eficiência na transformação de combustível em trabalho. UNIDADE 1 INTRODUÇÃO 1. Algumas aplicações do motor diesel: Podemos dizer que o motor diesel é o campeão em aplicações navais. Algumas vantagens do motor diesel em relação a outras máquinas de combustão: a. Uma menor quantidade de diesel era necessária em peso e volume do que o carvão. cuja finalidade é de transformar energia produzida pela queima do combustível em energia de movimento. O motor diesel. É mais econômico porque utiliza um combustível mais barato. a qual faz o navio deslocar-se no meio aquático. b. por exemplo. seja em navios de pequeno. pois os motores de combustão interna possuem maior rendimento. Tem uma vida útil mais longa porque é mais robusto. aumentando a capacidade de carga das embarcações. É mais seguro porque sua instalação apresenta menos risco de incêndio. Com o desenvolvimento do motor a diesel. d. 7   . c.. etc. usinas geradoras de eletricidade.1 SISTEMA DE PROPULSÃO A MOTOR DIESEL No mundo de hoje as máquinas de combustão interna assumem uma posição de grande destaque. navios.2 CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO SISTEMA DE PROPULSÃO A MOTOR DIESEL O sistema de propulsão propriamente dito consiste em um conjunto de acessórios. caminhões. Nesse caso. Observe a figura a seguir. o reversor gira o eixo propulsor tanto num sentido quanto noutro. Garfo do colar da embreagem 2. é um dispositivo que se adapta ao volante do motor e ao eixo propulsor da embarcação. através o aproveitamento da energia térmica de expansão dos gases resultantes da combustão. Figura 1: Sistema de propulsão com motor diesel. Colar da embreagem 12. Nomenclatura dos componentes: 1. também chamada de reversor mecânico. Carcaça da embreagem 9. Alavanca de comando 8   . Platô da embreagem 11. Além de transmitir a potência do MCP. Parafuso de regulagem 4. Volante do motor 8. o hélice utilizado é de passo fixo e o motor é do tipo irreversível.3 CAIXA MECÂNICA DE REVERSÃO DE MARCHA A caixa mecânica de reversão de marcha. Figura 2: Caixa mecânica de reversão de marcha. Alavanca externa do garfo 3.É as que convertem a energia química de seus combustíveis. que ocorre nos seus cilindros e que atuam diretamente sobre as partes da máquina que se movimenta (êmbolos). 1. É bastante utilizado em pequenas embarcações. Alavanca articulada da embreagem 5. Eixo de manivelas do motor 7. Braço de comando da alavanca de embreagem 6. Máquina de Combustão Interna Alternativa . Disco de fricção da embreagem 10. em energia mecânica no seu eixo. e c.4 CAIXA HIDRÁULICA DE REVERSÃO DE MARCHA A figura 3 mostra um dos dois conjuntos de propulsão do E/M ENVIRA R-53 da SANAVE. o eixo propulsor não gira. As engrenagens da caixa de reversão são lubrificadas. O disco de fricção (4) é dotado de estrias internas que engrenam nas estrias externas do eixo primário (22). Engrenagem de comando de marcha avante 15. pode ser deslocada de forma axial para um lado ou para o outro. mas sem encostar-se ao garfo. Para ter uma ideia do funcionamento de uma caixa de reversão hidráulica. Engrenagem de marcha à ré 21. Engrenagem do comando de marcha à ré 22. Marcha avante (engranzada na engrenagem 19). Com o motor funcionando e a alavanca de comando (12) em ponto morto. Essa engrenagem. podendo ocupar as seguintes posições operacionais: a. o platô da embreagem (5) faz pressão sobre o disco de fricção (4). o qual é arrastado pelo volante do motor (2) com a mesma velocidade deste. Flange de saída para o eixo propulsor 17. Assim. Engrenagem de comando central 20. devendo o nível do lubrificante. Eixo primário A figura 2 mostra uma caixa mecânica de reversão cujo princípio de funcionamento resume-se no seguinte: com o motor funcionando e a alavanca de comando (12) em ponto morto. acionada pela alavanca de comando (12). o reversor é utilizado em embarcações de porte superior ao das embarcações que utilizam o reversor mecânico. 1. no seu cárter. o disco de fricção (4) gira porque fica comprimido pelas molas do platô (5). Engrenagem intermediária de marcha à ré 14. a embreagem de propulsão à ré e o eixo de saída de força. Tanto em marcha avante. O referido equipamento consiste de três partes principais que são: a embreagem de propulsão avante. Dentro da caixa de reversão. O colar da embreagem (6) funciona. O colar da embreagem (6) funciona. as estrias externas do eixo primário engrenam nas estrias internas da engrenagem de comando central (15). o eixo propulsor não gira. a qual representa um tipo da TWIN DISC bastante utilizado em rebocadores e barcos de pesca da região. com MCP de 150 a 230 CV de potência. Assim. 13. obrigando-o a girar junto consigo. mas sem encostar-se ao garfo. Engrenagem de marcha avante 16. Garfo da engrenagem de comando central 19. Eixo de reversão 18. quanto em marcha atrás. ser mantido dentro das recomendações do fabricante. Ponto morto (conforme se apresenta na figura). observe a figura 4. 9   . Cada conjunto é constituído por um motor SCANIA de 290 CV e um reversor/redutor da ZF de 4:1. o disco de fricção (4) gira porque fica comprimido pelas molas do platô (5). Marcha à ré (engranzada na engrenagem 17). b. Também conhecido como caixa de reversão hidráulica. Quando a embreagem de propulsão for engatada. Figura 3: Conjuntos de propulsão do E/M ENVIRA R-53 da SANAVE. a engrenagem do 10   . Uma válvula seletora dirige o óleo com pressão. No momento em que a embreagem de reversão for engatada. devido ao acoplamento da engrenagem com o pinhão de propulsão. O eixo da embreagem de reversão e a engrenagem conduzida da reversão giram sempre no sentido contrário ao do motor. Figura 4: Funcionamento de uma caixa de reversão hidráulica. a engrenagem do eixo da saída de força vai girar no sentido contrário ao de rotação do motor. O eixo da engrenagem de propulsão avante e a embreagem condutora da reversão giram sempre no mesmo sentido do MCP. o que engaja hidraulicamente a embreagem desejada. A roda motriz com o coxim de borracha é ligada ao volante do motor propulsor. a qual é diretamente ligada ao eixo da embreagem de propulsão. quando a embreagem de propulsão for engatada. gira também em sentido contrário e com as mesmas rotações do motor. quanto a embreagem de reversão estão desengatadas. Quando em propulsão as partes móveis da caixa. esse flange gira em sentido contrário ao do motor quando em “propulsão”. O coxim de borracha da roda motriz é acoplado ao anel rotativo. continuam girando. Os dentes internos dos discos de aço engrenam nos dentes internos da engrenagem-cubo. todas as partes móveis do reversor marítimo giram com as mesmas rotações do motor. que giravam quando em neutro. todas as peças móveis da caixa. O anel rotativo. Todavia. a qual é ligada diretamente ao eixo da embreagem de reversão. que é montado por ranhuras no pinhão de propulsão. o pinhão de reversão gira em sentido contrário e com as mesmas rotações do motor propulsor. Quando em reversão. O flange da saída de força é montado com ranhuras no eixo da saída de força e por isso esse flange gira no mesmo sentido do motor quando em “reversão”. Por isso mesmo. os discos de aço entram em contato firme com os discos de metal sintetizado. o qual é montado por ranhuras no pinhão de reversão. devido ao acoplamento da engrenagem com o pinhão de reversão. Porque tanto a embreagem de propulsão. no momento em que a embreagem de propulsão for engatada. A roda motriz é montada por ranhuras no eixo da embreagem de propulsão. O eixo da embreagem de reversão gira no sentido oposto e com as mesmas rotações do motor por causa desse acoplamento. A engrenagem condutora da reversão é chaveteada num setor cônico do eixo da embreagem de propulsão. o pinhão de propulsão girará no mesmo sentido e com as mesmas rotações do motor. Então os dentes externos desses discos viram o tambor da embreagem. os discos de aço da embreagem de reversão giram no sentido contrário e com as mesmas rotações do motor propulsor. quando a embreagem de reversão é engatada. Por isso mesmo. Quando posicionada em neutro. O flange da saída de força é montado com ranhuras no eixo da saída de força e. que giravam quando em “neutro” continuam girando. não encontramos outro fluxo de força na caixa de reversão. liga o motor à caixa de reversão hidráulica. Entretanto. Por isso. a qual é chaveteada num setor cônico do eixo da embreagem de reversão. quando a embreagem de reversão é engatada. Esta engrenagem condutora está acoplada na engrenagem conduzida da reversão. Os dentes externos dos referidos discos viram o tambor da embreagem.eixo de saída de força irá girar no mesmo sentido do motor. montado sobre o volante. O pinhão de reversão gira a engrenagem do eixo da saída de força que é chaveteada no eixo. É por essa razão que os discos de aço da embreagem de propulsão giram no mesmo sentido e com as mesmas rotações do motor. por causa da redução entre a engrenagem da saída de força e o pinhão de propulsão. O eixo da saída de força e seu flange giram com rotações reduzidas. que é chaveteada no seu eixo. acoplada ao eixo da embreagem de reversão. Tanto o eixo de saída de força quanto o 11   . Os dentes internos dos discos de aço da embreagem engatam nos dentes externos da engrenagem-cubo. A relação entre estas duas engrenagens é de 1:1. os discos de aço entrarão em contato firme com os discos de metal sintetizado. O pinhão de propulsão vira a engrenagem do eixo da saída de força. A bomba de óleo. por isso. Pinhão de propulsão 48. Disco. mecânico. Seus produtos são muito utilizados nos navios fluviais da região amazônica. e sim apenas os necessários à compreensão da descrição geral que acabamos de fazer. 46. elétrico. ondutora/rever. Pistão. Porta-pistão Um dos maiores fabricantes de reversores/redutores do mundo é a ZF. O reversor/redutor ZF 220 A. Não serão listados todos os seus componentes. metal sintetizado 7. ou hidráulico. Roda-motriz 44. Figura 5: Caixa de reversão Twin Disc – vista explodida. Tambor da embreagem 50. alto rendimento e de grande durabilidade. Engrenagem. Disco. mostrado na figura 6 abaixo. Coxim de borracha 38. apresentamos uma vista explodida da caixa hidráulica de reversão fabricada pela TWIN DISC. Eixo embreagem/propulsão 47. É dotado de embreagem multidisco e pode ser acionado hidraulicamente por controle remoto. De excelente qualidade.  12   . Engrenagem-cubo 53. embreagem 23. é um produto destinado a barcos de trabalho e de lazer.seu flange giram com rotações reduzidas por causa da redução entre a engrenagem da saída de força e o pinhão de reversão. A seguir. Anel rotativo 25. Figura 6: reversor/redutor ZF 220 A. 1. aço 8.   1. Figura 7: Tubo telescópico do eixo propulsor. para vedar a entrada da água do mar. Nele são colocados o engaxetamento e a bucha do eixo. recomenda-se que a transmissão do motor à caixa de reversão e redução de marcha seja feita por um acoplamento flexível (luva elástica). Na extremidade do tubo que fica no interior no navio há uma caixa de gaxetas. para a maioria das instalações. ou recesso da bucha. As extremidades do tubo são ligadas à estrutura do navio por espelhos (flanges) de aço fundido. O compartimento em que fica situada esta caixa de gaxetas é geralmente um espaço pequeno estanque e chama-se compartimento da bucha. Na caixa de gaxetas os fios de gaxetas são apertados por um flange especial. é capaz de diminuir. Ou seja. Esse tipo de acoplamento compensa eventuais desvios axiais e angulares na montagem do motor com o reversor/redutor. com a finalidade de lubrificar e refrigerar a mesma. 13   . e é invadida livremente pela água do mar. A superfície de trabalho do mancal do tubo telescópico é formada por taliscas de pau de peso ou resina. anular e inverter o ângulo de suas pás. ou selo mecânico. seja por meio de um sistema hidráulico (embarcações de maior porte). Assim. seja pela ação de um dispositivo mecânico (embarcações miúdas). O acoplamento da caixa de reversão entre o eixo propulsor e o mecanismo de transmissão de potência pode ser rígido ou elástico. 1. aumentar. muitas vezes inadequadamente denominado hélice de passo variável.5 TUBO TELESCÓPICO DO EIXO PROPULSOR Tubo por onde o eixo do hélice atravessa o casco do navio. o eixo propulsor sai do casco do navio dentro do tubo telescópico.6 HÉLICE DE PASSO VARIÁVEL Um hélice de passo controlado. no interior do tubo coloca-se um mancal de sustentação chamado mancal ou bucha do tubo telescópico. Entretanto. Figura 8: Hélice de passo variável. que é mais eficiente para uma determinada condição de carga e velocidade.  14   . Projetado para trabalhar em instalações com motores irreversíveis é um propulsor que. já que pode ser adaptado de forma a absorver toda a potência que o motor é capaz de produzir em quase todas as rotações. Uma vantagem muito significativa do hélice de passo controlado é a significativa melhora nas condições de manobra do navio. Com o navio completamente carregado. para reduzir a alta rotação do motor propulsor. Outra vantagem do hélice de passo controlado é que ele dispensa o uso de um motor reversível ou mesmo de uma caixa de reversão. naturalmente. Ao contrário do hélice de passo fixo. Ajustando-se o ângulo das pás do hélice pode-se obter a máxima eficiência e. O controle do passo do hélice pode ser feito do local ou a distância do passadiço. uma maior economia de combustível. mais precisamente. Normalmente. a propulsão requerida é. A direção desse impulso pode ser modificada em uma faixa de tempo que vai de 15 a 40 segundos. permite que o navio pare ou se movimente para avante ou para a ré. o de passo controlado devidamente ajustado pode ser eficiente para uma ampla gama de velocidade de rotação. e não de reversão. o hélice de passo variável é instalado em um eixo acoplado a uma caixa redutora. obviamente. pois o mesmo propicia uma rápida mudança de direção de propulsão. muito maior do que com o navio descarregado. mesmo com o motor funcionando. apresentamos a figura 9. Figura 9: Funcionamento básico do sistema de um hélice de passo controlado. Para melhor compreensão do funcionamento básico do sistema de um hélice de passo controlado. É um sistema que vem sendo usado em alguns navios de médio porte e em alguns empurradores que operam na Amazônia.  O hélice de passo controlado foi desenvolvido para obter-se uma alta eficiência da potência propulsiva em quaisquer condições de carga e velocidade. O sistema consiste de um cubo (1) com um mecanismo interno e as pás do hélice juntamente com um servo-motor com cilindro hidráulico (2). pela posição de zero ou passo nulo. O movimento de rotação das pás do hélice é obtido por meio do movimento alternado do êmbolo (3) com sua haste (7) e do conjunto guia (6) do disco de manivela (4). o óleo hidráulico passa para a câmara de vante ou de ré do cilindro do servo-motor. Em operação normal do servo-motor. Esse pino se movimenta em um recesso apropriado do conjunto guia. quando o passo é ajustado. É possível ajustar-se o passo das pás do hélice a partir da posição de passo máximo avante até o passo máximo atrás passando. 15   . instalado a ré do referido cubo. Pode-se observar também que há um bloco deslizante (8) no qual articula o pino (5) do disco de manivela. é claro. tais como nafta. O combustível que é injetado ao final da compressão do ar. Os motores do ciclo diesel aspiram ar. na maioria dos motores do ciclo diesel é o óleo diesel comercial. O processo diesel não se limita a combustíveis líquidos. que após ser comprimido no interior dos cilindros. que desenvolveu o primeiro motor. porém outros combustíveis. Também é possível a utilização de gás como 16   . Nos motores pode ser utilizado também carvão em pó e produtos vegetais. recebe o combustível com a pressão superior àquela em que o ar se encontra. O nome é devido a Rudolf Diesel. no período de 1893 a 1898. óleos minerais mais pesados e óleos vegetais podem ser utilizados em motores construídos especificamente para a utilização destes combustíveis. destinadas ao suprimento de energia mecânica ou força motriz de acionamento.1 MOTORES DE DOIS TEMPOS E MOTORES DE QUATRO TEMPOS Os motores a diesel são máquinas térmicas alternativas. Figura 10: Sistema de combustão interna. A combustão ocorre por autoignição quando o combustível entra em contato com o ar aquecido pela pressão elevada. em Augsburgh . UNIDADE 2 MOTOR DIESEL E SISTEMAS ASSOCIADOS 2.Alemanha. de combustão interna. O ciclo motor abrange apenas uma rotação da árvore de manivelas. Já são produzidos em escala considerável e vistos como os motores do futuro. b.combustível. combinados com as fendas de escape e combustão. O gás de exaustão que permanece na câmara. Não possuem mecanismos de distribuição dos cilindros. servirá à combustão (a exaustão também pode ser feita por válvulas adicionais). Vantagens: 1. tem potência maior que o motor de quatro tempos. é introduzido no momento oportuno. O curso motor é reduzido.1. com o mesmo dimensionamento e RPM. através da abertura da válvula de escape. ou seja. Os gases são expulsos pela ação da pressão própria. dois cursos do pistão. de igual dimensionamento. substituídos pelos pistões. 2. E o torque é mais uniforme. ao fim do curso do pistão. Depois do fechamento da válvula. 2. que são conhecidos como de combustível misto ou conversíveis. c. 17   . Possuem bombas especiais de exaustão e de carga. 2. Desvantagens: 1. o gás de exaustão já apresenta a mistura em forma de neblina. A carga calorífica é consideravelmente mais elevada que num motor de quatro tempos. nos motores de carburação (só usados em máquinas pequenas). d. Pela expansão dos gases residuais. assim como as de carga. o ar que ainda permanece no cilindro. com menor poder calorífico e consumo de combustível relativamente elevado. Substituição da exaustão pelo percurso com ar pouco comprimido.1 Motor de dois tempos 1º tempo 2º tempo Figura 11: Motor de dois tempos. A exaustão e a admissão não se verificam e são substituídas por: a. O motor de dois tempos. cobre os cilindros formando a câmara de compressão com a cabeça do êmbolo. com a expansão dos gases e transferência de energia ao pistão (tempo motor).2 COMPONENTES (PEÇAS) DOS MOTORES DE DOIS E QUATRO TEMPOS Um motor Diesel é constituído por um grande número de peças fixas e móveis. Para fazer com que as válvulas de admissão e escapamento funcionem corretamente. cabeçote e cárter. uma ventoinha empurra a carga para o cilindro (turbo-compressão). Os principais componentes fixos são: bloco. 2. sistema de lubrificação e parte do sistema de distribuição. No primeiro tempo. ocorre à ignição por autoignição. com o pistão em movimento descendente.  Bloco – é o corpo do motor em cujo interior são montados os elementos do conjunto móvel.2 Motor de quatro tempos 1º Tempo 2º Tempo 3º Tempo 4º Tempo Curso de admissão Curso de compressão Curso de potência Curso de escapamento Figura 12: Motor de quatro tempos. montado na parte superior do bloco. Serve de apoio também para as peças de outros sistemas de motor. com o pistão em movimento descendente. ou seja. a árvore de comando de válvulas (ou eixo de cames) gira á meia rotação do motor. o pistão em movimento ascendente. Durante os quatro tempos ou duas rotações transmitiu-se trabalho ao pistão só uma vez. Na maioria dos motores diesel modernos. completando uma volta a cada ciclo de quatro tempos. No segundo tempo. No Terceiro tempo.  Cabeçote – é o elemento do motor que. dá-se a admissão do ar. com o pistão em movimento ascendente.2.1. ocorre a compressão. Um ciclo de trabalho estende-se por duas rotações da árvore de manivelas. No quarto tempo. abrindo e fechando as passagens nos momentos exatos. Antes de completar o seu curso. empurra os gases de escape para a atmosfera. Serve como tampa do 18   . quatro cursos do pistão. temos a ignição. 19   . Figura 14: Principais componentes móveis de um motor Diesel.cilindro e como alojamento do mecanismo das válvulas e da câmara de combustão. Na parte inferior do cárter existe um bujão que serve para escoamento do óleo lubrificante.  Eixo de manivelas ou virabrequim – Árvore de manivelas ou virabrequim é a peça móvel do motor que recebendo o impulso do conjunto êmbolo-biela. Os principais componentes móveis são: eixo de manivelas. O cárter é fixado ao bloco através de parafusos e junta de vedação de cortiça. etc.  Cárter – é a peça que fecha o bloco na sua parte inferior e também serve como depósito de óleo lubrificante para o motor. Deve ter um formato adequado para permitir contato permanente do óleo lubrificante com a bomba desse sistema. grupos geradores. Veja na figura 13 tais componentes. êmbolo. Figura 13: Principais componentes fixos de um motor Diesel. biela e volante. descreve um movimento circular contínuo. E fixado ao bloco por meio de parafusos ou prisioneiros com porcas. acumulando energia para ser utilizada como força motriz no acionamento de veículos. 