Boatbuilding 101: mantenha-o simples

Joseph Keefe • 9 abril 2018

Ao instalar um resfriador de quilha sem um recesso, blocos de carenagem e placas laterais fornecem proteção e ajudam a melhorar a racionalização. Placas laterais de proteção com aberturas eliminam as restrições de fluxo de água do mar.

Frank Bjorkman, gerente de vendas domésticas da Fernstrum

Ao instalar um resfriador de quilha na lateral do casco, crie uma borda chanfrada ou cônica no topo do recesso. Isso promove a convecção natural e permite que o calor escape.

Refrigeradores de quilha de montagem lateral, recuados típicos em um navio de calado raso. Montar o resfriador de quilha na lateral do casco ajuda a evitar possíveis danos. Ao utilizar proteção de proteção, a proteção não deve cobrir mais de 25% da área aberta.

(LR) Dale Gusick, Dave Peura, Frank Bjorkman e Sean Fernstrum

Em uma era de regulamentações cada vez mais complicadas e tecnologias sofisticadas que atrapalham o setor de trabalho, uma peça do equipamento - o Keel Cooler - permanece como o mais importante e, ao mesmo tempo, a peça mais simples de hardware na água. Da mesma forma, da mesma forma que há mais de 70 anos, Fernstrum continua sendo o padrão.

Para o setor de embarcações de trabalho de hoje, a questão mais urgente que os operadores enfrentam é, possivelmente, a necessidade de atender e pagar pelo advento dos chamados padrões de emissões 'Tier'. O subconjunto americano de 5.500 rebocadores também enfrenta o subcapítulo M regras do rebocador e novos requisitos para instalação de hardware e construção física. A única coisa com a qual eles não deveriam se preocupar é com soluções de resfriamento de motores.

O Keel Cooler, fora da vista abaixo da linha d'água, pode ser a peça mais importante do equipamento no barco. Sem ele, os motores não podem funcionar e frete e as pessoas não vão do ponto A ao ponto B. Conforme os níveis da EPA Tier entram de 1 a 2 e até 4, o poderoso resfriador de quilha combinou passos para garantir esse ar mais limpo também não significa barcos com baixo desempenho ou fora de serviço.

Da mesma forma, as regras do subcapítulo M que se concentram nas penetrações do casco representam um desafio potencial para os operadores que empregam resfriadores de quilha. Já em conformidade com os exigentes requisitos do subcapítulo K da Guarda Costeira dos EUA (para embarcações de passageiros), o que virá em seguida será, no entanto, normal para a RW Fernstrum & Company. Isso porque Fernstrum, o nome mais antigo do setor de resfriamento marítimo, também é o mais experiente. Vendendo em cada setor de workboat até uma potência máxima de 10.000kW, há um cooler de quilha para qualquer casco marítimo, e a Fernstrum irá customizar um para combinar. Sem partes móveis, o resfriador de quilha é a solução ideal e simples para os barcos de trabalho de hoje, mesmo quando outros equipamentos se tornam cada vez mais complicados e difíceis de manter.

Resfriadores de quilha 101

De acordo com Dale Gusick, o gerente de vendas de exportação da Fernstrum, um resfriador de quilha ou um resfriador de caixa são o mesmo processo de pensamento. “É um sistema de resfriamento de circuito fechado para um motor marítimo. É semelhante a um radiador em um carro ou caminhão, exceto que estamos debaixo da embarcação ”, explica Gusick. “E estamos em contato direto com a água do ambiente - fornecendo uma água direta (refrigerante) para a transferência de calor da água. Isso elimina a água do mar ou a água do ambiente de entrar no navio para trocadores de calor. ”

Operadores terrestres têm opções quando se trata de requisitos de resfriamento. Dito isto; a maioria das embarcações marítimas internas tendem a ser refrigeradas por quilha devido aos ambientes sujos e de águas rasas em que operam. Dale Gusick coloca a questão em perspectiva, dizendo: “Se fossem trocados calor, haveria problemas constantes com o entupimento dos trocadores de calor, entupimento , bombas falhando, superaquecendo e eventualmente os motores poderiam ser danificados. Um novo motor marítimo hoje normalmente terá dois circuitos de resfriamento, devido aos novos requisitos do nível Tier. ”

