Posicionamento Dinâmico - Parte 4

ADEUS LINHA DE EIXO. BEM VINDO AZIPOD!

Com certeza todos nós que trabalhamos em  embarcações com linha de eixo, já passamos raiva e sufocos com os problemas  agregados a este sistema. Quem  nunca teve problema com aquecimento  de mancal, vibração da linha de eixo, falha  nas  caixas redutoras, avaria de  bombas de lubrificação das caixas etc...

Pois isto  tudo é passado  para muitos vapozeiros que hoje  trabalham  em  embarcações  que lembram   filme de ficção.

Nas páginas a seguir trataremos de um assunto  de extrema relevância para  nós da área de Máquinas e claro  também  para  Náutica, porém  vamos ver a questão  da tecnologia do  equipamento  e não  da sua   relevância à manobrabilidade  do  barco.

Primeiramente  vamos definir  o que é AZIPOD e qual  a diferença entre ele e o AZIMUTHAL.

Azipod®  é marca registrada da ABB , termo  que  significa "pod" + Azimuth , pod é devido  ao  formato do thruster e  AZI de azimuth por conta da capacidade de giro  de 360º .

Propulsão AZIPOD do navio Freedom of the Seas.

O azipod é um motor elétrico fixado  fora  do  casco.   O  seu  induzido   é   o eixo propulsor, que possui hélices de passo fixo,  desta forma  o  sentido  e a velocidade da  hélice é controlado  por  um  inversor de frequência.  Esta tecnologia é  extremamente eficaz na manobrabilidade da embarcação  e sua potência pode atender  aos mais  variados  tipos de embarcações.

Propulsão por AZIPOD

Sistema de Propulsão AZIPOD em um Navio

Sistemas Azipod usados em navios é uma combinação dos sistemas de direção e propulsão. No sistema de propulsão convencional, um grande motor de dois tempos é conectado ao eixo, o qual atravessa um túnel via tubo telescópico e se conectar ao hélice pela parte externa do casco na popa do navio. O sistema de manobra (maquina do leme) de tal sistema é feito com o auxílio de um leme localizado atrás do hélice.

No entanto, no arranjo azipod, os sistemas de propulsão e de manobra são combinados e fabricados em uma única peça. O sistema consiste de um hélice o qual é manobrado por um motor elétrico e o hélice é girado pelo leme que é conectado ao sistema.

O motor é localizado dentro do casulo selado e é conectado ao impelidor. Deve se observar que o sistema de selagem deve ser perfeito caso contrário pode danificar o motor integralmente. O motor utilizado para este sistema é um motor elétrico de freqüência variável. Usando freqüência variável, a velocidade rotacional do impelidor pode ser controlada i.e. a velocidade pode ser aumentada ou diminuída.

O termo POD vem de Propulsion with Outboard Electric motor (Propulsão com motor elétrico externo. O conjunto completo do sistema azipod é localizado na parte externa do casco na popa do navio. O azipod pode girar em todas direções i.e. 360 graus com a ajuda de um leme, e assim  fornecer empuxo em qualquer direção o que não é possível no sistema convencional. O propulsor no sistema pod é direcionado pelo leme que é colocado no plano de direção.

Entendendo o Sistema Azipod

OO sistema azipod e um tipo de sistema de propulsão elétrica que consiste de três componentes principais:

1) Transformador de Suprimento

A potência fornecida pelos geradores pode ser tão elevada quanto 6600 KV, a qual é reduzida para a tensão necessária pelo transformador de suprimento e deste é fornecido ao motor disposto no interior do casulo (pod).

2) Motor de Propulsão

O motor de propulsão é utilizado para produzir empuxo ou para dirigibilidade. O sistema precisa de algum método para girar o impelidor e isto é feito com auxílio de motor elétrico.

3) Controlador/Conversor de Frequência

É utilizado para mudar a frequência da potência suprida de maneira que a velocidade de rotação do motor possa ser controlada dependendo da necessidade.

 Vantagens do Sistema Azipod

1)    Maior manobrabilidade já que o impelidor pode ser girado em todas as direções. Isto proporciona melhor distancia de parda durante as manobras do que aquela fornecida pelos sistemas convencional.

2)    No caso de navios enormes, dois ou mais azipods os quais são independentes entre si podem ser utilizados. Isto proporciona manobras mais precisas.

3)   Economiza-se muito espaço na praça de máquinas já que não existe motores, impelidores, eixos e outros arranjos. O espaço economizado pode ser utilizado para mais carga do navio.

4)    O sistema pode ser posicionado embaixo do navio promovendo desta forma mais eficiência do que o sistema convencional.

5)   O uso de impelidores lateral (bow thruster, side thruster) pode ser eliminado já eu os pods podem prover tais esforços lateral.

6)     Vibrações e barulho menores do que no sistema convencional

7)     Baixo consumo de combustível e lubrificantes

8)     Amigável com o meio ambiente já que as emissões são extremamente baixas.

Desvantagens

1)     Sistema azipod requer um custo inicial elevado.

2)     Um grande número de motores diesel são  necessários para a produção necessária de energia

3)    Há uma limitação da potência produzida pelo motor. Atualmente as potências mais elevadas disponíveis estão na faixa dos 21 MW.

4)     Não pode ser instalado em grandes navio com grandes capacidades de carga os quais precisão de muita potência e grandes motores.

Sistema de Propulsão AZIMUTAL

O azimuth trhuster é um thruster que pode  ser retrátil, rebatível, ou  fixo quando usado para propulsão. A máquina motriz fica dentro  da embarcação, poder ser  um motor elétrico alimentado por gerador ou um motor diesel, a hélice pode ter passo  variável com acionamento  hidráulico ou  fixo controlado  por inversor de frequência, neste caso a máquina motriz será obrigatóriamente um motor elétrico.

Este  tipo de thruster usado  como  propulsor é mais simples e  mais comum em pequenas embarcações. A figura mostra um Propulsor Azimuthal fixo com passo variável.  

Propulsão AZIMUTAL

Sabendo a diferença entre estes  propulsores que chegaram pra acabar  com  nossos problemas em relação  alinha de eixo  (AZIPOD) desde os anos 90, podemos agora entrar em  detalhes.

Você já contabilizou  quantos equipamentos este tipo  de  tecnologia tira  das nossas  embarcações? Vamos lá então:

1- Adeus Mancais de sustentação  e escora;
2- Adeus Caixas Redutoras;
3- Adeus Eixos Propulsores;
4- Adeus MCP!
5- Adeus Máquina do leme!
6- Diminuição  severa na quantidade de trocadores de calor.

Bem,  estas são  por baixo as vantagens  mais notórias, ainda temos a redução  de  vibração, redução  da manutenção  e seus gastos associados, redução  da emissão  de NOX, pois devidos  a modificações nas  plantas de geração  de energia o sistema atende facilmente as normais IMO Tier I e Tier II que passou  a  ser cobrada a partir de Janeiro de 2011.

Claro  que com  a saída do  MCP alguém  deverá suprir Potência para estes  propulsores, neste caso saem os MCP's entram os MCA's. Como  a tecnologia das Motores de Combustão Interna deu  um salto gigantesco, principalmente os motores WARTSILLA considerados hoje  os melhores do mundo, ficou  muito  mais  fácil ter um controle de emissões de gases associados a tecnologia de injeção eletrônica que excluiu  o Camshaft, o que deu  ao motor cerca de 25% mais eficiência.

Alguns vão  dizer que  esta tecnologia trás outros tipos de problemas, principalmente problemas eletrônicos, o que  não  deixa de ser verdade, mas temos que admitir que as vantagens  são maiores que as  desvantagens. Este progresso não  vai  parar por conta dos nossos medos ou  despreparos, a necessidade de inovação para trazer as  operações das embarcações maior segurança e rapidez são  os principais propulsores desta tecnologia. Devemos acompanhar este segmento  e  incluir  um  forte estudo sobre  isto nas  escolas. (Infelizmente sabemos que  as escolas não  estão preparadas nem  para  as embarcações de 10 anos atrás).

Nesta figura temos uma idéia da interação do AZIPOD e seus periféricos, como  barramento, sistema de  giro, arrefecimento, sistema de selagem, este  último por sinal  é de vital  importância para a funcionalidade do equipamento. Imagine se houver contaminação  por água salgada  dentro  do motor do AZIPOD? Seria  o fim  do  equipamento.

Um  detalhe muito  conveniente  para  nós maquinistas é que aquele procedimento de "preparar a máquina " fica extinto, pois usando  este sistema de  propulsão nossa  função  é manter  o geradores em Stand-By Full Time, pois  quando a embarcação  precisar de propulsão  basta que  o passadiço  dê  Start nos Thrusters.

Mas, e com  relação a potência desses propulsores?

Meu  caro  vapozeiro estas  belezas podem  chegar até 18000 KW com  rotação  fixa de 170 RPM, ou  seja , dois propulsores nos  darão uma potência disponível de 36000 KW ou aproximadamente 48200 BHP. 

Alguns  navios da DOF já utilizam  este sistema aqui  no Brasil. Exemplos são os Skandis Vitóra, Niterói e Santos  que possuem esta  tecnologia em  funcionamento aliada aos Azimutais e aos Túneis,  proporcionando à embarcação um posicionamento  mais preciso, rápido  e eficiente. Estas embarcações realizam  serviços onde o posicionamento estável  é  de fundamental  importância.

A manutenção destes equipamentos seguem padrões mais  razoáveis e  com  maior relação  entre tempo  e utilização. Inspeções podem  ser  realizadas internamente a estes tipos de propulsores, facilitando  assim um diagnóstico mais elaborado  de problemas. Nos períodos de docagem o fato  simples de não  precisar  fazer "Puxada de linha de eixo" encurta o período de docagem, deixando  tempo para outras  manutenções.  Continua no próximo blog...