3. Os principais componentes do mecanismo de distribuição por engrenagens.  Volante – O volante é uma roda ou disco de bastante peso. sobre a qual e exercida a pressão dos gases de combustão que o impulsionam durante o tempo de expansão. são: Figura 15: Mecanismo de distribuição por engrenagens. para produzir o tempo útil do ciclo de trabalho.  Êmbolo ou pistão –– O êmbolo é uma peça móvel do motor. 20   .  Conectora ou biela – A biela é o elemento do motor que se encarrega de converter o movimento alternativo retilíneo do êmbolo em movimento circular contínuo da árvore de manivelas. Figura 16: Principais componentes de um Motor Diesel CUMMINS. afixada numa das extremidades da arvore de manivelas. A figura 16 mostra os principais componentes de um Motor Diesel CUMMINS modelo 6CT8. antes que se inicie o processo de queima. que foi aspirado no cilindro. Volume de admissão = π × (diâmetro do cilindro)² x curso do pistão Número de cilindros Ponto Morto Superior – Posição extrema do pistão na parte superior do cilindro.2. também conhecida como taxa de compressão. o número de vezes que o volume total do cilindro é reduzido até o volume final (volume do espaço morto). 21   . a Taxa de Compressão é a relação volumétrica no cilindro antes e depois da compressão. Figura 17: Taxa de compressão. durante cada período do ciclo.3 RELAÇÃO VOLUMÉTRICA NO CILINDRO A relação volumétrica.4 DIAGRAMA CIRCULAR – ÉPURA O diagrama circular. também conhecido como de épura. a relação matemática que indica quantas vezes o ar. Ponto Morto Inferior – Posição extrema do pistão na parte inferior do cilindro. temos: Taxa de compressão = Volume de admissão + Volume da câmara de combustão Volume da câmara de combustão Onde: Volume de admissão – é o volume compreendido entre o ponto motor superior e o ponto morto inferior. Ou ainda. Volume da Câmara de Combustão – É o volume ocupado pela mistura combustível/ar quando o pistão encontra-se no Ponto Morto Superior. Isto é. Assim. é comprimido na câmara de combustão. Em outras palavras. Caracteriza o mínimo volume do cilindro. é a relação de compressão ou grau de compressão. é uma forma de representar as fases do ciclo de um motor alternativo de combustão interna. 2. considerando o ângulo descrito pela manivela. de distribuição e de manivela. Caracteriza o máximo volume do cilindro. Curso do Êmbolo – É a distância percorrida entre o ponto morto superior e o ponto morto inferior. Para tornar possível o funcionamento do motor com um rendimento satisfatório. Figura 19: Diagrama prático da manivela de um motor diesel de 4 tempos. No motor diesel teórico. Assim. expansão e descarga) necessita de 180º de giro do eixo de manivelas. de 2:1. no final do curso de compressão. compressão. Além disso. Sabemos também que a engrenagem do eixo de cames possui o dobro do número de dentes da engrenagem do eixo de manivelas. apenas uma volta do eixo de cames. Neste estudo será considerado inicialmente o motor diesel de quatro tempos. Na prática as coisas não acontecem como descritas acima. o diagrama teórico da distribuição de um motor Diesel de quatro tempos toma a forma da figura abaixo. A relação de transmissão das engrenagens é. Considera-se também. 22   . observa-se que a válvula de descarga inicia a sua abertura com o êmbolo no PMI (exatamente no instante em que a válvula de admissão acabou de fechar) e termina o seu fechamento exatamente quando o êmbolo atinge o PMS. logicamente. no final da compressão. cada fase do ciclo (admissão. Por isso. Da mesma maneira. Figura 18: Diagrama da manivela teórico de um motor diesel de quatro tempos. tornam-se indispensáveis as cotas de avanços e atrasos. a injeção só começa quando o êmbolo se encontra exatamente no seu PMS. no referido diagrama. o ciclo do motor de quatro tempos é realizado em duas voltas do eixo de manivelas (720º) e. que a injeção começa com o êmbolo no PMS. portanto. Pode-se perceber claramente que no diagrama teórico supõe-se que a válvula de admissão inicia a sua abertura quando o êmbolo se encontra exatamente no PMS e termina o seu fechamento exatamente quando o êmbolo chega ao seu PMI. 23   . principalmente. é necessário reduzir o atrito entre as peças. em casos especiais. o óleo absorve parte do calor gerado pelo atrito entre as peças do motor e o transfere para o exterior em um trocador de calor denominado resfriador de óleo lubrificante. que. 2. combustão e expansão. Isto é feito com o auxílio de tubos telescópicos. que trabalham com movimento relativo. os avanços e atrasos fazem com que o diagrama prático do motor diesel de quatro tempos assuma uma forma bastante diferenciada da do diagrama teórico. Logo. destacamos: Resfriamento Ocorre porque. sólidos finamente pulverizados como. o lubrificante acaba realizando funções secundárias de particular importância para o motor. por exemplo. com o propósito de remover dos mesmos o excesso de calor oriundo da combustão. Isso é conseguido mediante o estabelecimento de um fluxo contínuo de lubrificante entre essas peças. nas fases de compressão. gorduras. Como pode ser visto na figura 19. Dentre as funções secundárias desempenhadas pelo lubrificante do motor diesel. enquanto lubrifica. Por outro lado. Vedação a película de óleo lubrificante entre os anéis de segmento e as paredes dos cilindros intensifica a vedação do ar e dos gases. além dessa finalidade. uma ramificação do sistema de lubrificação é utilizada para circular o óleo nos espaços ocos existentes nas coroas dos êmbolos. o grafite e até mesmo.5 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO A finalidade principal do sistema de lubrificação do motor é evitar o desgaste das peças. a água e o ar. entretanto. Diversas são as substâncias consideradas lubrificantes: graxas. Ocorre. em alguns motores de grande porte. Figura 20: Marcas no volante de um motor diesel de quatro tempos com quatro cilindros. as quais a pressão no interior do cilindro é bastante elevada. Ataques químicos a película de óleo lubrificante deve ainda proteger contra os ataques químicos todas as superfícies com as quais entra em contato. as oriundas dos resíduos da combustão. por suas propriedades de resistência de película. suportar esses aumentos de carga e de pressão. Amortecer choques deve-se ao fato de que a película de óleo em determinados mancais. a válvula termostática (5) fecha fazendo com que o óleo passe pelo resfriador. principalmente no instante da combustão. Limpeza o lubrificante circulando no sistema deve ser capaz de desagregar e arrastar as impurezas que se formam no mesmo. 24   . o óleo lubrificante circula no motor por meio de uma bomba (2). que é da maior importância. tubos. pois as impurezas podem obstruir parcial ou totalmente. a válvula abrirá e uma boa parte do óleo passará por fora do mesmo.5. se estiver muito frio. Essa limpeza deve-se a uma propriedade do óleo denominada detergência. Se a temperatura do óleo estiver muito alta. Esta bomba aspira óleo quente do cárter (1) e o envia para resfriador (4). de maneira a impedir o contato metálico entre as telhas dos mancais e o eixo. galerias e orifícios de passagem do lubrificante. No referido sistema. principalmente. que sofre cargas muito elevadas.1 Sistema de lubrificação para um motor diesel marítimo de pequeno porte Figura 21: Sistema de lubrificação do motor MWM-DT-VP. O lubrificante deverá. 2. como exemplo o da conectora. Os motores marítimos de grande porte utilizam vários sistemas de lubrificação. segue para os tuchos (12). retornando em seguida para o poceto. e o descarrega através de um resfriador para o motor. é utilizado na lubrificação dos mancais fixos e das cruzetas. Da mesma linha de sucção da bomba de óleo lubrificante (2).5. Portanto. No diagrama. o do eixo de cames. o do turbocompressor. a bomba aspira óleo lubrificante armazenado no tanque situado abaixo do motor. Em seguida. e outros. Assim. possuírem cárter seco. e o do comando hidráulico das válvulas de descarga. Do resfriador (4) o óleo passa pelo filtro de óleo (6). cada um deles utilizando um óleo mais adequado às condições de trabalho. de baixa rotação. podemos citar o dos mancais principais e da cruzeta. eixo dos balancins (14) e eixo de ressaltos de acionamento das bombas injetoras de combustível. Entre esses. para comportar todo o óleo necessário para circular 25   . o da lubrificação dos cilindros. pode até ultrapassar os 1000.000 litros. Uma ramificação do sistema conduz o óleo para os mancais do turbocompressor.2 Sistema de lubrificação para um motor diesel marítimo de grande porte Figura 22: Sistema simplificado de lubrificação de um motor marítimo de grande porte. Depois de lubrificar as peças desse motor o lubrificante é aparado no cárter. denominado poceto. o fato de serem muito altos. nesse motor o óleo lubrificante é também utilizado como agente de resfriamento dos êmbolos. O fato de esses motores utilizarem diferentes tipos de lubrificantes deve-se não apenas ao grande porte. Depois de lubrificar os vários pontos do motor. por exemplo. sendo que na maioria dos navios parte do mesmo é utilizado no resfriamento dos êmbolos e no acionamento de motores de reversão de marcha. dependendo do porte do motor. uma pequena bomba (3) aspira lubrificante e o envia com pressão para os bicos de arrefecimento (11) dos êmbolos. o óleo retorna ao cárter. Um manômetro (17) é conectado ao sistema para indicar a pressão do óleo. Um enorme volume de óleo que. e se dirige aos mancais fixos do eixo de manivelas (8) e do eixo de comando de válvulas (9). mas também a certas características especiais próprias dos motores diesel de dois tempos empregados na propulsão como. 2. Vareta – Carter de MCA. nunca se deve misturar óleos de especificação diferente com risco de obtermos uma mistura instável cujas propriedades resultantes não atenderão aos requisitos de lubrificação da máquina. Assim. Exemplo: água doce. atentar para a possibilidade de contaminação do sistema com outro fluido. e tipos de aditivos. corrigir e renovar completamente a carga de óleo. turbocompressor. Se o nível estiver abaixo da marca recomendada. Verificar o nível de óleo lubrificante do cárter ou poceto de qualquer máquina ou equipamento levando em consideração: a. etc. 2. e em seguida completar o óleo. arranjos pneumáticos. as propriedades físico- químicas do lubrificante variam no que tange. que no caso é do tipo seco. há necessidade de se ter um grande tanque abaixo do mesmo denominado poceto. então: 1. sensores eletrônicos). de purificadores. Se o nível estiver acima da marca recomendada. moto-bomba e motor da baleeira. água salgada. ponto de congelamento. Portanto. Formas usuais de verificação de nível de óleo lubrificante: a. por exemplo: a sua viscosidade. localizar. 2. Entretanto. a especificação do tipo de óleo e a equivalência das marcas entre os diversos fornecedores usuais. é recomendável a verificação direta através da sondagem do poceto com trena.6 MANUTENÇÕES PREVENTIVAS APLICADAS AO SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO O sistema de lubrificação de um motor está sujeito a várias adversidades e que para responder a essas situações devemos estar atentos na condução e manutenção desse sistema. de acordo com o regime de trabalho e o tipo de máquina. Esse reservatório está localizado abaixo do nível do cárter. atentar para a possibilidade de perdas ou vazamentos. Visor de vidro – Carter de compressores frigoríficos. pois desta forma verificaremos também a aparência do óleo lubrificante no que tange a sua viscosidade. Por outro lado.no motor. oleosidade e aspecto físico. devemos considerar que numa indicação de nível à distância existem diversos componentes passíveis de falha. Algumas máquinas. Localizar a fonte da contaminação. b. entre outras informações. Devemos. c. com a utilização de trenas de fita de aço graduadas. Tubo de sonda – Poceto do MCP. a exemplo do MCP. o fabricante apresenta uma tabela de lubrificação recomendando o volume da carga de óleo a ser utilizada. b. 26   . óleo diesel. motores diesel de pequeno porte tais como gerador de emergência. são equipadas com indicadores de nível à distância (boias magnéticas. corrigir. Observação da correta especificação do óleo recomendada pelo fabricante: Toda máquina vem acompanhada do seu manual onde. que estão envolvidos no processo. Se for este o caso. Verificação e análise periódica da qualidade do óleo nos sistemas quanto à viscosidade e ocorrência de contaminações: De acordo com o sistema. Contaminação por água salgada através do resfriador de óleo lubrificante. ou por água do sistema de resfriamento do motor em decorrência de um possível furo no resfriador de óleo do sistema. 3. c. d. Logo. Contaminação por água doce proveniente de vazamento entre as camisas e o bloco. o lubrificante é quase continuamente purificado por um sistema de centrifugação. O grande volume de óleo do poceto não entra em contato com as paredes do cilindro. o estado do lubrificante é monitorado por meio de inspeções realizadas pelos operadores do motor e também por análises laboratoriais realizadas em terra. Todavia. a possibilidade de contaminação do óleo lubrificante é um aspecto a ser considerado. Contaminação por óleo diesel proveniente das bombas injetoras. porcas frouxas ou juntas avariadas de portas de visita ou elipses de acesso. 27   . A contaminação pode ocorrer de diversas formas em função do circuito que o óleo percorre no sistema e do tipo de equipamento onde opera. além disso. Contaminação por condensado proveniente da serpentina de vapor de aquecimento do poceto. Ainda que a tabela de lubrificação apresente uma lista de equivalência entre as diversas marcas de óleo. Na realidade. ao se mudar o fornecedor. Por essas razões. Vejamos alguns exemplos clássicos: MCA: a. a pressão do óleo é ajustada para ser um pouco maior do que a do referido fluido. a possibilidade de contaminação com resíduos da combustão praticamente não existe. Contaminação por condensação do ar nas paredes internas do bloco do motor em regiões de clima frio. Contaminação por água da dala da Praça de Máquinas para o interior do poceto através de flanges de redes mal apertados. sempre que possível. MCP: a. para minimizar os riscos de contaminação com água do sistema de resfriamento. c. esse lubrificante pode ser contaminado com água oriunda do sistema de aquecimento em caso de furo na serpentina de aquecimento existente no interior do poceto. recomenda-se não misturar os produtos e proceder a total substituição da carga. b. Contaminação por água de selo do purificador de óleo lubrificante. b. Mas. Todas as três causas acima. e. e pelo alto custo do grande volume de óleo no sistema. MCP 7. causar avarias. Filtro 5. resfriar um motor de combustão interna significa desperdiçar uma parte da energia térmica obtida da queima do combustível. inclusive. sem perdas. Assim. L. é necessário existir um sistema de resfriamento. Então. Temperaturas abaixo ou acima da temperatura ideal para o bom desempenho de um motor são prejudiciais ao mesmo: podem. Devemos anotar que alguns motores pequenos são resfriados com água de um radiador a qual troca calor com um ventilador. Bomba 4. Este sistema diminui a níveis aceitáveis. 1. Cárter Figura 23: Sistema de lubrificação do motor MWM-DT-VP. Motor aquecido demais: as peças se dilatam. além do risco do surgimento de trincas e rachaduras provocadas pelo choque térmico (diferenças bruscas de temperatura). o lubrificante fica muito fino (pouco viscoso). Motor muito frio: as folgas entre os componentes ficam excessivas prejudicando o desempenho do motor. as máquinas térmicas transformam energia calorífica em trabalho. 6. que transforma a energia calorífica do combustível em trabalho no êmbolo. para que o calor produzido não provoque sobreaquecimento. Para tanto. o calor que as peças adquirem em seu trabalho. Assim é com o motor diesel. Resfriador de O.7 SISTEMA DE ARREFECIMENTO O motor de combustão interna necessita de uma temperatura ótima para converter a energia do combustível em trabalho de forma eficiente. danificando as peças do motor. O ideal. conforme teorizou o físico Carnot em seu ciclo. é necessário à existência de um sistema que mantenha a temperatura interna do motor dentro de certos limites. 2. Há ainda pequenos motores que são resfriados apenas por ar que é dirigido às aletas instaladas em suas camisas. há um aumento de atrito e do desgaste entre os elementos móveis. A tecnologia atual ainda não permite tal perfeição termodinâmica. evitando que o material sofra avarias. Esse sistema é o de arrefecimento. Entretanto. A energia calorífica do combustível provoca grande aquecimento no motor. 28   . poceto 2. seria conseguir o aproveitamento total da energia térmica do combustível convertendo-a inteiramente em trabalho no final do processo. Ralo 3. isto significa dizer que a água doce é reaproveitada e a água externa é jogada de volta para o rio ou para o mar. Válvula de descarga externa para gerador de 13. Bomba (água do circuito aberto) 16. Válvula termostática de alta temperatura 4. Gerador de água doce 12. Resfriador de água doce 23. Figura 24: Esquema do sistema de arrefecimento de um motor. Válvula para pré-aquecimento 8. Resfriador de ar de carga 22. Tanque de expansão de alta temperatura 5. A figura 24 é um esquema do sistema de arrefecimento de um motor – motor MAN L23/30ª com a respectiva legenda. Válvula termostática 7. Resfriador de óleo LO/transmissão doce 11. Lembrar que a água doce trabalha em um circuito fechado. Bomba de alta temperatura 2. Bomba stand by (água do circuito aberto) 17. Bomba de baixa temperatura 20. Válvula de descarga externa 19. Trocador de calor 9. Filtro (água do circuito aberto) 15.8 MANUTENÇÕES PREVENTIVAS APLICADAS AO SISTEMA DE ARREFECIMENTO Para a proteção dos sistemas de água doce contra a corrosão nos motores diesel marítimos. Vários dos produtos comercializados pelas grandes empresas estão especificados na lista do manual do motor. Resfriador central 18. existem vários tipos de inibidores. e a água externa trabalha em um circuito aberto. Bomba de circulação 6. Válvula termostática de baixa temperatura 24. Bomba de água externa para gerador de água 10. somente são recomendados os inibidores baseados em nitrito-borato. Bomba stand by de baixa temperatura 21. As dosagens necessárias e o 29   . Entre eles. Bomba stand by de alta temperatura 3. Em outras palavras. Tanque de expansão de baixa temperatura água doce 2. Legenda: 1. Caixa de aspiração 14. Portanto. Verificação do sistema de água de resfriamento e da água de resfriamento em serviço: Se a água de resfriamento se contaminar durante o serviço. começam a produzir efeitos indesejáveis.procedimento para a mistura estão especificados em detalhes nessa lista. Em caso de existência de depósitos nos espaços de resfriamento. esses espaços. sob nenhuma circunstância. o valor do pH. o que pode provocar a formação de borra. não é recomendado usar tubos galvanizados no sistema de resfriamento de água doce. devem ser limpos. que deve ser medido a 20ºC. em função da velocidade média do pistão (cm = s n / 30). especialmente para o controle do inibidor ativo. assim como a concentração de cloretos. deverá ser recolocada uma nova dosagem de inibidor imediatamente após o término dos trabalhos. A água de resfriamento evaporada deve ser reposta com água não tratada. Na manutenção dos êmbolos. ou todo o sistema. especialmente quando não for usada água deionizada ou destilada. Fique claro que essas recomendações devem ser observadas. A qualidade da água de resfriamento deve ser verificada regularmente. 2. Portanto. O registro de todos os resultados de medição serve para avaliar tanto o estado atual como as futuras tendências do sistema. Para isso. Também é necessário limitar a rotação máxima de trabalho do motor. bem como da velocidade de abertura e fechamento das válvulas de admissão e escapamento. Um aumento do teor de cloretos na água de resfriamento indica um vazamento de água do mar. que normalmente não deve exceder a 50 PPM (50 mg/litro).9 REGULADOR DE VELOCIDADE A rotação de trabalho do motor diesel depende da quantidade de combustível injetada e da carga aplicada à árvore de manivelas (potência fornecida à máquina acionada). A concentração do inibidor não deve. do teor de ferro e da salinidade total da água. que não deve induzir esforços que superem os limites de resistência dos materiais. que deve ser encontrado e reparado imediatamente. se possível uma vez por semana. já que isto envolve o risco de haver maior corrosão. do teor de sulfatos. mesmo considerando que uma perda de água por vazamento deve ser reposta com água tratada. a concentração deve ser verificada regularmente. a condição do sistema de resfriamento de água deve ser regularmente verificada. que a partir de determinados valores de rotação do motor. 