A relação de redução de um redutor marítimo é o número de rotações do motor por cada rotação do hélice: um redutor 4:1 acoplado a um motor a 2200 rpm faz girar o hélice a 550 rpm. Para selecionar um redutor compatível, escolha a relação que coloca o hélice à velocidade de projeto quando o motor funciona às rpm nominais e, em seguida, confirme que a capacidade de potência do redutor a esse regime de entrada, a sua capacidade de impulso axial e a sua campânula são adequadas ao motor e à embarcação.
Pontos essenciais
- A velocidade de rotação do veio do hélice é igual às rpm nominais do motor divididas pela relação de redução.
- Relações mais elevadas fazem girar um hélice maior e mais lento, o que normalmente proporciona mais impulso a baixa velocidade da embarcação; relações mais baixas adequam-se a hélices mais pequenos em cascos mais rápidos.
- A capacidade do redutor é limitada principalmente pelo binário, pelo que as fichas técnicas frequentemente a indicam como potência por rpm (kW por r/min) ou como potência máxima a um regime de entrada especificado.
- O binário do motor em N·m é igual a 9550 × potência em kW ÷ rpm, e o binário de saída aumenta aproximadamente na proporção da relação de redução.
- O rolamento axial do redutor suporta o impulso do hélice, pelo que a sua capacidade nominal de impulso deve ser adequada ao hélice e ao serviço da embarcação.
- A campânula, o acoplamento de entrada e a flange de saída devem ser compatíveis com a carcaça do volante do motor e o acoplamento do veio do hélice.
O que faz, na prática, a relação de redução de um redutor marítimo?
Os motores diesel desenvolvem a sua potência a regimes muito superiores à velocidade de rotação eficiente de um hélice. Um redutor troca velocidade por binário: reduz as rpm do veio de acordo com a relação de redução e, descontando pequenas perdas nas engrenagens e nos rolamentos, multiplica o binário pelo mesmo fator. Um redutor marítimo também permite a marcha à vante e à ré através das suas embraiagens e contém o rolamento axial que transmite o impulso do hélice ao casco.
Um hélice maior e mais lento é geralmente mais eficiente para embarcações lentas e muito carregadas, como arrastões, rebocadores e barcaças, porque acelera uma massa de água maior com um menor aumento de velocidade. É por isso que estas embarcações utilizam frequentemente relações de 4:1 ou superiores, enquanto os cascos mais leves e rápidos utilizam relações mais baixas com hélices mais pequenos.
Como calculo a velocidade de rotação do veio do hélice?
Divida as rpm nominais do motor pela relação do redutor. A tabela utiliza combinações reais de motores e redutores para mostrar como a relação altera a velocidade de rotação do veio.
| Motor e regime nominal | Redutor e relação | Velocidade de rotação do veio do hélice às rpm nominais | Aplicação típica |
|---|---|---|---|
| 6CTA8.3-M205 do tipo Cummins, 2328 rpm | Advance HC300, 2.04:1 | cerca de 1141 rpm | Cascos de deslocamento mais rápidos ou semiplanantes |
| Motor de 2200 rpm | Advance 120C, 2.96:1 | cerca de 743 rpm | Pequenas embarcações de pesca e de trabalho |
| Weichai WD618.C-16, 1700 rpm | Advance HC138, 3:1 | cerca de 567 rpm | Embarcações de carga de navegação interior |
| SDEC D683, 2200 rpm | Advance 135A, 4:1 | cerca de 550 rpm | Arrastões e embarcações de trabalho |
| Weichai WD618.C-16, 1700 rpm | Advance HC138, 4:1 | 425 rpm | Barcaças muito carregadas |
| Motor de 2200 rpm | Advance D300A, 5.05:1 | cerca de 436 rpm | Rebocadores e embarcações lentas com elevado impulso |
A combinação do D683 com relação 4:1 foi utilizada na remotorização de um arrastão de 24 m, e as combinações do WD618 com o HC138 provêm de uma frota de carga de navegação interior, na qual as relações 3:1 e 4:1 foram selecionadas embarcação a embarcação para se adequarem a cada casco e hélice.
Como escolho a relação certa para o meu hélice?
A relação e o hélice são selecionados em conjunto. Numa remotorização que mantém o hélice existente, o objetivo é simples: escolher a relação que reproduz a antiga velocidade de rotação do veio do hélice às rpm nominais do novo motor. Se o motor antigo funcionava a 1800 rpm com um redutor 3:1 (600 rpm no veio), um novo motor com regime nominal de 2200 rpm necessita de uma relação de cerca de 3.67:1 para manter a mesma velocidade do veio. Seleciona-se então a relação disponível mais próxima e verifica-se ou ajusta-se o passo do hélice.
Numa construção nova ou com um hélice novo, o processo segue normalmente a ordem inversa:
- Determine o maior diâmetro de hélice permitido pelo casco e pela folga nas pontas das pás.
- Estime a velocidade de rotação do veio adequada a esse diâmetro, com base na velocidade do casco e na carga, utilizando software ou gráficos de projeto de hélices.
- Divida as rpm nominais do motor por essa velocidade de rotação do veio para obter a relação ideal.
- Escolha a relação normalizada mais próxima na família de redutores e afine o passo do hélice.
As relações normalizadas estão disponíveis em valores discretos. O Fada FD120 é disponibilizado com relações de 1.48, 1.94, 2.45, 2.96 e 3.35:1, e o Advance HC138 com relações de 2.52, 3.0, 3.57, 4.05 e 4.45:1. O passo do hélice compensa a pequena diferença entre a relação ideal e a disponível.
O redutor tem capacidade suficiente para a potência e o binário do meu motor?
