Para dimensionar um gerador marítimo, liste todas as cargas de corrente alternada que podem funcionar em simultâneo, acrescente o pico de arranque do maior motor ou compressor e escolha um grupo cuja potência principal coloque a carga normal de funcionamento aproximadamente entre 50–80 por cento da sua capacidade. Nas embarcações, isto significa geralmente alguns kW para uma pequena embarcação de cruzeiro e dezenas a centenas de kW para embarcações de trabalho e navios, nos quais são normalmente instalados pelo menos dois grupos geradores auxiliares.
Pontos essenciais
- Um grupo gerador marítimo é um motor de rotação constante acoplado a um alternador, com refrigeração marítima, escape húmido ou refrigerado a água, comandos e uma estrutura de base comum.
- Os geradores funcionam a uma rotação fixa correspondente à sua frequência: com um alternador de quatro polos, 1500 rpm produzem 50 Hz e 1800 rpm produzem 60 Hz.
- A potência de um grupo gerador é expressa em kW para um fator de potência indicado, normalmente 0.8, pelo que os kVA correspondem aos kW divididos por 0.8; a ISO 8528-1 define as classificações de potência contínua, principal e de emergência.
- Os motores elétricos com arranque direto absorvem normalmente, por um breve instante, cerca de seis vezes a sua corrente de funcionamento, o que muitas vezes determina o dimensionamento do gerador.
- O gasóleo é o combustível habitual dos geradores de embarcações; os grupos a gasolina necessitam de componentes com proteção contra a ignição e apresentam um maior risco de monóxido de carbono.
- Os navios abrangidos pela SOLAS necessitam de pelo menos dois grupos geradores principais, dimensionados para que os serviços essenciais se mantenham se um dos grupos parar.
O que é um gerador marítimo?
Um gerador marítimo, frequentemente designado simplesmente por gerador ou grupo gerador, é um conjunto de motor e alternador concebido para produzir corrente alternada a bordo. Distingue-se de um gerador terrestre pela refrigeração, pelo escape, pela montagem e pelas características de segurança.
Um gerador diesel marítimo típico inclui:
- Um motor diesel de rotação constante com um regulador que mantém a frequência estável à medida que a carga varia.
- Um alternador, geralmente sem escovas, com um regulador automático de tensão.
- Refrigeração por permutador de calor ou pela quilha, com uma bomba de água bruta nos grupos com permutador de calor.
- Um coletor de escape refrigerado a água e um cotovelo de escape húmido, que mantêm as temperaturas superficiais em níveis seguros num espaço fechado.
- Uma estrutura de base comum sobre apoios antivibratórios, por vezes com uma cobertura insonorizante.
- Comandos e proteção, incluindo paragem por baixa pressão do óleo e temperatura elevada.
Nos navios, o motor que aciona o gerador chama-se motor auxiliar, para o distinguir do motor principal de propulsão. As mesmas famílias de motores desempenham frequentemente ambas as funções: o motor do tipo 6BT para grupos geradores e aplicações marítimas é fabricado em versões de propulsão e de rotação constante para grupos geradores, que a nossa comparação entre 6BT e 6CTA8.3 explica em pormenor.
Como dimensionar um gerador marítimo?
Dimensione o gerador para a maior combinação de cargas que possa realisticamente funcionar em simultâneo, acrescente os picos de arranque e deixe uma margem de capacidade. Siga estes passos:
- Liste todas as cargas de corrente alternada com a respetiva potência de funcionamento em watts ou kW: ar condicionado, termoacumulador, equipamentos de cozinha, carregadores de baterias, bombas, guinchos, refrigeração e eletrónica.
- Determine que cargas funcionam em simultâneo. Um termoacumulador e uma placa de indução podem nunca ser utilizados ao mesmo tempo que a carga total do ar condicionado; um sistema de gestão de cargas pode impor essa limitação.
- Acrescente o maior pico de arranque. Os compressores e as bombas absorvem várias vezes a sua corrente de funcionamento durante um ou dois segundos ao arrancarem diretamente.
- Procure uma carga de 50–80 por cento. Tenha como objetivo uma carga normal de funcionamento de aproximadamente metade a três quartos da potência principal do grupo.
- Evite o funcionamento prolongado com carga reduzida. Um gerador diesel que funciona durante longos períodos abaixo de cerca de 30 por cento de carga pode sofrer acumulação de resíduos de combustão incompleta, com combustível não queimado e carbono no escape e no óleo.
- Verifique a tensão e a frequência de alimentação dos equipamentos: 230 V/50 Hz ou 120/240 V/60 Hz em pequenas embarcações, e 400 V/50 Hz ou 440–480 V/60 Hz trifásicos em embarcações maiores.