Acontece que as condições desafiadoras do interior - ambientes rasos, sedimentados, turvos, cheios de detritos - são a aplicação perfeita para os resfriadores de quilha. Esse tipo de ambiente é a principal razão pela qual foi desenvolvido. Em 1944, a Marinha dos EUA forneceu embarcações de desembarque para um ataque simulado da Islândia, que se destinava a preparar o pesadelo logístico que mais tarde seria o desembarque na Normandia. Sean Fernstrum, presidente da RW Fernstrum, disse ao MarineNews em março: “Menos da metade da embarcação chegou à terra porque o gelo foi sugado pelas entradas e filtros e, conseqüentemente, pelos blocos do motor. O avô de Sean (Robert Fernstrum), então o engenheiro chefe da Gray Marine, recebeu a tarefa de consertá-lo. O que ele inventou foi o protótipo do nosso refrigerador de quilha embalado. ”

Na realidade, a Marinha não começou a usar resfriadores de quilha até depois da guerra. O presidente da empresa, Sean Fernstrum, explicou: “Meu avô recebeu um pedido de 10 mil unidades em 1945. Ele não tinha onde construí-las, ninguém para fazer o trabalho e, devido ao racionamento, obter prata e cobre níquel provou ser um desafio. Quando a guerra terminou, o contrato foi cancelado. Posteriormente, entre a Segunda Guerra Mundial e a Coréia, ele recebeu a ordem das embarcações de desembarque. Todas as embarcações de desembarque da Inchon, por exemplo, tinham coolers de quilha instalados ”.

O resfriador de quilha de hoje é normalmente montado em um arranjo recesso no lado da embarcação. Os coolers continuam fora de perigo, protegidos com guardas e grades. Bjorkman acrescenta: “A grande maioria dessas embarcações em terra normalmente acaba com instalações recuadas montadas em laterais”.

Embarcações de alta velocidade

Além dos mercados de frete internos, os resfriadores de quilha têm muitas aplicações. De fato, e ao contrário de algumas percepções, outra aplicação ideal para resfriadores de quilha envolve o chamado setor de “embarcação de alta velocidade”. Uma embarcação de alta velocidade implica qualquer coisa que opera tipicamente a velocidades de 15 a 40 KT. Dentro desse intervalo podem ser encontradas balsas, barcos-piloto e insufláveis rígidos. No entanto, uma percepção equivocada comum é que o resfriador causará muito arrasto na embarcação de alta velocidade. Dale Gusick diz que isso não é verdade. “Fizemos testes de modelo de tanque nos quais executamos três tipos diferentes de casco, um equipado com um resfriador de quilha instalado corretamente, um sem resfriador de quilha e outro com um resfriador de quilha instalado incorretamente. No final, os testes demonstraram que um resfriador de quilha instalado corretamente em um recesso não causou impacto na velocidade da embarcação. Uma camada final de tinta inferior restringiu o desempenho de uma embarcação mais do que um resfriador de quilha instalado corretamente. ”

Hoje, a maioria dos testes de transferência de calor da Fernstrum ocorre internamente, eletronicamente com software ou em tanques de teste nas instalações da Fernstrum.

Evoluindo com a indústria

Cavalos de força não tem nada a ver com o tamanho ou a forma de um refrigerador de quilha. No entanto, como as condições de operação a bordo mudaram, o mesmo também aconteceu com o resfriador de quilha. As variáveis que tiveram maior impacto envolvem o calor gerado pelos motores de hoje, à medida que evoluíram do Nível 1 para o Nível 4. Frank Bjorkman explica: “Os coolers de hoje parecem muito mais antigos do que no passado. Fizemos alterações internamente para ajudar a fortalecer a unidade. A outra coisa que mudou - em parte por causa das mudanças do Tier - nos tornamos unidades muito maiores. Além disso, as técnicas de fabricação que utilizamos melhoraram com o tempo. ”Assim, os resfriadores da Fernstrum evoluíram para um padrão mais robusto e durável. Isso porque um mecanismo de 100 HP, 40 a 50 anos atrás, exigiria um pequeno cooler. Hoje, e para atender aos regulamentos de emissões, esse sistema pode ser duas vezes maior.