30   . podem ser formados depósitos ou borra. cair abaixo da concentração recomendada pelo fabricante. Deve ser determinada concentração do inibidor. Portanto. Os tubos de aço galvanizado do sistema de resfriamento de água doce são susceptíveis a corrosão. mesmo quando a água de resfriamento estiver corretamente inibida. A cada três meses uma amostra da água de resfriamento deve ser enviada a terra para análise laboratorial. os produtores dos inibidores normalmente fornecem kits simples de teste. devido ao aumento das perdas de carga e a inércia da massa de ar. É necessário então outro dispositivo que assegure controle da dosagem de combustível em função das solicitações da carga. eles são utilizados em todos os motores a diesel e. que são: a. em geral. molas e articulações. 1800 RPM. não é capaz de controlar a rotação do motor quando ela tende a cair com o aumento da carga ou a aumentar com a redução da mesma carga. Governadores mecânicos – constituídos por um sistema de contrapesos. Isto significa que a cada aparelho elétrico que se liga ou desliga. sem permitir variações da RPM. por meio da variação de débito controlada pelo mecanismo de aceleração. que não permite acelerar o motor além daquele ponto. uma vez que a frequência da tensão gerada no alternador necessita ser mantida constante. independente das solicitações da carga. como visto no início deste trabalho. por si só. têm características distintas e bem definidas. Para solucionar o problema. este dispositivo é constituído por um conjunto de contrapesos girantes. Nas altas velocidades. a regulação da velocidade é um item particularmente crítico. Figura 25: Governadores mecânicos. começa a haver dificuldade no enchimento dos cilindros. fazendo cair o rendimento volumétrico. que por ação da força centrífuga. 31   . essa limitação é feita por um batente do acelerador. Conhecidos como reguladores ou governadores de rotações. atua no mecanismo de aceleração de modo a permitir o suprimento de combustível sem variações bruscas e respondendo de forma suave às solicitações da carga. atuam no mecanismo de aceleração aumentando ou diminuindo o débito de combustível sempre que a rotação se afasta do valor regulado. o governador deve corrigir a quantidade de combustível injetada. No caso específico dos motores diesel-geradores. O mecanismo de aceleração. o motor diesel deve operar em rotação constante. existem três tipos básicos de governadores isócronos. dependendo da aplicação. dado o tempo necessário para que as correções se efetivem. Dependendo do tipo de motor. o que é quase impossível. ou seja. Como a quantidade de combustível injetada é dosada pela bomba injetora. Na maioria dos motores. limita-se a quantidade máxima de combustível que pode ser injetada. b. Governadores hidráulicos – possui maior precisão que os governadores mecânicos. no qual o mesmo opera. estão sendo utilizados em maior escala devido ao custo versus benefício. diminuindo assim a produção de fumaças no escape. quantidade etc. Figura 26: Governador de velocidade Woodward UG8. Figura 27: Governador Eletrônico WOODWARD modelo EPG – 12 ou 24 Volts. temperatura. c. 32   .10 SISTEMA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL O objetivo do sistema de injeção de combustível é fazer com que o óleo combustível chegue aos cilindros do motor em condições adequadas de pressão. Governadores eletrônicos – oferecem melhor precisão de regulação. viscosidade. Podem ser acionados pelo motor Diesel independentemente da bomba injetora e atuam sobre a alavanca de aceleração da bomba. Esta facilidade de inflamação é favorável ao arranque do motor e assegura em andamento uma combustão mais completa. Atualmente. exercendo a função que seria do pedal do acelerador do veículo. 2. Os combustíveis destinados ao motor diesel devem ser facilmente inflamáveis ao contato com o ar superaquecido. filtro de combustível e uma bomba de engrenagens. ele é um elemento de 33   . O filtro de combustível tem a função de reter impurezas na sua forma sólida para que não entrem em contato com os componentes mecânicos do sistema protegendo os mesmos de danos. o circuito conhecido como de baixa pressão e o circuito de alta pressão. O sistema de combustível é composto por dois circuitos. assim. Esta mistura de base é formada de cetano (muito inflamável) de alfa-metilo-naftalina (muito pouco inflamável). combustível para a bomba de alta pressão. Os combustíveis para motores a diesel devem possuir um índice compreendido entre 30 e 60 cetanos. Figura 28: Sistema de injeção de combustível. O circuito de baixa pressão é formado pelo tanque de combustível. Vale lembrar que. é dada como índice. O primeiro é um hidrocarboneto derivado do petróleo e o segundo é extraído do alcatrão de hulha. Assim. Todavia. A quantidade de cetano em porcentagem na mistura da base.11 COMPONENTES DO SISTEMA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL Em se tratando dos componentes do sistema de injeção de combustível. um combustível é de 45 cetanos quando a sua facilidade de inflamação é idêntica à de uma mistura contendo 45% de cetano e 55% de alfametilo-naftalina. na maioria dos sistemas o óleo diesel além de ser o combustível para o motor também é o lubrificante para os componentes do sistema. Este circuito tem a função de fornecer desde a partida e durante todo o período de funcionamento do motor. ou seja. eles podem apresentar alguns detalhes que diferenciam um do outro. O índice de cetano é determinado comparando a facilidade de inflamação do combustível a testar com a facilidade de inflamação de uma mistura de base. pelo menos. A facilidade de inflamação dos combustíveis diesel é indicada pelo índice de cetano. o menos sofisticado dos sistemas de combustível deve apresentar. por exemplo. caso tenha as mesmas facilidades de inflamação que o combustível testado. os componentes representados na figura 28. 2. 2. A bomba injetora está localizada entre o filtro de combustível e os bicos injetores. Enviar o combustível para os bicos injetores de acordo com a ordem de ignição do motor. Dosar o combustível de acordo com as necessidades do motor. É a principal parte do sistema de alimentação diesel. os tubos distribuidores e os injetores. com extrema exatidão e regularidade. O circuito de alta pressão de combustível é composto pela bomba injetora. b. antecipando-se a este alerta. haver uma lâmpada indicadora no painel da presença de água é importante que o encarregado da manutenção faça este processo com certa periodicidade. A bomba de engrenagens funciona de maneira simples: são duas engrenagens que giram em sentidos opostos onde de um lado está a aspiração do combustível e do outro a saída do mesmo com pressão controlada por uma válvula mecânica interna. Outro detalhe é a questão de drenagem de água que nele se acumula com o tempo. Figura 29: Bomba injetora. Apesar de. 34   . Esse combustível tem de ser finamente pulverizado e distribuído na câmara de combustão. uma quantidade determinada de combustível no momento próprio. A bomba injetora é regulada eletronicamente por um sistema de medição de débitos. O sistema eletrônico de medição de débitos regula sistemas mecânicos e eletrônicos de monitoramento de bombas injetoras. que indica o momento critico. de modo que cada partícula seja colocada em contato com o oxigênio do ar que foi ali admitido e comprimido. c.extrema importância e deve receber atenção tanto para o período de substituição quanto na sua aplicação.12 BOMBA INJETORA DE COMBUSTÍVEL O equipamento de injeção do combustível tem por finalidade introduzir no cilindro. na maioria dos casos. determinados pelo fabricante. Tem como funções: a. Promover pressão suficiente para pulverizar o combustível na massa de ar quente na câmara de combustão. o que provocará uma maior propagação dentro da câmara. entretanto. O grau de penetração depende da quantidade da pulverização.14 PULVERIZAÇÃO DO COMBUSTÍVEL A pulverização tem por finalidade fracionar uma determinada quantidade de combustível em pequenas partículas para aumentar substancialmente a área de contato do combustível com o ar.2. Esta. Tanto a pulverização quanto a penetração e a turbulência contribuem decisivamente para a obtenção das melhores condições para a queima do combustível. aumentando assim a razão de combustão. Um acúmulo de carbono ocorrerá em volta do topo do cilindro e no lado da parede da coroa do êmbolo. Sabe-se. depende da eficiência da pulverização. é obtida somente à custa da penetração proporcionada pelo tamanho dos furos pulverizadores e pressão de injeção. de modo que as partículas adjacentes não façam faltar oxigênio durante a combustão. Se a pulverização for insuficiente.13 “ISOLAR” BOMBA INJETORA A operação de isolar uma bomba injetora consiste em suspender e travar o tucho de acionamento da mesma. por sua vez. da penetração e da turbulência. A penetração e a turbulência contribuem para a distribuição uniforme das partículas. podendo atingir o restante das paredes do cilindro. Esta. Se o combustível for excessivamente pulverizado. Isto causará uma baixa taxa de combustão e a possibilidade de pós-queima. a razão da combustão será reduzida podendo originar uma pós-queima. 35   . ou mesmo quando se deseja cortar o combustível para o mesmo em situações excepcionais. Assim. suas partículas serão menores e terão energia cinética insuficiente para conduzi-las aos espaços da câmara de combustão. O principal objetivo é criar partículas suficientemente pequenas para queimar no curto tempo disponível para tal e distribuí-las no interior de toda a câmara de combustão. Este procedimento é muito usado quando se deseja obter a pressão de compressão em um cilindro do motor. que a operação econômica do motor exige a correta queima do seu combustível. de maneira que este não seja alcançado pelo seu excêntrico de acionamento. desde que a viscosidade do combustível não varie. entretanto. Os motores de médio e grande porte são dotados de um sistema mecânico apropriado para isolar cada uma das bombas injetoras do motor. as quais tendem a se agrupar em torno do bico injetor de combustível reduzindo o oxigênio durante a combustão. as partículas serão maiores e terão mais energia cinética quando entrarem na câmara de combustão. A alta densidade do ar comprimido no cilindro do motor cria uma elevada resistência ao movimento das partículas de combustível. 2. Tão logo esse empuxo torne-se superior ao da mola (6). a agulha é levantada de sua sede dando passagem ao combustível em forma pulverizada. É também conhecida como bico injetor ou simplesmente injetor. facilitando sobremaneira a mistura com o ar e. iniciando assim a injeção. O combustível chega à válvula de injeção por meio do tubo de alta pressão (1). consequentemente. Depois que a quantidade dosada pela bomba penetra no cilindro. Os motores marítimos de médio e grande porte utilizam válvulas de múltiplos orifícios. que é mantida firmemente assentada na sua sede pela ação do conjunto formado pela haste 5 e pela mola 6. O combustível em alta pressão exerce um empuxo entre a ponta da agulha e o seu assento. 36   . que cerca a extremidade da válvula de agulha (4). O funcionamento da válvula de injeção de combustível pode ser descrito da seguinte maneira: a.15 VÁLVULA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL A válvula de injeção é o dispositivo responsável pela introdução do combustível pulverizado no cilindro do motor diesel. O diminuto diâmetro dos furos e a elevada pressão a que o combustível é submetido garantem um elevado grau de pulverização do mesmo no interior dos cilindros. a combustão. As válvulas de injeção podem ser de orifício único ou de múltiplos orifícios. podem aparecer duas ou três para cada cilindro. Figura 30: Válvula de injeção de combustível. Fica instalada no cabeçote do cilindro. A figura 30 mostra os componentes de uma válvula de injeção.2. Um canal interno (2) conduz o combustível até a câmara de pressão (3). c. podendo ser resfriada por óleo ou água. Nos motores marítimos de médio e grande porte dotados de válvula de descarga na cabeça. fechando a passagem do combustível. a pressão abaixa e a agulha cai em seu assento. b. Nesse tipo de bomba. Quando a haste da válvula de descarga é levantada. 37   . que tanto pode comprimir quanto distender a mola (6). o ponto de injeção é agora avançado sem qualquer mudança na quantidade de combustível descarregada no cilindro. quanto também em bombas que controlam a injeção por meio de válvulas de admissão e de descarga. Dessa maneira. por exemplo. O sistema VIT pode ser utilizado tanto em bombas cujos êmbolos são dotados de rebaixo helicoidal para controlar a quantidade de combustível injetado. ou sistema de variação do ponto de injeção. Figura 31: Circulação de fluido na válvula injetora. pode-se alterar o ponto de injeção pela elevação ou abaixamento do cilindro da bomba. d. Isso resulta em aumento da eficiência térmica e redução do consumo de combustível. Na válvula de injeção da figura anterior. Esse sistema é então controlado por essas duas válvulas. Nessas últimas (caso das bombas Sulzer). Isso quer dizer que o curso do êmbolo não varia. Nas bombas injetoras dotadas de rasgo helicoidal no êmbolo e janelas reguladoras da quantidade de combustível (caso das bombas MAN B&W). o ponto de injeção pode ser alterado pela mudança das posições dos excêntricos que controlam as posições das válvulas de admissão e de descarga (saída). Em outros tipos de válvulas. essa ajustagem pode ser feita pela colocação ou retirada de arruelas sobre a mola (6). sem alteração dos pontos mortos superior e inferior do êmbolo. foi criado com o propósito de controlar o funcionamento da bomba injetora. 2. de maneira que a pressão máxima de combustão seja alcançada quando o motor atinge 85% da carga. mas a quantidade de combustível é aumentada. isso é conseguido atuando-se no parafuso de regulagem (8). As válvulas de injeção possuem diferentes dispositivos para regular a sua pressão de abertura. sendo que quando a de admissão é abaixada a injeção começa mais cedo. o ponto de injeção pode ser atrasado revertendo-se a direção do movimento dos excêntricos.16 SISTEMA VIT (VARIABLE INJECTION TIMING) O sistema VIT (variable injection timing system). o final da injeção ocorre mais cedo e o aumento da quantidade de combustível descarregada reduzido podendo ser trazido de volta ao seu nível original. as janelas de admissão e descarga serão cobertas mais cedo pelo êmbolo. Na circunferência externa da porca há uma engrenagem. Para evitar frequentes mudanças na bomba durante as manobras do navio. Dessa maneira. Quando a carga do motor aumenta acima de 40%. haverá uma alteração no ponto de injeção. antecipando assim o início da injeção. Figura 32: Bomba injetora com sistema VIT. uma vez que o aumento das pressões melhora a combustão e reduz a emissão de gases poluentes na atmosfera. atrasando o ponto de injeção. Outro objetivo do VIT é a redução da emissão de gases poluentes como os óxidos de nitrogênio. na qual atua uma cremalheira que trabalha num guia localizado no corpo da bomba. Obviamente. A cerca de 90% da MCR obtém-se uma economia de 4 a 5 g/HPh. 38   . os servos retardam a injeção de modo que a pressão se mantém constante entre 85 e 100 da MCR. E como o curso do êmbolo não foi alterado. Quando o motor atinge 85% da MCR a pressão máxima de combustão é atingida. Então. Os movimentos de subida e descida do cilindro da bomba injetora são proporcionados pelo movimento axial da cremalheira do sistema VIT. A figura acima mostra o mecanismo de elevação e abaixamento da camisa. Se. a elevação do cilindro da bomba proporcionará um efeito contrário. a partir daí. as janelas também serão descobertas mais cedo antecipando também o fim da injeção. o cilindro da bomba injetora for abaixado. o sistema VIT é concebido de modo que não haja mudança do ponto de injeção até 40% da MCR. inicia-se a atuação do sistema VIT e o consequente avanço do ponto de injeção. por meio da cremalheira VIT. o qual é conseguido por meio de uma rosca aberta na parte inferior do cilindro onde enrosca uma porca localizada entre duas faces de encosto no corpo da bomba. sem que seja alterada a quantidade de combustível descarregada. onde um sistema de controle sofisticado mantém uma pressão constante de 1. processa milhares de informações tais como: giro do motor. redução do consumo de combustível. que por sua vez o envia para um coletor comum. tem o seu funcionamento resumido a: a. A Unidade de Controle Eletrônico gerencia inclusive a injeção piloto.17.2. Figura 33: Sistema de injeção utilizado em motores de pequeno porte. por uma bomba elétrica de baixa pressão (bomba alimentadora). (comum rail). Em consequência. obtém-se um ótimo desempenho. um funcionamento homogêneo do motor. b. a CPU envia sinais elétricos de durações variadas para ativar a bobina da válvula de injeção eletromagnética. redução das vibrações e. determinando exatamente a quantidade de combustível a ser injetado nos cilindros em função da carga a que o motor está submetido. A ECU. vários sensores são instalados no motor. com sensível redução na emissão de gases poluentes. c.17 SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA 2.350 bar. Esta envia o combustível para a admissão da bomba de alta pressão.1 Motores de pequeno porte O sistema de injeção eletrônica do tipo coletor comum. 39   . controlando assim o tempo das injeções. utilizado com sucesso nos modernos motores MWM. Na realidade. introduzem o combustível atomizado nos cilindros do motor. Para que isso seja possível. O combustível é aspirado do tanque de serviço através de um filtro. eletronicamente controlados por uma ECU (Unidade de Controle Eletrônico). Os bicos injetores. obviamente. aceleração exigida e temperatura de ar em milésimos de segundo. otimizando a combustão. portanto. o que torna possível a dispensa do eixo de cames. Ambos os motores são dotados de bombas de êmbolos axiais acionadas por motor elétrico para pressurização de um servo coletor de óleo com uma pressão de cerca de 200 bar para acionamento das válvulas de descarga e outro com uma pressão de 1. de onde saiam as tubulações para as válvulas de injeção individualmente situadas nas cabeças dos cilindros. o “comum rail system” ou sistema de coletor comum ressurgiu do esquecimento e passou a integrar os sistemas de injeção dos motores diesel. ou “sistema de coletor comum”. 