A tabela abaixo apresenta uma lista ilustrativa de cargas para um iate a motor ou uma embarcação de transporte de tripulações de 15–20 m. Os valores reais variam consoante o equipamento, pelo que deve utilizar os valores da chapa de identificação.
| Carga | Potência típica de funcionamento | Comportamento no arranque |
|---|---|---|
| Ar condicionado marítimo, unidade de 12000 BTU/h | Cerca de 1.0–1.3 kW | Pico do compressor de várias vezes a corrente de funcionamento |
| Termoacumulador | 1.2–1.5 kW | Resistivo, sem pico de arranque |
| Placa de indução, duas zonas | 2–3.5 kW | Resistivo-eletrónico, sem pico elevado |
| Carregador de baterias | 0.5–2 kW | Pequena corrente de arranque |
| Frigorífico e congelador | 0.2–0.5 kW cada | Pico do compressor em cada ciclo |
| Bomba de alta pressão do dessalinizador | 1–3 kW | Pico de arranque do motor |
Neste exemplo, duas unidades de ar condicionado, o termoacumulador, os carregadores e a refrigeração a funcionar em simultâneo somam cerca de 6–8 kW, e o pico de arranque de um compressor, acrescentado a essa carga, aponta para um grupo de aproximadamente 10–12 kW. O nosso guia de dimensionamento de geradores diesel aborda os cálculos de kW e kVA com maior profundidade.
Qual é a diferença entre kW, kVA e as potências principal e de emergência?
kW é a potência ativa fornecida pelo gerador; kVA é a potência aparente que o alternador tem de suportar, incluindo a corrente reativa absorvida pelos motores. Com o fator de potência nominal habitual de 0.8, um grupo gerador de 100 kW corresponde a um grupo de 125 kVA.
A ISO 8528-1 define as classificações de potência utilizadas para grupos geradores:
| Classificação de potência ISO 8528-1 | Significado | Utilização marítima típica |
|---|---|---|
| Potência contínua (COP) | Carga constante, horas ilimitadas | Geradores de serviço do navio que alimentam uma carga de base constante |
| Potência principal (PRP) | Carga variável, horas ilimitadas, carga média ao longo de 24 h não superior a 70 por cento da PRP | A maioria dos geradores de embarcações, em que a carga varia ao longo do dia |
| Potência de funcionamento por tempo limitado (LTP) | Até 500 horas por ano | Raramente utilizada a bordo |
| Potência de emergência (ESP) | Carga variável, até 200 horas por ano, durante falhas de alimentação ou testes | Geradores de emergência |
A potência do motor de um grupo gerador é geralmente indicada em separado, frequentemente segundo a ISO 3046-1. Como o rendimento do alternador se situa tipicamente entre 88–95 por cento, a potência bruta do motor em kW tem de ser superior à potência elétrica de saída do grupo em kW.
Devo escolher um gerador marítimo diesel ou a gasolina?
Escolha diesel para quase todas as embarcações comerciais e para qualquer embarcação que já transporte gasóleo para os seus motores principais. Os geradores diesel consomem menos combustível por kWh, duram mais sob carga elevada e evitam o armazenamento de gasolina a bordo.
Um gerador marítimo a gasolina pode fazer sentido em embarcações mais pequenas com motores a gasolina que não pretendam utilizar um segundo combustível. Implica duas exigências adicionais. Primeiro, a instalação deve utilizar componentes elétricos com proteção contra a ignição no compartimento do motor; nos EUA, isto é obrigatório para embarcações de recreio ao abrigo do 33 CFR 183 e também está previsto nas normas ABYC. Segundo, os motores a gasolina produzem muito mais monóxido de carbono do que os diesel, pelo que são essenciais detetores de CO nos espaços habitáveis (ABYC A-24, detetores ensaiados segundo a UL 2034) e a inspeção regular do escape.
Como são dispostos os motores auxiliares nos navios?
Nos navios abrangidos pelo Capítulo II-1 da SOLAS, a fonte principal de energia elétrica deve ser constituída por pelo menos dois grupos geradores, dimensionados de modo que, se qualquer um parar, os restantes ainda possam alimentar os serviços necessários à propulsão e à segurança. Uma fonte autónoma de emergência, normalmente um gerador de emergência situado acima do convés contínuo mais elevado e fora do espaço principal de máquinas, serve de apoio a estes grupos.
As disposições práticas em embarcações de trabalho e pequenos navios incluem:
- Dois ou três grupos idênticos, para que um funcione, outro fique de reserva e outro possa estar em manutenção.
