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Motor a ar para navios

Os motores a ar-comprimido estão por aí há alguns anos, mas nunca emplacaram comercialmente. Também há tentativas de propelir hélices diretamente com ar, com testes sendo conduzidos em balsas operacionais.

Foi com base nesses testes que Abdul Alami e colegas da Universidade de Sharjah dos Emirados Árabes Unidos acreditam ter encontrado a rota perfeita para substituir os motores a diesel por hélices pneumáticas em embarcações.

A mais recente versão de motores a ar construídos pela equipe substituiu dois motores a diesel, gerando 250 kW cada, fornecendo energia suficiente para levar a balsa de ida e volta em uma rota pré-determinada no sistema de transporte marítimo da Finlândia.

"Está demonstrado que a propulsão pneumática, embora não convencional, é promissora como uma alternativa sustentável e energeticamente eficiente aos motores marítimos convencionais, especialmente para operações de balsas de curta distância," disse Alami.

Os motores a diesel atualmente são a escolha preferida dentre os motores de combustão interna mais confiáveis em termos de controle de densidade de potência e robustez. No entanto, eles podem ser bastante barulhentos, são uma grande fonte de poluição e exigem grandes tanques de combustível, o que pode ser problemático para embarcações de médio e pequeno porte.

"Substituir esses motores por motores pneumáticos é uma opção mais limpa e eficaz, já que esses motores também podem ser incorporados ao corpo da balsa para armazenar ar dentro da estrutura do barco ou em tanques auxiliares, o que aumentará a flutuabilidade," disse Alami.

Para balsas, uma das opções pode ser trocar o conjunto inteiro de tanques de ar-comprimido após um determinado número de viagens, evitando paradas para reabastecimento.
[Imagem: Abdul Hai Alami]

Propulsores pneumáticos

Propulsores pneumáticos dependem da potência do ar comprimido para acionar motores, cilindros ou outros dispositivos mecânicos, em vez de diesel, eletricidade ou baterias. O método de propulsão pneumática desenvolvido pela equipe envolve o uso de ar comprimido armazenado em tanques de alta pressão e liberado em um motor a ar com palhetas acoplado a um impulsor naval.

Além dos resultados experimentais, a equipe usou simulações e cálculos baseados em condições operacionais reais para fazer sua análise - foram usadas relações politrópicas para calcular o comportamento do ar desde o momento em que ele é pressurizado no tanque até seu fluxo para o motor de ar usado para girar a hélice.

Do ponto de vista técnico, o sistema pneumático apresentou desempenho satisfatório, atendendo aos mesmos requisitos de propulsão do sistema original com motor a diesel. Mas o projeto modular do sistema pneumático se destaca, oferecendo escalabilidade e melhor adaptabilidade a diferentes necessidades operacionais.

"Economicamente, o sistema pneumático proposto oferece vantagens competitivas em termos de redução de custos de combustível e menores requisitos de manutenção devido ao seu projeto mecânico simplificado. Quando analisado sob a perspectiva do ciclo de vida, o sistema pneumático apresentou uma opção viável para redução de custos em comparação com os similares movidos a diesel. Calcula-se uma impressionante economia de custos de US$ 73.000, com um período de retorno do investimento de 8 anos," escreveu a equipe.

Isso encorajou a equipe a planejar navegações mais audaciosas. "A pesquisa e o desenvolvimento de motores pneumáticos com palhetas permitirão o uso de materiais mais avançados, resultando em motores pneumáticos mais potentes," prevê Alami.