SISTEMAS DE PROPULSÃO DE UM NAVIO

 

São construidos motores marítimos lentos, médios e rápidos. Os primeiros são acoplados diretamento ao eixo da hélice sem necessidade de mecanismo redutor, sendo que, os motores rápidos exigem sempre um redutor.

As três categorias de velocidade lenta, média e alta têm seus próprios benefícios com base no tipo de navio a ser propulsionado. 

Por exemplo, grandes navios requerem um sistema de propulsão de baixa velocidade, mas de alto torque para alimentá-los. Para tais embarcações, um motor de baixa velocidade de saída pode ser selecionado. 

O problema com o uso de motores de baixa velocidade é o grande espaço que eles ocupam em comparação com os outros motores. Assim, uma solução eficiente em termos de espaço seria instalar motores de alta velocidade no navio e, em seguida, reduzir o torque antes de atingir as hélices. 

Reparo no eixo intermediário

Para isso, uma caixa de engrenagens é um componente muito útil que pode ser usado para manipular a transferência de torque rotacional. Está ligado ao veio da hélice marítima e reduz a potência transmitida à hélice.

Os motores de baixa velocidade não apresentam problemas para a transferência de torque e não requerem uma caixa de engrenagens adicional. A caixa de engrenagens nos outros motores de velocidade é fixada entre os eixos intermediário e propulsor.

Desmontagem do eixo intermediário

O eixo de empuxo é o eixo primário acoplado ao motor. Ele recebe diretamente o movimento rotacional do virabrequim e gira na velocidade máxima em motores de alta velocidade. 

Para motores de alta rotação, o eixo de empuxo é ainda conectado a outros componentes que ficam mais atrás. 

O próximo componente é o eixo intermediário. Não há restrição específica sobre o número de eixos intermediários que um navio pode ter. No entanto, além de dois eixos, pode ser difícil de reparar e manter. A razão para isso é a grande força catenária (ecurvamento do eixo) que atua em todo o eixo da hélice. Esta força tende a deformar e danificar as peças devido ao seu peso.

Quando acoplados, os eixos intermediários estão sujeitos a choques vibracionais, podem levar a danos permanentes os eixos propulsores. Assim, um número baixo de eixos intermediários é adotado. A única razão para ter vários eixos intermediários é a distância existente entre o motor propulsor e a (as) hélices.

Controle dimensional do eixo de propulsão

A seleção de sistemas de propulsão é uma parte importante do projeto de navios mercantes. Esses sistemas sempre tiveram que satisfazer os requisitos de velocidade e potência de serviço do navio. Atualmente, o aumento dos custos de combustível está levando essas decisões para soluções mais eficientes em termos de combustível.

Uma tendência global emergente na engenharia naval nos últimos quinze anos tem sido uma migração decisiva para a propulsão “mais elétrica” devido ao aumento progressivo da demanda de carga elétrica e foco na acessibilidade. Arranjos eletromecânicos totalmente elétricos e híbridos estão sendo usados rotineiramente desde 1990.

TIPOS DE PROPULSÃO

Diesel ou gás combinado - a

Diesel e gás combinados - b

Motor elétrico e Diesel combinados - c

Diesel & Diesel combinados - d

Gás ou Gás combinados - e

Gás & Gás combinado - f

DESLIZAMENTO

O deslizamento de navio é a diferença entre a velocidade do motor e a velocidade observada real do navio.

Deslizamento = 100% – Eficiência

Onde,

Eficiência = distância percorrida observada ou velocidade do motor.

O deslizamento positivo é influenciado por diversas razões, como fundo sujo ou parte do casco que oferece resistência ao movimento do navio, fatores ambientais como a corrente de água e o vento contra a direção do navio.

Exemplo:

- Durante 24 horas de período, observou-se que o eixo da hélice de um navio girava a 87 RPM. Campo da hélice = 3,8 m. A velocidade do navio observado sobre o solo foi de 10 knts. Cálculo do valor do deslizamento da hélice durante este período. (Uma milha náutica é igual a 1852 m.)