- Um grupo portuário mais pequeno para a carga noturna reduzida, evitando o funcionamento de um gerador grande com carga baixa.
- Geradores de veio acionados pelo motor principal ou pela caixa redutora em embarcações que efetuam travessias longas e regulares.
- Funcionamento em paralelo com partilha de carga, para que os grupos possam arrancar e parar à medida que a procura varia.
Nas embarcações classificadas, o motor auxiliar, o alternador e o quadro elétrico necessitam normalmente de aprovação de classe, e os motores acima de 130 kW em navios abrangidos pelo Anexo VI da MARPOL necessitam de um certificado EIAPP. A uniformização numa única família de motores para propulsão e grupos geradores simplifica os sobressalentes, uma abordagem utilizada no projeto de fornecimento de motores para um montador de grupos geradores.
E quanto aos geradores para pequenas embarcações e veleiros?
Os pequenos geradores marítimos para embarcações com menos de cerca de 12 m têm normalmente potências entre aproximadamente 2 e 8 kW. Os geradores diesel marítimos mais pequenos são unidades compactas de um a três cilindros que cabem sob o piso do poço ou num paiol de popa.
Antes de instalar um gerador numa pequena embarcação, avalie se as cargas o justificam. Um gerador num veleiro é utilizado sobretudo para carregar baterias, e um alternador do motor de elevada capacidade, painéis solares e um banco de baterias de lítio com inversor podem satisfazer a mesma necessidade com menos peso e manutenção. O ar condicionado, os equipamentos de cozinha elétricos e os dessalinizadores são as cargas que geralmente justificam um gerador.
Para embarcações maiores e embarcações de trabalho, os motores diesel marítimos compactos da classe de 40–75 kW, como o motor marítimo TD226B-3C de 40 kW, ilustram a dimensão do motor em causa; confirme na ficha técnica se um determinado modelo é fornecido como versão de propulsão ou de rotação constante para gerador.
Quanto custa um gerador marítimo?
O preço de um gerador marítimo depende sobretudo da potência, do tipo de refrigeração, da inclusão de uma cobertura insonorizante, das funções de comando e de funcionamento em paralelo, da certificação de classe e do nível de emissões. A instalação, o escape, as linhas de combustível e os trabalhos no quadro elétrico podem aumentar substancialmente o custo do equipamento, pelo que deve comparar propostas com o mesmo âmbito de fornecimento.
A MARS fornece motores diesel para fabricantes de grupos geradores e para utilização auxiliar marítima, testa o funcionamento dos motores com relatório escrito e vídeo antes da expedição e efetua envios FOB ou CIF Xangai. Para dimensionar um grupo e obter uma proposta, envie a sua lista de cargas e os dados da embarcação.
Perguntas frequentes
De que potência de gerador marítimo necessito?
Some a potência de funcionamento de todas as cargas que operam em simultâneo, acrescente o maior pico de arranque de motor e escolha um grupo cuja potência principal coloque a carga normal em cerca de 50–80 por cento. As pequenas embarcações de cruzeiro necessitam frequentemente de 4–8 kW; as embarcações com várias unidades de ar condicionado necessitam habitualmente de 10–25 kW.
Qual é a diferença entre um gerador marítimo e um gerador convencional?
Um grupo marítimo utiliza refrigeração por permutador de calor ou pela quilha, um escape refrigerado a água, materiais resistentes à corrosão e dispositivos de paragem de segurança adequados a uma casa das máquinas fechada. Um gerador terrestre tem geralmente refrigeração por radiador e um escape quente e seco, que não é seguro abaixo do convés.
O que é um motor auxiliar num navio?
Um motor auxiliar é qualquer motor a bordo que não seja o motor principal de propulsão, sendo na maioria dos casos o motor diesel que aciona um gerador. Os navios abrangidos pela SOLAS dispõem normalmente de pelo menos dois grupos geradores auxiliares.
Posso manter um gerador sempre a funcionar com carga baixa?
O funcionamento de um gerador diesel durante longos períodos abaixo de aproximadamente 30 por cento de carga pode provocar acumulação de resíduos de combustão incompleta, depósitos de carbono e diluição do óleo por combustível. Escolha um grupo mais pequeno ou acrescente um grupo portuário se a sua carga de base for baixa.
Utilizam-se kW ou kVA para dimensionar um gerador de embarcação?
Dimensione a carga em kW e depois verifique se a potência nominal do alternador em kVA cobre as cargas dos motores; com um fator de potência de 0.8, os kVA correspondem aos kW divididos por 0.8. As cargas com uma elevada proporção de motores podem ser limitadas pelos kVA e pela corrente de arranque, em vez dos kW.