40   . válvulas de descarga.17.2 Motores de médio e grande porte A mais nova geração de motores diesel marítimos de médio e grande porte apresenta uma tecnologia bastante avançada que dispensa o uso do eixo de cames para acionar bombas injetoras.000 bar para o sistema de óleo combustível. entretanto. constituídas de tucho. Assim. se tais motores não são dotados de eixo de cames. a abertura das válvulas de injeção era feita mecanicamente e não hidraulicamente. A SULZER denominou seu motor de RT Flex e a MAN B&W de ME (motor inteligente). a MAN B&W utiliza o sistema servo de óleo para acionamento dos lubrificadores de cilindros. Assim. Com o desenvolvimento da eletrônica e da tecnologia computacional. entretanto. a abertura de cada válvula de injeção era feita por meio de um sistema similar ao de acionamento mecânico das válvulas de aspiração e descarga. também não possuem o conhecido mecanismo de transmissão de rotação do eixo de manivelas para o eixo de cames.2. lubrificadores de cilindros e distribuidor de ar de partida. No referido sistema. utilizam o computador para controlar a injeção de combustível e a operação das válvulas de descarga e de ar de partida. Naturalmente. vareta ou haste e balancim. ao contrário da maioria dos motores. O antigo comum rail system. Ambos. entretanto. Relativamente à injeção. Por seu turno. essa moderna tecnologia utiliza sistemas de controle que determinam o momento apropriado da injeção e também da abertura da válvula de descarga sem necessidade de dispositivos mecânicos. O motor diesel marítimo sem eixo de cames foi introduzido no mercado por dois dos maiores fabricantes de motores de grande porte do mundo: a SULZER e a MAN B&W. era dotado de uma bomba de alta pressão que enviava o combustível a uma pressão de aproximadamente 400 bar para um coletor comum. os métodos utilizados pelos referidos fabricantes são diferentes. eletronicamente controlados. que equipam nossos navios mercantes. Como pode ser observado na figura abaixo. contribuindo de forma significativa para a redução do 41   . O motor utiliza três válvulas de injeção por cilindro. As válvulas de injeção de combustível são pressurizadas e a pressão do óleo combustível atuando por trás do êmbolo do cilindro de quantidade de combustível mantém esta pressão nos injetores ou válvulas de injeção. O sistema de computador denominado “Wartsila Engine Control System”. mas em regimes de baixas cargas. óleo do coletor comum abre as válvulas de controle da injeção. Figura 35: Sistema de injeção eletrônica utilizado em motores Sulzer sem eixo de cames. À medida que o êmbolo se move para a esquerda. Como pode ser observado na figura acima. Figura 34: Sistema de injeção eletrônica utilizado em motores Sulzer de grande porte. ou “WECS” controla a descarga do coletor comum individualmente para os cilindros e também a descarga de óleo pressurizado a 200 bar por bombas elétricas. que por sua vez recebe movimento do eixo de manivelas por meio de um sistema de engrenagens. um sinal de realimentação é enviado para o Módulo de Controle do cilindro. a SULZER dota o seu motor de um coletor comum usando um conjunto de bombas de êmbolos de débito variável acionado por came de três lóbulos. duas delas são colocadas fora de ação. quando as válvulas do coletor comum são energizadas para a injeção pelo módulo acionador da válvula. Essas bombas são controladas por um eixo acionado eletricamente e controlado pelo computador do motor. menor peso. Figura 36: Sistema superalimentação. consegue-se hoje aumentar a potência do motor diesel em até mais de 50%. Com isso pode-se enviar mais combustível para ele. A superalimentação exige que as peças do motor sejam mais resistentes que as dos motores de aspiração natural. A superalimentação é tão importante que. Dependendo da pressão do ar de superalimentação. a massa desse ar também aumenta. pelo menos. Este fato consagrou definitivamente a máquina diesel como a preferida na propulsão dos navios mercantes.consumo de combustível e da emissão de gases tóxicos para o meio ambiente. a carga do motor pode ser reduzida a 10% em um regime de apenas 7 RPM. sendo um de aspiração natural e outro superalimentado. as seguintes vantagens em relação ao primeiro: menor volume. 2.19 SISTEMA SUPERALIMENTAÇÃO Observe a figura 36. maior rendimento e menor preço. principalmente os de médio e grande porte. por causa das maiores pressões de trabalho decorrentes do aumento da pressão de combustão nos cilindros. 2. pode-se dizer que a finalidade da superalimentação é aumentar a potência do motor. Comparando-se dois motores de mesma potência. obtendo-se assim uma combustão mais violenta. resultando num considerável aumento da potência do motor.18 VANTAGENS DA SUPERALIMENTAÇÃO Quando se aumenta a pressão do ar no interior de um mesmo cilindro. 42   . onde é extremamente importante instalar grandes potências no menor espaço possível. Portanto. pode-se garantir que o segundo apresenta. sem aumentar consideravelmente o seu porte ou volume. os únicos motores não superalimentados a diesel são aqueles em que a potência é tão pequena que não justifica o custo da instalação de um dispositivo para aquele fim. Além disso. Isso faz com que uma força muito maior atue sobre o êmbolo. atualmente. Conforme se apresentam na figura 35. o resfriador de ar o caixão de ar e o coletor de gases de descarga. A figura abaixo mostra um antigo motor GM tipo 71 com janelas de admissão e válvulas de descarga na cabeça. os principais componentes do sistema de superalimentação são: o turbocompressor. Ao invés de utilizarem a energia cinética dos gases para acionar uma turbina que por sua vez aciona um compressor centrífugo. sem dúvida alguma. mostrado na figura 38 é. O turbo-alimentador abaixo se compõe de três partes principais: a carcaça de mancais. Figura 38: Componentes de um turbo-alimentador.20 SISTEMA DE PARTIDA ELÉTRICA Esse sistema. especialmente na partida dos 43   . um dos sistemas de partida mais utilizados tanto em terra quanto a bordo dos navios. Figura 37: Compressor de lóbulos. 2. há outros raramente encontrados. Embora o turbocompressor seja o dispositivo de sobrealimentação mais encontrado em todo o mundo. a turbina e o compressor. ele utiliza um compressor de lóbulos acionado mecanicamente pelo próprio motor. especialmente os empurradores. Entretanto. esta injeção de ar é feita em um cilindro de cada vez. fazendo-o girar. Quando o operador liga a chave de contato e depois aperta o botão de partida. Já em navios de médio e grande porte sua aplicação restringe-se à partida dos motores de acionamento de bombas de incêndio. Naturalmente. cortando a energia elétrica para o motor. etc. Quando a velocidade é suficiente e o motor começa a queimar o seu combustível. Como todos os sistemas de arranque. o operador solta o botão de partida. ao mesmo tempo em que carrega a bateria.motores de propulsão dos navios de pequeno porte. a chave ou botão de contato e o motor de arranque.21 SISTEMA DE PARTIDA PNEUMÁTICA É o sistema de partida mais encontrado a bordo dos navios mercantes da cabotagem e do longo curso. 44   . por exemplo. Observe que os principais componentes do sistema são: a bateria. os cabos. A figura 39 mostra um sistema de partida por injeção de ar comprimido aplicado a um motor auxiliar em “V” de oito cilindros. 2. vem aumentando consideravelmente com a nova geração de motores de 1200 HP para cima. o alternador também funciona e passa a alimentar os consumidores de bordo. seu emprego em navios fluviais. baleeiras. Com o motor diesel funcionando. Figura 39: Sistema de partida elétrica. o motor elétrico é alimentado pela corrente contínua da bateria e seu pinhão engrena nos dentes da cremalheira do volante do motor diesel. Em um motor de quatro tempos. o sistema deve injetar ar comprimido em cada cilindro do motor com o êmbolo descendo e as válvulas de admissão e descarga fechadas. geradores de emergência. sua ação é passageira. e deve ser interrompido pouco depois do motor começar a queimar combustível. Aí o pinhão do motor de partida desengrena da cremalheira do volante. Outra parte de ar comprimido é enviada ao distribuidor. O ar comprimido é obtido por compressores de dois estágios. conforme a instalação. O funcionamento do sistema resume-se no seguinte: uma tubulação conduz o ar comprimido da garrafa ao motor onde. Vejamos agora. e no momento apropriado. Figura 40: Sistema de partida pneumática. para deixar passar o ar comprimido para dentro do mesmo. Para que isso seja possível. as válvulas de partida. Pela tubulação de pequeno 45   . depois de passar por uma válvula mestra. observe que do distribuidor saem tubulações de pequeno diâmetro que são conectadas às partes superiores das referidas válvulas. Cada cilindro do motor possui uma válvula de arranque ou partida instalada na cabeça. atentando para a figura abaixo. pneumaticamente. Figura 41: Funcionamento do sistema de partida pneumática. acionada manual ou automaticamente. acionado mecanicamente pelo eixo de cames do motor. obedecendo à sequência da ordem de queima do mesmo. o funcionamento do sistema. O distribuidor. é o elemento encarregado de acionar. Estando a válvula da ampola de ar aberta. que o armazenam na pressão de 25 ou 30 bar. com mais detalhes. sendo enviado para as ampolas ou garrafas (no mínimo duas). o operador aciona a válvula mestra e o ar comprimido passa para a linha principal que o conduz até a câmara inferior de cada válvula de partida. após a informação enviada pelo distribuidor. permitindo a entrada do ar comprimido nos cilindros. é injetado nos cilindros do motor (um de cada vez). diâmetro, o distribuidor manda, então, o ar de comando, segundo a posição do seu disco, para a parte superior da válvula de partida correspondente ao cilindro cujo êmbolo estiver na fase de expansão. Assim, a válvula é obrigada a abrir, deixando entrar no cilindro. O ar que estava armazenado na sua câmara inferior, e que antes não entrava no cilindro em virtude da ação da mola da válvula, que mantinha a mesma fechada. Observe-se que o eixo do distribuidor tem sua extremidade estriada para permitir o encaixe do orifício também estriado do seu disco, fazendo com que o mesmo gire conforme o eixo. Observe também que o disco do distribuidor possui um orifício de forma ovoide que, durante o seu movimento de rotação, coincide com cada um dos orifícios dos canais do corpo do distribuidor. Enquanto termina o curso útil do cilindro, o disco do distribuidor já girou o suficiente para que o ar da tubulação de comando da válvula de arranque seja evacuado para a atmosfera através do canal de escape do distribuidor. Isto faz com que a válvula de partida feche por ação de sua mola, cessando, portanto, a carga de ar para o referido cilindro. Durante esse intervalo, o disco do distribuidor, girando continuamente, alcança a posição na qual se inicia o ciclo em outro cilindro. O distribuidor de ar é o elemento do sistema que envia o ar de comando para promover, no momento oportuno, a abertura de cada uma das válvulas de partida instaladas no motor. É interessante salientar que além do distribuidor do tipo rotativo cujo funcionamento foi descrito, há também o tipo alternativo, que é mais usado nos sistemas de partida dos motores de médio e grande porte. 2.22 SISTEMA DE SEGURANÇA DOS MOTORES DIESEL Há duas situações distintas nesse caso: a primeira é a de regime de manobras e a segunda é a de regime de viagem. Durante o regime de manobras, as principais preocupações devem estar voltadas para o controle da pressão do ar comprimido nas ampolas, pressões e temperaturas do óleo lubrificante, água de resfriamento, óleo combustível, óleo ou água de resfriamento dos êmbolos, etc. Com o navio em regime de viagem, devem-se obter os valores de pressão, temperatura, nível, RPM, etc. a intervalos regulares. Nos navios modernos, um computador faz automaticamente uma varredura das variáveis do motor a intervalos regulares. Atenção especial deve ser dada ao nível e à qualidade do óleo lubrificante no poceto, do óleo combustível no tanque de serviço, da água de resfriamento no tanque de expansão, e do sistema de resfriamento dos êmbolos (se for à água). Os lubrificadores mecânicos também devem merecer uma atenção especial, pois uma pequena fuga de óleo ou a presença de ar pode impedir que o lubrificante alcançasse um determinado ponto da camisa do cilindro. 46   Figura 42. Ruídos anormais no motor devem ser levados muito a sério, pois podem representar sintomas de problemas graves. 2.23 FUNCIONAMENTO DO MOTOR DIESEL Procedimentos gerais, considerando que há diferenças entre a forma convencional, semiautomática e plenamente automatizada, para a preparação da partida da maioria dos motores marítimos utilizados na propulsão dos navios mercantes: a. Aquecer lentamente o motor principal com a água doce proveniente dos motores auxiliares. Se não houver esta possibilidade de interligação entre os sistemas, o motor principal deverá ser provido de um sistema de aquecimento próprio com um aquecedor elétrico a vapor ou a óleo térmico. b. Encher com óleo combustível purificado, se possível clarificado, o tanque de serviço do motor. c. Fazer circular o combustível no sistema e, no caso do óleo pesado, mantê-lo aquecido e com a viscosidade recomendada na admissão das bombas injetoras de combustível. d. Manter limpos os filtros de óleo lubrificante e óleo combustível, tendo o cuidado de verificar se não existe ar nos mesmos. e. Fazer as manobras necessárias e funcionar a bomba de lubrificação, atentando para o nível de lubrificante no poceto; caso o resfriamento dos êmbolos seja feito por óleo, verificar se há fluxo de retorno do mesmo nos visores apropriados. f. Verificar as manobras e colocar a bomba do sistema de lubrificação do turbo- alimentador em funcionamento, observando se há fluxo de retorno no visor; caso o sistema de lubrificação seja dependente da própria unidade de superalimentação, verificar nos visores se está correto os níveis de lubrificante dos mancais do compressor e da turbina. g. Verificar o nível de óleo nos lubrificadores mecânicos e fazer manualmente uma pré- lubrificação nos cilindros. 47   h. Lubrificar todos os pontos que exigem lubrificação manual, sobretudo aqueles ligados a transmissões para alavancas de comando e articulações especiais. i. Verificar se os reservatórios de ar comprimido estão suficientemente carregados e devidamente drenados; caso não haja purgadores automáticos nas ampolas, elas devem ser drenadas manualmente. j. Com as válvulas de prova (rubinetes) abertas, girar o motor com o auxílio da catraca no mínimo uma volta, se o motor for de 2 tempos e duas, se o motor for de 4 tempos; esse procedimento é muito importante, principalmente no caso de o motor ter estado inoperante por um longo período, pois visa a verificar se há acúmulo de água no interior do cilindro; esta tanto poderia decorrer de uma rachadura na camisa, cabeçote ou caixa de válvula de descarga, como de condensação do vapor d'água presente no ar atmosférico, que pode penetrar no motor pela tubulação de descarga de gases. k. Verificar se o sistema de óleo combustível encontra-se em ordem, ou seja, escorvado e com o combustível na temperatura recomendada. l. Abrir no reservatório as válvulas de ar necessárias à partida, ao comando e ao controle do motor. m. Desengrazar a catraca. n. Consultar o passadiço sobre as condições externas e, assim que receber a permissão, funcionar o motor por alguns segundos em marcha avante e marcha atrás. o. Fechar as válvulas de prova e dar o pronto da máquina. 2.24 REVERSÃO DE MARCHA PELO DESLOCAMENTO AXIAL DO EIXO DE CAMES A figura 42, a seguir, mostra um arranjo do método de reversão de marcha pelo deslocamento axial do eixo de cames aplicado a um motor MAN de dois tempos, bastante antigo, mas ótimo para facilitar a compreensão de todo o processo. Observe-se que o motor não possui válvula de descarga na cabeça, como é o caso dos motores atuais. Portanto, é dotado de janelas de admissão e de descarga, com um injetor posicionado no centro do cabeçote. Observe-se também que o eixo de comando das bombas injetoras possui dois excêntricos para cada uma delas e dois excêntricos para cada elemento do distribuidor de ar, que no caso é do tipo alternativo. Assim, tanto a bomba injetora quanto o elemento do distribuidor terão um excêntrico para marcha avante e outro, para marcha atrás. Os excêntricos, com calagem certo número de graus um do outro, devem ser ligados por uma espécie de rampa para evitar que durante o movimento axial do eixo, nem o excêntrico da bomba injetora nem o do elemento do distribuidor de ar tropecem nos tuchos dos mesmos. 48   Portanto. a dita engrenagem deveria ser fixada ao eixo para se deslocar de forma axial com ele. o eixo pode se deslocar sem levar a engrenagem consigo. o referido controle é feito por um sistema de comando constituído por uma série de componentes eletropneumáticos que conferem maior segurança e praticidade ao sistema. modernizam. Outra maneira de conseguir o mesmo efeito seria construir a engrenagem do eixo de cames com uma espessura maior do que a da engrenagem da transmissão (21). ela desengrenaria da engrenagem intermediária (21). Observe também que. Figura 43: Reversão de marcha pelo deslocamento axial do eixo de cames. mas sem desengrenar da engrenagem mencionada. neste último caso. Nesse caso. Assim. mas não relegam o sistema estudado à condição de obsoleto. pois. que se comunica por um lado com o depósito de marcha avante e pelo outro com o depósito de marcha atrás. que não aparecem na figura. Esses cilindros são carregados com óleo hidráulico e são comunicados com redes de ar comprimido que se alternam como canais de admissão e de drenagem de ar. conforme o eixo deva ser movimentado de forma axial num ou noutro sentido. a sua engrenagem não se desloca de forma axial. Esses dispositivos. durante o movimento axial do eixo de cames. o funcionamento do sistema que está sendo descrito serve de base para a compreensão dos sistemas mais atuais que utilizam o deslocamento axial do eixo de cames. se assim fosse. Note-se que em uma das extremidades do eixo de cames é instalado um êmbolo para trabalhar no interior de um cilindro hidráulico. 49   . É importante lembrar que. graças a uma espécie de luva ou manga montada com folga axial em relação ao eixo. o motor tanto pode ser operado do local quanto a distância e. nos navios modernos. abaixo. Observe que. 50   . A figura 43. O conjunto formado pelo êmbolo e pelo cilindro utiliza apenas ar comprimido. Observe. mas o princípio de funcionamento é praticamente o mesmo do sistema que foi descrito. c. O mecanismo pode parecer um pouco diferente. Figura 44: Motor de quatro tempos. e que esta parte do eixo trabalha numa carcaça no interior da qual são fixados dois esbarros. Do ponto de vista construtivo. Os espaços entre as palhetas e os esbarros formam câmaras destinadas ao óleo hidráulico. o mesmo excêntrico que aciona a bomba injetora quando o motor funciona em marcha avante é utilizado por ocasião da operação de marcha atrás. representa outro arranjo para reversão de marcha pelo deslocamento axial do eixo de cames. 2. na figura 44. b. as principais diferenças entre esse sistema e o estudado anteriormente são: a. isso para impedir que a do eixo de cames desengrene da intermediária durante o deslocamento axial do eixo. O êmbolo do aparelho de reversão não é fixado em uma das extremidades do eixo de cames como no caso anterior. A engrenagem de transmissão é fixada no eixo de cames e tem uma espessura bem maior que a da engrenagem intermediária. Isso é conseguido fazendo-se “girar” o eixo de cames por meio de um servo-motor operado por pressão de óleo. por se tratar de um motor de quatro tempos.25 REVERSÃO DE MARCHA PELO DESLOCAMENTO RADIAL DO EIXO DE CAMES Em alguns motores de dois tempos. Dessa vez o método está sendo aplicado a um motor propulsor de 4 tempos. que duas palhetas são fixadas no eixo de comando das bombas injetoras. há dois excêntricos para cada válvula de admissão e dois para cada válvula de descarga. o óleo hidráulico tem que ser pressurizado nas pequenas câmaras formadas entre as palhetas do eixo e os seus esbarros e drenado das outras duas. A referida válvula é mostrada em duas posições (a) e (b) para a operação do motor em marcha avante e em marcha atrás. seja em marcha avante. atuando nos lados apropriados das palhetas. Quando o motor está funcionando. É fácil compreender que os volumes dessas câmaras variam durante a reversão e que o motor possui duas ordens de queima: uma para marcha avante e outra para marcha atrás. Figura 46: Motor Sulzer RL A 56. A figura 45. as palhetas do servo-motor estão encostadas nos esbarros e o conjunto é arrastado pela engrenagem intermediária que faz parte do trem de engrenagens da distribuição do motor. As passagens do óleo através do eixo de cames são também mostradas em 51   . Figura 45. melhor o que acabamos de descrever. Quando se deseja fazer a reversão. motor Sulzer RL A 56 ilustra. seja em marcha atrás. faz o eixo de cames girar até que as suas palhetas encostem-se aos seus esbarros. A figura 46 dá uma ideia melhor do funcionamento do servo-motor hidráulico de reversão. válvula esta que faz parte do sistema de controle do motor. O óleo com pressão. A válvula de controle do fluxo de óleo para o mesmo é atuada por meio de outra controlada pneumaticamente. juntamente com setas mostrando a direção do fluxo do óleo durante a operação de reversão de marcha. quando então o tucho retorna ao círculo base da came (círculo de menor diâmetro) e o êmbolo da bomba injetora move-se para baixo para realizar o curso de sucção. o ar comprimido entrará no cilindro pneumático e o seu pistão será movido para a direita como indica a figura 48B. 2. para o início da injeção. até o próximo curso de fornecimento de combustível.forma de linhas. A figura 48A mostra que o tucho subiu a rampa da came com o eixo de cames movido no sentido anti-horário. Se o sentido de rotação do motor for revertido nesse ponto. 