Um permutador de calor marítimo arrefece um motor interior fazendo circular líquido de refrigeração num circuito fechado de água doce através do bloco e fazendo passar água do mar bombeada por um feixe tubular, de modo a transferir o calor para o mar sem que a água do mar entre em contacto com as passagens internas do motor. A refrigeração pela quilha desempenha a mesma função, fazendo circular o líquido de refrigeração por tubos ou por uma grelha no exterior do casco, enquanto a refrigeração por água bruta, utilizada na maioria dos motores fora de borda, faz passar a água do mar diretamente pelo motor.
Pontos essenciais
- Existem três sistemas principais de refrigeração de motores de embarcações: por permutador de calor (circuito fechado e circuito de água bruta), pela quilha (circuito fechado através de um refrigerador exterior ao casco) e diretamente por água bruta.
- A refrigeração por permutador de calor é a escolha habitual para motores diesel interiores de embarcações comerciais e iates, porque limita a corrosão interna e mantém a temperatura do motor estável.
- Os refrigeradores de quilha não necessitam de uma bomba de água bruta para o circuito do motor, o que os torna adequados a águas lodosas, pouco profundas ou com detritos, mas devem ser dimensionados para a dissipação total de calor do motor.
- A maioria dos motores fora de borda é refrigerada por água bruta através de uma bomba de impulsor na unidade inferior, com um termóstato a controlar a temperatura do bloco motor.
- O impulsor da bomba de água bruta, os ânodos de sacrifício, o filtro de água do mar e o feixe tubular do permutador de calor são os principais componentes sujeitos a manutenção.
- Um feixe tubular obstruído ou um impulsor gasto são as causas mais comuns de sobreaquecimento de um motor marítimo.
Como funciona um sistema de refrigeração de motor marítimo?
Um sistema de refrigeração de motor marítimo retira o calor da combustão e dissipa-o na água em que a embarcação flutua. Ao contrário de um automóvel, dispõe de uma fonte ilimitada de água fria, pelo que a questão de projeto é como utilizá-la sem permitir que a água corrosiva ou suja danifique o motor.
Num sistema com permutador de calor existem dois circuitos:
- Circuito fechado (água doce) — uma bomba de líquido de refrigeração faz circular uma mistura de água e anticongelante/inibidor de corrosão pelo bloco e pela cabeça do motor. Um termóstato mantém a temperatura de funcionamento e um vaso de expansão ou depósito superior, frequentemente integrado na carcaça do permutador de calor, permite a expansão e o enchimento.
- Circuito de água bruta (água do mar) — uma válvula de fundo e um filtro de água do mar alimentam uma bomba de água bruta, geralmente de impulsor flexível ou de engrenagens de bronze, que impele a água do mar através dos tubos do permutador de calor. A mesma água passa frequentemente pelo refrigerador do ar de sobrealimentação, pelo refrigerador de óleo do motor e pelo refrigerador de óleo da caixa redutora antes de ser descarregada, normalmente para um cotovelo de escape húmido para arrefecer o escape.
A ficha técnica do motor indica o calor transferido para o líquido de refrigeração e o caudal mínimo de água bruta. Estes valores determinam o dimensionamento do permutador de calor e do refrigerador de quilha.
Permutador de calor, refrigeração pela quilha ou água bruta: qual é a melhor opção?
A refrigeração por permutador de calor é a solução habitual para a maioria dos motores diesel interiores; a refrigeração pela quilha é preferida para embarcações de trabalho em águas sujas ou pouco profundas e para cascos de aço; a refrigeração por água bruta é utilizada sobretudo em motores fora de borda e motores pequenos e simples. A tabela compara as principais opções.
| Fator | Permutador de calor | Refrigerador de quilha (tubos ou grelha) | Refrigeração direta por água bruta |
|---|---|---|---|
| Fluido em contacto com o bloco | Apenas líquido de refrigeração | Apenas líquido de refrigeração | Água do mar |
| Bomba de água bruta para o circuito do motor | Sim | Não | Sim |
| Necessidade de válvula de fundo e filtro | Sim | Não (para o circuito do motor) | Sim |
| Escape | Escape húmido habitual | Escape seco habitual ou bomba separada para escape húmido | Escape húmido |
| Corrosão interna e incrustações | Baixas | Baixas | Elevadas em água salgada |
| Risco de obstrução | O filtro e os tubos podem ficar obstruídos | Muito baixo no interior; a incrustação externa reduz a capacidade | As passagens e a bomba podem ficar obstruídas |
| Utilização habitual | Iates, barcos de pesca, ferries, grupos geradores | Rebocadores, empurradores, arrastões, embarcações fluviais | Motores fora de borda, pequenos motores interiores mais antigos |
Nos navios de maiores dimensões, aplicam-se os mesmos princípios a uma escala superior: os refrigeradores de caixa montados em caixas de mar substituem os tubos de quilha, e os sistemas de refrigeração central utilizam grandes permutadores de calor de placas para arrefecer um circuito de água doce que serve todos os motores e equipamentos auxiliares.
Como funciona um permutador de calor marítimo?
A maioria dos permutadores de calor de motores marítimos é do tipo de carcaça e tubos: um feixe de pequenos tubos, frequentemente de cobre-níquel, encontra-se no interior de uma carcaça cilíndrica. A água do mar circula pelos tubos enquanto o líquido de refrigeração do motor circula à sua volta dentro da carcaça, e o calor atravessa as paredes dos tubos.
Componentes principais a conhecer:
- Feixe tubular — a superfície de transferência de calor. As incrustações, conchas, algas e lodo no interior dos tubos reduzem a capacidade.
- Tampas de extremidade e juntas — removíveis para inspeção e limpeza dos tubos com varetas.
- Ânodos de sacrifício (zinco) — enroscados no lado da água bruta para proteger as peças de liga de cobre contra a corrosão galvânica; inspecione-os regularmente e substitua-os antes de estarem consumidos até cerca de metade, ou conforme as indicações do fabricante.
- Depósito superior e tampa pressurizada — na maioria dos motores, o reservatório de líquido de refrigeração e a tampa de enchimento estão integrados na carcaça do permutador.
Motores como o motor diesel marítimo D683 e o 6CTA8.3-M205 são habitualmente fornecidos com refrigeração por permutador de calor de série; confirme a configuração específica na ficha técnica.
Quando é a refrigeração pela quilha a melhor escolha?
A refrigeração pela quilha é a melhor escolha quando a água bruta contém muito lodo, areia, algas ou gelo, ou quando o operador pretende eliminar a bomba de água bruta e a válvula de fundo do motor. O líquido de refrigeração circula do motor para tubos, canais ou um refrigerador em grelha aparafusado ou soldado ao exterior do casco, e o calor passa diretamente para a água circundante.
Pontos a verificar na refrigeração pela quilha:
- Dimensionamento — a área do refrigerador deve corresponder à dissipação de calor do motor à potência nominal, com margens adicionais para água quente, baixa velocidade da embarcação e incrustações. Os rebocadores e empurradores que trabalham intensamente a baixa velocidade necessitam de um dimensionamento generoso.
- Incrustações — as cracas e as camadas de tinta no refrigerador reduzem a capacidade, pelo que deve limpá-lo e revesti-lo de acordo com as orientações do fabricante.
- Proteção — o refrigerador deve estar protegido contra danos por encalhe e detritos.
- Escape — sem água bruta, o motor necessita geralmente de um escape seco e isolado ou de uma pequena bomba separada para um escape húmido.
- Remotorização — se um motor novo dissipar mais calor do que o antigo, o refrigerador de quilha existente poderá ser demasiado pequeno, conforme referido no nosso guia de remotorização de embarcações de trabalho.
Como funciona o sistema de refrigeração de um motor fora de borda?
O sistema de refrigeração de um motor fora de borda aspira água através das grelhas de entrada na caixa de engrenagens, utilizando uma bomba de água de impulsor acionada pelo veio de transmissão, e impele-a para cima através das camisas de água do bloco motor. Um termóstato e, em muitos motores, uma válvula de alívio de pressão ou de obturador controlam a temperatura, e a água sai com o escape e através de um pequeno jato indicador de circulação.