Sean Fernstrum talvez explique melhor, dizendo: “No passado, um novo tipo de motor poderia ser esperado por duas ou três décadas, agora essas mudanças estão chegando a cada cinco anos. Isso criou uma certa confusão para os OEMs e clientes em manter o controle de onde eles estão em um estágio de planejamento de vários anos para uma embarcação.

No caso do cada vez mais popular motor GE Tier 4, por exemplo, os circuitos de baixa temperatura exigem uma enorme quantidade de área de superfície em comparação com um motor SCR Tier 4. Quando isso acontece, a Fernstrum simplesmente pega os dados técnicos da empresa do mecanismo e os engenheiros de uma solução para combinar. “É sobre o calor gerado e a taxa de fluxo do refrigerante versus as temperaturas que temos que manter. Quanto mais próximos estivermos da temperatura da água no ambiente, mais área de superfície será necessária para resfriar esse motor ”, diz Peura.

Para qualquer operador, especialmente aqueles em setores em que as taxas de frete em baixa são exacerbadas por pressões regulatórias, a necessidade de equipamentos robustos, confiáveis e simples é uma obrigação. Essas caixas, no entanto, há muito foram "checadas" por Fernstrum. Dependendo do ciclo de manutenção que uma embarcação em particular pode estar passando, a manutenção de rotina pode ditar alguns novos conjuntos de juntas, ou possivelmente uma atualização de ânodo. Na prática, no entanto, Dale Gusick diz que o GRIDCOOLER Keel Cooler se mantém admiravelmente. “Frequentemente vemos um ciclo de vida de 20 anos para um resfriador de quilha de cobre-níquel. Dito isto; recebemos chamadas de clientes toda semana sobre resfriadores de quilha que duraram de 30 a 40 anos. Eles (a embarcação) podem ter até repotido algumas vezes. E, às vezes, esses navios acabam em países em desenvolvimento depois de terem sido vendidos a compradores estrangeiros ”.

A instalação ideal do refrigerador da quilha

Não faz muito tempo que tão pouco quanto 6 a 8 modelos de resfriadores de quilha poderiam cobrir 60% dos barcos fluviais do interior. A Fernstrum ainda mantém alguns desses modelos para que os clientes tenham acesso a eles. Hoje, a grande maioria da produção da Fernstrum é projetada sob medida para uma embarcação ou uma série de embarcações. Muito parecido com a tendência em projetar cascos adequados para a nova onda de propulsores para aplicações no interior, cada resfriador de quilha da Fernstrum é projetado em uma infinidade de variáveis. Essas variáveis incluirão o pacote de propulsão específico, o ambiente operacional, a temperatura da água em si, o serviço pretendido e muitos outros fatores. "Alguns desses projetos podem levar anos para se concretizar, é fascinante ver tudo se encaixando", diz Sean Fernstrum.

Frank Bjorkman concorda. “Trabalhamos de perto com arquitetos navais nos aspectos de projeto e instalação de resfriadores de quilha. Como resultado, estamos vendo instalações melhores do que fizemos 20 e 30 anos atrás. Também trabalhamos em conjunto com OEMs de motores antes do lançamento de um novo motor para ajudar a determinar como as mudanças podem afetar o sistema de resfriamento da embarcação.

Quando uma nova embarcação passa por problemas de resfriamento, geralmente é devido ao diâmetro errado da tubulação, muitas curvas ou cotovelos; todas as coisas que podem causar perdas de pressão. "Esse é o tipo de coisa com a qual trabalhamos com nossos clientes", diz Dave Peura, acrescentando rapidamente: "Analisamos todos os dados do motor, projeções de calor, vazões, temperaturas de projeto do motor e depois analisamos os dados do aplicativo". - a velocidade mínima do casco na potência nominal total, a temperatura da água do mar, nós até mesmo analisamos se será usada água fresca ou 50% de anticongelante refrigerante no sistema. Tudo isso - e mais - joga no dimensionamento de um refrigerador de quilha. ”