52   . Figura 47: Funcionamento do servo-motor hidráulico de reversão.26 REVERSÃO DE MARCHA PELO DESLOCAMENTO DO TUCHO DA BOMBA INJETORA Nos motores MAN B&W da série MC. O tucho será então movimentado e esse movimento terminará na posição mostrada que será o ponto correto para o funcionamento do motor em marcha atrás. a came de acionamento da bomba injetora foi projetada para levantar o êmbolo da mesma e mantê-lo no PMS enquanto o tucho com rolete permanece na parte mais elevada da came de acionamento. isto é. principalmente para minimizar a deposição de carbono no interior dos êmbolos quando resfriados por óleo. Figura 48A Figura 48B Deve-se levar em conta que a reversão do tucho só ocorre quando o motor está girando. 2. Fechar a válvula principal de ar no motor e na ampola. Permitir a partida do motor nesta situação pode ser útil e interessante durante manobras em águas confinadas. Manter também por cerca de 20 minutos o fluxo de água de resfriamento do motor. deixando desta forma a temperatura baixar lentamente. 53   . óleo combustível e da água doce de circulação das jaquetas do motor. o pessoal envolvido na manobra de chegada deve tomar basicamente as seguintes providências: a. o tucho da bomba injetora de combustível será movido na partida do motor para girar e antes do combustível ser admitido por abertura do orifício de admissão da bomba injetora. Manter por cerca de 20 minutos o fluxo de óleo lubrificante. b. Mas se o tucho não se mover devido digamos a um possível problema de corrosão no cilindro servo. Controlar as temperaturas do óleo lubrificante. Reduzir gradualmente a velocidade do motor.27 PARADA DO MOTOR DIESEL Quando o navio se aproxima do porto de destino e a ordem de atenção à máquina é recebida no telégrafo. d. c. e. Um alarme será então acionado por um breve tempo. f. Se não. mantendo o compressor de ar pelo comando automático. Pode-se perceber nas referidas figuras a presença de um micro interruptor que detecta se o tucho da bomba foi ou não todo movido. Se o motor for parado a partir do funcionamento em marcha à vante e for partido em marcha atrás. uma lâmpada indicadora acenderá na sala de controle. Após o término do regime de manobras e recebida a ordem de "máquina dispensada". Fechar em seguida os drenos do sistema. bem como a válvula principal do sistema de ar de partida do próprio motor propulsor. Abrir a válvula de comunicação do ar comprimido no reservatório (devidamente carregado). ainda assim o motor arrancará. Não resta a menor dúvida de que a maior delas é de ordem econômica. O motor diesel de dois e de quatro tempos são amplamente empregados a bordo dos navios mercantes.28 DIFERENÇA ENTRE MCP E MCA. QUANTO AOS SISTEMAS ASSOCIADOS São muitas as razões que justificam a aplicação do motor diesel na quase totalidade dos navios mercantes da atualidade. 54   . bem como a da carcaça do turbocompressor. Desfazer a manobra do óleo de lubrificação do turbo-alimentador. ocupando por isso menor espaço a bordo. dispensam o uso de redutores. se a expectativa for de longa permanência no porto. h. caso o seu sistema seja do tipo de gravidade. Contudo. Isso nos leva a crer que quanto maior for o rendimento da máquina propulsora. toda a água das jaquetas do motor deverá ser drenada. pois marinha mercante é comércio e. E quando falamos em rendimento. a bomba de emergência para combate a incêndio. São motores de baixa rotação e. visa essencialmente o lucro. maior será o atrativo para a sua aplicação na atividade comercial. o gerador de emergência. como nos casos de reparos de vulto ou docagem. Caso o navio esteja em região de clima frio. colocamos a máquina diesel acima de todas as suas concorrentes. Apresentam um rendimento total maior do que o de quatro tempos. se a temperatura ambiente se aproximar de 4ºC. consequentemente. o compressor de ar de emergência e outros. i. em navios de pequeno porte como os empurradores e rebocadores. g. O motor diesel de dois tempos é ideal para aplicações em sistemas de propulsão de grande porte (MCP). Fazer o restante das manobras de regime de porto. desenvolvem cerca de ¾ da potência dos de quatro tempos. o pessoal deve cambar para o óleo diesel cerca de duas horas antes da chegada ao porto. destacam-se as seguintes: a. por causa de inúmeras vantagens sobre os de quatro tempos. 2. enquanto os de quatro tempos são mais utilizados no acionamento das máquinas auxiliares dos referidos navios (MCA). como tal. Entretanto. pode não haver necessidade de se cambar para o óleo diesel se a estadia do navio for curta. Os de dois são mais empregados na propulsão dos navios de médio e de grande porte (MCP). tanto como propulsores quanto auxiliares. para que todo o óleo combustível pesado existente na rede seja consumido e não haja necessidade de aquecimento do sistema após a parada do motor. Entre essas máquinas auxiliares (MCA) encontram-se os geradores principais. Entre outras. IMPORTANTE: Levando-se em conta que a maioria dos motores marítimos pode manobrar com óleo pesado. tais motores são os únicos que se fazem presentes a bordo. Evidentemente essa operação será realizada se o sistema de aquecimento não for capaz de eliminar os riscos de congelamento. b. Considerando-se as mesmas dimensões. c. bombas de incêndio. As vantagens acima não desbancam. compressores de ar. 55   . etc. a aplicação do motor diesel de quatro tempos em serviços onde a velocidade se constitui um bom atrativo. entretanto. É o caso do acionamento de geradores. k. c. mas a descarrega para o interior da embarcação. descarrega o para a queima no motor. UNIDADE 3 SISTEMAS AUXILIARES 3. Bomba hidrofórico de água doce – aspira do tanque de água doce e descarrega no sistema hidrofórico para todas as acomodações do navio. Bomba de serviços gerais e incêndio – também aspira à água do mar. enviando-o para um tanque de esgoto. Bomba de lastro – aspiram à água do mar.1 SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE SERVIÇOS GERAIS As bombas são empregadas nas embarcações principalmente para os seguintes serviços: a. descarregando-a para os tanques de lastro da embarcação para estabilidade da embarcação. esta bomba é empregada para enviar a água ao tubulão de água da caldeira. Bomba de óleo lubrificante do motor propulsor – aspira do poceto do motor e. Bomba de transferência de óleo combustível – aspira óleo combustível dos tanques de armazenagem e descarrega-o para os tanques de sedimentação. j. Bomba de água de circulação – aspira à água do mar e faz com que ela circule pelos aparelhos trocadores de calor. g. d. 56   . Bomba de carga – em navios petroleiros é a bomba que aspira dos tanques a carga (petróleo ou seus derivados) estocada e a descarrega para o terminal. Bomba de esgoto de porão – aspira todo o líquido existente na dala da praça de máquinas. A água irá servir para manter as redes de incêndio com pressão e outros diversos serviços que utilizam a água salgada. h. Bomba de água de resfriamento do motor propulsor – serve para fazer circular a água doce que resfria o motor propulsor. e. Bomba de alimentação da caldeira – em navios que possuem caldeiras. descarrega-o para o motor propulsor. i. Bomba de recalque de óleo combustível do motor propulsor – aspira do tanque de serviço o óleo combustível e. após aumentar a pressão do óleo. b. após aumentar a pressão do óleo. f. atentando para a figura 49: Figura 49: Sistema de tratamento de óleo combustível pesado. Vejamos como esses sistemas operam. água. o combustível flui para o motor através da sua válvula de comunicação.3. (2) e (3). Desse tanque. uma boa parte da água e de sedimentos. Por meio de uma das bombas de transferência (5). que o descarrega através do aquecedor (9). para o centrifugador purificador (10). Tanto quanto possível. barcaças ou caminhões tanques. borras. Desse tanque de serviço. sendo normal a presença de impurezas como: sedimentos. Na admissão desse tanque. por sua vez. etc. porventura presentes no combustível. escórias de solda.2 SISTEMA DE RECEBIMENTO E TRANSFERÊNCIA DE ÓLEOS COMBUSTÍVEIS Os modernos motores dos navios de médio e grande porte consomem quantidades enormes de combustível de baixa qualidade. é separada do óleo pela ação da força de gravidade. para não comprometer o funcionamento dos sistemas de injeção dos motores diesel. o combustível é aspirado pela bomba de alimentação (8). que. torna-se necessária a utilização de dois sistemas: o de transferência e o de tratamento. No tanque de sedimentação. remove o restante dos sedimentos e o envia para o tanque de serviço (12). enviando-o em seguida para o centrifugador clarificador (11). O óleo combustível pesado é recebido a bordo no tanque de armazenamento (1). termina o sistema de transferência e começa o de tratamento. 57   . essas impurezas devem ser eliminadas do combustível. Este remove a água e um pouco da borra do combustível que o processo de decantação não conseguiu remover. Esses produtos são normalmente entregues a bordo utilizando-se oleodutos. o combustível é enviado para os tanques de decantação ou sedimentação (6) e (7). Para tratar o óleo combustível pesado a bordo. deve trabalhar como clarificador. Tanque de armazenamento de combustível – ao invés de um. além da água. Centrifugador purificador de combustível – é uma máquina de alta rotação que utiliza a força centrífuga para processar. São tanques estruturais destinados ao armazenamento de grandes quantidades de combustível. um reserva do outro. Quando o propósito principal é remover sedimentos. Bomba de alimentação dos centrifugadores – aspira combustível de qualquer um dos tanques de decantação e o envia para a alimentação do centrifugador. f. Ocorre que. g. válvula de enchimento. indicador de nível. Centrifugador clarificador – a descarga do centrifugador purificador é enviada para a admissão do centrifugador clarificador. para permitir o corte do combustível para o motor. o que ele consegue removendo o restante dos sedimentos que o processo de purificação não conseguiu remover. h. Tanques de sedimentação (decantação) – no mínimo dois. d. Cada um deles possui. suspiro. em situações emergenciais. elipse e. Quando o propósito principal é remover água do óleo. sendo um lateral de BB. válvula de dreno. normalmente. b. Eles permitem que o combustível seja separado de uma boa parte das impurezas. O clarificador tem por finalidade clarear o óleo. suspiro. Possui suspiro. O centrifugador pode operar como purificador ou como clarificador. destina-se a armazenar o combustível limpo para trabalhar no motor. tubo de sondagem e elipse para inspeção e limpeza. ele acaba removendo também uma boa parte dos sedimentos presentes no óleo. quase que instantaneamente o combustível. utilizando para tal uma força milhares de vezes superiores à da gravidade. pelo processo de decantação. há pelo menos três a bordo. Possuem serpentinas de aquecimento a vapor ou óleo térmico. 58   . serpentinas de aquecimento.tem por finalidade transferir o óleo combustível dos tanques de armazenamento para os de decantação. Um tanque de óleo diesel (que não está representado na figura) é utilizado durante os regimes de manobra do motor ou sempre que se achar necessário. estão situados em um plano elevado na praça de máquinas. c. É o chamado processo seriado ou em série. elipse. bem como uma válvula de dreno para permitir a remoção da água e de alguma borra separada no processo de decantação ou sedimentação. uma válvula de comunicação de fechamento rápido e de comando local ou a distância. Há sempre duas no sistema (uma reserva da outra). Bomba de transferência . ele deve trabalhar como purificador. Aquecedor de óleo combustível – indispensável no sistema. e. através do aquecedor 9. Os sistemas de transferência e tratamento do óleo pesado são constituídos dos seguintes componentes: a. e válvula de descarga. Tanque de serviço de óleo combustível – normalmente em número de dois. quando um centrifugador trabalha como purificador. na saída. um lateral de BE e uma central. indicador de nível. válvula de admissão ou enchimento. permite que o combustível seja aquecido na temperatura adequada ao processo de centrifugação. ou seja. i. Com exceção das serpentinas de aquecimento. dos quais o primeiro trabalha no processo de purificação (separando a água e outros líquidos mais pesados do óleo) e o segundo trabalha no processo 59   . Os sólidos encontrados e com pesos específicos superiores aos dos líquidos podem ser separados simultaneamente. utilizamos dois separadores centrífugos em série. ou seja. temos dois tipos de separação por meio da força centrífuga. Para o processo de separação de líquidos de diferentes pesos específicos ou densidades. é importante usarmos primeiro o processo purificação para que seja retirada toda a água não miscível no óleo. Clarificação: É a separação dos sólidos existentes nos líquidos (A + B). os corpos mais pesados são os que mais se afastam do centro do eixo de atuação da força. na qual a máquina é usada para separar dois líquidos misturados. ou em caso de desejar-se limpar a rede de óleo pesado. 3.3 SEPARADORA DE CENTRÍFUGA Força centrífuga pode ser compreendida como a força que atua em um corpo fazendo com que ele se afaste do centro onde essa força está atuando. um contaminando o outro. separa somente a fase sólida e os líquidos continuam juntos. mas que não sejam solúveis um no outro (líquidos não miscíveis) e com pesos específicos diferentes. assim sendo. sabendo que eles contêm grande quantidade de contaminantes sólidos (borra). inclusive a válvula de fechamento rápido para corte do combustível em situações de emergência. Figura 50: Separador centrífugo. Para os óleos combustíveis atualmente usados na queima nos motores diesel dos navios. centrífuga. a saber: Purificação: É a separação de líquido/líquido. isto é. Assim sendo. possui normalmente todos os componentes do tanque de serviço de óleo pesado. Tanque de serviço de óleo diesel – esse tanque armazena óleo diesel limpo utilizado nos regimes de manobra do motor. Normalmente os óleos combustíveis recebidos a bordo vêm contaminados com água ou se contaminam a bordo durante a armazenagem. a. Visor de óleo do cárter M. d. Clarificação – separação de líquido-borra. Descarga de óleo a ser tratado. tendo em vista que esses óleos contêm quantidade muito grande de borra e outros contaminantes sólidos. O processo de clarificação é fundamental na limpeza dos óleos combustíveis. mas não solúveis um no outro. atualmente. Bujão de óleo (admissão no cárter) N. e com pesos específicos diferentes. Válvula de fechamento na entrada da bomba de admissão B. Os sólidos com pesos específicos superiores aos dos dois líquidos também podem ser separados simultaneamente. b. Freio L. na qual a máquina é usada para separar partículas. Indicador de fluxo O. Saída de óleo limpo da separadora 5. Coroa H. com peso específico maior do que o do líquido. Entrada de água de fechamento do rotor 11. Eixo vertical F. Pinhão G. 60   . Viscosidade – propriedade pela qual um fluido oferece resistência ao cisalhamento. Rotor E. A vazão é dada em metros cúbicos por hora. e. f. Admissão de óleo a ser tratado na bomba da separadora 2. Vazão – quantidade de líquido fornecida por unidade de tempo. Saída de água separada 6. na qual a máquina é usada para separar dois líquidos misturados. Filtro na entrada da bomba de admissão C. Capacidade receptora – quantidade máxima de líquido que o rotor da separadora pode tratar por unidade de tempo. Entrada de óleo a ser tratado na separadora 4. Entrada de água de abertura do rotor A. empregados para a queima a bordo dos navios. Suprimento de água de lavagem e selo 10. Purificação – separação de líquido/líquido. Acoplamento de fricção J. É expressa em m3/h ou l/h. fazendo com que toda a parte sólida seja separada do óleo. Após observar a figura 51 é importante conhecermos a terminologia que iremos encontrar no estudo de separadoras centrífugas logo a seguir. Bomba de admissão D. Saída de borra do rotor 9. Termômetro Figura 51: Separador centrífugo. c. (m3/h) ou litros por hora (l/h). 1. Conexão para saída de água e dreno 7. Pode também ser expressa como a relação entre sua massa ou peso específico e os da água. Densidade – relação entre seu peso e o peso de igual volume de água nas condições normais. da bomba para o aquecedor 3. Contador de rotações K.de clarificação (que recebe o óleo já purificado). geralmente sólidas. A viscosidade de um líquido diminui com o aumento de sua temperatura. Temos que desmontá-lo para limpar suas partes internas. Ele é composto de várias partes móveis (como você verá abaixo) que diferem de acordo com o processo de trabalho e o tipo de separadora. Sedimento – tudo aquilo que possui peso específico superior ao do líquido que desejamos purificar ou clarificar. Rotor clarificador – possui somente uma saída de líquido. g. Lembre-se que no processo de clarificação somente a borra é separada do líquido. O líquido a ser tratado (óleo combustível ou qualquer outro óleo) entra pelo distribuidor (parte central do rotor). O fundo móvel é a peça que desliza em movimentos verticais. Nos tanques ele vai se depositar no fundo e nas separadoras centrífugas. onde se efetua o processo de separação. já purificado) move-se ao longo da face superior dos discos de separação em direção ao centro do rotor e é descarregada através do furo de gargalo do disco superior. nas paredes do tambor. No rotor aberto. junto com a água de limpeza. as impurezas depositadas são expelidas através da admissão de água quente e. No que diz respeito ao processo de tratamento do óleo (purificação ou clarificação) os rotores são classificados como: Rotor purificador – neste tipo de rotor iremos encontrar duas saídas para os líquidos. O líquido dirige-se então para o centro do rotor. 3. em direção à periferia do rotor. A fase leve (produto limpo. O corpo inferior poderá ser fechado (rotor fechado) ou ter aberturas laterais. e é descarregado. paralelamente ao eixo vertical. ou com aberturas laterais. Como nas bombas. através da força centrífuga.4 SISTEMAS DE CENTRIFUGAÇÃO EM OPERAÇÃO A separadora centrífuga é composta basicamente de: a. No rotor fechado a limpeza interna só pode ser efetuada de maneira mecânica. em cuja parede interna os sólidos se depositam. a partir da força centrífuga. Estes dois tipos de rotores são diferentes. O líquido a ser tratado entra no distribuidor (pelo centro) para os espaços entre os discos. abrindo ou fechando o rotor. onde é descarregada a borra (descarga automática). As partículas pesadas são arremessadas. 61   . a fase pesada (líquida ou sólida) move-se através da face inferior dos discos em direção à periferia do rotor. em cujas paredes internas acabam se depositando. A fase pesada (líquido) segue por cima do disco superior em direção a saída (chamada de gargalo do rotor) e é descarregada através do disco de gravidade (saída externa). Rotor – é uma das partes vitais do equipamento. Pela força da gravidade. as fases líquidas são separadas uma das outras. descendo para a parte inferior do rotor e ocupando os espaços entre os discos. ou seja. O tipo de descarga automática tem um fundo falso onde se encontra o sistema hidráulico para comandar as aberturas e fechamentos do rotor. tudo que gira faz parte do rotor. pois o equipamento ou irá operar com menor rotação ou será necessária uma grande quantidade de modificações nos componentes de transmissão do rotor. é que acontece o giro do rotor. o motor deve trabalhar nessa frequência. é necessário que uma força motriz faça girar seu eixo. por meio de embreagem centrífuga (que transmite baixo torque na partida devido ao deslizamento). Devemos observar que sempre são recomendados para o uso naval motores totalmente fechados. b. Nunca poderemos instalar motores de 60 Hz em instalações de 50 Hz. Motor Elétrico – para que a separadora centrífuga funcione. Figura 52: Partes do rotor. conforme a flecha indicativa na carcaça do motor original ou desenho na separadora com essa identificação. Outro detalhe importante: quando o motor for religado. Normalmente essa força motriz é fornecida por um motor elétrico. Partes do Rotor – dependendo do tipo de separador centrífugo utilizado você verá rotores com partes diferentes. Por meio de um processo de transmissão do giro do eixo do motor para um eixo instalado na separadora. 