Energy in Transports Ships Instituto Superior TécnicoT Objectivo do Navio Cada navio tem uma missão, ou função, e é concebido, construído, equipado e de modo específico e bem caracterizado. Exemplos de missões: Transporte de crude, cereais, contentores, pessoas, etc. Pesca e transporte do pescado Trabalhos de reboque e assistência a outros navios Prospecção e extracção de crude Etc. 1
PRINCIPAIS SISTEMAS DE BORDO Sistema Propulsor Principal Motor propulsor, linha de veios, caixa redutora / inversora, propulsor Sistemas Auxiliares do Navio Planta eléctrica, sistema de vapor, tratamento e movimentação de combustível, sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado, sistemas de combate a incêndios, esgoto e lastro, dessalinizador Motores Auxiliares Máquina do leme, propulsores de proa e popa, movimentação do ferro (âncora), sistemas para amarração, sistemas estabilizadores de movimentos do navio Sistema de Carga Sistema de bombas e tubagem para transfega de carga líquida, sistema de gás inerte, gruas, etc. Sistemas de Comunicação e Navegação Comunicações interiores, comunicações exteriores, sistemas de navegação Tipos de Sistema Motor (gerador de potência) Tipos: Motores diesel: quase todos os navios comerciais de pequenas a grandes dimensões) Turbinas a gás: principalmente aplicações militares, também alguns navios rápidos Turbinas a vapor (ou mesmo motores alternativos a vapor) Sistemas com motores eléctricos (geradores, mais motores eléctricos): navios de passageiros, sistemas de propulsão especiais, quebra-gelos Sistemas combinados: - diesel e turbina a gás (CODAG) - turbinas a gás e turbina a vapor (COGAS) - turbina a gás e turbina a gás (COGAG) - diesel ou turbina a gás (CODOG) - turbina a gás ou turbina a gás (COGOG) 2
Potência específica em função da velocidade para diversos tipos de veículos (1 HP = 0.746 kw) Análise de três sistemas alternativos baseados em motores diesel lento, médio e rápido Sistema A Sistema B Sistema C Número de motores 1 2 2 Ciclo termodinâmico 2 tempos 2 tempos 4 tempos r.p.m do motor 100 200 450 Caixa redutora acopladora não redução 1:2 redução 1:4.5 Potência de cada motor (kw) 21800 11200 11000 Número total de cilindros 9 20 24 Potência por cilindro (kw) 2422 1120 920 Volume circunscrito (m 3 ) 1628 1112 937 Peso (T) 1320 680 480 3
Consumo de Combustível A figura apresenta o consumo específico de diferentes sistemas propulsores em função da potência no veio Consumos Específicos Típicos Tipo de Instalação Consumo Específico [kg/kw.h] 1. Motores Diesel Lentos (2 tempos) 0.170 Semi-rápidos (2 tempos) 0.180 Semi-rápidos (4 tempos) 0.200 Rápidos (4 tempos) 0.220 2. Instalações a Vapor (óleos) Vapor não reaquecido, até 2 pré-aquecedores 0.280 Vapor não reaquecido, c/ 5 pré-aquecedores 0.260 Vapor reaquecido 0.240 3. Instalações a Vapor (carvão) 0.410 4. Turbinas a Gás Ciclo não-regenerativo 0.340 Ciclo regenerativo 0.285 Ciclo STAG 0.250 5. Instalações Eléctricas Diesel 0.250 Vapor (normal) 0.310 Turbo-Geradores 0.360 4
Indicadores de Consumo e Emissões de CO 2 100 90 80 70 60 g/tkm 50 40 30 20 10 0 Rodovia Ferrovia TMCD Consumo CO2 31.3 98.3 8.9 28.3 4.8 15.5 Consumo específico e emissão de CO2 do TMCD são cerca de 7 vezes inferiores aos do transporte rodoviário Estima-se que os custos do congestionamento na Europa atingirão 80 biliões de Euros por ano 5
Motores Diesel Classificação dss motores Diesel : baixa velocidade (< 300 rpm), média velocidade e alta velocidade (> 1200 rpm). Os navios de comércio usam quase exclusivamente motores Diesel Os motores diesel de baixa velocidade: Navios de grandes dimensões (navios tanque, navios graneleiros, ) Ligam-se directamente ao veio do hélice São directamente reversíveis São mais volumosos, mais pesados e mais caros têm menores custos de consumos, operação e manutenção Boa combustão com óleos pesado Motor Sulzer: potência máxima medida acima de 75000 kw potência máxima contínua de 67000 kw 6
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Os motores diesel de média e alta velocidade: Utilizam-se em navios de menores dimensões Os diesel de média vel. utilizam-se tb. em navios grandes com limitações de espaço na casa das máquinas (ex.: navios de passageiros, RO-ROs) quase sempre adaptações de motores desenvolvidos para aplicações em terra Normalmente usam uma caixa redutora ou outro meio de redução de rpm São menos volumosos e mais leves que os diesel lentos Comercialmente disponíveis unidades de 6 a 20 cilindros em linha ou em V Turbinas a gás Componentes básicos: compressor, câmara de combustão e turbina São sistemas simples, leves e pouco volumosos consumo de combustível bastante superior ao dos motores diesel Como combustível gás destilado ou diesel oil Possível iniciar movimento e atingir velocidade máxima rapidamente muito fiáveis e que requerem pouco pessoal para operar velocidades variam entre 3600 rpm (navios grandes) e 25000 rpm (embarcações pequenas), é necessário usar caixas redutoras não são reversíveis. A solução é usar uma caixa inversora, ou hélice com passo variável 8
Turbina a gás Turbina a gás para navios modelo UGT 110 000 Potência: 114 500 kw (1 HP = 0.746 kw) Eficiência: 36% Consumo esp. gás: 0.280 m 3 /kw.h Peso: 50 Ton Saída de gases: 365 kg/s 9
Tipos de Propulsores (a) Hélice Convencional É o tipo de propulsor mais utilizado em quase todo o tipo de navios Hélices de passo controlável 10
(c) Propulsores a jacto Consiste num impulsor, ou bomba, dentro do navio junto ao fundo, que suga a água de fora, acelera-a, e expulsa-a pela popa a alta velocidade O princípio é semelhante ao do hélice, mas as partes móveis estão dentro do navio A eficiência é significativamente inferior à dos hélices devido às perdas na tomada de água e condutas Outra desvantagem é a entrada de lixo no colector de água tem vantagens para operação em águas pouco profundas utilizado em embarcações rápidas Propulsores a jacto de água 11
Sistema rotativo de tubeira e hélice para melhor manobrabilidade Propulsores Laterais 12
Tipos de Navios Rápidos (A) Monocascos (B) Catamarans 13
(D) Navio de Efeito de Superfície (SES) (E) Catamaran e monocasco com foils 14
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