Como Funciona o Motor de Um Navio?
Os motores marítimos são responsáveis pela propulsão da embarcação, são motores térmicos convertem o calor gerado pela queima de combustível em trabalho útil, ou seja, transforma energia térmica em energia mecânica. São motores de combustão interna, no qual a combustão ocorre dentro do cilindro do motor e o calor é gerado após este processo.
Princípio de Funcionamento
Segundo o Engenheiro Naval Raunek Kantharia da Marine Insight, o motor marítimo poder ser explicado pelo seguinte procedimento: o combustível é injetado em quantidade controlada em alta pressão, esse combustível é misturado com ar e comprimido dentro do cilindro do motor com o auxílio de um pistão, o que resulta na explosão da mistura quando pressurizada devido à compressão. Como resultado, o calor é liberado, o que aumenta a pressão do gás em combustão.
O aumento repentino da pressão empurra o pistão para baixo e transmite o movimento transversal ao movimento rotativo do virabrequim usando o arranjo da biela, a explosão é repetida continuamente para manter a potência dependendo do tipo de motor marítimo e de seu uso.
O virabrequim é conectado através de um volante ao alternador ou a um arranjo de hélices para realizar o trabalho mecânico. Para obter a rotação contínua do virabrequim, a explosão deve ser repetida continuamente. Antes da próxima explosão, os gases utilizados são retirados do cilindro através de uma válvula de exaustão e é fornecido ar fresco, o que ajuda a empurrar o gás utilizado e no fornecimento de ar fresco para o próximo processo de combustão.
Tipos de Motores Marítimos
Os dois tipos de motores marítimos a diesel são: motor de 4 tempos e motor de 2 tempos.
Motor de 4 tempos: pode ser instalado no navio para produzir energia elétrica e para impulsionar o navio (geralmente embarcações de pequeno porte), este motor leva 4 ciclos para completar a transferência de potência da câmara de combustão para o virabrequim.
Os eventos que ocorrem no motor de corrente alternada (IC) são:
1 – Curso de sucção para levar o ar fresco para dentro da câmara, que é o movimento descendente do pistão;
2 – Curso de compressão para comprimir a mistura ar-combustível, que é o movimento ascendente do pistão;
3 – Curso de força no qual ocorre a explosão e o pistão é empurrado para baixo;
4 – Curso de exaustão que é o movimento ascendente do pistão para retirar os gases usados.
As válvulas e a bomba de combustível são operadas através de eixo de comando, que é acionado pelo virabrequim por meio de uma engrenagem. Em um motor de quatro tempos, a árvore de cames ou árvore de comando de válvulas funciona na metade da velocidade do virabrequim, o cárter é aberto para o arranjo da camisa do pistão, o que auxilia na lubrificação da camisa.
Motor de 2 tempos: são maiores em comparação com os de 4 tempos, neste tipo de motor a sequência é completa em dois ciclos:
1 – Curso de sucção e compressão que é o movimento ascendente do pistão para aspirar ar fresco para dentro e comprimir a mistura ar-combustível;
2 – Potência e exaustão que é o movimento descendente do pistão devido a uma explosão dentro da câmara seguida da remoção do escapamento através da válvula de escapamento instalada na parte superior do cilindro. É utilizada uma caixa de empanque que separa e veda o cárter contra a câmara de combustão.
Como e Onde São Fabricados?
Os fabricantes de motores mais famosos são:
MAN Diesel & Turbo – famoso por construir motores de alta, média e lenta velocidade;
Wartsila – famoso por construir motores de alta, média e lenta velocidade;
Mitsubishi – produz motores para aplicações leves, médias e pesadas;
Rolls Royce – famosa pelos navios de cruzeiro e navios de guerra;
A Caterpillar – fabrica motores de média e alta velocidade.
A Wartsila detém o recorde de ter construído o maior motor de navio do mundo até a data deste post.
É o motor Wärtsilä RT-flex96C de dois tempos equipado com turboalimentador. Projetado para grandes navios porta-contâiners e suas dimensões são as seguintes:
Comprimento – 27 metros (88 pés 7 pol.)
Altura – 13,5 metros (44 pés 4 pol.)
Peso > 2.300 toneladas.
Potência de saída ~ 84,42 Megawatts (114.800 cv).
O tamanho do motor varia de navio apara navio, tipo de curso e potência. O motor pode ter altura de um prédio de cinco andares, a para acomodá-lo, a casa de máquinas deve ser projetada de acordo.
Os motores são construídos nas instalações dos fabricantes, a MAN Diesel possui instalações em Augsburg, Copenhague, Frederikshavn, Saint-Nazaire, Xangai, etc. Também podem ser construídos em estaleiros de renome, caso haja contrato entre as empresas.
O motor normalmente é construído em três seções diferentes e dependendo do tamanho da casa de máquinas e do acesso para a instalação, pode ser montado no estaleiro em seções ou como um conjunto completo.
Material Usado Para a Construção do Motor
O material utilizado no motor e suas diferentes peças são:
Base: é a parte mais inferior do motor, que é a base do motor e acomoda os rolamentos do virabrequim e a estrutura em A. Para o motor pequeno, é utilizada uma única fundição de ferro fundido e para os motores grandes de 2 tempos, são utilizadas seções transversais de aço fundido fabricadas com vigas longitudinais.
Quadro: o quadro A, como o nome sugere é semelhante ao formato da letra “A” e é instalado acima da base do motor, ele é construído separadamente para transportar a guia da cruzeta e na parte superior suporta a base do entablamento, a superfície inferior da estrutura em A é usinada para criar uma superfície correspondente para a instalação na parte superior da placa de base.
Entablamento: também conhecido como bloco de cilindros, é feito de ferro fundido e usado para acomodar a água de resfriamento e limpar o espaço aéreo. Dependendo do tamanho do motor, a fundição pode ser individual ou multicilíndrica. A parte inferior do bloco de cilindros é usinada para formar uma superfície de contato e fixada à estrutura em A por meio de parafusos instalados.
Manutenção dos Motores
1 – Revisão e medição do pistão, anéis e haste do pistão;
2 – Revisão e medição da camisa do cilindro;
3 – Revisão e medição da válvula de escape;
4 – Revisão e medição da caixa de empanque;
5 – Revisão e medição de bielas e rolamentos de cruzeta;
6 – Revisão e medição dos rolamentos principais;
7 – Medição da deflexão do virabrequim;
8 – Verificações e medições do sincronismo da bomba de combustível;
9 – Verificações e revisão do sistema de ar de partida.
O tempo de revisão das diferentes peças do motor é fornecido pelo fabricante através do manual de instruções. A manutenção deve ser realizada de acordo cm o tempo especificado entre as duas revisões, independentemente dos problemas apresentados pelo motor.
Além da revisão oportuna as classificações e potência do motor devem ser verificadas usando o indicador digital de potência. A inspeção do espaço de limpeza também é feita para verificar o estado do anel do pistão, que por sua vez define a eficiência do sistema de lubrificação da camisa do cilindro.
Os motores marítimos são obras extremamente sofisticadas e complicadas da engenharia, isso requer muito estudo e preparo, por isso os engenheiros que trabalham no setor recebem treinamento especial para realizar todos os procedimentos no que diz respeito aos motores de navios.