62   . As separadoras centrífugas são dotadas de motores elétricos que funcionam de acordo com o tipo de corrente elétrica gerada a bordo do navio. com ventilação externa. Se a geração de energia for de 50 Hz. que é um dos componentes fundamentais na separadora centrífuga. temos como base o rotor de um separador da Alfa Laval tipo MAPX – um dos mais encontrado a bordo dos navios mercantes. Abaixo. ou vice-versa. deve-se verificar sempre o sentido de rotação correto. Se a geração de energia de bordo fornece corrente alternada de 60 ciclos por segundo (60 Hz) e 440 volts. o motor elétrico deve operar com essas características. após haver sido desinstalado por qualquer motivo. Nesse caso a separadora não alcançará a rotação de regime. Em países extremamente frios. o eixo vertical deve ter amortecedores tanto radiais como axiais. pois.) para indicar as condições em que está sendo operada. e. A coroa é imersa em banho de óleo e deve-se ter o cuidado de o óleo do cárter nunca ultrapassar a marca do visor. d. Sistema de Admissão e Recalque . sendo o sistema de lubrificação por salpicos para os rolamentos do eixo vertical. a leitura nos instrumentos de medição. elimina o efeito do salpico. ou não. além de não transmitir o torque necessário. confrontando-a com os valores indicados nos dados de funcionamento apresentados pelo fabricante. justamente para amortecer as pequenas oscilações do eixo vertical no amortecedor radial. Vale ainda ressaltar que. do equipamento e determinar as correções necessárias para melhor aproveitamento da separadora.o sistema de admissão compreende os tubos flexíveis. deve-se ter. Entende-se como amortecedor radial a caixa de molas em que é montado o rolamento. o motor deverá ter os rolamentos lubrificados. Devemos ressaltar que as separadoras têm instrumentação local instalada (manômetro. de preferência. além da resistência imposta pelo óleo à rotação da coroa. Podemos dizer que óleo lubrificante em excesso danifica qualquer máquina. Deve-se ter cuidado na desmontagem das sapatas de embreagens. O eixo vertical é fixo na sua parte inferior por uma bucha de fundo. que deve sempre permanecer livre para manter a rotação constante. Como o rotor gira a altas rotações com sólidos e líquidos ele desenvolve forças bastante elevadas. em cuja extremidade superior é fixado o rotor da separadora. Em vista dessas forças. são recomendados motores com resistência de aquecimento. irão queimar o óleo. cuja finalidade básica é garantir uma boa resistência de isolamento enquanto estiver fora de operação. pois. quando a máquina estiver parada. eventualmente. água quente na linha de alimentação do selo hidráulico. indicador de fluxo. o que é conseguido por meio da transmissão coroa (do eixo horizontal) / pinhão (do eixo vertical). onde é usado um rolamento que possibilita corrigir automaticamente os pequenos desbalanceamentos. sempre que possível. Deve-se verificar. Os amortecedores axiais são compostos de seis molas radiais diametralmente opostas que suportam todo o peso no sentido axial. tampas e tubo de alimentação do rotor. se estiverem impregnadas de óleo. comprometendo assim a integridade física desse rolamento. 63   . termômetro. Para o processo de purificação. tanto em 50 como em 60 Hz. caso haja excesso de óleo no cárter. c. a fim de se fazer uma análise quanto ao funcionamento correto. indicador de vibração etc. se não forem blindados (lubrificação permanente). agindo para evitar os pequenos desbalanceamentos no decorrer do processo de tratamento de óleos minerais. Ele contém uma coroa que irá transmitir o movimento de rotação ao eixo vertical. Acionamento Horizontal – o eixo horizontal da separadora é acionado pelo motor elétrico. Acionamento Vertical – o acionamento vertical compreende basicamente o eixo vertical. como é de praxe em todas as bombas de deslocamento positivo. g. Quando existir o sistema de alarme de quebra de selo hidráulico. Figura 53. f. isto é. Deve existir sempre um filtro na aspiração da bomba. para evitar evaporação de água. Já o sistema de recalque compõe-se basicamente das saídas de óleo limpo e da fase pesada separada (água e borra misturada a água). para evitar a quebra do acoplamento de arrasto ou o engripamento dos dentes de engrenagem. também porque a água na forma de vapor não será separada na centrifugação. Bomba de Alimentação .a bomba de admissão acoplada à separadora tem a função de alimentar a centrífuga com óleo a ser tratado. Sistema de água de manobra – o sistema de água de manobra serve para a abertura e fechamento do rotor e descarregamento de sólidos nas centrífugas de descarga automática que descarregam os sólidos acumulados sem parada da separadora. A bomba tem uma válvula de alívio montada no seu próprio corpo. o que pode quebrar o selo hidráulico. O acoplamento de arrasto funciona como fusível mecânico. o pressostato. em caso de sobrecarga na bomba. ele deverá ser o primeiro a quebrar para garantir a integridade física dos demais componentes. O material para confeccionar o pino de arrasto é aço carbono 1010 a 1020 (macio). h. devem ser instalados na rede de saída de óleo limpo. Nunca se deve substituir esse material por outro aço mais duro que SAE 1020 ou similares. haverá necessidade de aquecê-lo visando a diminuir sua viscosidade (grande variação) e também a sua densidade (pequena variação). Sistema de pré-aquecimento – em razão da viscosidade do óleo a ser tratado. A temperatura não deverá exceder a 100ºC. o manômetro e a válvula de regulagem da pressão de saída. 64   . cuja função básica é monitorar as descargas nas separadoras automáticas. Sistema de descarga controlada – sua característica principal é permitir descargas controladas com volume menor. O sistema de controle automático. A capacidade destes equipamentos varia de 10 a 250 t/h de água a ser processada (água contaminada por óleo). Figura 54: Isolamento térmico do óleo combustível pesado. possui algumas características exclusivas. 65   . baixo peso. O seu comando operacional pode ser manual ou completamente automatizado. podemos encontrar dois sistemas de descarga automática para separadoras de óleo mineral para uso naval: Sistema convencional – denominado de descarga do tipo total. cuja função é alarmar quando houver a quebra de selo hidráulico do rotor. sem haver perda de óleo e sem a necessidade de interrupção da alimentação de óleo sujo quando ocorrer à descarga. abertura e fechamento do rotor devem ser reguladas segundo o manual do fabricante. e importante para controlar a linha de separação (dentro do rotor) através da contrapressão na saída do óleo limpo. utilizado em alguns tipos de separadoras. sempre de acordo com o tipo de separadora instalada.5 COMPONENTES DO SISTEMA DE SEPARADOR DE ÁGUA E ÓLEO Separador de água e óleo Turbois Senco além da boa capacidade de separação. Nas separadoras da Alfa Laval. O controle de interface. As pressões da água para limpeza. 3. O comando do painel deve ser do tipo eletrônico. todo o conteúdo do rotor é descarregado. ou seja. como sejam: ocupa pouco espaço. Outros sistemas que iremos encontrar nas modernas separadoras são: O sistema de alarme para a quebra de selo hidráulico. baixo custo de aquisição e é de fácil manutenção. Por esse motivo haverá necessidade de se cortar a alimentação de óleo à separadora durante o ciclo de descarga. Clean water inlet valve 20. Oily water inlet valve 14. Oil check valve 1. Junta de válvula de dreno 11 . Float switch – high level 8. Válvula de dreno 12 . Bóia e suspiro de ar 4. Clean water inlet solenoid valve 19. Chapa para fixação da parte superior dos discos 14 . Drain & sludge outlet valve 15. Oil outlet valve 18. 3. Heater with float switch 66   . Bujão roscado para válvula de esgoto de fundo 10 . Figura 56: Diagrama de um separador de água e óleo – filtros coalescentes. Bilge solenoid valve 13. 1. Water inlet valve to oil alarm monitor 21. Oil check valve II – Coalescing plate pack chamber 12. Float switch – alarm high level 9. Tubo de dreno 7. Parafuso de fixação entre os corpos 8. Oil outlet solenoid valve 17. Overboard valve I – Oil chamber 11.6 SEPARADOR DE ÁGUA E ÓLEO Uma fonte poluidora do meio marinho ou de outro local onde esteja uma embarcação é a água proveniente das dalas da praça de máquinas. Float switch – low level 7. Corpo superior 5. Sample drain valve 16. Junta do aquecedor 18 . Legend: 10. Alarm oil probe 5. Torneira de provas 6. Discos da câmera de separação inferior 13 . Parafusos do flange do aquecedor 19 . Câmara de separação superior 17 . Pressure relief valve 2. Corpo Inferior 9. Junta 2. Parafusos de fixação 3. Lower oil probe 3. Oil pipeline 6. Aquecedor a vapor ou elétrico Figura 55: Separador de água e óleo tipo Turboil Senco. Upper oil probe 4. Junta 16 . Parafusos 15 . O sistema usa o princípio de introdução do ar para digestão do material fecal. Sabemos que. Por este motivo é que é instalado na praça de máquinas um equipamento denominado: separador de água e óleo. Isto é. e é geralmente aceito como o sistema mais compacto. 3. seja de que tipo for. Figura 57: Unidade de tratamento Super Tridente Os efluentes com material fecal são admitidos no tanque de arejamento. onde são digeridos por bactérias. em um milhão de partículas de água só pode haver quinze partículas de óleo. através do separador. O separador de água e óleo. tem a finalidade de separar a maior parte do óleo existente na mistura oleosa da dala da praça de máquinas. não podemos esgotá-la diretamente para o mar. que irá ser coletada na dala (porão ou parte inferior da praça de máquinas). bem como de água de diferentes sistemas da praça de máquinas. eficaz e flexível para uso a bordo. evitando que seja descarregado para o mar material fecal in natura. um de sedimentação e um de contato com o cloro. com uma quantidade mínima de óleo. Isto causará poluição. permitir que a água seja descarregada para o mar. Sendo o mais encontrado a bordo o Super Tridente. Este compartimento contém oxigênio e microrganismos que são desenvolvidos no próprio efluente pela adição do oxigênio. tal mistura. 7 SISTEMA MARÍTIMO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS SERVIDAS O sistema de tratamento de efluentes ou sistema de tratamento de material fecal é um sistema autossuficiente para tratamento de esgotos de navios ou plataformas de exploração de petróleo. A legislação internacional permite no máximo 15 PPM de óleo descarregado. deverá ser removida. em virtude de vazamentos de óleo combustível e lubrificante dos equipamentos instalados. Geralmente. 67   . ou seja. em conjunto com o tratamento do efluente final. a unidade de tratamento Super Tridente é formada por um tanque dividido em três compartimentos estanques: um de arejamento. Como sabemos. que passa através de um tanque clorinador onde entra em contato com o cloro. onde o cloro efetua a destruição das bactérias. no compartimento de arejamento que. conduzindo-a na direção do tubo de circulação de ar. a. Através de um tubo indicador visual pode-se verificar o retorno da lama. sobem através do clarificador e são descarregados no compartimento de contato com o cloro (pastilhas ou líquido). 3. e no qual o cloro (pastilhas ou líquido dosado) faz o papel de veneno das bactérias. Clorinador – passagem de fluxo por onde o efluente atravessa. serve para fazer retornar ao tanque de sedimentação quaisquer resíduos. O compartimento de sedimentação da unidade é em forma de funil. Isto é possível através de compressores instalados no sistema.1 Partes do sistema da unidade de tratamento Super Tridente Veja a seguir as partes do sistema da unidade de tratamento Super Tridente. é deixado decantar para produzir um efluente claro. b. o ar retira o sedimento do fundo do compartimento e o descarrega no compartimento de arejamento. o efluente passa para o compartimento de sedimentação. devemos manter sempre sua alimentação para o tanque. onde o conjunto de bactérias aeróbicas desenvolvidas. mas uma baixa pressão faz com que o conteúdo do tanque seja misturado com os efluentes não tratados ainda. A ação do cloro faz com que os microrganismos morram. conhecido como lama ativada. Bombas de descarga da água – normalmente duas bombas que são acionadas por motores elétricos e que funcionam ou param através de comando do flutuador de nível do tanque. uma parte da lama ativada retorna para o equipamento. Os lados inclinados do tanque evitam o acúmulo de lama já sedimentada. É importante observar que na entrada dos efluentes existe uma tela que impede a passagem de material sólido no tanque de aeração. Existe também outro contato (tipo interruptor de flutuação) que faz operar o sinal de nível alto no tanque. pois os efluentes entram continuamente. Assim. Do compartimento do arejamento. Compartimento de contato com o cloro – neste compartimento o efluente fica armazenado depois de passar através do clorinador. Além disso. c. Os efluentes entram no compartimento através de um filtro e de uma câmara de repouso. Compartimento de sedimentação – nele as bactérias se sedimentam e retornam ao compartimento de arejamento através do tubo de circulação do ar. O ar não precisa de pressões elevadas. Normalmente são instalados dois contatos de nível (alto e baixo) que permitem a operação da bomba de descarga da água. A limpeza periódica dos tanques é de fundamental importância para o bom funcionamento do sistema. e.7. Como o ar é fundamental para a proliferação dos microrganismos. Também podemos notar a existência de um tubo. colocado à superfície. alimentando-se de dejetos introduzidos. d. permanecendo no compartimento final para permitir a ação do cloro antes de ser descarregado. 68   . Compartimento de arejamento – neste compartimento da unidade de tratamento as bactérias aeróbicas (necessitam de oxigênio) reproduzem-se. tornando a água pronta para ser descarregada. Preliminary chamber 15. g. Valve .outlet from chlorination chamber 19. Sedimentation chamber 17.discharge pump outlet 20. Float switch – low level in chlorinating chamber 4.discharge pump outlet 29. Valve . sempre que o sistema de tratamento de material fecal estiver operando. Beaker 69   .outlet from activated sludge chamber 26.circulating pump inlet 21. Funnel 10. Valve .sedimentation chamber 9. Figura 58: Unidade de tratamento químico-biológico. Strainer 6.chlorinating chamber 11. Suspiros – os tanques de aeração e sedimentação são providos de suspiros para a eliminação dos gases. Non-return valve 12. Float switch – high level in preliminary chamber 1. Valve . Valve . Valve . Valve . Tais gases são explosivos e devem ser retirados pela parte mais alta do navio (chaminé ou mastro). Valve . f. Valve . Valve . Aerating nozzles 8. Quase sempre são compressores de palhetas rotativas. Valve . Compressores de ar – partes fundamentais do sistema. Legend: I. Normalmente são instaladas duas unidades. Valve . Air ejector .sea water inlet 27. Solenoid valve – controlling diaphragm valve 13. Float switch – low level in preliminary chamber IV. Valve . Air ejector . Grate 5.„black” sewage overboard 28.„black” sewage inlet to preliminary chamber 31.circulating pump outlet 22.„grey” sewage inlet to chlorinating chamber II. Solenoid valve – for dosing NaOCl-solution 14. Chlorinating chamber 18. chuveiros e demais partes dos compartimentos habitados do navio. Entrada de águas servidas – existente para recolher as águas sem material fecal e que se originam dos lavatórios. h. um compressor deve estar funcionando e o outro fica na condição de reserva.„black” sewage outlet 30. Valve . Diaphragm valve 7.outlet from sedimentation chamber 25. Valve . exceto lavatórios e pias da cozinha do navio. Valve . Float switch – high level in chlorinating chamber 3.„grey” sewage outlet 32. Float switch – emergency level in chlorinating chamber 2. Activated sludge chamber 16.batcher refilling III. sendo que.outlet from preliminary chamber 23.discharge pump inlet 24. na construção das máquinas do leme. que permite a um só homem governar o navio com facilidade. Timão. conhecidas em conjunto como sistema de governo. quando as máquinas do leme eram muito maiores para navios de porte menor. embora tenham diminuído de tamanho. Nas embarcações miúdas. para o porte da embarcação. Leme. são: a. e. nos navios em movimento. b. ou homem do leme. as quais são normalmente operadas por meio de sinais vindos dos controles de direção da ponte (timão. o esforço necessário para girar o leme é muito grande. 8 MÁQUINA DO LEME ELETRO-HIDRÁULICA O marinheiro que manobra o leme para governar uma embarcação chama-se timoneiro. Por intermédio de mecanismos que constituem o sistema de governo. hoje podemos observar que. o timoneiro atua diretamente na cana do leme. As seis unidades principais. Com o desenvolvimento tecnológico alcançado no que diz respeito ao material empregado. com máquinas do leme pequenas. contudo. 70   . Sistema de transmissão entre o timão e a máquina do leme. são tão ou mais robustas que outrora. é possível funcionar ambas as bombas simultaneamente e nesse caso a capacidade de operação do leme será dobrada. d. Por meio dela. o homem pode deslocar grandes embarcações sem qualquer esforço físico. necessidade de se instalar um aparelho de governo. em relação há anos atrás. enquanto a outra é mantida em modo de espera. Sistema de transmissão entre a máquina do leme e o leme.3. As unidades de bomba são operadas com válvulas solenoides. o esforço do timoneiro no timão é multiplicado muitas vezes ao ser transmitido ao leme. servido por duas unidades de bombas descarregando óleo na pressão necessária para o acionamento do leme. Durante a manobra do navio. Cada unidade de bomba provê óleo com pressão suficiente para desenvolver o especificado torque na madre do leme. Hoje vemos navios de grande porte. funcionando sem qualquer avaria de material durante toda a sua vida útil. opera apenas uma unidade de bomba. Quase sempre empregamos o termo “máquina do leme” para todo o sistema de governo de uma embarcação. interligadas de modo a executar um trabalho preciso e suave. propriamente dita. Há. é uma das partes do sistema de governo. quando direcionava o leme no comando manual. como os VLCC. mas a máquina. também chamado de roda do leme. A máquina de leme é composta de um atuador hidráulico de palhetas rotativas (servo- motor do leme) montadas diretamente na madre do leme. Ela é responsável pela substituição do esforço empregado pelo homem. então. Isto representa um grande avanço na construção naval. c. As duas unidades de bombas podem ser operadas juntas ou separadamente. Indicador de ângulo do leme. Máquina do leme ou servo-motor. Em operação normal no mar. quando um tempo de operação mais curto é requerido. f. Atuador da máquina do leme (servo-motor) 9. retorno por mola (piloto) 7. Filtro de óleo da linha de retorno 5. Reservatório de óleo 3. Figura 59: Diagrama da máquina do leme. Timão para controle manual do leme ( follow-up controller) 12. Indicador de ângulo do leme 11. Válvula direcional 4x3 operada por pressão hidráulica. Bomba de parafuso 2. Há um sensor de alarme de nível baixo em cada câmara de unidade de bomba. Os procedimentos de emergência são fornecidos com cada máquina de leme e devem ser expostos ou visualizados na ponte e no compartimento da máquina do leme. Válvula de segurança (alívio) 4. Um para cada unidade de bomba e outro para armazenamento de óleo para possíveis complementações no sistema. As unidades de bombas ficam submersas nos tanques de óleo. Válvula de retenção 8.botoeiras ou joysticks). Reservatório para armazenamento de óleo limpo. Entretanto. Controle do leme elétrico joystick (ou barra de direção) 14. Legenda: 1. retorno por mola (de controle) 6. 71   . Ajuste do indicador do ângulo do leme 13. Válvula direcional 4x3 operada por solenóide. essas válvulas podem ser comandadas do próprio compartimento do servo-motor do leme. Bomba de enchimento dos tanques das unidades de bombas 15. Válvulas de segurança 10. quando necessário. Há três tanques de óleo. Sabemos. É a modernização dos equipamentos de bordo. Leme em estrutura de aço. o ângulo do leme vai à zero (posição de leme a meio). Se a prioridade de controle de direção for usada. Observe com cuidado a figura 60. Nos navios mais modernos. de forma hidrodinâmica. As chaves seletoras no painel de controle local (local control panel) do servo-motor devem ser giradas para a posição local control. Soltando esse botão. do painel de controle da asa e do painel de controle de sobrepor. o alarme pode ser rearmado pelo botão da buzina (buzzer push button). Non-follow-up control (NFU) – Este tipo de controle pode ser realizado a partir da coluna principal de controle. A máquina do leme pode ser operada em cada um dos seguintes modos: a. seleciona-se o modo non follow-up control operado por uma alavanca . um alarme sonoro será ativado. na parte do FU da coluna de controle. Um clique de mouse corresponde aproximadamente a 1º do ângulo de giro do leme. como o joystick. 3. 