Como a maioria dos sistemas de refrigeração dos motores fora de borda utiliza água bruta, a água salgada circula pelo bloco motor. Isto torna essenciais a lavagem com água doce após a utilização em água salgada, ânodos em bom estado e um impulsor em boas condições. Um jato indicador fraco, um alarme de temperatura elevada ou vapor no escape significam que deve parar e verificar as entradas de água e a bomba. Muitos fabricantes de motores fora de borda recomendam a substituição do impulsor da bomba de água a intervalos definidos, frequentemente a cada uma a três épocas de utilização ou algumas centenas de horas; consulte o nosso guia de manutenção e preparação de motores fora de borda para o inverno para conhecer uma rotina.
De que manutenção necessita o sistema de refrigeração de uma embarcação?
A maioria das avarias de refrigeração pode ser evitada com verificações de rotina do circuito de água bruta e manutenção periódica do líquido de refrigeração. Siga o plano do fabricante do motor; a lista abaixo reflete a prática comum.
- Diariamente ou antes da partida — verifique o nível do líquido de refrigeração, o filtro de água do mar e o caudal de água bruta no escape.
- Regularmente (frequentemente a cada poucas centenas de horas) — inspecione os ânodos; inspecione ou substitua o impulsor da bomba de água bruta.
- Anualmente ou conforme o manual — retire as tampas de extremidade do permutador de calor, inspecione e limpe o feixe tubular e substitua as juntas.
- Líquido de refrigeração — substitua-o no intervalo especificado pelo fabricante do motor, utilizando o tipo e a concentração recomendados.
- Mangueiras e abraçadeiras — verifique se existem fissuras, amolecimento e corrosão; utilize abraçadeiras duplas abaixo da linha de água quando exigido.
- Refrigerador de quilha — inspecione e limpe quando a embarcação for colocada em seco.
As causas comuns de sobreaquecimento são um filtro obstruído, uma mangueira de admissão colapsada, um impulsor gasto, um feixe tubular com incrustações, um termóstato avariado ou um refrigerador de quilha subdimensionado. Para os intervalos de manutenção de todo o motor, consulte o nosso plano de manutenção de motores diesel marítimos.
Escolher a refrigeração ao comprar um motor ou efetuar uma remotorização
Decida o sistema de refrigeração antes de encomendar, porque este altera a configuração do motor, a tubagem e o escape. Indique no seu pedido o tipo de refrigeração, a gama de temperaturas à entrada da água bruta e quaisquer dados do refrigerador de quilha. A MARS confirma a configuração de refrigeração na ficha técnica de cada motor e testa os motores antes da expedição, com relatório escrito e vídeo; envie os dados da refrigeração e da instalação juntamente com o seu pedido.
Perguntas frequentes
O que é um permutador de calor marítimo?
Um permutador de calor marítimo é um refrigerador de carcaça e tubos que transfere o calor do motor de um circuito fechado de líquido de refrigeração para a água do mar bombeada através dos seus tubos. Impede a entrada de água do mar no bloco do motor.
Posso converter um motor refrigerado por água bruta para refrigeração por permutador de calor?
Muitas vezes sim, utilizando um kit de conversão para refrigeração por água doce do fabricante do motor ou de um especialista, que acrescenta um permutador de calor, uma bomba de circulação e um depósito superior. Verifique se o kit é adequado ao modelo do motor e se existe espaço suficiente.
Com que frequência deve ser limpo o permutador de calor de uma embarcação?
Muitos fabricantes recomendam a inspeção e limpeza do feixe tubular todos os anos ou a cada poucas centenas de horas, com maior frequência em águas quentes, sujas ou lodosas. Siga o manual do motor.
Os motores fora de borda têm permutadores de calor?
A maioria dos motores fora de borda utiliza refrigeração direta por água bruta, sem um permutador de calor separado. Consulte as especificações do fabricante se precisar de confirmar a configuração de refrigeração de um determinado modelo.
O que provoca o sobreaquecimento de um motor marítimo?
As causas habituais são um filtro de água do mar ou uma entrada obstruídos, um impulsor da bomba de água bruta gasto, um permutador de calor com incrustações ou sujidade, um termóstato avariado ou um nível baixo de líquido de refrigeração. Verifique primeiro o circuito de água bruta.