Um redutor é limitado principalmente pelo binário que consegue transmitir, pelo que a sua capacidade de potência diminui à medida que o regime de entrada baixa. Os fabricantes expressam esta capacidade de duas formas comuns: como potência máxima a um regime especificado (por exemplo, o Fada FD120 tem uma potência nominal de 340 HP a 2500 rpm e o HC138 de 375 HP a 2500 rpm), ou como capacidade de transmissão em kW por r/min. A capacidade também pode variar entre relações da mesma família, pelo que deve sempre consultar a linha correspondente à relação exata de que necessita.
Para comparar um motor com um redutor, divida a potência do motor em kW pelas rpm nominais:
- Um motor de 320 hp métricos (cerca de 235 kW) a 2200 rpm necessita de cerca de 0.107 kW por r/min.
- Um motor de 170 kW a 1700 rpm necessita de 0.100 kW por r/min.
A capacidade nominal do redutor para a relação escolhida deve ser, pelo menos, igual a este valor, com margem para a classificação de serviço do motor. A mesma verificação do binário pode ser feita diretamente: o binário do motor em N·m é 9550 × kW ÷ rpm, pelo que 235 kW a 2200 rpm correspondem a aproximadamente 1020 N·m no volante e, com uma relação de 4:1, o veio de saída transmite aproximadamente quatro vezes esse valor, descontando pequenas perdas.
Verifique também a gama de regimes de entrada. O Advance 135A, o D300A e o HC300 indicam 750–2500 rpm, e o 120C indica 1000–2500 rpm; os regimes nominal e de ralenti do motor devem estar dentro da gama do redutor.
E quanto ao impulso, às flanges e aos acoplamentos?
Depois de confirmar a relação e a capacidade, são as interfaces mecânicas que determinam se os componentes do conjunto podem ser aparafusados entre si sem adaptações.
| Verificação | Porque é importante | Exemplos de valores de fichas técnicas |
|---|---|---|
| Impulso nominal do hélice | O rolamento axial do redutor transmite o impulso do hélice ao casco | 120C: 25 kN; HC300: 50 kN; D300A: 60 kN |
| Campânula (dimensão SAE) | Deve ser compatível com a carcaça do volante do motor | HC300 e D300A: SAE 0 ou SAE 1 |
| Acoplamento de entrada | Transmite o binário do volante e amortece as vibrações de torção | Dimensionado para o binário do motor e a furação do volante |
| Flange de saída | Deve ser compatível com o acoplamento do veio do hélice | Confirme o diâmetro da flange e o círculo de furação |
| Distância entre eixos | Define o desnível vertical entre os veios de entrada e de saída | 120C e FD120: 180 mm; HC138: 225 mm; D300A: 355 mm |
| Peso e dimensões | Afetam o projeto da base do motor e o caimento da embarcação | D300A: cerca de 680 kg; FD120: cerca de 225 kg |
A distância entre eixos é frequentemente esquecida nas remotorizações. Altera o desnível vertical entre a cambota e o veio do hélice, pelo que um redutor com uma distância entre eixos diferente da do antigo pode exigir que a base do motor seja elevada ou rebaixada para manter a linha de veios alinhada.
Nas instalações com dois motores, ambos os redutores devem ter a mesma relação e o sentido de rotação do hélice deve ser planeado para cada bordo. Muitos redutores inversores marítimos podem acionar a saída em qualquer dos sentidos com a mesma relação, mas confirme esta característica para o modelo exato antes de especificar hélices de rotação direita ou esquerda. Na remotorização do iate a motor com dois motores, a relação dos redutores foi escolhida próxima das originais para permitir manter os hélices existentes.
De que informações necessita um fornecedor para selecionar um redutor compatível?
Envie o modelo do motor, a potência e as rpm nominais, a dimensão SAE da carcaça do volante, a classificação de serviço, o diâmetro e o passo do hélice, o diâmetro do veio e, no caso de uma remotorização, o modelo e a relação do redutor antigo. Os engenheiros da MARS utilizam estes dados para verificar a relação, a capacidade e as interfaces, e podem ensaiar o motor e o redutor em conjunto numa bancada antes da expedição, com relatório escrito e vídeo. Solicite a seleção de um redutor compatível com os dados do seu motor e hélice.
Perguntas frequentes
O que significa uma relação de redutor de 3:1?
O motor dá três voltas por cada volta do veio do hélice. Com o motor a 2200 rpm, o hélice gira a cerca de 733 rpm, com aproximadamente três vezes o binário do motor à saída.
Uma relação de redução mais elevada é melhor?
Não por si só. Uma relação mais elevada adequa-se a um hélice maior e mais lento e a embarcações pesadas e lentas, enquanto uma relação mais baixa se adequa a hélices mais pequenos em cascos mais leves e rápidos. A relação certa é a que corresponde ao seu hélice e casco.
Posso utilizar um redutor com capacidade nominal indicada a 2500 rpm num motor de 1800 rpm?
Sim, se 1800 rpm estiver dentro da gama de regimes de entrada do redutor e a sua capacidade a 1800 rpm cobrir a potência do motor. Como a capacidade é limitada pelo binário, a potência admissível a 1800 rpm é inferior ao valor anunciado a 2500 rpm.
O que acontece se a relação do redutor estiver errada?
Se a relação for demasiado baixa para o hélice, o motor não consegue atingir as rpm nominais e funciona em sobrecarga; se for demasiado elevada, o motor entra em sobrerrotação antes de toda a potência ser absorvida. Ambas as situações desperdiçam combustível, e a sobrecarga reduz a vida útil do motor.
Preciso de um redutor novo quando faço uma remotorização?
Nem sempre, mas o redutor antigo tem de ter capacidade suficiente para o novo motor, uma campânula compatível e estar em bom estado interno. Muitos operadores substituem-no ao mesmo tempo para evitar uma segunda retirada da embarcação da água.