9 SISTEMA DE GOVERNO ELETRO-HIDRÁULICO O sistema de governo. localizado fisicamente no compartimento da máquina do leme. partindo do timão (ou roda do leme) até alcançar o leme. b. c. uma cadeia de atividades deve funcionar de maneira coordenada. sabemos que o leme só irá se movimentar se uma força atuar sobre ele. acione o botão rearme de sobrepor (override reset push button). Clicando sobre o adequado modo de controle (steering mode) no controle da ponte (bridge panel). b. Controle local a partir do compartimento da máquina do leme . O ângulo de giro do leme é visível no indicador de ângulo do leme. O controle de sobrepor (override control joystick) é muitas vezes equipado com prioridade. Assim sendo. Uma máquina do leme operada eletro-hidraulicamente. Para recuperar a direção normal. Voltando às pequenas embarcações. contígua à ré da praça de máquinas. 72   . com duas bombas acionadas por motor elétrico e controlada do passadiço por um sistema elétrico de transmissão de governo. Follow-up control (FU) – O ajuste adequado do valor do ângulo de giro do leme é realizado por meio do timão (follow-up control FU). Para manter o curso desejado do navio é necessário segurar continuamente o botão esquerdo do mouse. Este modo de controle é realizado no programa por um clique de “mouse” no lado apropriado do timão. também. que é o homem quem indica quanto o leme deve se deslocar para que o rumo desejado seja alcançado. e desse modo outros modos de controle são desconectados quando a máquina do leme está operando.As manobras de válvulas no servo-motor do leme podem ser feitas manualmente por meio dos dispositivos de emergência montados nas solenóides.joystick. nas quais o homem utiliza o remo ou aplica sua força na cana do leme para direcionar uma pequena embarcação. tem como principais componentes os seguintes itens: a. o timão tem sido substituído por comandos pequenos. A ordem é transmitida para a máquina do leme ou servo-motor. 73   . a cadeia de atividades que irá fazer com que a embarcação tenha seu rumo correto. A máquina do leme faz movimentar mecanismos que transmitem força para girar o leme. Sigamos. como desejado: a. b. então. Figura 60: Sistema de máquina de leme. d. O leme se move no ângulo desejado acusado no indicador do ângulo do leme. c. O timoneiro aciona o timão ou um comando que o substitui. os gases sobem. Por convecção. porque os tubos. por meio do aquecimento do ar no seu interior. na marcha a vante. feitos por material metálico. O movimento da roda do leme para BB. porque após terem transmitido parte do seu calor à superfície de aquecimento (direta ou indiretamente) por irradiação. Figura 61: Máquina de leme hidráulica. por convecção. esta fica cheia de gases quentes da combustão. a da água que passa no seu interior. Nas caldeiras flamatubulares a fonte de calor (gases da combustão) passa por dentro dos tubos instalados e a água fica por fora deles. aumentando sua temperatura e. c. recebem aquecimento direto dos gases da combustão e suas moléculas vibram mais intensamente. Quando o combustível é queimado na fornalha. 3. a água fica por dentro dos tubos e os gases fluem por fora deles. fará o navio guinar para BB. As caldeiras são divididas em dois tipos: flamatubular e aquatubular. consequentemente. montada num eixo horizontal situado no plano diametral do navio. Por irradiação. por meio dos quais o timoneiro imprime o movimento de rotação. Nas do tipo aquatubular acontece o inverso. trocando calor através dessa corrente gasosa ascendente. que são projetadas em todas as direções e absorvidas por toda a superfície a elas exposta. Por condução. transforma água destilada em vapor. b. fazendo a proa mover-se para BE. Em seu contorno exterior há usualmente vários punhos chamados malaguetas. da mesma maneira. O movimento da roda do leme para BE coloca o leme a BE. 10 COMPONENTES PRINCIPAIS DE UMA CALDEIRA A caldeira é um trocador de calor que. 74   . pelas partes superiores da caldeira. porque emitem ondas de calor radiante. OBSERVAÇÃO: A roda do leme é uma roda de madeira ou de metal. Esses gases trocam calor com o interior da caldeira da seguinte forma: a. Sistema de ramonagem – Constituído de uma lança (instalada no interior da caldeira e entre tubos). Tubulão de água – reservatório onde fica armazenada a água que circula nos tubos para ser evaporada. partindo do tubulão de vapor (superior) que devolve o vapor produzido à fornalha para aumentar sua temperatura e retirar qualquer líquido ainda existente no vapor. Superaquecedor – Conjunto de tubos. Estas são as partes básicas de uma caldeira. e. e do qual o calor é transmitido aos tubos onde circula água a ser vaporizada. Sistema de alimentação de ar – sem o ar é impossível efetuar-se a queima do combustível. Tubulão de vapor – também conhecido como tubulão superior. onde circula a água ou o vapor. produzindo vapor. Queimadores – também conhecidos como maçaricos. c. instalada a bordo de navios mercantes nacionais: a. do tipo aquatubular. Figura 62: Planta de vapor e água de alimentação. onde o vapor e parte da água ficam depositados. Fornalha – local em que o combustível é queimado. É instalado para a limpeza externa dos tubos geradores de vapor. 75   . de diversos diâmetros e diversas finalidades. Feixe tubular – conjunto de tubos. d. g. O sistema de admissão de ar na fornalha é composto de um ventilador. b. Podem ser dois ou somente um tubulão. f. O vapor produzido é retirado da caldeira através do tubulão superior. h. dutos e difusores que permitem que o ar penetre na fornalha de uma forma turbulenta. sistema de alimentação de vapor e sistema de movimentação da lança. que são os responsáveis por admitir óleo combustível pulverizado para a queima. headers e paredes d’água. redes e demais equipamentos auxiliares. Utiliza a queima de um combustível na seção própria denominada câmara de combustão e. diminuindo sua temperatura. A entrada dos tubos geralmente situa-se na saída da câmara de combustão. Desuperaquecedor – o vapor superaquecido pode não ser necessário e assim ele retorna para um sistema de tubos que passa pelo tubulão superior. os gases quentes circulam no interior dos tubos. 11 GERADOR DE VAPOR (CALDEIRA) A caldeira é um equipamento bastante complexo que. termômetros e toda a parte de automação. j. Válvulas. k. que normalmente é composta de tubulões. Com capacidade até 20 t/h tem menor custo e são mais econômicas do que as caldeiras aquatubulares. Figura 63: Caldeira flamatubular. indicadores de nível. 3. serve para produzir vapor a ser utilizado como vetor energético nos navios. i. Os dois grandes modelos são as caldeiras flamatubulares e as caldeiras aquatubulares. Perdas por radiação são minimizadas devido ao fato do isolamento térmico ser mais fácil. através de seus vários componentes operando de forma sincronizada. através da energia radiante da combustão e dos efeitos convectivos dos gases quentes assim gerados. Vantagens das caldeiras flamatubulares: Equipamento compacto. Caldeiras flamatubulares: a câmara de água e de vapor fica na parte externa dos tubos e. 76   . seja para produção de potência seja para produção de calor de processo. Sistemas de controle e proteção – constituídos de manômetros. produz o vapor na outra seção especializada ou caldeira propriamente dita. Rendimento 70 a 80%. Apresentam alta eficiência de transferência de calor. 77   . Não geram vapor superaquecido. Não podem trabalhar intermitentemente. cerca de 40% maior que as caldeiras aquatubulares por área de troca térmica. Desvantagens das caldeiras flamatubulares: Apresentam sérios problemas de incrustação. devido a dilatações diferentes. pois podem surgir problemas na zona de fixação dos tubos (mandrilagem). os gases quentes e a energia radiante liberada na queima do combustível. Assim a câmara de combustão é praticamente independente dos tubos. Baixas capacidades de geração de vapor e pressão de trabalho (máxima 12 t/h e máxima 18 kgf/cm2). Custam mais a produzir vapor devido a grande capacidade de água. Caldeiras aquatubulares: as câmaras de água e vapor são distribuídas pelos tubos e paredes d’água e. Dificuldade de acesso para manutenção e inspeção. circulam na parte externa desses componentes. ultrapassados determinados limites seria necessário construir caldeiras com chapas de excessivas espessuras que tomada: custo elevado. peso exagerado e difícil conformação. Devido à simplicidade operacional e por não contar com muitos instrumentos para monitorizarão de sua operação. Manutenção mais fácil. depósito no lado dos gases. Aceita grandes variações de carga rapidamente (3.5 vezes mais rápido que caldeira aquatubular similar em capacidade). muitas vezes sua operação é um tanto negligenciada. A espessura de construção do corpo cilíndrico aumenta proporcionalmente à pressão e diâmetro. Capacidades de geração de vapor e pressão de trabalho. Necessitam de manutenção frequente. Simplicidade operacional. Lidera as estatísticas de acidentes (normalmente explosão). estão expostas às intempéries. Vantagens das caldeiras aquatubulares: Não necessitam de manutenção constante. Menor espaço de tempo entre início da operação (caldeira inativa) e início da vaporização. A desvantagem das caldeiras aquatubulares e o alto custo inicial. calefação. exigindo grandes investimentos em projetos de engenharia. etc. Para uma mesma capacidade. porque a fornalha não forma parte integral da caldeira. Podem ser montados tubos retos ou curvos nas mais diversas posições. sendo também de peso menor que as flamatubulares.). Permitem desenvolver uma combustão muito superior. Nas grandes instalações marítimas a vapor temos vapor de alta pressão. As tubulações de vapor instaladas no convés dos navios. calefação. de média pressão e de baixa pressão. o qual vai ser utilizado na propulsão do navio (turbina a vapor). montagem e instrumentação. a perda de carga dos gases diminui. Nos navios chamamos de caldeira principal à caldeira que gera vapor de alta pressão.). Rendimento de 80% a 90%. Há necessidade de cuidados constantes com esse sistema de vapor pelos seguintes fatos principais: 78   . limpeza. Com o fluxo de água pelo interior dos tubos. O vapor de média pressão pode ser utilizado nas bombas (turbo-bombas ou bombas alternativas a vapor) e o vapor de baixa pressão é utilizado para serviços auxiliares (aquecedores. As caldeiras auxiliares são utilizadas para gerar vapor para serviços auxiliares (produção de calor de processo – aquecedores. Figura 64: Caldeira aquatubular. apesar do isolamento térmico. etc. as caldeiras aquatubulares ocupam volume menor. O vapor de alta pressão é normalmente utilizado nas turbinas de propulsão. é indispensável que tenhamos dois elementos: água e combustível para ser queimado. não havendo utilização por um longo período desse vapor. A água no interior dos tubulões deve ficar da seguinte maneira: No tubulão inferior (de água) a água preenche completamente seu interior. Assim. vamos dividir em sistemas (água. Não esqueça que o vapor que sai da caldeira para efetuar um trabalho é proveniente da água acumulada nos tubulões. a. portanto. obstruindo a passagem de vapor quando houver a necessidade de funcionamento dos equipamentos a vapor. Para entender melhor o funcionamento de uma caldeira do tipo aquatubular. bombas. o processo de alimentação da caldeira é feito automaticamente por meio dos dispositivos automáticos. temos mais água para alimentar a caldeira. A água é enviada para a caldeira e deposita-se nos tubulões. Com o recebimento do calor eles vão romper sua estrutura molecular e a caldeira fica inoperante. Há caldeiras com dois e três tubulões. Atualmente. A partir dele teremos tubos que farão sua comunicação com o tubulão superior (água e vapor). No clima quente. É necessário conhecer bem cada equipamento para poder operá-lo com segurança. a. Quanto mais vapor utilizado. o mesmo se condensa e em seguida o condensado congela. A falta de água no visor do tubulão superior é muito perigosa porque não sabemos se os tubos que geram vapor e que passam na fornalha recebendo calor estão cheios de água. deixando as tubulações totalmente livres de vapor e/ou condensado. após a parada dos equipamentos. O tubulão superior deve ser mantido com seu nível a 75%. Como vimos acima. caldeira é um trocador de calor que transforma a água em vapor através da troca de calor entre os gases de combustão provenientes da queima de qualquer combustível e a água que passa no interior dos tubos (operação para uma caldeira do tipo aquatubular). Sabemos que os tubos que recebem calor nunca devem ficar sem água ou vapor. redes e tubos no interior da caldeira. b. para que o processo se realize. devemos manter o nível do tubulão superior sempre dentro dos padrões de segurança. Em outras palavras. não havendo utilização desse vapor. torna-se necessária a purga (drenagem) do condensado antes do início de funcionamento dos equipamentos. de acordo com o manual do fabricante. devemos sempre estudar o manual de instruções do equipamento. Nesse caso. A não drenagem pode causar martelo hidráulico e atrasa o funcionamento dos equipamentos. devem-se drenar todas as tubulações no convés. combustível e ar). o mesmo se condensa e. Assim. 79   . Sistema de água de alimentação: O sistema é composto de tanques. Ao embarcarmos em um navio. No clima frio. as caldeiras modernas têm seu funcionamento controlado automaticamente. válvula de segurança. A admissão de ar na fornalha também é controlada por dispositivos automáticos e varia com o volume de óleo admitido para queima. 3. vacuômetro. A alimentação de óleo para eles é regulada através de dispositivos de controle de pressão de vapor. temos os queimadores no interior da fornalha que servem para vaporizar o óleo a ser queimado. b. ou simplesmente destilador. Ejetor combinado para ar e salmoura . c. e. Bomba ejetora .ejector pump. de grande capacidade nas caldeiras de grande porte). Além disso. Por exemplo. também conhecido como grupo destilatório. Carcaça do destilador: evaporador (trocador de calor de placas). Bloco de alarme da Sala de Controle. Mais óleo. condensador (trocador de calor de placas) e acessórios . o fluxo de óleo diminui. bombas e tubos. Bomba de extração de destilado . o sistema automático alimenta os maçaricos com mais óleo combustível. Quando esta é alcançada.air/brine ejector. Os maçaricos são partes fundamentais do processo. sendo regulada a pressão de vapor. Painel de Controle com salinômetro f.fresh water pump. separador de gotículas. mantendo a pressão desejada. d. 80   . Sistema de ar para queima: É composto de ventilador (chamado de tiragem forçada.válvula de quebra vácuo. é do tipo de baixa pressão (opera com vácuo) e é constituído pelos seguintes componentes: a. se desejamos manter a caldeira com uma pressão de 10 bar e a tendência da pressão de vapor é diminuir porque está havendo muito consumo. É composto de tanques. mais ar e vice-versa. termômetro e indicador de nível de vidro. b. dutos e difusores de ar na fornalha. c. Sistema de óleo combustível: É quem fornece calor para a geração de vapor. 12 COMPONENTES DO GRUPO DESTILADOR O gerador de água doce. 81   . Figura 65: Diagrama do grupo destilador (veja legenda a seguir). a salinidade cai abaixo do ponto ajustado no alarme e a válvula solenóide fecha. um salinômetro é provido com uma unidade de eletrodos instalada no lado de descarga da bomba de extração de destilado. Para verificação contínua da qualidade da água doce produzida. que é de 2 PPM. Após alguns poucos minutos. onde. O vapor gerado passa através do separador de gotículas. 82   . Quando a evaporação começa. a válvula solenóide e o alarme são ativados para desviar a água doce produzida para o porão. a temperatura de ebulição é restabelecida.1 Princípio de funcionamento do destilador A alimentação da água a ser destilada é tomada a partir da saída da água de resfriamento do condensador (água do mar). 3. após a partida da bomba de extração de destilado. 13 OPERAÇÃO DO GRUPO DESTILADOR Figura 66: Painel de controle do destilador. se condensam. recomenda-se então descarregá-la para o porão (a válvula solenoide do lado de descarga da bomba de extração de destilado permanece aberta). Ela entra no evaporador onde evapora a cerca de 40-50ºC. 14 SISTEMA HIDRÓFORO DE ÁGUA POTÁVEL O sistema hidróforo de água potável tem como princípios básicos o fornecimento de água potável com pressão para as diversas acomodações do navio. o vácuo é normalizado. onde quaisquer gotas de água salgada arrastadas são removidas e caem por gravidade para a salmoura no fundo da câmara do gerador.3. Os vapores de água isentos de sal seguem para o condensador. 3. a temperatura de ebulição sobe. Se a salinidade da água produzida exceder ao valor máximo permitido. Durante os primeiros minutos.13. mantido pelo ejetor combinado de ar e salmoura. enquanto o vácuo obtido cai para 93%. a salinidade da água produzida pode ser maior do que a do valor ajustado para o alarme (set point). A temperatura de evaporação corresponde a um vácuo de 90 a 95%. passando entre as placas aquecidas por temperatura média. passando pelas placas frias resfriadas pela água do mar. O sistema de água salgada era destinado aos vasos sanitários. Vaso de pressão ou tanque hidropneumático ou balão hidrofórico. b. 83   . O sistema hidropneumático é constituído basicamente dos seguintes componentes: a. chuveiros. c. Uma vez aquecida é usada nos lavatórios. válvula de segurança. manômetro e válvulas de admissão e descarga. Filtro de água. controlador de pressão diferencial. válvula de dreno do tanque hidropneumático e válvulas de entrada e saída no vaso. indicador de nível de água. É provido de manômetro. uma parte da água doce sai do tanque hidropneumático e passa por um aquecedor elétrico ou a vapor. d. Hoje. e. sendo que um operava com água doce e outro com água salgada. Isso reduziu bastante os problemas de corrosão nos tubos e o volume de manutenção da instalação de água para as acomodações de bordo. o suprimento de água para as dependências é garantido por um único sistema de água doce. cozinha e lavanderia. conexão com o sistema de ar comprimido. Nos sistemas atuais de bordo. Tanques de água nº 1 e 2. com a existência de grupos destilatórios de grande capacidade a bordo. Os navios mais antigos utilizavam dois sistemas hidropneumáticos. É do tipo auto escorvável com manovacuômetro. Bomba de água. Painel de controle. Figura 67: Diagrama de um sistema hidróforo (veja legenda a seguir). 55 MPa. quando a pressão no vaso atinge 0. conforto térmico e transporte de carga frigorificada. aspira água dos tanques através de um filtro. Transporte de cargas frigoríficas em navios especializados mantendo a mesma nas desejadas condições de temperatura e umidade relativa. A corrente é conectada novamente quando a pressão no vaso cai para 0. de modo a conservar produtos neste ambiente (refrigeração comercial e industrial). Nos navios mercantes. A refrigeração a bordo dos navios torna-se necessária pelos seguintes motivos: a. o nível de água deve corresponder ao máximo (MAX). o nível de água deve estar no mínimo (MIN). interrompe o suprimento de energia para o motor de CA da bomba. 84   . O controle de pressão diferencial. mantendo os mesmos em condições de consumo sem prejuízo à saúde do ser humano. congelada ou resfriada. Conservação dos alimentos. a refrigeração é responsável pela conservação de gêneros.35 MPa (partida da bomba). Define-se refrigeração como o processo de abaixamento da temperatura de um ambiente de forma controlada. c. Uma bomba centrífuga. b. instalado na parte superior do vaso. ou efetuar climatização para conforto térmico (ar-condicionado e ventilação).35 MPa. como a introdução de novos fluidos refrigerantes em obediência ao Protocolo de Montreal. 15 SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO A refrigeração marítima teve nos últimos anos um acentuado desenvolvimento tecnológico. O nível de água no vaso de pressão deve estar relacionado com a pressão. Conservação dos instrumentos de navegação no passadiço nas desejadas condições de temperatura e umidade relativa. 