Desl: Deslizamento (porcento) = Distância percorrida do motor - Distância do navio/ Distância do motor X 100.

Distância do motor = Pitch X RPM X 60 X 24 / 1852.

= (3.8 X 87 X 60 X 24)/1852

=257.054.

Distância do navio = 24 X 10

= 240.

Portanto, deslizamento = (257.054-240)/257.054 x 100 = + 6.6%

SOBREVELOCIDADE DO MOTOR DIESEL

Um motor Diesel provido de controle excesso de velocidade é um recurso de segurança fornecido no motor diesel do navio para restringir a aceleração descontrolada do motor, levando a falhas mecânicas ou acidentes indesejáveis. Para evitar que a velocidade de um motor Diesel ultrapasse a faixa de velocidade predefinida, um disparo de relé de proteção contra excesso de velocidade é usado nos motores Diesel.
 
Como o excesso de velocidade do motor Diesel pode ser prejudicial?
 
Um motor Diesel é projetado para suportar o estresse mecânico associado às forças centrípetas e centrífugas das peças móveis dentro dele em uma faixa operacional especificada. A força centrípeta é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade de rotação, a tensão aumenta rapidamente com o aumento da velocidade. A resistência mecânica da conexão pode ser superada pelas tensões excessivas devido ao aumento da velocidade operacional. Isso pode resultar na quebra de peças rotativas ou em danos ao próprio maquinário. O excesso de velocidade é, portanto, um sério risco à segurança e pode levar a uma situação fatal.
 
Proteção contra sobrevelocidade do motor Diesel
 
Devido a mudanças repentinas na carga do motor Diesel, a velocidade do motor pode variar. Embora seja fornecido um regulador para controlar a velocidade do motor Diesel, a velocidade pode ficar fora de controle, danificando o motor. Assim, por esse motivo, são utilizadas viagens em alta velocidade.
 
Não importa o tipo de disparo por excesso de velocidade que o motor utiliza, o objetivo principal do disparo por excesso de velocidade é cortar o fornecimento de combustível aos cilindros do motor caso a rotação do motor suba acima de um nível específico.

PREVENINDO O EXCESSO DE VELOCIDADE DO MOTOR DIESEL
 
Reduzir a probabilidade de um excesso de velocidade descontrolado e catastrófico é essencial e pode ser feito por dois métodos:
 
a) Desarme mecânico por excesso de velocidade
 
b) Desarme eletrônico por excesso de velocidade
 
Neste artigo daremos uma olhada na viagem eletrônica por excesso de velocidade.
 
Proteção Eletrônica para Alta Velocidade
 
Para entender o disparo eletrônico por excesso de velocidade, um layout normal do sistema é descrito abaixo. O disparo eletrônico por excesso de velocidade consiste em
 
a) Sensor de velocidade montado no volante
 
O sensor de velocidade magnética é preferido em motores geradores. Devido à descontinuidade da superfície do atuador (dente da engrenagem do volante), a tensão é excitada na bobina de seleção do sensor, produzindo uma onda elétrica analógica. Esta onda cíclica criada pelo volante é lida pelo sensor.
 
b) Unidade de condição de sinal
 
Esta unidade atua como um receptor para o sensor de velocidade. A função básica do condicionador de sinal é converter um tipo de sinal eletrônico que pode ser difícil de ler em outro tipo em um formato de leitura mais fácil. Isto pode ser conseguido através da amplificação, excitação e linearização de um sinal elétrico.
 
c) Unidade de detecção e comparação
 
Existe um valor definido que normalmente é 10% acima da velocidade nominal e atua como valor base para esta unidade. A saída da unidade de condição de sinal é continuamente detectada e comparada com o valor definido.
 
d) Unidade de sinal de disparo
 
Se a diferença entre o valor definido e o valor detectado estiver acima do limite, esta unidade emite um sinal de disparo que, por sua vez, desliga o motor Diesel.