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O desempenho da sala de máquinas ultrapassou os tempos em que se mediam apenas os litros de combustível consumidos por milha náutica. Hoje, a eficiência da sala de máquinas envolve muito mais do que isso: otimização térmica, menor consumo de energia pelas bombas, redução do tempo de inatividade para manutenção e avanços significativos na integração dos equipamentos com a automação embarcada. Crucialmente, sustentando a equação para a melhor eficiência possível da sala de máquinas está o sistema de refrigeração, cujo componente central é o Trocador de Calor de Placas (PHE). Um PHE verdadeiramente eficiente extrai calor de forma eficaz, com a menor carga parasita possível e a máxima confiabilidade, além de ser capaz de se adaptar a diversos regimes operacionais. As duas décadas ou mais de experiência do Grupo SME em Engenharia Marítima, juntamente com seu amplo portfólio de produtos — como sistemas ICCP, MGPS, SED e equipamentos PHE — permitiram à equipe desenvolver os princípios certos para transformar um equipamento eficiente, como um PHE, num verdadeiro destaque na sala de máquinas.
1. Otimizando o projeto térmico para consumo mínimo de energia
O principal critério de desempenho de PHE é a eficácia térmica, ou seja, a transferência real de calor comparada com a possibilidade teórica máxima. O processo SME envolve um projeto térmico que iguala com precisão as cargas térmicas; assim, não superdimensionamos — evitando o desperdício de valiosa área de planta e a criação de trabalho desnecessário nas bombas — nem subdimensionamos, deixando nosso cliente com dificuldades para resfriamento. A utilização eficaz de ângulos ideais em forma de chevron e de ondulações nas placas resulta em alta turbulência mesmo em velocidades relativamente baixas, proporcionando altos coeficientes de transferência de calor e baixa queda de pressão.
É um princípio fundamental de projeto que contribui diretamente para a eficiência energética. Cada queda de pressão de 1 kPa através do trocador de calor de placas (PHE) exige que a bomba forneça potência adicional. Por sua vez, isso aumenta a carga no motor auxiliar, resultando em maior consumo de combustível. O processo de projeto da SME utiliza simulações avançadas de dinâmica de fluidos computacional (CFD) do escoamento através do conjunto de placas do PHE. Isso determina uma distribuição uniforme de velocidade ao longo do conjunto de placas, eliminando zonas mortas e minimizando a probabilidade de incrustação. O resultado é um PHE capaz de cumprir sua função designada com a menor perda de pressão possível — economias que se acumulam ao longo da vida útil de uma embarcação.
2. Redução de incrustações e prolongamento dos intervalos de limpeza
O ladrão invisível do desempenho PHE: incrustação. A incrustação (biofilme, incrustações e deposição de partículas nas superfícies de transferência de calor) aumenta a resistência térmica das placas, resultando em maior demanda de energia de bombeamento e temperaturas de operação mais elevadas do motor. As soluções da SME para combater a incrustação: nossas placas possuem acabamentos de superfície especialmente otimizados que limitam a força de aderência de depósitos biológicos e minerais. O design do perfil corrugado em zigue-zague gera forças de cisalhamento locais na região de entrada da placa, promovendo a remoção da incrustação.
Além disso, nossos trocadores de calor PHE projetados por PMEs incorporam portas de limpeza acessíveis e janelas de visualização para inspeção visual de incrustações, além de procedimentos completos de limpeza com agentes químicos compatíveis (respeitando as placas e as juntas). Acoplado ao nosso sistema de prevenção de crescimento marinho (MGPS), a vida marinha já não se deposita nas entradas de água do mar, reduzindo ao mínimo a taxa de incrustação. Isso resulta em ciclos mais longos entre limpezas, tempo de inatividade mínimo, custos de manutenção reduzidos e desempenho térmico superior em todas as fases da vida útil da embarcação.
3. Configurações modulares para adaptabilidade à carga
Navios contemporâneos não operam em apenas um nível de potência ao longo do dia. A carga do motor principal aumenta significativamente durante manobras, diminui consideravelmente durante a navegação lenta e é desligada no porto. Isso leva ao superdimensionamento do PHE em carga parcial, o que significa que o consumo de energia da bomba é excessivo e a estabilidade térmica é pobre em cargas reduzidas. Um sistema PHE com placas individuais e/ou modulares, ou "seções", pode alcançar flexibilidade. O sistema da SME pode, então, ser conectado de modo que todas as seções estejam em serviço ou algumas seções sejam isoladas ou contornadas com base na carga térmica instantânea, proporcionando soluções de refrigeração mais econômicas e energeticamente eficientes.
Por exemplo, um PHE que fornece um sistema central de refrigeração pode ter uma seção principal e uma seção auxiliar. Em carga reduzida, apenas a seção auxiliar é acionada, para atender à demanda térmica com um fluxo reduzido de água do mar. Em carga total, ambas as seções operam simultaneamente. Essa capacidade não exige nenhuma alteração física no PHE; trata-se simplesmente de lógica de controle e arranjo de válvulas. O pacote completo de interface de documentação fornecido pela SME para integração na automação da embarcação garante que o sistema possa ser controlado e monitorado remotamente, com carregamento totalmente automático. Juntamente com os sistemas SME SED para proteção contra correntes parasitas e com o sistema ICCP para proteção do casco, oferecemos sistemas integrados para a sala de máquinas.
4. Integração perfeita com automação e gestão de ativos
O compartimento de máquinas de hoje é um "ambiente digital". O engenheiro de propulsão (PHE) não deve ser um mero observador passivo; ele deve contribuir com dados ativos. A SME projeta nossos trocadores de calor com aberturas de portas pré-usinadas, nas quais transmissores de temperatura, sensores de pressão e interruptores de pressão diferencial podem ser instalados na fábrica. Esses dispositivos reportam indicadores de desempenho — como coeficiente de transferência de calor, temperaturas de aproximação e fatores de incrustação — ao sistema de automação do navio.
Esse método de serviço orientado por dados transforma um sistema de manutenção baseada em calendário para manutenção baseada em condições. Por exemplo, se a eficiência da troca térmica diminuir em 10%, o sistema de automação pode acionar automaticamente uma chamada de manutenção totalmente automatizada, com medidas de serviço recomendadas e peças de reposição. Os dados coletados ao longo do tempo fornecem aos superintendentes técnicos insights para desenvolver tendências e comparar desempenhos, permitindo definir um plano ideal de limpeza ou injeção química, ou até mesmo um plano de atualização. A SME facilita o processo de integração com todos os principais padrões abertos de comunicação e também pode fornecer documentação técnica completa. Com mais de 500 projetos anuais de retrofit e manutenção, executados por uma equipe de 100 técnicos e engenheiros, o Grupo SME entrega soluções PHE que refrigeram seus motores, mas também ajudam a melhorar a eficiência, a confiabilidade e a prontidão digital da embarcação. Com as soluções SME, você atingirá o próximo nível, além da simples preocupação.