3.55 MPa. acionada eletricamente. No caso da pressão chegar a 0. A instalação hidropneumática funciona automaticamente. e facilidade de operação e manutenção de seus componentes. A partir do vaso de pressão-hidróforo. o que significa que quando a pressão atinge 0. o qual é cheio com parte de água e parte de ar. até um valor previamente estabelecido. a água é enviada para os consumidores. A bomba força a água para o interior do vaso de pressão. d. dispositivo de expansão e evaporador. o etileno glicol. facilmente detectáveis quando houver vazamentos. não sofrerem alteração química em sua composição ou reagir com os materiais das tubulações ou equipamentos do sistema de refrigeração e capacidade de produção de frio adequada à finalidade que se destinam. d. Os refrigerantes primários são frequentemente utilizados em sistemas de refrigeração por compressão de vapor e são comumente denominados de gases refrigerantes. Podemos dizer que os fluidos refrigerantes transportam a energia em um ciclo de refrigeração. com seus principais componentes. denominados resfriadores. e o tetrafluoretano (R-134a). Conforto térmico para a tripulação. Misturas azeotrópicas ou zeotrópicas de diferentes refrigerantes. estável e inerte. atóxicos. Os agentes refrigerantes empregados na maioria das aplicações industriais podem ser do tipo primário ou secundário. o dióxido de carbono (CO2). Hidrocarbonetos halogenados. como o R-407C (composto de R-32. e o R-404A (composto de R-125. Hidrocarbonetos como o propano (R-290). como o monoclorodifluormetano (R-22). não serem inflamáveis. R-134a e R-143a). Os fluidos refrigerantes secundários são comumente a água. como a amônia (R-717). devem ter boa estabilidade química. Figura 68: Ciclo básico de refrigeração direta ou de compressão por vapor Conceito de agente refrigerante – fluidos refrigerantes ou agentes refrigerantes são substâncias químicas responsáveis pelo abaixamento da temperatura do meio a refrigerar. Os agentes refrigerantes devem possuir as seguintes características: não serem explosivos. c. ou seja. b. condensador. Compostos inorgânicos. não serem corrosivos. o propileno glicol e as salmouras de cloreto de cálcio. O ciclo básico de refrigeração de compressão por vapor é composto por compressor. R-125 e R-134a). Esses refrigerantes têm o abaixamento da sua temperatura em aparelhos trocadores de calor. Os refrigerantes primários se dividem nos seguintes grupos: a. e o butano (R-600). onde um agente de 85   . e o dióxido de enxofre (R-764). A figura 68 mostra um esquema básico de um sistema de refrigeração por compressão de vapor. de –26ºC a -28ºC. quando o fluido frigorífico não sofre evaporação no interior do trocador de calor permanecendo na fase líquida. o trocador de calor é denominado de resfriador. no entanto atingir o valor da temperatura de congelamento deste fluido. Quando o calor absorvido causa uma elevação ou diminuição da temperatura do refrigerante. onde o referido fluido sofre evaporação. e devido a isto. Figura 69: Processo de refrigeração direta em evaporador aletado de um navio. Para tal finalidade. Em outras palavras. Se o calor absorvido provoca a mudança de fase do refrigerante. ou seja. sem. na figura 67 temos um trocador de calor colocado no interior de um recinto que será refrigerado de 30ºC até uma temperatura de –18ºC. o processo de refrigeração é denominado de latente. para que o calor possa ser retirado deste meio e absorvido pelo refrigerante. passando de vapor úmido (VU) para vapor seco (VS). não há mudança de fase do fluido secundário de refrigeração. faz-se circular. o processo de refrigeração é denominado de sensível. A refrigeração do recinto se processa então da seguinte maneira: a. A temperatura do recinto é abaixada de 30ºC até o valor predeterminado de –18ºC através da retirada de calor Q (carga térmica de refrigeração) do recinto devido à diferença de temperatura entre o recinto e o fluido frigorífico. A temperatura do agente refrigerante sempre deverá ser inferior a do meio a refrigerar. Todos os processos de refrigeração são regidos por princípios físicos básicos que podem ser classificados como sensível ou latente. o trocador de calor é denominado de evaporador. 86   . sendo bastante utilizado nos sistemas indiretos de refrigeração. b. Para melhor compreensão do processo de refrigeração. O calor retirado do recinto passa ao fluido frigorífico no interior do trocador de calor por convecção e condução. um fluido refrigerante cuja temperatura é inferior à do recinto em 8 a 10ºC. de acordo com o efeito que o calor absorvido tem sobre o refrigerante. no interior do trocador de calor (evaporador aletado). ou seja.refrigeração primário em baixa temperatura resfria o secundário até a desejada temperatura de refrigeração exigida para o sistema. a diferença entre um sistema de refrigeração direta e o de refrigeração indireta. A salmoura fria (refrigerante secundário) é então circulada por bombas para as serpentinas dos compartimentos a refrigerar. 87   . Em navios que utilizam as salmouras frigoríficas. não está no tamanho ou formato do equipamento de transferência de calor. serpentinas aletadas ou qualquer dispositivo no qual um refrigerante primário. o evaporador está em contato direto com o material ou espaço a refrigerar podendo ainda se localizar em passagens de circulação de ar que se comunica com esse espaço. são utilizadas as salmouras frigoríficas para o transporte de cargas frigorificadas. como serpentinas de tubos. seja circulado e evaporado com a finalidade de resfriar qualquer material em contato direto com a superfície exposta do trocador de calor (evaporador). freon. A figura 70 ilustra o esquema básico de um sistema de refrigeração indireta com salmouras frigoríficas. sendo a mesma bombeada para as serpentinas de refrigeração que irão climatizar os diversos compartimentos dos navios. o refrigerante primário circula no interior da serpentina do evaporador. No primeiro. as mesmas podem ser bombeadas na fase líquida em temperaturas de até -40ºC. água gelada é utilizada para conforto térmico utilizando os “chillers” para o abaixamento da temperatura da água na faixa de 4 a 10ºC. No sistema de refrigeração indireta com salmouras frigoríficas. mas. No sistema de refrigeração direta. Figura 70: Sistema de refrigeração indireta com salmoura. dependendo da sua composição química. como amônia. pelo processo de absorção de calor latente. ou seja. através da evaporação do refrigerante primário. que está imerso em um tanque de salmoura. resfriadores tubulares. com o ponto de congelamento podendo atingir até -60ºC. O evaporador de um sistema de refrigeração direta pode ser de qualquer tipo de trocador de calor. Assim. No segundo. ou pelo processo de resfriamento sensível com um refrigerante secundário. no processo de transferência de calor. Existem dois tipos básicos de sistemas de refrigeração indireta a bordo dos navios. ou dióxido de carbono. onde é mostrado os seus componentes e acessórios. O óleo lubrificante retorna ao cárter. No condensador. para garantir que somente líquido chegue às válvulas de expansão. e o fluido refrigerante vai ao condensador. onde é feita a separação do óleo e do fluido refrigerante. Antes das válvulas de expansão. Figura 71: Diagrama de um sistema de câmaras frigoríficas. Do depósito de líquido. O pressostato de baixa pressão tem por finalidade parar o compressor quando a pressão na linha de sucção atinge um determinado valor abaixo da pressão normal de funcionamento. eles são denominados de pressostatos de alta pressão (high pressure). O compressor comprime o fluido refrigerante misturado ao óleo lubrificante do cárter. o refrigerante na fase líquido resfriado. a fim de permitir a redução da pressão de condensação até a pressão de evaporação necessária a evaporação do fluido refrigerante nos evaporadores. são colocadas as válvulas solenóides. R-134a e R-404A). já incorporado ao condensador. Pressostatos de alta e baixa pressão do compressor – eles são dispositivos elétricos comandados a pressão. a água de circulação ocasiona a condensação do fluido refrigerante. as quais são comandadas por termostatos ou controladores eletrônicos de temperatura. Nas instalações de refrigeração dos navios. controladores eletrônicos de temperatura. Este resfriamento é necessário. baixa pressão (low pressure). chave diferencial de óleo. provocando um resfriamento no líquido condensado em torno de 5 a 10ºC. 88   . que é armazenado no depósito de líquido. CLP e válvulas de segurança da instalação. para o separador de óleo. e pressostatos de degelo.3. 16 MECANISMO DE CONTROLE DO SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO A figura 69 ilustra um plano frigorífico típico de navios mercantes nacionais para fluidos halogenados (R-22. Os instrumentos de controle e segurança frequentemente utilizados nos sistemas de refrigeração de navios são os pressostatos. termostatos. é direcionado as válvulas de expansão termostáticas. pressostatos de controle de capacidade do compressor. as válvulas solenóides de óleo lubrificante. evitando a queima das referidas resistências e golpes de líquido na aspiração do compressor devidos à elevação da pressão de aspiração quando as câmaras estiverem em degelo. 89   . A figura 73 ilustra um esquema típico da chave diferencial de óleo montada no compressor frigorífico. As figuras 72(a) e (b) ilustram os pressostatos de alta e baixa pressão. esta pressão diferencial não for restabelecida. que enviam o mesmo para atuação no mecanismo interno de regulagem da capacidade dos compressores. Figuras 72 (a) e (b): Pressostato de baixa e de alta pressão. Chave diferencial de óleo do compressor . Os pressostatos de degelo são utilizados como segurança ao degelo elétrico nas câmaras de baixa temperatura dos navios.a chave diferencial de óleo ou pressostato de óleo lubrificante do compressor tem por finalidade parar o compressor quando a pressão diferencial entre o óleo lubrificante e a pressão de aspiração do compressor atingir um determinado valor e se após um tempo entre 30 a 60 segundos. Os pressostatos de controle de capacidade são empregados para acionar algum dispositivo elétrico. cortando as resistências elétricas quando o tempo de degelo for excessivo. como por exemplo.O pressostato de alta pressão tem por finalidade parar o compressor quando a pressão na linha de alta pressão atinge um determinado valor acima da permitida na descarga do compressor. são utilizados termostatos. A figura 74 ilustra um esquema típico de pressostatos para a atuação nas solenóides de óleo de um compressor frigorífico com 100%. 50% e 25% de capacidade. Pressostatos de controle de capacidade – os pressostatos de controle de capacidade são utilizados para o acionamento externo das solenóides de óleo lubrificante que permitem a passagem do óleo lubrificante para a atuação no mecanismo interno de regulagem da capacidade do compressor. Figura 74: Chave diferencial de óleo típica de navios. Termostatos de controle de temperatura – para manter a temperatura de um meio ou de um determinado corpo. 90   . Figura 73: Chave diferencial de óleo. os quais mantêm a temperatura em uma determinada faixa estabelecida. 75%. e sente a temperatura da superfície dos mesmos. O bulbo sensor recebe a informação da temperatura do meio ou do corpo e transmite esta informação para o fole. botão de ajuste da temperatura. o termostato corta as resistências elétricas de degelo. O termostato de degelo tem seu bulbo colocado na serpentina dos evaporadores. a temperatura na superfície for superior a 50C. evitando a queima das mesmas. o pressostato de degelo aciona o compressor e corta as resistências de degelo. permitindo a passagem do fluido refrigerante para os evaporadores. e tem por finalidade evitar que a pressão na aspiração suba a valores excessivos (acima de 5bar). Pressostato e termostato de degelo – o pressostato de degelo é colocado na linha de aspiração do compressor logo após os evaporadores. O botão de ajuste da temperatura regula a mesma para o valor desejado ou setpoint. Se durante o degelo. evitando a queima das resistências elétricas e golpe de líquido na aspiração do compressor. antecipando- se a parada do compressor pelo pressostato de alta pressão. botão de ajuste do diferencial de temperatura e contatos elétricos. Figura 75: Termostato para controle de temperatura. quando as câmaras frigoríficas estão em degelo excessivo. fole. e se a pressão na aspiração for superior a 5bar por degelo excessivo. o compressor para. Pressostato de água de circulação do condensador – o pressostato de água de circulação do condensador tem por finalidade parar o compressor se a pressão da bomba d’água ou o fluxo de água do condensador cair abaixo de um determinado valor. A figura 75 ilustra basicamente um termostato típico de navio os quais são basicamente compostos de: bulbo sensor. Por ocasião do degelo. enquanto o diferencial aparente regula a variação necessária para manter a temperatura dentro da faixa desejada. 91   . que dilatará ou se contrairá acionando os contatos elétricos para a desejada finalidade. e atuam aliviando a pressão do sistema. e da linha de líquido na entrada da expansora. A figura 77 ilustra um termômetro típico utilizado em navios. Termômetros de leitura das temperaturas de descarga e aspiração do compressor – os termômetros são instalados para a leitura local das temperaturas de aspiração e descarga do compressor. Figura 76: Manômetro de leitura de pressão de descarga ou aspiração. A figura 76 ilustra um manômetro típico de leitura da pressão de aspiração ou descarga do compressor. e na entrada da expansora. Figura 77: Termômetro típico de navios para leitura local das canalizações de aspiração e descarga do compressor. Manômetros de leitura das pressões – os manômetros de leitura de pressões usualmente encontrados nos compressores frigoríficos são o manômetro de leitura das pressões de aspiração e descarga. e os manômetros da leitura da pressão diferencial. Os valores indicados por estes termômetros são de grande valia para a verificação do desempenho do sistema de refrigeração. Válvulas de segurança da instalação de refrigeração – As válvulas de segurança da instalação de refrigeração são geralmente colocadas no cabeçote do compressor e no condensador. quando o pressostato de baixa pressão falha no desligamento automático do compressor. Este pressostato está situado na canalização de entrada ou saída de água de circulação do condensador. 92   . A figura 78 ilustra uma válvula de segurança típica de um sistema de refrigeração de navios. temos uma que chamamos molinete e que serve para arriar o ferro (ancora) para fundear o navio. É por esse motivo que hoje em dia chamamos tal equipamento de guincho combinado. iremos encontrar máquinas que nos ajudarão na faina de atracação e fundeio no mar. Figura 79: Guincho combinado. A diferença do cabrestante para o guincho é que o cabrestante tem o eixo de trabalho no sentido vertical e o guincho o tem no sentido horizontal. Outro equipamento. que servem para solecar ou tesar os cabos de amarração. pois os cabos de amarração são muito pesados. atualmente em desuso em embarcações mercantes. No meio do navio e na popa. 17 MOLINETE E GUINCHO No convés de uma embarcação. é o cabrestante. iremos encontrar o que conhecemos como guincho de manobras. Serve também para puxar os cabos de atracação. alguns deles até de aço. 93   . Eles. que também serve para solecar ou tesar os cabos de amarração. Estas válvulas são reguladas pelo fabricante e não devem ter a sua regulagem alterada pelo pessoal de bordo. Ele faz o serviço de cabos de amarração e o de recolher ou soltar a amarra do ferro. Sem estas máquinas não teríamos condições de amarrar um grande ou até médio navio ao cais. Na proa do navio. por se localizarem no meio do navio e na popa. Parafuso de ajuste Lacre Conexão de encaixe Canalização Figura 78: Válvula de segurança típica de instalações de refrigeração 3. não trabalham com a amarra do ferro. O cabrestante pode também trabalhar, arriando e suspendendo o ferro da embarcação. Para tal é necessária à instalação de uma peça chamada coroa de barbotin, que é o local onde os elos da amarra são tracionados. Figura 80: Guincho de manobra. Partes principais de um guincho, molinete e cabrestante: A máquina de suspender (molinete ou guincho combinado) ou a máquina de manobra de cabos consta de uma máquina motriz (aquela que faz a força para que o eixo gire), coroa de Barbotin (nos molinetes), a saia, o tambor, os eixos e transmissões. a. Máquina motriz – é a que faz a força para movimentar o eixo, seja ele vertical (cabrestante), seja horizontal (molinete, guincho). Figura 81: Motor elétrico de um guincho. Nas embarcações mais antigas, o próprio homem substituía a máquina com sua força. Depois veio a máquina a vapor, que usava o vapor para fazer funcionar uma máquina alternativa. Hoje em dia, temos os motores elétricos ou hidráulicos, fazendo o mesmo papel, isto é, movimentando um eixo que tem em sua extensão as partes necessárias para que sejam passados os cabos ou a amarra do navio. b. Coroa de Barbotin – também conhecida com “coroa”, é uma roda fundida tendo a periferia (parte de fora) côncava e com dentes, onde a amarra se aloja e os elos são momentaneamente presos durante o movimento do eixo. É preciso que a amarra faça, pelo menos, meia volta ao redor da coroa a fim de que, no mínimo, três elos engrazem nela. 94   Figura 82: Coroa de barbotin. c. Saia – a maioria das máquinas de suspender tem, além da coroa, uma ou duas saias, que são tambores fundidos com a periferia totalmente lisa e que servem para a manobra dos cabos de amarração. A saia sempre existe nos guinchos ou cabrestantes, mas não necessariamente nos molinetes. Quando o molinete também possui saia, denominamos de guincho combinado, pois ele serve para movimentar a amarra e os cabos de amarração. Figura 83: Saia. d. Tambor – é uma parte muito parecida com a saia e serve para que os cabos fiquem enrolados para serem usados na atracação. Sua forma é a de um tambor colocado na horizontal, com as laterais maiores, que impedem que o cabo possa sair quando enrolado. Figura 84: Tambor. e. Eixos e transmissões – o eixo da máquina motriz (motor elétrico, máquina a vapor, máquina hidráulica) é ligado ao eixo da coroa e da saia por meio de transmissões de movimento que podem ser: roda dentada e parafuso sem fim, engrenagens cilíndricas (roda dentada e rodete) e transmissão hidráulica. 95   No molinete, a saia quase sempre é montada, quase sempre no eixo da coroa. A coroa liga-se ao eixo geralmente por meio de embreagem de fricção. Figura 85: Eixo de transmissão. f. Freio – nos guinchos e nos molinetes existe um flange sobre o qual pode ser apertado um freio mecânico que é constituído por uma cinta de aço, em forma de anel, que tem cravada uma lona tal qual a lona de freio dos automóveis. O aperto do freio (da cinta do freio) faz-se por meio de um parafuso comandado por um volante ou por meio de uma alavanca. Figura 86: Freio. Os principais cuidados com os equipamentos de manobra são os seguintes: a. As engrenagens, copos de lubrificação dos mancais e quaisquer outras partes lubrificadas devem ser conservados limpos e livres de poeira ou água. Devem ser inspecionadas regularmente. b. Devem ser usados somente os lubrificantes indicados pelo fabricante. Normalmente os fabricantes indicam, no manual de instrução do equipamento, as partes a serem lubrificadas. c. Sempre antes do uso do equipamento devemos observar o nível de óleo lubrificante no cárter e se existe graxa nos pontos de lubrificação. 96   se existe qualquer barulho estranho ou aquecimento excessivo nas partes que se atritam. Quando der partida. f. tenhamos um trabalho seguro e sem preocupações. d. e. Se a máquina motriz for a vapor fazer a purgação do condensado da rede e da máquina. deve-se movimentar a máquina sem carga. durante as manobras da embarcação. quando o equipamento estiver funcionado. 97   . isto é. sem que ela esteja fazendo o trabalho de cabos ou amarras. A manutenção correta de todas as partes da máquina fará com que. Observar sempre. a fim de que seja feita a lubrificação dos mancais e engrenagens. São Paulo: Cortez. Rio de Janeiro. MAN B&W – Manual motor 50S50MC. Marine Training Software. htm. Motores Diesel-Aplicação Marítima. CEAC. São Bernardo do Campo. A.ZF 220 A> 98   . CUMMINS. Virtual Engine Room 4 .Rolls-Royce> MARQUES. Rio de Janeiro. DPC.. 1976. UNITEST. Dicionário Técnico Ilustrado Inglês-Português.simplicity. 2007. 1992. Antônio Joaquim. Ed. 1980 CUVRU. EPM.. 1. 1990. 6160MC. Stanley G. Barcelona. ZF220A. Manual de Instruções motores diesel. Marine Engineering System. ed. STANLEY.marine. H. G Christensen. Ltda. Bombas de Inyecion Diesel. Disponível em <http://www. 8 th ed.Módulo 6.com/ZF/ZF220A/Description. 72 and 84. Rio de Janeiro. RAUMA . APMQ . 50S50MC. 6160MC. Marine Training Software. 2001. REFERÊNCIAS AGRALE. Editions techiniques pour l’automobile et l’industrie. Lisboa: Ed. 8th ed. Magot. Engineering CBT. ____. 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