Olhando para frente

O negócio da Fernstrum exige olhar para trás, planejar o que vem a seguir e, como Sean Fernstrum gosta de enfatizar, manter-se diversificado. Para esse fim, ele diz: “As balsas sempre foram um grampo nosso, e parecem estar se tornando mais fortes. Como costuma acontecer no setor marítimo, à medida que um setor aumenta, outro cai. Nós todos montamos aquela onda da indústria offshore, tão significativa quanto era. Mas a pesca comercial e alguns desses outros setores trabalharam para tirar um pouco da vantagem dessa perda do mar. A diversificação é uma necessidade absoluta. ”

No exterior, Fernstrum aponta para os mercados emergentes que precisam de energia. “Estes são mercados realmente interessantes - turbinas de maré submersas, AUV's e ROV's. Tem sido uma mudança interessante que nos permitiu trabalhar com alguns projetos especializados - engenheiros navais e arquitetos navais onde não houve um mercado anterior, então estamos inovando em algumas dessas aplicações ”.

Em países menores com economias em desenvolvimento, a Fernstrum está vendo o retorno às embarcações de pouso - novas construções e reciclando as antigas. “Eles os usam como balsas transportando pessoas e equipamentos para frente e para trás. E se o resfriador da quilha estiver corretamente localizado e embutido no vaso, tipicamente voltado para a extremidade posterior da embarcação onde estão os motores, eles estarão muito bem protegidos, mesmo que estejam na praia ”, diz Gusick.

Separadamente e também dentro da considerável experiência do mercado de exportação da Fernstrum, as operadoras sul-americanas estão exigindo cada vez mais novas tonelagens de construção. E, quando o fazem, aqueles que demandam as condições da Amazônia exigem equipamentos robustos. “Estamos envolvidos em várias novas construções lá embaixo agora. Estes incluem três grandes empurradores para o grupo Dreyfus; todo o design RAL com GRIDCOOLER Keel Coolers ”, explica Dale Gusick. Com 18 distribuidores ativos e / ou agentes em todo o mundo, a América do Sul, em particular, tem sido um bom mercado para a Fernstrum.

Para os estaleiros norte-americanos que também produzem tonelagem para exportação, não é incomum ver os refrigeradores da Fernstrum nesses navios enquanto eles levam a última linha para a Amazônia e além. A série PSV da Brevante, da Eastern Shipbuilding, foi um exemplo perfeito. Todos tinham coolers de caixa Fernstrum personalizados.

Em muito menor escala, a chamada "hora do poder" e a revolução da propulsão híbrida também afetaram o icônico refrigerador de quilha. Mas, por diferente - e diz Dale Gusick - boas razões. Ele continua: “Isso vai nos impactar ainda mais quando as pessoas resolverem algo. Os sistemas híbridos trouxeram alguns negócios porque estamos resfriando todos os componentes eletrônicos - conversores, transformadores, motores de corrente contínua - nos navios. Tudo isso requer refrigeração. Quando você entra nos verdadeiros sistemas onde as baterias estão sendo usadas agora, estamos atualmente fazendo algumas baterias esfriarem em uma balsa na Dinamarca. Muito disso ainda está em fluxo, e não temos certeza de para onde isso vai nos levar ”.

Linha de fundo para o refrigerador de quilha submersa

Fora de vista, e porque permaneceu tão confiável ao longo do tempo, a Keel Coolers normalmente permanece em mente tanto para os construtores de navios como para os operadores. A versão de hoje, que evoluiu de um apelo do governo para resolver um problema crítico durante a Segunda Guerra Mundial, continua sendo igualmente importante.

Sean Fernstrum encerrou uma palestra educativa declarando: “Com todas as complicações que uma embarcação em operação pode experimentar, é reconfortante ter equipamentos eficientes, eficazes, duráveis e simples. O GRIDCOOLER Keel Cooler é um equipamento que nos esforçamos para manter simples. Simplicidade é difícil. Fazer algo complicado é muito fácil. ”Os operadores de 5.500 subcapes M impactados provavelmente concordariam.

Aplicações ideais do refrigerador da quilha de GRIDCOOLER: