Engines Monitoring and Operation

7/25/2019 Engines Monitoring and Operation

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MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO DE MOTORES DE PROPULSÃO MARÍTIMA

Antonio Carlos Lessa Maffei

DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS

PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS

NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS DE

ENGENHARIA OCEÂNICA.

Aprovada por:

____________________________________________ Prof. Carlos Rodrigues Pereira Belchior, D.Sc.

____________________________________________ Prof. Severino Fonseca da Silva Neto, D.Sc.

____________________________________________ Prof. Luiz Antonio Vaz Pinto, D.Sc.

____________________________________________ Prof. Richard David Schachter, Ph.D.

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

MARÇO DE 2007



ii

MAFFEI, ANTONIO CARLOS LESSA

Monitoração e Diagnóstico de

Motores de Propulsão Marítima [Rio

de Janeiro] 2007

VIII, 134 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ,

M.Sc., Engenharia Oceânica, 2007)

Dissertação - Universidade Federal do

Rio de Janeiro, COPPE

1. Monitoração e Diagnóstico de Motores de

Propulsão Marítima

I. COPPE/UFRJ I. Título ( série )



iii

Dedico este trabalho aminha mãe, esposa e filhas.A minha mãe pelo quantolutou para que eu pudesseme formar. A minha esposa,

pelo carinho e a paciêncianecessária para completaresta jornada. As minhasfilhas, pela compreensão dealguns momentos deausência e pelo exemplo deque “o saber não ocupaespaço”.



iv

AGRADECIMENTOS

Ao professor Carlos Rodrigues Pereira Belchior, meu orientador, pela atenção e

compreensão demonstradas ao longo desta jornada.

Ao Engenheiro Frederico Novaes, pesquisador da COPPE/UFRJ, e ao Técnico

Gilberto Pires Cordeiro da “MTU do Brasil” pelas contribuições extremamente

necessárias para a execução da presente dissertação.

Ao CF (EN) Salim Hain Nigri e aos Engenheiros Enio Mulder e André Luiz

Nunes Mello (M.Sc.), pela amizade e incentivo.

A todos aqueles que de uma forma direta ou indireta contribuíram para a

realização desta dissertação.



v

Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos

necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)

MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO DE MOTORES DE PROPULSÃO MARÍTIMA


Março/2007

Orientador: Carlos Rodrigues Pereira Belchior

Programa: Engenharia Oceânica

Este trabalho apresenta os conhecimentos mínimos, necessários para que um

sistema monitoração e diagnóstico “on line” possa ser desenvolvido e utilizado para

monitorar, detectar e diagnosticar as possíveis falhas nos motores marítimos. Fazem

parte deste conhecimento: as árvores de falhas para diagnóstico dos sistemas dos

motores, as matrizes de diagnóstico e o processo de análise dos dados operacionais.



vi

Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)

MONITORING AND DIAGNOSIS FOR MARINE PROPULSION ENGINES


March/2007

Advisor: Carlos Rodrigues Pereira Belchior

Department: Ocean Engineering

This work presents the minimum necessary knowledge to develop an on line

monitoring and diagnosis system to monitory, detect and diagnosticate the possible

faults in diesel engines propulsion. Included in this knowledge are: the fault trees for

diagnosis of diesel engine; the diagnosis matriz and the analisis process of operatingdata.



vii

ÍNDICE

1) INTRODUÇÃO 1

1.1) Aspectos Gerais 1

1.2) Histórico 2

2) OBJETIVO DA DISSERTAÇÃO 5

3) ESTADO DA ARTE 7

4) ESTUDO DA RELAÇÃO ENTRE OS PARÂMETROS OPERACIONAIS E

AS FALHAS NOS SISTEMAS 9

4.1) Divisão do Motor Diesel em Sistemas 9

4.2) Estudo dos Sistemas e Identificação das Falhas 10

4.2.1) Sistema de Óleo Combustível e Injeção de Combustível 10

4.2.2) Sistemas de Ar de Alimentação e Exaustão 13

4.2.3) Sistema dos Cilindros 164.2.4) Sistema Pistão / Biela 17

4.2.5) Sistema dos Cabeçotes dos Cilindros 17

4.2.6) Sistema do Eixo de Manivelas 19

4.2.7) Sistema de Óleo Lubrificante 20

4.2.8) Sistema de Resfriamento 22

4.3) Relação Entre os Sintomas e as Falhas nos Sistemas do Motor 24

4.4) Matriz de Diagnósticos 24

5) ANÁLISE DOS DADOS MONITORADOS DOS PARÂMETROS

OPERACIONAIS 30

5.1) Motor Selecionado 30



viii

5.2) Parâmetros para o Motor Selecionado 31

5.2.1) Pressões 31

5.2.2) Temperaturas 31

5.2.3) Outros Parâmetros 32

5.3) Valores dos Parâmetros para Análise do Motor 32

5.3.1) Valores de Projeto 32

5.3.2) Dados de Desempenho (teste de bancada, provas de mar e outros) 33

5.3.3) Gráficos de Controle 51

6) PROGRAMA DE MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO 55

6.1) Descrição Geral do Programa 55

6.2) Exemplos de Funcionamento do Programa 596.2.1) Baixa Temperatura em um dos Cilindros 59

6.2.2) Baixa Temperatura de Exaustão em Um dos Cilindros 61

6.2.3) Alta Pressão do Óleo Lubrificante para o Turbocompressor 65

6.3) Diagnóstico 67

6.3.1) Alarme de Baixa Pressão do Óleo Antes do Filtro 67

6.3.2) Diversos Alarmes Acionados 68

6.3.3) Alarme por Baixa Pressão de Combustão 69

7) CONCLUSÕES 72

APÊNDICA “A” - Árvores de Falhas dos Sistemas do Motor 74

APÊNDICA “B” - Valores Determinados e das Curvas Ajustadas 109

APÊNDICA “C” - Gráficos de Controle 115

APÊNDICA “D” - Diagramático do Sistema de Água Doce - Resfriamento 126APÊNDICA “E” - Diagramático do Sistema de Água Salgada - Resfriamento 127

APÊNDICA “F” - Diagramático do Sistema de Óleo Lubrificante 128

APÊNDICA“G” - Diagramático do Sistema de Óleo Lubrificante deResfriamento dos Pistões 129

BIBLIOGRAFIA 130



1

1) INTRODUÇÃO

1.1) Aspectos Gerais

Desde que os motores diesel começaram a serem utilizados em uma escala

industrial, a regulagem do seu desempenho tem sido feita pela monitoração de certas

variáveis de operação características do seu processo de combustão. Chamadas de

parâmetros operacionais, essas variáveis podem expressar de forma mensurável o

desempenho do motor e de seus componentes. A monitoração das alterações nestes

parâmetros, quando comparados a padrões, fornece um quadro realista da combustão e,

com isso, serve de ferramenta para a estratégia de manutenção do motor.

A manutenção é definida como “os cuidados técnicos indispensáveis ao

funcionamento regular e permanente de máquinas e motores”. Estes cuidados técnicos

envolvem custos, diretamente proporcionais ao valor unitário do equipamento, a

sofisticação e principalmente aos prejuízos decorrentes da sua inatividade.

A manutenção tem por objetivos básicos:

- garantir a segurança;

- manter níveis ótimos de funcionamento dos equipamentos; e

- minimizar os custos totais com reparo.

Os tipos de manutenção mais utilizados atualmente são: a manutenção corretiva,

a manutenção preventiva e a manutenção preditiva.

- a manutenção corretiva, como o próprio nome diz, significa deixar o

equipamento funcionar até a quebra (ou falha) e, depois, corrigir o problema

(normalmente no momento mais inoportuno). Normalmente, os sobressalentes, as

ferramentas necessárias, bem como a mão de obra qualificada, não estão imediatamentedisponíveis para a realização da manutenção.

- a manutenção preventiva é realizada com a intenção de reduzir ou evitar a

quebra e/ou queda no desempenho do equipamento, e para isso, utiliza-se um plano

antecipado com intervalos de tempo definidos. Contudo, esta prática acarreta na

revisão/substituição de peças e/ou equipamentos antes do momento apropriado.

- a manutenção preditiva, caracteriza-se pela monitoração dos diversos

parâmetros operacionais do motor. A análise do comportamento desses parâmetrosfornece um conhecimento realista das condições mecânicas das instalações, permitindo



2

definir de modo mais preciso a necessidade de um reparo. Dentro deste escopo, a

monitoração da combustão e da injeção representa uma ferramenta de análise bastante

poderosa das condições operacionais do motor. A partir dos diagramas de combustão e

injeção são obtidas as informações sobre a regulagem e o balanceamento do motor, o

estado de funcionamento dos sistemas e componentes envolvidos nestes processos

(cilindro, anéis de seguimento, válvulas injetoras, bombas, etc.) e observadas as

condições de serviço (carga). Entretanto, é importante ressaltar que a monitoração da

combustão e da injeção por si só não é suficiente para uma análise completa das

condições de operação do motor. Na realidade, ela constitui um dos componentes de um

sistema de manutenção preditiva de motores por diagnose, composto ainda por

programa de monitoração de vibrações, análise química do óleo lubrificante e análise do

comportamento dos demais parâmetros operacionais do motor, por ela, não abrangidos

[1].

A manutenção preditiva de equipamentos vem encontrando aceitação crescente,

principalmente pelos setores marítimos e industriais. Grande progresso tem sido feito

desde o tempo em que se deixava o equipamento operar o máximo de tempo possível, e

repara-lo somente após a ocorrência de uma avaria. A operação até a ocorrência de uma

avaria pode ser extremamente onerosa. Por outro lado é da mesma forma equivocada a

doutrina de desmontar o equipamento para revisão em função do número de horas de

operação. Abrir um equipamento para inspeção das partes, pode acarretar na inclusão de

uma falha que não existia. É fato conhecido que partes vitais duram mais e operam

melhor se não forem mexidas sem necessidade.

A monitoração da condição de funcionamento, envolve a aquisição e a análise de

uma grande quantidade de dados para a identificação das falhas e obtenção dos

diagnósticos, para isto é necessário um profissional especialista, com profundoconhecimento sobre o equipamento e suas falhas, ou um programa de computador que

contenha este conhecimento e possa “utiliza-lo” como este profissional.

1.2) Histórico

Em meados dos anos de 1960, por solicitação da comunidade de submarinos da

Marinha dos Estados Unidos (U.S. Navy), foi solicitado o desenvolvimento de um outrométodo diferente do “desmonte e inspecione” para a determinação da condição do



3

motor entre os períodos de revisão. Atendendo a esta solicitação, foi criado o sistema

“DETA” (Diesel Engine Trend Analysis).

O sistema “DETA” consiste na coleta e analise dos parâmetros operacionais do

motor diesel, com o propósito de predizer a necessidade de uma manutenção corretiva

ou revisão.

Os submarinos de propulsão diesel foram os primeiros a utilizarem o “DETA” e

os resultados foram considerados muito bons. Como resultado da aplicação do “DETA”,

o intervalo entre revisão dos motores “Fairbanks Morse Model 38NDS – 1/8” passaram

de 4000 horas para 12000 horas de operação.

Após o sucesso inicial, o “DETA” foi estendido nos anos que se seguiram aos

navios de superfície, porém, o nível de esforço para processar manualmente os dados

ainda representava problemas.

A partir dos anos 1980, com o desenvolvimento de processadores compactos, foi

possível construir equipamentos de coleta de dados e desenvolver sistemas (softwares),

permitindo a integração da monitoração da condição com a coleta de dados, ou seja a

dificuldade do operador em registrar inúmeros dados com precisão, em um ambiente

hostil (temperatura e ruído elevados), pôde ser contornada.

Com o tempo, o sistema “DETA” foi substituído pelo sistema especialista

“ADETA” (Automated Diesel Engine Trend Analysis). O “ADETA” foi projetado para

englobar todos os motores diesel utilizados nos diversos navios da Marinha Americana

(U.S. Navy), sem a necessidade de alterações em suas instalações. Apesar destas

características parecerem bastante convenientes, elas levaram a um processo repetitivo e

trabalhoso, com a tripulação executando em paralelo as atribuições já existentes a

bordo, a coleta dos dados para cada motor.

No início dos anos 90, a Marinha do Brasil (MB), tomou conhecimento do

sistema DETA e posteriormente, com a aquisição de alguns navios da U.S. Navy, passou a utilizar sistema ADETA que já se encontravam em uso nestes navios.

Em convenio com a Marinha do Brasil, a COPPE/UFRJ, baseado no sistema

especialista “ADETA”, desenvolveu o sistema especialista batizado pela MB de

“ATEMDI”. O principal objetivo do desenvolvimento deste sistema era, em uma

primeira fase, englobar os motores MTU (Motoren-und-Turbinen-Union) 956 TB 91

das Corvetas classe “Inhaúma” e das Fragatas classe “Niterói”, então submetidos ao

sistema de manutenção preventiva, isto é, baseados em horas de funcionamento.



4

O sistema “ATEMDI” desenvolvido pela COPPE-UFRJ, assim como o sistema

especialista “ADETA” levava a tripulação a um processo repetitivo e trabalhoso na

coleta dos parâmetros operacionais (nas Corvetas classe “Inhaúma” e nas Fragatas

classe Niterói as praças de máquinas são desguarnecidas). Neste processo o motor deve

ser mantido nas mesmas condições de carga à que estava submetido nas coletas de

dados anteriores. Os dados são coletados por anotação da instrumentação do motor, e

em seguida introduzidos manualmente no ATENDI.

As dificuldades impostas ao sistema seriam: [2]

- manter os motores sob a mesma condição de carga para a aquisição de

dados;

- leitura da instrumentação (avariada ou nem sempre aferida) para cada

parâmetro de monitoração;

- parar o motor e instalar manômetros temporários em cada um cilindro para a

medição da pressão de compressão;

- repetir todo o procedimento a curtos intervalos de tempo;

- dependência de uma pessoa para introduzir os dados no sistema; e

- receber do sistema, diagnósticos com informações não condizentes com o

motor em questão.



5

2) OBJETIVO DA DISSERTAÇÃO

Este estudo visa efetuar as modificações necessárias ao sistema especialista

“ATEMDI”, de forma a solucionar os fatores que dificultaram a implementação deste

sistema na Marinha do Brasil.

As dificuldades impostas ao sistema “ATEMDI”, levaram a necessidade do

desenvolvimento de um sistema mais moderno, denominado de sistema “on line”, onde

não houvesse a necessidade de se manter a carga anterior, bem como a utilização do

pessoal de bordo para a coleta dos dados dos parâmetros operacionais dos motores e

torná-lo mais específico às necessidades atuais da Marinha do Brasil. Este sistema

possuindo ou operando em conjunto com um sistema de coleta de dados, permite a

aquisição de grande quantidade de dados proveniente de sensores instalados nos

motores, na periodicidade desejada.

Para que o sistema possa analisar os parâmetros operacionais do motor em uma

condição qualquer de carga, é necessário que o mesmo possua um meio de determinar

se estes valores estão normais ou não.

Tendo como princípio o acima exposto, os objetivos da dissertação são:

- estudar os parâmetros operacionais e a relação destes com os diversos modos

de falhas dos motores diesel, levando em consideração as particularidades do motor e

seus sistemas;

- Montar as árvores de falhas para cada sistema do motor;

- Montar uma matriz de diagnóstico, que relacione o comportamento dos

parâmetros com as falhas de cada sistema;- Propor um processo de análise dos dados, contendo um meio de se

determinar se os parâmetros operacionais estão dentro dos padrões esperados ou não;

- Desenvolver um sistema automatizado de diagnóstico utilizando o programa

“LabWIEL”.

Os resultados obtidos serão utilizados como o item principal da base de

conhecimentos do sistema de monitoração e diagnóstico a ser desenvolvido.



6

Neste trabalho, é proposto um sistema de monitoração e diagnóstico da

combustão, cujas regras de diagnóstico é a análise da árvore de falhas (Fault Tree

Analysis – FTA), que segundo PERAKIS [3], é o sistema mais adequado para motores

diesel, pois permite a possibilidade de se determinar as causas potenciais e a

probabilidade de ocorrência de uma falha. A FTA é a transformação de um sistema

físico em um diagrama lógico estruturado, onde são dispostas as várias combinações de

falhas nos elementos dos sistemas que possam resultar em um evento não desejável.

No método da “Avaliação por Desvio Padrão”, apresentado por BAPTISTA [2],

para verificar se um parâmetro está normal ou não, é feita uma comparação entre o

desvio padrão do processo registrado e o desvio padrão do processo comparável. O

desvio padrão do processo comparável é baseado nos valores obtidos durante os testes

em fábrica (testes de bancada), podendo ser utilizado o valor limite experimental

(fixado pelo fabricante), o valor limite calculado ou estimado.

Este método será utilizado para a análise dos dados monitorados.



7

3) ESTADO DA ARTE

Um problema constante tanto para o governo quanto para as indústrias é a

necessidade de estender a vida útil de sistemas. Ainda que o equipamento seja

relativamente novo, é imenso o benefício da extensão do período entre revisões emanutenções, reduzindo a probabilidade de falhas durante a operação, e acrescentando-

se os reparos preventivos apropriados. A chave para a obtenção da extensão da vida útil

é a capacidade de extrair informações provenientes da experiência operacional destes

sistemas específicos (histórico do produto) para produzir diagnósticos e prognósticos

confiáveis.

Prognósticos são os processos de predição do estado futuro de um sistema.

Sistemas de prognósticos abrange sensores, um sistema de aquisição de dados, ummicroprocessador-software suporte (para integração das informações provenientes dos

sensores), analise e apresentação de relatório com o resultado da análise, com pouca ou

nenhuma intervenção humana, em tempo real ou próximo disto [4].

Diagnósticos são preceituados como o meio de se interpretar o comportamento

“não normal” ou inesperado de um sistema. Quando os sistemas se comportam de

maneira inesperada, são considerados falhos. A comparação do comportamento de um

sistema em condições de operação “não normal” com o mesmo sistema em condições

de operação “normal”, leva a detecção e localização das falhas [5].

FARGERLAND et al. [6] propuseram que a monitoração e os diagnósticos de

falhas em motores diesel fossem baseados nas suas condições operacionais, utilizando-

se da técnica da análise de modos e efeitos de falhas (Failure Modes and Effects

Analysis – FMEA) e de distribuição de falhas para organizar as regras de diagnóstico. O

estabelecimento dos parâmetros operacionais foi feito por uma técnica de

reconhecimento padrão, que baseia o diagnóstico na comparação entre o vetor medido e

o vetor de falha pré-definido. Juntos, vetor medido e o vetor de falha pré-definido,

formam a matriz de falhas.

WARKMAN [7] desenvolveu um sistema de monitoração da condição

operacional do motor, utilizando-se de um sistema de aquisição de dados que mede a

pressão de injeção do combustível e as pressões ocorridas no interior do cilindro,

durante o processo da combustão, com vistas a economia de combustível e a detecção

de falhas. Os resultados das medidas são registrados e comparados com os valores



8

considerados normais (incluindo os desvio padrão das medidas). Caso a medida

apresente um desvio superior ao considerado aceitável, a razão é investigada pelo uso da

matriz de falhas. Portanto, a organização das regras também utiliza a técnica da análise

de modos e efeitos de falhas (FMEA).

ELLIOTT & BANISOLEIMAN [8] compararam vários sistemas de diagnósticos

baseados na condição operacional dos motores diesel, direcionando-se principalmente

para os sistemas de diagnósticos de falhas baseados no conhecimento (sistema

especialista) e na monitoração dos sinais de vibração.

ROMERO et al. [9] desenvolveram um sistema para computadores pessoais que

permite obter e analisar de forma automática os diagramas indicadores diesel que

relacionam as pressões ( p) no interior do cilindro ao ângulo (?) de rotação do eixo de

manivelas do motor, para motores com velocidades inferiores a 1100 rpm.

PERAKIS & INÖZU [10] propuseram, pela primeira vez, um sistema que

utilizasse a técnica de análise da árvore de falhas (Fault Tree Analysis – FTA) para a

organização das regras de diagnóstico.

O produto deste estudo consiste basicamente no desenvolvimento de um sistema

automático de monitoração e diagnóstico, através do “software” LabWIEL” (não é um

sistema especialista). O sistema envolve a instalação de sensores em igual número ao de

parâmetros que se deseja acompanhar. A utilização dos sensores permite que a

monitoração da condição do equipamento seja feita de forma remota (no Centro de

Controle de Máquinas), a qualquer instante (on line), independente da potência aplicada

ao motor.

A avaliação dos dados se inicia pelo reconhecimento da potência aplicada ao

motor. Este valor ao ser introduzido no modelo matemático gerado para cada parâmetro,

faz com que o sistema calcule os valores considerados normais e os limites máximos emínimos para cada parâmetro operacional.

Os dados do motor são analisados através da tendência de seus parâmetros. O

desvio acentuado do valor obtido em relação ao considerado normal, poderá a princípio

indicar a ocorrência de uma ou mais falhas no sistema ou avaria do sensor.

O sistema fornece as causas prováveis (diagnóstico) para cada condição de

funcionamento “não normal” do motor, bem como permite o acompanhamento da

evolução (tendência) de cada parâmetro operacional.



9

4) ESTUDO DA RELAÇÃO ENTRE OS PARÂMETROS OPERACIONAIS

E AS FALHAS NOS SISTEMAS

Este item aborda o estudo da relação entre os parâmetros operacionais e as falhas

de cada sistema do motor diesel.

O resultado do estudo ora apresentado é de vital importância, pois deverá fazer

parte da “base de conhecimento” do sistema a ser desenvolvido e terá a função de

permitir a analisar os dados monitorados, identificar as falhas e suas possíveis causas.

Também é utilizado para a montagem das árvores de falhas e da matriz de diagnóstico,

onde é possível verificar as falhas comuns aos diversos parâmetros.

Como será visto mais adiante, o sistema de monitoração e diagnóstico a ser

desenvolvido, deverá buscar na matriz de diagnóstico presente em sua “base de

conhecimento”, a forma a identificar a falha que esta ocorrendo e as suas causas

prováveis.

Para se chegar a matriz de diagnóstico, foi realizado o seguinte processo:

- divisão do motor diesel em sistemas;- estudo dos sistemas e identificação de suas falhas;

- relacionamento entre os sintomas e as falhas nos sistemas do motor; e

- montagem da matriz de diagnóstico.

4.1) Divisão do Motor Diesel em Sistemas

- sistemas de óleo combustível e injeção de combustível;

- sistemas de ar de alimentação e exaustão (gases de descarga);

- sistema dos cilindros;

- sistema pistão / biela;

- sistema dos cabeçotes dos cilindros;

- sistema do eixo de manivelas;

- sistema de óleo lubrificante; e

- sistema de resfriamento.



10

4.2) Estudo dos Sistemas e Identificação das Falhas

A seguir, são apresentados os sistemas, seus objetivos, os parâmetros

monitoráveis, os sintomas dos parâmetros operacionais e suas árvores de falhas.

Para este trabalho, as árvores de falhas e a matriz de diagnóstico foram

desenvolvidas considerando um motor diesel de 4 (quatro) tempos e injeção direta.

Para o desenvolvimento das árvores de falhas, foram utilizadas as informações

contidas na tese de BAPTISTA [2], os manuais de operação e de oficina dos motores

16V MTU 956 TB91 [16,17] e as informações extremamente preciosas fornecidas pelo

Técnico da MTU do Brasil, a mais de 30 anos, Gilberto Pires Ferreira.

4.2.1) Sistema de Óleo Combustível e Injeção de Combustível

O sistema de combustível tem por objetivo recalcar o óleo diesel (OD)

proveniente dos tanques de serviço para as bombas injetoras, passando pelo sistema de

filtragem instalado no motor.

O sistema de injeção de combustível, tem por objetivo elevar a pressão e regular

a quantidade de combustível a ser injetada na câmara de combustão. A pressão deinjeção deverá ser suficientemente elevada para a atomização / vaporização do

combustível no interior da câmara de combustão [2]. A quantidade de combustível

injetada é alterada quando da mudança de rotação / potência (carga), o que altera a razão

ar / combustível, isto é, quanto maior a rotação / potência, menor a razão ar /

combustível.

A posição da cremalheira está diretamente ligada a injeção de combustível. A

figura 4.1 abaixo apresenta a relação rotação alcançada (rpm) X posição da cremalheiradas corvetas Classe “Inhaúma”.



11

Figura 4.1 – Gráfico RPM x Posição da Cremalheira - Motor: MTU 16V 956 TB91

4.2.1.1) Parâmetros Monitoráveis:

- Pressão do combustível antes da bomba injetora;

- Pressão do combustível após a bomba injetora;

- Tempo de injeção;

- Pressão de combustão;- Temperatura da exaustão de gases;

- Posição da cremalheira; e

- Análise dos gases de descarga.

4.2.1.2) Sintomas dos Parâmetros Operacionais:

A verificação da pressão do combustível antes da bomba injetora, pode indicar falhas no sistema de alimentação de combustível. Uma indicação de baixa pressão de

óleo antes da bomba injetora é sintoma de obstrução (tubulação, filtro ou válvula de

isolamento fechada), falha na bomba, vazamento ou falta de combustível (pane seca).

A pressão do combustível após a bomba injetora, e o tempo de injeção requerem

sensores ou instrumentos especiais, o que dificulta a sua utilização como parâmetros de

monitoração, porém, podem ser substituídos pela monitoração da pressão máxima de

combustão.



12

A pressão de combustão sofre influência dos demais parâmetros operacionais,

por este motivo, é considerado o mais importante dos parâmetros operacionais na

monitoração “on-line” de motores diesel. A baixa pressão de combustão pode estar

relacionada à insuficiência de combustível, a baixa pressão de ar de alimentação, alta

temperatura do ar de alimentação, combustível com baixo número de “cetana”,

enquanto a alta pressão de combustão está relacionada ao excesso de combustível

injetado, a alta pressão e/ou a baixa temperatura do ar de alimentação.

Para fins de monitoração da combustão, o produto gerado por este sistema é o

diagrama indicador diesel, obtido por meio de um dispositivo eletrônico de aquisição de

dados, que relaciona as pressões no interior do cilindro (p), ocorridas durante um ciclo

de operação ao ângulo de rotação do eixo de manivelas (?) do motor, conforme mostra

o exemplo da figura 4.2.

Ângulo do Eixo de Manivelas

Figura 4.2 - Diagrama indicador diesel p x ? x T

A temperatura de exaustão é uma conseqüência da combustão, sendo, portanto,

associada aos problemas da pressão de combustão.

4.2.1.3) Árvores de Falhas

As árvores de falhas deste sistema são apresentadas no Apêndice A-1.



13

4.2.2) Sistemas de Ar de Alimentação e Exaustão (Gases de Descarga)

Qualquer combustível convencional requer, de acordo com sua composição, de

uma quantidade específica de oxigênio, e portanto de ar, uma vez que este é o agente

comum de fornecimento para produzir uma combustão completa. Na prática, um pouco

mais do que a quantidade teórica é utilizada.

A análise dos gases da combustão é comumente relatada na base seca, isto é,

sem a referência à água no gás. A análise dos gases da combustão reside na informação

que tal análise pode proporcionar e na interpretação desta informação. Como foi

descrito acima, um combustível específico requer uma quantidade adicional de ar para

atingir praticamente a combustão completa. Abaixo desta quantidade prática que é uma

função do combustível e das condições de combustão, é desperdiçado combustível e

esta condição pode ser reconhecida pelo aparecimento de quantidade excessivas de

monóxido de carbono no gás de combustão, um pouco antes da produção da fumaça

negra (fuligem). Acima desta quantidade, o calor é perdido junto com a quantidade

excessiva do gás da combustão e é reconhecida pala quantidade excessiva do gás de

combustão.

O teor de CO2 no gás de exaustão seco, dá uma medida útil do rendimento da

combustão de um determinado combustível. A proporção máxima de CO2 nos produtos

da combustão será encontrada quando a relação ar / combustível for estequiométrica.

Pode-se observar na figura 4.6, que em relações abaixo da estequiométrica, o teor de

CO2 também cai, porém há o aparecimento do monóxido de carbono (CO) [11].

Figura 4.6 – Teor de CO2 nos Gases da Combustão



14

Na prática, as concentrações de CO2 devem ser mais baixas que a

estequiométrica pela necessidade de se usar ar em excesso, de forma a se obter uma

combustão completa.

O déficit de oxigênio na mistura pode causar além da emissão de monóxido de

carbono (CO), a emissão de compostos não queimados (hidrocarbonetos) ou

parcialmente queimados (materiais particulados, aldeídos) [12].

4.2.2.1) Parâmetros Monitoráveis:

- Pressão do ar de alimentação antes do resfriador de ar;

- Pressão do ar de alimentação após o resfriador de ar;

- Pressão de Combustão;

- Temperatura do ar após o resfriador de ar;

- Temperatura dos gases de exaustão;

- Contra pressão na exaustão; e

- Análise dos gases de exaustão.

4.2.2.2) Sintomas dos Parâmetros Operacionais:

Os parâmetros acima mencionados apresentam os sintomas que identificam as

falhas nos sistemas de ar de alimentação e exaustão.

A ocorrência de falhas nestes sistemas, por exemplo, a baixa pressão do ar

admitida pelo cilindro ou a ocorrência de contra-pressão na descarga, refletem

diretamente em uma baixa pressão de compressão.

A monitoração da pressão do ar de alimentação após o compressor e da

temperatura dos gases de exaustão, apresenta um excelente diagnóstico quanto à cargasubmetida ao motor. Alta temperatura dos gases de exaustão pode indicar que o motor

está submetido a sobrecarga. O funcionamento do motor com altas temperaturas na

exaustão podem acarretar em danos nas válvulas de exaustão, pistões, cilindros e

turbocompressor.

O ar de alimentação e a injeção do combustível são controlados para prover a

completa oxidação do combustível. A verificação do nível de oxigênio na exaustão

serve como indicador da relação ar / combustível, bem como a existência de monóxido



15

de carbono (CO) e hidrocarbonetos (CXHY), são resultados de uma combustão

incompleta.

Os óxidos de nitrogênio (NOX) são formados durante o processo de combustão,

pela oxidação do nitrogênio em NO e NO2. O processo de formação do NOX é

altamente influenciado pela temperatura. Entretanto, a ocorrência de altas temperaturas

e a disponibilidade de oxigênio livre são as principais razões da formação do NOX [13].

A concentração de NOX cresce exponencialmente com o crescimento da temperatura. A

variação térmica contribui com cerca de 65 a 75% na formação do NOX durante o

processo da combustão. Adicionalmente, o tempo também é um fator importante na

formação do NOX. A duração do processo de combustão a altas temperaturas responde

pela formação do NOX restante [14].

Monóxido de carbono e hidrocarbonetos na exaustão são resultados da

combustão incompleta do combustível [13]. O óleo lubrificante (OL) também é

responsável por uma significante quantidade de hidrocarbonetos na exaustão.

A emissão de material particulado (DPM) ou partículas em suspensão, também é

resultado de uma queima incompleta. O funcionamento do motor com baixa carga ou

com carga excessiva, acarretam na emissão de combustível não queimado pela exaustão

[14].

A emissão de óxido de enxofre (SO2) está diretamente relacionada a escolha do

óleo combustível e do óleo lubrificante. Uma pequena porção (não insignificante) de

óleo lubrificante é consumida durante a operação normal do motor. Embora em

quantidade pequena, o enxofre contido no óleo lubrificante é significativamente maior

comparado ao contido no óleo combustível [15].

A coloração da fumaça da exaustão, embora seja um bom parâmetro para se

observar a existência de anormalidade no funcionamento do motor, não será utilizada

neste trabalho, por não se enquadrar no princípio de um sistema de monitoração e

diagnóstico “on-line”.


As árvores de falhas deste sistema são apresentadas no Apêndice A-2



16

4.2.3) Sistema dos Cilindros

O cilindro é o ambiente físico onde o gás gerado pela mistura do combustível

injetado durante o processo de compressão do ar sofre as transformações necessárias

para produzir potência. Este sistema será complementado pelos sistemas dos cabeçotes e

dos pistões / bielas [2].

4.2.3.1) Parâmetros Monitoráveis

- Pressão de combustão

- Pressão / vácuo no cárter

- Consumo de óleo lubrificante

4.2.3.2) Sintoma dos Parâmetros Operacionais

As camisas quando apresentam problemas (desgaste, riscos), permitem a fuga do

ar durante o processo de compressão e como conseqüência a baixa pressão de

compressão. A baixa pressão de compressão também está relacionada a problemas

relacionados aos cabeçotes (trincado) e aos anéis de seguimento (gastos, travados ou

quebrados), conforme será visto oportunamente.

O consumo de óleo lubrificante, apesar de ser um indicador da condição de

desgaste das camisas, não é um parâmetro utilizado em um sistema de monitoração e

diagnóstico “on-line”.

4.2.3.3) Árvore de Falhas




17

4.2.4) Sistema do Pistão / Biela

O pistão tem por objetivo receber a força de expansão dos gases queimados,

transmitindo através da biela para o eixo de manivelas. Serve de suporte e guia para os

anéis de seguimento, promove a compressão do ar admitido e auxilia na expulsão dos

gases queimados [16].


- Pressão de compressão


- Pressão do óleo lubrificante


Uma baixa pressão de compressão é um indicativo da passagem de ar entre os

anéis de seguimento e a camisa do cilindro, através do pistão ou fuga pelas válvulas.

Estes fatores também acarretam a diminuição do vácuo no cárter. O consumo elevado

de óleo lubrificante pode estar relacionado ao desgaste excessivo dos anéis de

seguimento ou por avaria na coroa do pistão (trincada ou furada) devido a falha no

“spray” do injetor de óleo de resfriamento dos pistões [2].



4.2.5) Sistema dos Cabeçotes dos Cilindros

O cabeçote individual é diretamente apoiado no cilindro e fixado diretamente ao

bloco do motor, através de junta, por estojos e porcas. É fabricado em ferro fundido

especial, com duas válvulas de admissão e duas válvulas de descarga de gases

(exaustão) [16,17].



18

As válvulas de exaustão são providas de um dispositivo denominado “rotocap”,

que gira a válvula, a cada movimento de abertura/fechamento, de forma a evitar que

apenas um lado da válvula esteja em contato com o ponto de maior carga térmica, bem

como evitar o acúmulo de carbono na face da válvula [16,17].

Uma válvula de descompressão está instalada na cabeça de cada cilindro.


- Pressão de combustão


- Temperatura da água doce na saída do motor

4.2.5.2) Sintomas dos Parâmetros Operacionais

Os problemas do cabeçote estão normalmente relacionados a perda de

compressão em um ou mais cilindros [2].

A folga excessiva entre a haste e a guia da válvula de descarga favorece a

passagem dos gases de descarga, que em alta temperatura irá afetar o tratamento térmico

das molas. A perda da pressão das molas facilita o desprendimento das chavetas de

travamento, podendo acarretar na liberação da válvula no interior do cilindro.

A existência de trincas nos cabeçotes estão relacionadas a detonação ou a choque

térmico (partida do motor sem o prévio pré-aquecimento).

A utilização de junta de vedação inadequada entre o cabeçote e o bloco do

motor, a aplicação de torque insuficiente (cabeçote solto) ou torque excessivo (quebra

do prisioneiro de fixação do cabeçote) e carbonização nas sedes das válvulas são outros

fatores relacionados a perda da compressão [2,17,18].





19

4.2.6) Sistema do Eixo de Manivelas

Forjado em peça única de aço, o eixo de manivelas é suportado pelo bloco do

motor e é responsável pela conversão do movimento alternativo proveniente das bielas,

em movimento rotativo [17,18].

O óleo lubrificante é suprido pela galeria principal, através de furos transversais

a parede dos moentes dos mancais principais e via canais existentes no eixo de

manivelas para os moentes dos pinos da manivela [17,18].


Temperatura dos mancais principais; e

Pressão do óleo lubrificante.


A função dos casquilhos (bronzinas) é essencialmente de proteger e prolongar a

vida dos elementos móveis de maior responsabilidade e custo, como o eixo de

manivelas e o seu alojamento. Os casquilhos devem sofrer os danos que, de outro modo,iriam alcançar a outra peça [16].

A maior parcela de desgaste normal de um casquilho ocorre quando da partida

do motor ou no inicio da operação, após o que, o desgaste continua em ritmo bastante

reduzido.

Abaixo apresentamos as causas mais comuns para a falha prematura dos

casquilhos (bronzinas) na ordem de sua maior incidência. É importante lembrar que, na

maioria das vezes a falha prematura se deve a uma combinação de várias dessa causas

[16].

- partículas estranhas no óleo;

- montagem defeituosa;

- falta de alinhamento;

- lubrificação insuficiente;

- sobrecarga;

- corrosão; e

- outros fatores



20

Um aumento da temperatura nos mancais principais pode ser um indicativo de

falha em desenvolvimento.

A constatação da baixa pressão ou da alta pressão do óleo lubrificante após os

filtros (combinados) pode, estar relacionado ao desgaste excessivo dos mancais ou aobstrução na galeria do óleo lubrificante no eixo de manivelas, respectivamente.

O eixo de manivelas também pode ser submetido a tensões que o levem a

quebra. As causas mais prováveis estão relacionadas a fadiga, a deflexão excessiva, a

operação prolongada a velocidades torsionais críticas, ao funcionamento inadequado do

amortecedor de vibração, a falha no munhão do mancal e a folga excessiva dos mancais.



4.2.7) Sistema de Óleo Lubrificante

O sistema de óleo lubrificante é composto de duas bombas duplex, sendo que

três destas bombas succionam o óleo do cárter e via tubulação externa ao motor o envia

para o resfriador. Na saída do resfriador, o sistema de óleo lubrificante é dividido em

dois sub-sistemas:

- óleo para resfriamento dos pistões; e

- óleo para a galeria principal.

A quarta bomba recebe o óleo do resfriador e via filtro secundário, pulveriza no

interior das saias dos pistões. Após a troca de calor, o óleo por gravidade lubrifica os pinos dos pistões, drenando para o cárter.

O óleo para a galeria principal, após resfriado, passa pelos filtros combinados

(dois filtros montados em linha com uma válvula de retenção para “by-passar” o

primeiro filtro em caso de obstrução), sofre quatro ramificações, antes de entrar no

motor (galeria principal). A primeira derivação é para a lubrificação dos eixos dos

balancins, a segunda para o turbocompressor, a terceira para as válvulas reguladoras de

pressão e a última para a lubrificação das bombas injetoras.



21

O óleo na galeria principal abastece o eixo de manivelas, o eixo de cames e o

trem de engrenagens [17,18].


Pressão do óleo lubrificante;

Temperatura do óleo lubrificante; e

Consumo do óleo lubrificante.


A função do óleo lubrificante é essencialmente de proteger e prolongar a vida

dos elementos móveis do motor.

A baixa pressão do óleo lubrificante pode estar relacionada a entupimento dos

filtros, a desgaste das bombas, folga excessiva dos casquilhos devido ao desgaste ou

falha na montagem, óleo de baixa viscosidade ou diluído por combustível e vazamentos.

A alta pressão normalmente esta relacionado à contaminação do óleo por água

ou excesso de óleo no cárter.

A alta temperatura do óleo lubrificante está normalmente relacionada a alta

temperatura dos gases de descarga, a presença de detonação ou a falha nos trocadores de

calor (água e óleo) [2,16,17,18].

O consumo excessivo pode estar relacionado a pontos de vazamento (cárter

trincado, junta do cárter, bujão do cárter e retentores de óleo) ou a presença acima do

normal de óleo lubrificante na câmara de combustão.

A falha no injetor de óleo do resfriamento do pistão pode acarretar em

engrimpamento do pistão por excesso de temperatura (injetor entupimento) ou furar acoroa do pistão, jogando óleo lubrificante na câmara de combustão (jato sólido).

A alta pressão no cárter joga o óleo lubrificante pelo suspiro, onde será coletado

pela aspiração do turbocompressor e conseqüentemente lançado na câmara de

combustão.

Com o motor em operação, a pressão do óleo lubrificante no sistema é superior a

pressão da água salgada de resfriamento, portanto, em caso de avaria no resfriador, o

óleo lubrificante irá drenar para o circuito de água resfriamento. Porém, com o motor



22

parado, e a conseqüentemente inexistência de pressão no sistema de óleo, a água

salgada invade o motor (resfriador de óleo está localizado abaixo da linha d`água).

A COPPE-UFRJ, através de convenio firmado com a Marinha do Brasil (MB),

desenvolveu o sistema LUBE para o diagnóstico de falhas em desenvolvimento, através

da análise físico-químico do óleo.

- Testes físico-químico – viscosidade; insolúveis; TBN; TAN; água; oxidação;

nitração; ponto de fulgor; teste de glicol; espectrometria por infravermelho.

A análise espectométrica de uma amostra identifica e quantifica os elementos

metálicos presentes no óleo lubrificante (Al; Pb; Cr; Cu; Fé; Sn; Si; Ag; Na; Mg; Zn;

Mo; Mn; Ni).

A análise do óleo lubrificante não é utilizada em um sistema de monitoração e

diagnóstico “on-line”, porém, é de grande importância para complementar as

informações.



4.2.8) Sistema de Resfriamento

O sistema de resfriamento consiste de dois circuitos distintos:

Circuito fechado - utiliza água destilada (doce). A bomba é acoplada aomotor, acionada pelo eixo de manivelas, via trem de engrenagens. O sistema é

complementado com um tanque de expansão e um trocador de calor.

A água proveniente da bomba passa pelo resfriador indo para o “manifold” de

distribuição. Uma parte da água é injetada, de baixo para cima, nas jaquetas das camisas

de cilindros, seguindo para os cabeçotes, enquanto a outra parte é encaminhada aos

turbocompressores. A água proveniente dos cabeçotes e dos turbocompressores retorna

para a sucção da bomba [16,17].



23

Circuito aberto - utiliza água do mar. A bomba é acoplada ao motor,

acionada pelo eixo de manivelas, via trem de engrenagens.

A bomba succiona a água salgada proveniente da caixa de mar via filtro e

válvulas de isolamento. Parte da água salgada é forçada para o resfriador de ar de carga,

resfriador de óleo do motor, descarga de gases, enquanto a outra parte é encaminhada

para o resfriador da água do circuito fechado do motor. Após utilização, a água salgada

é finalmente descarregada pelo costado da embarcação [16,17].


- Temperatura da água doce após o resfriador;

- Temperatura da água doce na saída dos cabeçotes;

- Temperatura da água doce na saída dos turbocompressores;

- Temperatura da água salgada na entrada do resfriador de água doce;

- Temperatura da água salgada na saída do resfriador de água doce;

- Temperatura da água salgada na entrada do resfriador de ar;

- Temperatura da água salgada na saída do resfriador de ar;

- Temperatura da água salgada na entrada do resfriador de óleo;

- Temperatura da água salgada na saída do resfriador de óleo;

- Pressão na saída da bomba de água doce; e

- Pressão na saída da bomba de água salgada.

4.2.8.2) Sintomas dos Parâmetros Operacionais

No sistema de água doce, uma alta temperatura da água na saída do resfriador

pode estar relacionada a problemas no circuito de água salgada de resfriamento(obstrução ou vazamento). A alta temperatura na entrada do motor pode estar

relacionada a problemas nas válvulas termostáticas ou a problemas no resfriador. Uma

elevada temperatura na saída do motor (cabeçotes) pode estar relacionada a problemas

no sistema de injeção de combustível ou a lubrificação inadequada dos cilindros. A alta

temperatura na saída do turbocompressor pode estar relacionada ao baixo nível de água

no sistema ou a problema no sistema de óleo lubrificante. A baixa pressão na descarga

da bomba de água doce pode estar relacionada ao desgaste na própria bomba ou a faltade água no sistema.



24

No sistema de água salgada, a baixa temperatura da água na saída do resfriador

de ar pode estar relacionada a problema no turbocompressor ou a defeito na

instrumentação. A alta temperatura da água após o resfriador de óleo pode estar

relacionado a alta temperatura do óleo lubrificante ou obstrução no circuito de água do

resfriador. A alta temperatura da água salgada após o resfriador de água doce pode estar

relacionada a temperatura elevada da água doce das camisas / cabeçote e/ou

turbocompressor. A baixa pressão após a bomba de água salgada pode estar relacionada

a obstrução na rede de sucção ou a desgaste da própria bomba. A alta pressão após a

bomba pode estar relacionada a obstrução na rede ou nos equipamentos do sistema ou a

defeito da instrumentação [2,16,17].



4.3) Relação entre os Sintomas e as Falhas nos Sistemas do Motor

Os sintomas do motor diesel, representados pelo comportamento dos parâmetros

operacionais, foram representados nas árvores de falhas (item 4.2) e estão relacionadas

às falhas específicas de cada sistema. Sabe-se porém, que os sistemas são

interdependentes, isto é, a alteração dos parâmetros de um sistema irá influenciar nos

parâmetros de outro(s) sistema(s).

A influência da falha de um sistema em outro sistema é indicada pelos sintomas

nos parâmetros destes. Fazendo-se as combinações dos sintomas destes parâmetros, de

acordo com as falhas que podem ocorrer em cada sistema, é possível montar uma matrizde diagnósticos.

4.4) Matriz de Diagnósticos:

A matriz de diagnóstico apresentada nos quadros a seguir, foi desenvolvida de

forma dedutiva a partir das árvores de falhas de cada sistema. As colunas da matriz

apresentam os sintomas dos parâmetros que estão codificados como:



25

N – normal

H – alto

L – baixo

Em alguns casos, duas das codificações acima podem aparecer para um mesmo

parâmetro, permitindo que um dos dois casos ocorra na combinação.

A matriz é representada como a regra da “base de conhecimento” do programa

de monitoração e diagnóstico, fornecendo ao sistema em caso de falhas, as suas

possíveis causas.



Quadro 4.1 - Matriz de Diagnóstico

3 3

3 2

3 1

3 0

2 9

2 8

2 7

2 6

2 5

2 4

2 3

2 2

2 1

2 0

1 9

1 8

1 7

1 6

1 5

1 4

1 3

1 2

1 1

1 0

9 8 7 6 5 4 3 2 1

C on s um o d e Ó l e oL u b r i f i c an t e

P r e s s ã oÁ g u aD o c eA p ó s B om b a

P r e s s ã oÁ g u aD o c eA n t e s B om b a

P r e s s ã oÁ . S al g.A p ó s R e s f .Á .D o c e

P r e s s ã oÁ . S al g.A n t e s R e s f .Á .D o c e

P r e s s ã oÁ g u a S al g.A p ó s R e s f . Ó l e o

P r e s s ã oÁ g u a S al g.A n t e s R e s f . Ó l e o

P r e s s ã oÁ g u a S al g a d aA p ó s B om b a

P r e s s ã oÁ g u a S al g a d aA n t e s B om b a

T em p.Á g u aD o c eA p ó s R e s f r i a d or

T em p.Á g u aD o c eA n t e s R e s f r i a d or

T em p. Ó l e oL u b .A p ó s R e s f r i a d or

T em p. Ó l e oL u b .A n t e s R e s f r i a d or

P r e s s ã o Ó l e oL u b . p ar aT ur b o- c om p.

P r e s s ã o Ó l e oL u b .R e s f r i am.P i s t õ e s

P r e s s ã o Ó l e oL u b .A p ó s F i l t r o C om b .

P r e s s ã o Ó l e oL u b .A p ó s R e s f r i a d or

P r e s s ã o Ó l e oL u b .A n t e s R e s f r i a d or

T em p er a t ur a d o s M an c ai s

V á c u on o C ar t er

C on t r aP r e s s ã on aE x a u s t ã o

P r e s s ã oM é d i aI n d i c a d a

R o t a ç ã o d oT ur b o c om pr e s s or

T em p er a t ur a d eE x a u s t ã o ( m é d i a )

P r e s s ã o d e C om b u s t ã o

P r e s s ã o d oA r A p ó s oR e s f r i a d or

P r e s s ã o d oA r A n t e s R e s f r i a d or

T em p er a t . d oA r A p ó s oR e s f r i a d or

T em p er a t . d oA r A n t e s d oR e s f r i a d or

P r e s s ã o d e C om pr e s s ã o ( m é d i a )

P o s i ç ã o C r em al h ei r a / R e g ul .V el o c i d .

P r e s s ã o C om b .A p ó s B om b aI n j e t or a

P r e s s ã o C om b .A n t e s B om b aI n j e t or a

Sintomas/Falhas

N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 1Normal

N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N/L N /L L N N N N N H L L 2 Problema no sistema de combustível (antes Bb inj.)

N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N/L L L N N N N N N/H L N 3 Combustível insuficiente nos cilindros

N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N/L L L N N N N N H N N 4Combustível contaminado nos cilindros (água salg.)

N N N/L N N N N N N N/L N N N N N N N N N N N L N/H H L N N N N N H N N 5 Sincronização dos injetores (atraso)

N N N/H N N N N N N N/H N/H N N N N N N N N N N H N/L L H N N N N N N/L N N 6 Sincronização dos injetores (adiantado)

N N N/H N N N N N N N/H N/H N N/H N N N N N N N N H N/H H H N N N N N H N N 7 Quantidade excessiva de combustível

N N N/H N N N N N N N/H N/H N N/H N N N N N N N N H N/H H H N N N N N N H N 8 Quantidade excessiva de combustível

N N N N N N N N N N N/H N N/H N N N N N N N N L N/H H N/L L L N N L H N N 9Admissão de ar com obstrução

N N N N N N N N N N N/H N N/H N N N N N N N N L L H N/L L L L L L H N N 10Problema no turbocompressor

N N N N N N N N N N N/L N N N N N N N N N N L N/H H L N N N N L H N N 11Válvula de exaustão com problema (dando passagem)

N N N N N N N N N N N/H N N/H N N N N N N N N L N/L L L H H N/H N/H L H N N 12Alguns cilindros param (Válv.exaustão c/ problema)

N N N N N N N N N N N/H N N/H N N N N N N N N L N/L L L H H N/H N/H L H N N 13Alguns cilindros param (Válv.admissão c/ problema)

H N N/H N N N N N N N N/H N N/H N N N N N N N N L L H L H H H H L H N N 14Válvula de admissão com problema (dando passagem)

N N N N N L L N N N N H H N N N N N N N N H N/H H H N N H N H H N N 15Resfrigeração do ar de sobrealimentação deficiente

H N H N N N N N N N H N N/H N N N N N N L H L L H L N/H N/H N/H N/H N H N N 16Obstrução na exaustão

N N N N N L L N N N N N/H N N N N N N N N N L N/H H L N/H N N/H N L N/H N N 17Admissão de água salgada pelo resfriador de ar

N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N/L N/L N/H N N L L N N/H N N 18O2 (vol. % alto) na exaustão

N N N/H N N N N N N N/H N/H N N /H N N N N N N N N H N/H H N/L N N N N N H N N 19CO2 (vol.% baixo),O2(vol.% alto),CO/HC(ppm alto) exaustão

N N N N N N N N N N N/H N N/H N N N N N N N N L N/H H N/L L L N N L H N N 20CO2 (volume % baixo), CO e HC (ppm alto) na exaustão

H N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 21CO2 (volume % baixo), CO e HC (ppm alto) na exaustão

N N N N N L L N N N N H H N N N N N N N N H N/H H H N N H N H H N N 22NOx na exaustão (ppm alto)



27

3 3

3 2

3 1

3 0

2 9

2 8

2 7

2 6

2 5

2 4

2 3

2 2

2 1

2 0

1 9

1 8

1 7

1 6

1 5

1 4

1 3

1 2

1 1

1 0

9 8 7 6 5 4 3 2 1


































Sintomas/Falhas

L N N N N N N N N N N N N H H H H H N L N L N/L L L N N N N L N N N 23Camisa trincada (água no cárter)

H N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 24Camisa arranhada ou desgastada

H N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 25Problema nos anéis

N N N N N N N N N N N N N N L N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 26Problema no sistema de arrefecimento dos pistões

N N N N N N N N N N H N N N N/L N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 27Engripamento dos pistões

H N N N N N N N N N H N N N H N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 28Coroa do pistão furada

N N N N N N N N N N H N N N N N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 29Coroa do pistão trincada

N N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 30Junta do cabeçote/bloco do motor dando passagem

L N N N N N N N N N N N N H H H H H N L N L N /L L L N N N N L N N N 31Cabeçote trincado

N N N/H N N N N N N N/H H N H N N N N N N N/L N H N/H H H N/H N/H N/H N/H H N/L N N 32Junta do cabeçote/bloco inadequada (muito fina)

N N N N N N N N N N N N N/H N N N N N H N N N N N N N N N N N N N N 33Mancais com problemas

N N N N N N N N N N N N N N N N N N L/H N N N N N N N N N N N N N N 34Problema nos sensores de temperatura

N N N N N N N N N N N N N/H N N L N N H N N N N N N N N N N N N N N 35Mancais desgastados

N N N N N N N N N N N N N N/H N/H H N/H N H N N N N N N N N N N N N N N 36Canais de óleo do eixo de manivelas obstruídos

L N N N N N N N N N N N N L L L L L N/H N N N N H L N N N N L H N N 37Combustível no óleo lubrificante (baixo consumo)

N N N/H N N N N N N N N N H L L L L L N/H N N N N N N N N N N N N N N 38Óleo lubrificante de baixa viscosidade

L N N N N N N N N N N N N H H H H H N N N N N N N N N N N N N N N 39Água doce no óleo lubrificante



28

3 3

3 2

3 1

3 0

2 9

2 8

2 7

2 6

2 5

2 4

2 3

2 2

2 1

2 0

1 9

1 8

1 7

1 6

1 5

1 4

1 3

1 2

1 1

1 0

9 8 7 6 5 4 3 2 1


































Sintomas/Falhas

H N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 40Óleo lubrificante na câmara de combustão

H N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 41Fuga de óleo pelo sistema

N/L N N N N N N N N N H N H L L L L L N N N N N N N N N N/H N/H N N N N 42Baixo nível de óleo no cárter

L N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 43Erro de leitura na verificação do consumo

H N/H N/L N/L N /L L N/L N /L N N/H H H H N N N N N N/H N/L N N N/H N/H N N N N N N N/H N N 44Alta temperatura do óleo lubrificante

L N/L N/L N N N N N N N N/H N N/H H H H H H N/H L N N/L N N/H N/L N N N N N/L N N N 45Água salgada no óleo lubrificante

N N N N N N N N N N N N N H N/H H H H H N N N N N N N N N N N N N N 46Falha das válvulas reguladora e sobrepressão

N N N/H N N N N N N N H N N L L L L L H N N N N N N N N N N N N N N 47Bombas com problemas

N/H N N/H N N N N N N N H N N L N L N/L N H N N N N N N N N N N N N N N 48Filtro combinado obstruído (válv. By-pass não abre)

N/H N N/H N N N N N N N H N N N/L L N/L N/L N N N N N N N N N N N N N N N N 49Baixa pressão do óleo de resfriamento pistões

N N N N N N N N N N N N N N/H H N/H N/H N/H N N N N N N N N N N N N N N N 50Alta pressão do óleo de resfriamento pistões

N N N N N N N N N N N N N L N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 51Baixa pressão do óleo no turbocompressor

H N N N N N N N N N N N N L N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 52Baixa pressão do óleo no turbocompressor

N N N N N N N N N N N N N H N/H N/H N/H N/H N N N N N N N N N N N N N N N 53Alta pressão do óleo no turbocompressor

N N N N N N N N N N N N N N N N N N H N N N N N N N N N N N N N N 54Mancais principais com problemas

N N N N N N N N N N N N N H H H H H N N N N N N N N N N N N N N N 55Óleo lubrificante com viscosidade elevada (ou frio)

H N N N N N N N N N N N N N N N N N N L N L N/H H L N/H N/H N/H N/H L N/H N N 56Óleo lubrificante em excesso no cárter

L N N N N N N N N/H H L ~ ~ L L L L L N N N N N N N N N N/H N/H N N N N 57Obstrução na tela do pescador de óleo do cárter

H H H ~ ~ ~ ~ ~ ~ H H H H L L L L L H N/L N L N/H H L N N H N L N N N 58Obstrução na sucção da bomba

N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 59Falha na instrumentação



29

3 3

3 2

3 1

3 0

2 9

2 8

2 7

2 6

2 5

2 4

2 3

2 2

2 1

2 0

1 9

1 8

1 7

1 6

1 5

1 4

1 3

1 2

1 1

1 0

9 8 7 6 5 4 3 2 1


































Sintomas/Falhas

H H H ~ ~ ~ ~ ~ ~ H H H H L L L L L H N/L N N/H N/H H N/H N N H N N/H N N N 60Baixa vazão de água salgada

N N/H N/H L L L L L N H H H H L L L L L H N/L N N/H N/H H L N N H N N/H N N N 61Vazamento imediatamente após a bomba

N N N N N L L N N N N N/H N N N N N N N H N L N/H H L N/H N N/H N L N/H N N 62Vazamento de água para a linha de ar no resfriador

N N N/H H H ~ ~ H N N H H H N N N N N N N N L N/H H L N N H N L N/H N N 63Resfriador de ar obstruído

H N N/H H H ~ H H N N H H H N N N N N N/H L N L N/H H L N N H N L N/H N N 64Resfriador de óleo obstruído

N N N/H ~ ~ H H H N H H N/H H N N N N N N/H N N L N/H H L N N N N L N/H N N 65Resfriador do acoplamento fluido obstruído

N N N/H ~ H H H H N H H N/H H N N N N N N/H N N L N/H H L N N N N L N/H N N 66Resfriador da água doce obstruído

N N N/H L L L L L L N N H H N N N N N N/H N N H N/H H H H N H N N/H H N N 67Ar no sistema

N N N/H N N N N N N H H H H N N N N N N/H N N H N/H H H H N H N N/H H N N 68Alta temperatura da água do mar

N N N N N N N N N N N/H N N/H N N N N N N N N L L H N/L L L L L L H N N 69Baixa temperatura da água após resfriador de ar

N/H L L N N N N N N N/H H N H N N N N N N/H N N N/H N/H H N/H N N N/H H N/H N/L N N 70Baixo nível de água no sistema

N N N/H N N N N N N N ~ N N N N N N N N N N N/H N/H N/H N N N N N N N N N 71Vál. regul. Temp. com problema (travada fechada)

N N N N N N N N N L L N N/L N N N N N N N N L N/L L N/L N N N/L N/L L N/H N N 72Vál. regul. Temp. com problema (travada aberta)

N/H L N N N N N N N N/H N/H N H N N N N N N/H N N N/H N/H H N/H N N N/H H N/H N/L N N 73Vazamento da água doce pelo resfriador

~ H H N N N N N N N/H H N ~ ~ ~ ~ ~ ~ N N N ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 74Válvula de descompressão travada fechada

(saída de ar/água)

N/H L L N N N N N N N/H H N H N N N N N N/H N N N/H N/H H N/H N N N/H H N/H N N N 75Válvula de descompressão travada fechada

(entrada de ar)

N L N N N N N N N N /H H N N/H N N N N N N N N N /H N/H H N N N N N N N N N 76Bomba com problema

N N/H N N N N N N N N/H H N N/H N N N N N N N N N/H N/H N/H N N N N N N N N N 77Circuito de água doce muito sujo

N N N N N N N N N H H N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 78Indicador de temperatura com problema



30

5) ANÁLISE DOS DADOS MONITORADOS DOS PARÂMETROS

OPERACIONAIS

A monitoração independente da condição do motor tem como significado o fato

de que, a qualquer instante, os dados operacionais possam ser coletados e analisados.

Para que o sistema de monitoração e diagnóstico possa analisar estes dados, é necessário

que o mesmo possua os parâmetros do motor sob qualquer condição de carga, perfil que

indicará a sua condição “normal de operação”. O sistema deve ainda ter meios de

analisar e comparar os valores instantâneos com os dados obtidos anteriormente.

Um processo é considerado sob controle, quando os indicadores da qualidade

permanecem estáveis. Estes indicadores são a média e o desvio padrão de uma

seqüência de amostras extraídas periodicamente.

Para o sistema de monitoração e diagnóstico de um motor diesel, o processo a

ser controlado consiste nos dados operacionais, através da monitoração e análise regular

destes dados.

5.1) Motor Selecionado

Utilizado pela Marinha do Brasil na propulsão das Corvetas Classe Inhaúma (8

motores), os motores MTU (Motoren-und Turbinen-union) modelo 16 V 956 TB91

apresentam as seguintes características principais:

Quadro 5.1 – Características Principais do Motor MTU 16 V 956 TB91

Ciclo / Injeção Quatro Tempos / DiretaCilindros 16 em V 50ºDiâmetro do Cilindro / Curso 230 mm / 230 mmVolume do Cilindro 9,56 litrosRazão de Compressão 13 / 1Pressão Compressão 20 bar Pressão de injeção 240 – 260 bar Velocidade média do pistão 11,3 m/s a 1470 rpm/11,4 m/s a 1490 rpmSupercarregamento Turbo-Carregado a Gases de DescargaPotência Máxima Contínua (100 % carga) 2570 kW (3495 HP) a 1470 rpmPotência em Sobrecarga (110 % carga) 2680 kW (3645 HP) a 1490 rpm



31

5.2) Parâmetros para o motor MTU 16 V 956 TB91

5.2.1) Pressões

- óleo lubrificante após resfriador, antes do filtro duplex, na linha de

abastecimento do eixo de manivelas, biela, eixo balancins, ...;

- óleo lubrificante, após o filtro duplex, na linha de abastecimento do eixo de

manivelas, biela, eixo balancins, ...;

- óleo lubrificante de resfriamento dos pistões;

- alimentação de combustível (antes do filtro duplex);

- alimentação de combustível (após do filtro duplex);

- água salgada antes da bomba;- água salgada após a bomba;

- água doce após a bomba;

- ar de admissão antes do turbocompressor; e

- ar de admissão após turbocompressor.

5.2.2) Temperaturas

- gases de descarga dos cilindros;

- gases de descarga após turbocompressor;

- óleo antes do resfriador;

- óleo após resfriador;

- óleo lubrificante após filtro;

- água salgada antes da bomba;

- água salgada antes resfriador de ar de sobrealimentação;- água salgada após resfriador do ar de sobrealimentação (antes resfriador de

óleo lubrificante);

- água salgada após resfriador de óleo lubrificante;

- água salgada antes do resfriador de água doce;

- água salgada após do resfriador de água doce;

- água doce após a bomba de refrigeração;

- água doce após o resfriador;

- água doce na entrada do motor; e



32

- água doce na saída do motor.

5.2.3) Outros

- velocidade do motor;

- posição da cremalheira de combustível;

- consumo de óleo lubrificante;

- pressão de compressão; e

- pressão de combustão.

Os parâmetros de pressão / vácuo no cárter não poderão ser verificados por se

tratar de um motor de quatro tempos.

5.3) Valores dos parâmetros para análise do motor MTU 16 V 956 TB91

O objetivo deste item é verificar os valores dos parâmetros a serem utilizados.

Estes dados foram obtidos pesquisando-se os dados de projeto, testes de bancadas e

formulários de testes de provas de mar das Corvetas [19,20].

5.3.1) Valores de Projeto

Os valores abaixo fora obtidos no “Description and Operating Manual MO 10

797/00 E/7808” [17].



33

Quadro 5.2 – Parâmetros Operacionais do Motor MTU 16 V 956 TB91

Parâmetros Valores de projeto

1 – pressão de compressão 20 bar (mínimo a 40 ºC)2 – pressão do óleo lubrificante antes do motor 3,5 bar a 600 rpm (após filtro duplex) 5,0 bar a 1470 rpm3 – pressão do óleo lubrificante antes do filtro duplex 3,5 bar a 600 rpm

5,0 bar a 1470 rpm4 – pressão do óleo lubrificante resfriamento dos pistões 1,5 bar a 600 rpm

6,0 bar a 1470 rpm5 – pressão do óleo lubrificante antes do turbocompressor Máxima 2,5 bar 6 – pressão do ar de admissão (antes do compressor) - 150 mm H2O7 – pressão do ar no coletor de admissão ± 1,2 bar (potência máx.)8 – pressão da água doce após a bomba ± 2,9 bar (potência máx.)

9 – pressão da água salgada após a bomba 3,0 bar 10 – pressão do óleo combustível após o filtro duplex Mín. 1,0 bar (1470 rpm)11 – temperatura exaustão dos cilindros 660 ºC (máxima)12 – temperatura do ar de admissão após resfriador 50 ºC13 – temperatura da água doce resfriamento antes do motor 40 ºC (mínima)14 – temperatura da água doce resfriamento após o motor 90 ºC (máximo)15 – temperatura do óleo lubrif. antes do resfriador ----------16 – temperatura do óleo lubrif. após resfr. (entrada do motor) 90 ºC (máximo)17 – temperatura da água do mar 32 ºC (máximo)18 – temperatura do ar exterior 35 ºC (máximo)

19 – posição da cremalheira ----------20 – consumo de óleo lubrificante ± 2,5 a 4,0 g/kWh21 – contra-pressão na exaustão 30 ± 3 mbar

Os valores mínimos das temperaturas do ar exterior (-4 ºC) e da água do mar

(0 ºC) foram definidos quando da especificação de aquisição dos motores pela Marinha

do Brasil.

5.3.2) Dados de Desempenho (Testes de Bancada, Provas de Mar e Outros)

Os valores dos testes em bancada foram obtidos dos “protocolos dos testes de

recepção”, dos motores 590 1079 e 590 1080 (Corveta Inhaúma); 590 1098 (Corveta

Jaceguai) e 590 1100 (Corveta Júlio de Noronha).

Tendo como base os motores acima, exceto o motor 590 1098, BAPTISTA &

BELCHIOR [21], emitiram um estudo técnico onde foram calculados os valores médios

para cada parâmetro operacional. Destes valores, foram obtidos os limites máximos,



34

mínimos e uma média geral, nas condições de carga do quadro abaixo, a serem

utilizadas em conjunto com os valores de projeto.

Este trabalho utilizará como base, sempre que possível, o procedimento utilizado

por BAPTISTA & BELCHIOR [21] em seu estudo técnico, para a determinação dos

desvios para cada parâmetro, acrescentando-se as informações contidas no protocolo de

teste do motor 580 1098, além das informações contidas nos formulários de teste de

funcionamento dos motores durante a construção, formulários de teste de provas de mar

e das “planilhas de condução dos motores” obtidas junto aos navios.

Os protocolos de testes de aceitação em fábrica apresentam os valores de Carga

(Potência Efetiva de Frenagem) em função da velocidade rotacional para a curva

“MCR” (Maximun Continuos Rating).

O quadro 5.3 apresenta os dados utilizados para o cálculo do Torque para cada

condição de Carga (Potência).

Quadro 5.3 – Condições de Potência Selecionadas

Origem RPM Potência(kW)

Torque(Nm)

Posição daCremalheira (mm)

600 360 5730 8,6800 690 8236 10,3

Curva de “MCR” 1000 1160 11077 11,91200 1760 14006 14,31400 2510 17120 17,9

Potência Máx. Contínua 1470 2570 16695 18,0Sobre-Potência 1490 2680 17176 18,3

Nas corvetas classe “Inhaúma” o controle da potência aplicada ao motor é

executado por um mecanismo de proteção que calcula continuamente a posição da

cremalheira em relação a curva MCR, a partir da posição corrente da cremalheira e da

rotação atual do motor. O desvio assim obtido é utilizado para a determinação de um

fator de ajuste das taxas de variação do passo do hélice.

O controle da potência aplicada ao motor opera como se segue: com o motor em

ralanti e a manete em “0%”, o passo do HPC (hélice de passo controlável) estará em sua

posição zero. A manete é então colocada na posição requerida, por exemplo, 50%,

acarretando no aumento da demanda da rotação do motor e no aumento da posição do

passo para a posição do “passo de projeto”. Se o aumento do passo acarretar em sobre-



35

potência no motor, a taxa de variação do passo do hélice será inicialmente reduzida e, se

o motor continuar em sobre-potência, o passo será novamente reduzido.

A figura 5.1 abaixo, apresenta o gráfico contendo a curva ajustada, que relaciona

o torque com a posição da cremalheira.

0

3000

6000

9000

12000

15000

18000

8 10 12 14 16 18 20

Posição da Cremalheira (mm)

T o r q u e ( N m )

Figura 5.1 – Relação Torque x Posição da Cremalheira

A figura 5.2 representa o gráfico, Potência (Carga) X Velocidade Rotacional(rpm) do motor. Pode-se observar para uma mesma velocidade rotacional, que ao variar

o Torque, varia-se a Potência.

5730 Nm

8230 Nm

11077 Nm

14006 Nm

17120 Nm

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100

2400

2700

600 800 1000 1200 1400 1600

RPM

P o t ê n c i a ( k W

)

Figura 5.2 – Relação Potência (Carga) x RPM



36

5.3.2.1) Pressão de Combustão

Os manuais do fabricante do motor (MTU) não fazem nenhuma menção a

respeito da pressão de combustão. A MTU fornece o valor de projeto para a pressão de

compressão (20 bar), porém, não forneceu os limites. Em teste de bancada no AMRJ

após a manutenção programada, denominada W6, foram obtidos valores máximos de

até 24 bar, e em verificações dos motores em seu ciclo operacional, foram verificados

valores mínimos de até 18 bar, considerados normais pela própria MTU. A verificação

da pressão de compressão é realizada atualmente com o motor parado, com temperatura

controlada (em torno dos 40 ºC), de preferência quando da chegada do navio a um

porto, não sendo possível a sua verificação “on-line”. A verificação on-line fica

condicionada a instalação de sensores de pressão nos cilindros.

A MTU recomenda na seção 5.5 do Manual de operações [17], calcular o valor

médio das pressões de compressão obtidas nos cilindros e comparar com a pressão de

compressão de cada cilindro. A diferença entre o valor médio e a pressão do cilindro

não poderá exceder a 3 bar.

Estimou-se os limites: pressão não inferior a 18 bar

pressão não superior a 24 bar

pressão inferior média, menos 3 bar (média – 3

bar)

Os parâmetros para a pressão de combustão foram obtidos através da aplicação

dos valores máximo e mínimo da pressão de compressão na expressão:

? = pressão de combustão_

pressão de compressão

Onde ? é um parâmetro experimental, que varia de 1,4 a 2,2 para motores de

ignição por compressão (ICO), sendo os valores menores para motores com pré-câmara

e os valores maiores para motores de injeção direta [21]. Para efeito deste trabalho, foi

estimado ? = 1,9



37

Diante dos valores acima obtidos para a pressão de compressão e para ? :

Estimou-se os limites: pressão não inferior a 34,2 bar

pressão não superior a 45,6 bar

pressão não inferior média menos 5,7 bar (média –

5,7 bar).

5.3.2.2) Pressão do Óleo Lubrificante Antes do Motor (antes do filtro duplex)

A MTU indica como pressão mínima: 3,5 bar a 360 kW

5,0 bar a 2570 kW

Através das variações entre as pressões mínimas estabelecidas pela MTU (3,5

bar e 5,0 bar) com as pressões médias para as mesmas faixas de Potência (360 kW e

2570 kW), em torno de 30 %, estimou-se os limites (média ± 30 %).

Potência(kW)

Mínima(bar)

Média(bar)

Máxima(bar)

2680 5,00 7,20 9,402570 5,00 7,20 9,402510 5,00 7,20 9,401760 4,90 7,10 9,201160 4,90 7,00 9,10690 4,60 6,70 8,70360 3,50 4,90 6,40

5.3.2.3) Pressão do Óleo Lubrificante Antes do Motor (após filtro duplex)


5,0 bar a 2570 kW



2570 kW), em torno de 29,6 %, estimou-se os limites (média ± 30 %).



38

Potência(kW)

Mínima(bar)

Média(bar)

Máxima(bar)

2680 5,00 7,10 9,202570 5,00 7,10 9,20

2510 5,00 7,10 9,201760 4,90 7,00 9,101160 4,90 6,90 9,00690 4,60 6,60 8,60360 3,50 4,90 6,40

5.3.2.4) Pressão do Óleo Lubrificante Resfriamento dos Pistões


6,0 bar a 2570 kW




A pressão máxima no sistema é limitada pela válvula de alívio de pressão em 9 ±

1 bar (item 3.16.2.5 do Manual de Oficina) [18].

Potência(kW)

Mínima(bar)

Média(bar)

Máxima(bar)

2680 6,00 9,20 10,002570 6,00 9,10 10,002510 5,90 9,00 10,001760 5,00 7,50 10,001160 3,80 5,70 7,60690 2,70 4,10 5,50360 1,50 2,70 3,60



39

5.3.2.5) Pressão do Óleo Lubrificante no Último Mancal


5,0 bar a 2570 kW




Potência(kW)

Mínima(bar)

Média(bar)

Máxima(bar)

2680 5,00 6,80 8,602570 5,00 6,80 8,602510 5,00 6,80 8,601760 4,90 6,80 8,601160 4,90 6,80 8,60690 4,60 6,50 8,30360 3,50 4,80 6,10

5.3.2.6) Pressão do Óleo Lubrificante Antes do Turbocompressor

A pressão máxima do sistema está limitada pela válvula redutora de pressão que

é ajustada em 2,5 bar (item 3.16.7 do Manual de Oficina) [18].

Através dos “Protocolos dos Testes de Recepção”, verificou-se que a pressão do

óleo permanece constante, independe da Potência desenvolvida pelo motor. A variação

entre a pressão média entre os motores e a máxima limitada pela válvula redutora de

pressão esta em torno de 16 %.

Estimou-se os limites (média ± 16 %).

Potência(kW)

Mínima(bar)

Média(bar)

Máxima(bar)

Todas 1,70 2,10 2,50



40

5.3.2.7) Pressão do Ar de Admissão (antes do compressor)

A MTU indica como depressão máxima: 150 mm H2O a 2570 kW

Através das variações entre a depressão máxima estabelecida pelo fabricante e a

pressão média para a mesma faixa de Potência (2570 kW), em torno de 33 %, estimou-

se os limites (média ± 33 %).

Potência(kW)

Mínima(mm H2O)

Média(mm H2O)

Máxima(mm H2O)

2680 -84,60 -126,30 -168,002570 -75,40 -112,50 -150,00

2510 -71,20 -106,30 -141,001760 -32,70 -48,80 -65,001160 -16,00 -23,80 -31,70690 -7,60 -11,30 -15,00360 -4,20 -6,30 -8,40

5.3.2.8) Pressão do Ar no Coletor de Admissão

A MTU indica a pressão de ? 1,2 bar a 2570 kW

A MTU recomenda na seção 2.12.1 do Manual de operação [17], a checagem da

pressão de ar de carga em intervalos regulares, bem como a necessidade de efetuar uma

revisão do sistema, sempre que mesma detectar uma queda de pressão superior a 0,15

bar da pressão observada durante o teste de aceitação.

Para efeito deste trabalho, utilizaremos o valor médio da pressão de ar de carga

dos motores acima relacionados, porém, este item de verificação deverá ser atualizado

em função dos valores reais de cada motor, verificado nos testes de bancada.

A pressão máxima no sistema é limitada pela válvula de alívio de pressão,instalada no turbocompressor, com pressão de abertura inferior a 1,5 bar, que é a

pressão de teste de estanqueidade da linha de ar do resfriador (seção 2.12.2, pág. 1 do

Manual operação [17]. As planilhas de aceitação em fábrica números 590 1070 e 590

1080 apresentam para as cargas de 2510 kW; 2570 kW e 2680 kW, pressão de ar de 1,3

bar no coletor, sendo provavelmente esta a pressão de abertura da válvula de alívio.



41

Através das variações entre as pressões médias para as faixas de Potência (360

kW e 2570 kW), com a depressão máxima de 0,15 bar, estimou-se os limites (média ±

0,15 bar).

Potência(kW)

Mínima(bar)

Média(bar)

Máxima(bar)

2680 1,04 1.19 1,342570 0,99 1,14 1,292510 0,95 1,10 1,251760 0,59 0,74 0,891160 0,32 0,47 0,62690 0,12 0,27 0,42360 0,05 0,20 0,35

5.3.2.9) Pressão da Água Doce de Resfriamento Após a Bomba

A MTU indica a pressão da água doce após a bomba em ± 2,9 bar a 2570 kW.

A variação entre a pressão estabelecida pela MTU (± 2,9 bar) com a pressão

média para a mesma faixa de Potência (2570 kW), fica em torno de 7,5 %, porém,

observa-se nos documentos citados em 5.2.3 a existência de pontos fora desse limite e

considerados normais pelo fabricante. Portanto, estimou-se os limites (média ± 20 %).

Potência(kW)

Mínima(bar)

Média(bar)

Máxima(bar)

2680 2,24 2,80 3,362570 2,16 2,70 3,242510 2,08 2,60 3,121760 1,44 1,80 2,16

1160 1,20 1,50 1,80690 0,88 1,10 1,32360 0,56 0,70 0,84



42

5.3.2.10) Pressão da Água Salgada Após a Bomba

A MTU indica que a pressão da água salgada após a bomba é igual a ± 3,0 bar a

2570 kW, porém não fornece as tolerâncias.

O formulário de prova de mar da Corveta Jaceguai, durante o teste de

“endurance” dos motores (2570 kW), registra 1,6 bar para a pressão da água salgada

após a bomba.

Na mesma linha, os formulários de teste de funcionamento dos motores das

Corvetas Inhaúma e Jaceguai (durante a construção) apresentaram as pressões de 0,4 bar

e 1,3 bar para as Potências de 360 kW e 1760 kW respectivamente. Estes valores estão

de acordo com as “papeletas de registro de funcionamento dos MCP” das Corvetas

Inhaúma, Jaceguai, Júlio de Noronha e Frontin. Os valores médios para as Potências de

690 kW, 1160 kW e 2510 kW foram obtidos por interpolação.

Através das variações entre as pressões estabelecidas pela MTU (± 3,0 bar), com

a média das pressões para a mesma faixa de velocidade (2570 kW), em torno de 40 %,

estimou-se os limites (média ± 40 %).

Potência

(kW)

Mínima

(bar)

Média

(bar)

Máxima

(bar)

2680 0,99 1,65 3,002570 0,96 1,60 3,002510 0,96 1,60 3,001760 0,80 1,40 2,001160 0,54 0,90 1,30690 0,35 0,60 0,90360 0,24 0,40 0,60

5.3.2.11) Pressão do Óleo Combustível Após do Filtro Duplex

A seção 1.4 do manual de operação da MTU [16] estabelece a pressão mínima

de 1,0 bar (2570 kW) na entrada da bomba injetora. O mesmo manual, na seção 2.11,

informa que a pressão de 1,0 bar na bomba injetora é garantida por uma válvula

reguladora de pressão, instalada na rede de retorno para o tanque de “overflow”. O

mesmo manual estabelece a pressão máxima da bomba em 2,5 bar, que é assegurado

pela instalação na bomba de uma válvula de alívio, com retorno para a aspiração da própria bomba.



43

Os valores médios para as Potência de 1285 kW (50% da Potência), 1930 kW

(75% da Potência), 2570 kW (100% da Potência) e 2680 kW (110% da Potência), foram

obtidos através dos formulários de teste de prova de mar da Corveta Jaceguai, teste de

funcionamento (durante a construção) das Corvetas Inhaúma e Jaceguai e das “planilhas

de condução dos motores” das Corveta Júlio de Noronha e Frontin. Os valores médios

para as Potências do quadro abaixo, foram obtidos por interpolação.

O critério para estabelecer a pressão máxima do sistema consistiu na verificação

da pressão máxima da bomba para a Potência de 2570 kW e na perda de carga mínima

dos filtros observado nas planilhas de aceitação em fábrica dos motores, para as diversas

faixas de Potência.

Através das variações entre a pressão máxima estabelecida pelo critério acima

(2,3 bar), com a pressão média para a mesma faixa de Potência (2570 kW), em torno de

40 %, estimou-se os limites de pressão máxima (média + 40 %).

Potência(kW)

Mínima(bar)

Média(bar)

Máxima(bar)

2680 1,00 1,65 2,302570 1,00 1,65 2,302510 1,00 1,65 2,301760 1,00 1,50 2,101160 1,00 1,40 1,96690 1,00 1,30 1,82360 1,00 1,20 1,68

5.3.2.12) Temperatura do Óleo Lubrificante Antes do Resfriador (Após o Motor)

A seção 2.9.9 do manual de operação [17] estabelece um diferencial mínimode 10 ºC entre as temperaturas de entrada (90 ºC a 2570 kW) e de saída do óleo pelo

resfriador, portanto, a temperatura máxima a plena carga é estimada em 100 ºC (2570

kW).

Através das variações entre a temperatura máxima (100 ºC a 2570 kW) e a

temperatura média para a mesma faixa de Potência, em torno de 16 %, estimou-se os

limites (média ± 16 %).



44

Potência(kW)

Mínima(ºC)

Média(ºC)

Máxima(ºC)

2680 75,47 89,85 104,232570 72,45 86,25 100,00

2510 68,14 81,12 94,101760 67,72 80,62 93,521160 64,30 76,55 88,80690 63,80 75,95 88,10360 63,23 75,27 87,31

5.3.2.13) Temperatura do Óleo Lubrificante Após Resfriador (Antes do Motor)




Potência(kW)

Mínima(ºC)

Média(ºC)

Máxima(ºC)

2680 55,32 73,76 92,202570 54,37 72,50 90,002510 51,30 68,40 85,501760 49,39 65,85 82,311160 48,80 65,07 81,34690 48,26 64,35 80,44360 48,13 64,17 80,21

5.3.2.14) Temperatura de Exaustão dos Cilindros

A MTU indica como temperatura máxima: 660 ºC a 2570 kW.

Através das variações entre a temperatura máxima (660 ºC a 2570 kW) e atemperatura média para a mesma faixa de Potência, em torno de 20%, estimou-se os


O Manual de operações [17], recomenda calcular o valor médio da temperatura

dos gases de exaustão obtidos para cada bancada e comparar com a temperatura obtida

em cada cilindro. A diferença entre o valor médio e a temperatura de exaustão do

cilindro não poderá exceder aos valores de 80ºC a 2570 kW, 60ºC a 1760 kW e 45ºC a

360 kW.



45

Potência(kW)

Mínima(ºC)

Média(ºC)

Máxima(ºC)

DiferençaMáxima

2680 446 557 668 802570 441 551 660 80

2510 434 543 650 601760 391 489 590 601160 348 435 520 60690 282 352 420 60360 206 258 310 45

5.3.2.15) Temperatura do Ar de Alimentação Após o Resfriador

A MTU indica como temperatura máxima: 50 ºC a 2570 kW.


temperatura média para a mesma faixa de Potência, em torno de 27%, estimou-se os

limites (média ± 27 %). Para este item a planilha de teste em fabrica do motor 590 1098

foi desconsiderado por apresentar valores inconsistentes.

Potência(kW)

Mínima(ºC)

Média(ºC)

Máxima(ºC)

2680 30,00 41,1 52,222570 29,90 39,6 50,002510 26,64 36,5 46,351760 26,50 36,3 46,101160 25,77 35,3 44,83690 23,72 32,5 41,27360 22,26 30,5 38,73

5.3.2.16) Temperatura da Água doce de Resfriamento Antes do Motor (Após o

Resfriador)

A MTU indica a temperatura mínima para a partida do motor em 40 ºC, o que

não caracteriza esta temperatura como mínima de operação.

O Manual de operação [17], na seção 2.10.4 informa que o regulador da

temperatura da água de resfriamento começa a atuar em 75 ± 2 ºC.

Foi verificado nos “protocolos de teste de recepção” e no formulário de provas

de mar da Corveta Jaceguai, uma variação média de 10 ºC entre as temperaturas da águana entrada e na saída do motor, para a Potência de 2570 kW. Considerando-se que a



46

temperatura máxima da água na saída do motor na Potência de 2570 kW é de 90 ºC, foi

estimada a temperatura de 80 ºC para a temperatura máxima da água na entrada do

motor.


temperatura média para a mesma faixa de Potência, em torno de 12,5 %, estimou-se os

limites (média ± 12,5 %).

Potência(kW)

Mínima(ºC)

Média(ºC)

Máxima(ºC)

2680 62,61 71,56 80,502570 62,26 71,15 80,00

2510 61,53 70,32 79,111760 60,24 68,85 77,451160 59,40 67,89 76,38690 58,78 67,18 75,58360 58,73 67,12 75,51

5.3.2.17) Temperatura da Água doce de Resfriamento Após o Motor




Potência(kW)

Mínima(ºC)

Média(ºC)

Máxima(ºC)

2680 71,71 81,49 91,27

2570 70,82 80,48 902510 67,98 77,25 86,521760 67,21 76,37 85,541160 65,93 74,92 83,92690 65,23 74,12 83,02360 65,01 73,87 82,74



47

5.3.2.18) Temperatura da Água do Mar

Máxima = 32 ºC (seção 2.9.9 do manual de operação [17])

Mínima = 0 ºC (especificado no contrato da Marinha do Brasil com a MTU)

5.3.2.19) Temperatura do Ar Exterior

Máxima = 35 ºC (seção 2.9.9 do manual de operação [17])

Mínima = - 4 ºC (especificado no contrato da Marinha do Brasil com a MTU)

5.3.2.20) Posição da Cremalheira

Os valores de médios foram obtidos dos “protocolos dos testes de recepção”, dos

motores 590 1079 e 590 1080 (Corveta Inhaúma); 590 1098 (Corveta Jaceguai) e 590

1100 (Corveta Júlio de Noronha).

A posição da cremalheira em milímetros apresenta medidas de deslocamento

diferentes entre os motores para uma mesma potência aplicada, portanto, esta

verificação é feita atualmente pelo percentual da curva MCR no painel do Controle da

Propulsão (CP).

Potência(kW)

Velocidade(rpm)

Curva MCR (%)

Média(mm)

2680 1490 --- 18,32570 1470 --- 18,02510 1400 94 17,91760 1200 77 14,3

1160 1000 63 11,9690 800 55 10,3360 600 45 8,6



48

5.3.2.21) Consumo de Óleo Lubrificante

A MTU informa que o consumo está compreendido na faixa de ± 2,5 a 4,0

g/kWh.

O consumo médio verificado nos testes de bancada dos quatro motores acima

relacionados ficou em 2,475 Kg/h a 2570 kW.

A verificação do consumo do óleo lubrificante é feita com o motor parado, não

sendo portanto, um parâmetro de verificação on-line.

5.3.2.22) Contra-Pressão na Exaustão

A MTU estabelece que a contra-pressão na exaustão deverá estar compreendida

entre 30 ± 3 mbar .

A contra-pressão na exaustão é normalmente verificada em teste de bancada e a

bordo durante as provas de mar do navio, através da adaptação de um tubo “U” com

água, não sendo portanto, um parâmetro de verificação on-line.

5.3.2.23) Análise dos Gases da Combustão

A avaliação dos gases de exaustão é feita atualmente em intervalos regulares

pela observação da sua coloração. A seção 5.3 do manual de operação [17] apresenta as

possíveis causas para as colorações abaixo:

- cinza claro boa combustão;

- preto combustão incompleta;

- azul excesso de óleo lubrificante no motor; e- branco combustível não inflamado.

A MTU não fornece informações a respeito da sobre-alimentação de ar, bem

como das estimativas de emissões de oxigênio (O2); dióxido de carbono (CO2);

monóxido de carbono (CO); óxidos de nitrogênio (NOx); hidrocarbonetos (HC);

material particulado (MP) e etc..

As estimativas para as emissões dos gases utilizadas neste trabalho foramobtidas através da análise dos dados coletados pelo U.S. Environmental Protection



49

Agency (USEPA) [22], em diversos navios, incluindo seis navios da U.S. Coast Guard

(USCG), para as condições de sem carga; 25; 50; 75 e 100% da potência máxima.

O USEPA não informa a características do ar de admissão, assumindo a

composição do ar como sendo 21% de oxigênio e 79% de nitrogênio, e a emissão de

NOx corresponde ao nível de NO medido, dividido por 0,94. Considera também como

razoável uma estimativa de erro de 20% nas emissões.

Os valores utilizados para a estimativa de emissão são conceituais, devendo ser

atualizado quando da operação dos motores em condições reais. Foram utilizados os

seguintes critérios / limites:

- O2 - valor médio das emissões dos navios da USCG, mais ou menos 20%;

Potência(kW)

Mínima(g/kWh)

Média(g/kWh)

Máxima(g/kWh)

2680 1292 1550 18602570 1300 1560 18722510 1333 1600 19201760 1458 1750 21001160 2167 2600 3120

690 14167 17000 20400360 83333 100000 120000

- CO2 - valor médio das emissões dos navios da USCG, mais ou menos 20% (o

valor máximo teórico para o CO2 é o estequiométrico);

Potência(kW)

Mínima(g/kWh)

Média(g/kWh)

Máxima(g/kWh)

2680 575 690 8282570 583 700 8402510 600 720 8641760 625 750 9001160 667 800 960690 1417 1700 2040360 4167 5000 6000



50

- CO - valor médio das emissões dos navios da USCG, mais ou menos 20%;

Potência(kW)

Mínima(g/kWh)

Média(g/kWh)

Máxima(g/kWh)

2680 0,65 0,78 0,942570 0,68 0,82 0,982510 0,92 1,10 1,321760 1,42 1,70 2,041160 3,58 4,30 5,16690 15,00 18,00 21,60360 68,33 82,00 98,40

- NOx - valor médio das emissões dos navios da USCG, mais ou menos 20%; e

Potência(kW)

Mínima(g/kWh)

Média(g/kWh)

Máxima(g/kWh)

2680 9,17 11,00 13,202570 9,42 11,30 13,562510 9,58 11,50 13,801760 10,00 12,00 14,41160 11,67 14,00 16,80690 19,12 23,00 27,60

360 125,00 150,00 180,00

- HC - valor médio das emissões dos navios da USCG, mais ou menos 20%.

Potência(Kw)

Mínima(g/kWh)

Média(g/kWh)

Máxima(g/kWh)

2680 0,05 0,06 0,072570 0,06 0,07 0,08

2510 0,08 0,09 0,111760 0,16 0,19 0,231160 0,67 0,80 0,96690 6,67 8,00 9,60360 58,33 70,00 84,00



51

5.3.3) Gráficos de Controle

Os gráficos de controle são formados de acordo com o modelo do sistema

americano, isto é, pela média que determina a linha média do gráfico (LM), pelo limite

superior que determina a linha superior de controle (LSC) e pelo limite inferior que

corresponde alinha inferior de controle (LIC).

Os pontos das curvas dos sistemas situados entre os limites indicam que o

sistema está sob controle, isto é, dentro dos valores permissíveis. Os valores situados

nos pontos limites das curvas ou superior a elas indicam a ocorrência de alguma falha

no sistema.

0

2 0

3 6 0

Variável Independente (Carga)

V a r i á v e l D e p e n d e n t e

LIC

LM

LCS

Figura 5.3 - Gráfico de Controle

5.3.3.1) Gráficos de Controle para o Motor Selecionado

As curvas relativas aos gráficos de controle foram obtidas através dos valores

das médias e dos máximos e mínimos estimados para cada parâmetro operacional

descrito no item 5.3.2.

As equações que representam a relação entre a potência aplicada ao motor

(variável independente) e, cada um dos parâmetros operacionais (variável dependente),

foram obtidas através do ajuste dessas curvas.



52

Para o ajuste das curvas dos parâmetros, foi utilizado o programa “GRAPHER

FOR WINDOWS”, que oferece uma função para ajuste das curvas. Esse programa

apresenta as seguintes funções para ajuste: Linear (y = Ax + B); Logarítima (y = A

Ln(x) + B); Exponencial (y = AeBx); Potência (y = A xB); Polinômial (y = Ax através da

origem). O ajuste das curvas foi realizado, selecionando-se uma das expressões acima.

Os valores obtidos foram considerados bons, porém em alguns casos houve a

necessidade de reajuste nas curvas.

Os valores determinados e da curva ajustada para os parâmetros dos sistemas são

apresentados no Apêndice “B”.

Os gráficos de controle para cada parâmetro são apresentados no Apêndice “C”

deste estudo. As linhas cheias representam os valores máximos e mínimos das curvasajustadas, enquanto a linha pontilhada representa os valores das médias obtidas através

dos documentos citados no item 5.3.2.



53

5.3.3.2) Expressões Matemáticas para os Parâmetros

As expressões matemáticas dos parâmetros obtidas com o ajuste das curvas são

apresentadas no quadro 5.4. As curvas foram obtidas para a variação da potência

compreendida entre a mínima de 360 kW e a máxima de 2680 kW.

Quadro 5.4 – Expressões Matemáticas para os Parâmetros Operacionais do Motor

MTU 16 V 956 TB91

Parâmetros Expressões Figura

Pressão de Combustão LCS - y = 45,6

LCI - y = 34,2

5.4

Pressão O.L. Antes do Motor (Antes do Filtro)

LCS - y = -1E-06x2 + 0,0042x + 5,3537

LIC - y = -5E-07x2 + 0,0022x + 3,0381

5.5

Pressão O.L. Antes do Motor (Após do Filtro)

LCS - y = -1E-06x2 + 0,0041x + 5,5497

LIC - y = -5E-07x2 + 0,0022x + 3,038

5.6

Pressão O.L. Resfriamentodos Pistões

LCS - 3,32Ln(x) - 16,187

LIC - 2,36Ln(x) - 12,377

5.7

Pressão O.L. no ÚltimoMancal

LCS - y = -1E-06x2 + 0,004x + 5,3264

LIC - y = -6E-07x2 + 0,0024x + 2,9386

5.8

Pressão O.L. Antes doTurbocompressor

LCS - y = 2,5

LIC - y = 1,7

5.9

Depressão Ar de Admissão(Antes do Turbocompressor)

LCS - y = - 4E-09x3 + 4E-06x2 – 0,0127x+ 0,2929

LIC - y = -8E-09x3 + 7E-06x2 - 0,0246x +0,4135

5.10

Pressão do Ar no Coletor deAdmissão

LCS - y = 5E-08x2 + 0,0003x + 0,2273

LIC - y = 5E-08x2 + 0,0003x - 0,0727

5.11

Pressão da Água Doce deResfriam. (Após Bomba)

LCS - y = 0,0156x 0,675

LIC - y = 2E-10x3 - 9E-07x2 + 0,0017x +

0,06

5.12



54

Quadro 5.4 – continuação

Pressão da Água Salgada deResfriam. (Após a Bomba)

LCS - y = 9E-08x2 + 0,0008x + 0,2849

LIC - y = 0,3994Ln(x) - 2,17

5.13

Pressão do Óleo Diesel Apóso Filtro

LCS - y = 0,0003x + 1,55

LIC - y = 1

5.14

Temperatura O.L. Antes doResfriador

LCS - y = 0,006x + 83,638

LIC - y = 0,0044x + 60,565

5.15

Temperatura O.L. Após oResfriador

LCS - y = 3E-06x2 - 0,0051x + 82,199

LIC - y = 2E-06x2 - 0,0031x + 49,345

5.16

Temperatura de Exaustão dos

Cilindros

LCS - y = 178,03Ln(x) - 739,61

LIC - y = 118,75Ln(x) - 490,51

5.17

Temperatura do Ar deAdmissão Após Resfriador

LCS - y = -6E-07x2 + 0,0064x + 37,409

LIC - y = -2E-07x2 + 0,0035x + 21,339

5.18

Temperatura da Água Docena Entrada do Motor (Após oResfriador)

LCS - y = 73,501e3E-05x

LIC - y = 0,0017x + 58,221

5.19

Temperatura da Água Doce(Após o Motor)

LCS - y = 0,0032x + 80,774

LIC - y = 0,0025x + 63,951

5.20

Análise da Emissão (O2) LCS - y = 1,5E+10x-2,0165LIC - y = 1,04E+10x-2,016

5.21

Análise da Emissão (CO2) LCS - y = 891217x-0,9045

LCI - y = 619814x-0,9047

5.22

Análise da Emissão (CO) LCS - = 7E+07x-2,2966

LIC - y = 5E+07x-2,2964

5.23

Análise da Emissão (NOx) LCS - y = 55455x-1,0311

LCI - y = 38515x-1,0311

5.24

Análise da Emissão (HC) LCS - y = 6E+10x-3,4698

LCI - y = 5E+10x-3,5003

5.25



55

6) PROGRAMA DE MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO

O programa de monitoração e diagnóstico de motores de propulsão marítima foi

desenvolvido por meio do “software” “LabVIEW” na versão 6.0.2. da “National

Instruments”, a partir do perfil dos parâmetros operacionais do motor diesel MTU 16 V

956 TB91, para qualquer condição de carga aplicada.

6.1) Descrição Geral do Programa

O programa recebe as informações “on line” provenientes de 58 sensores

instalados no motor. Os dados provenientes dos sensores são inicialmente analisados

para determinar se eles são válidos, isto é, se estão dentro da faixa de operação esperada para a potência aplicada.

O programa apresenta na tela do computador as informações operacionais

captadas pelos seguintes sensores instalados no motor:

- Potência aplicada;

- Pressão do ar antes dos turbocompressores das Bancadas A e B;

- Pressão do ar nos coletores das Bancadas A e B;

- Temperatura do ar antes do turbocompressores;

- Temperatura do ar nos coletores das bancadas A e B;

- Pressão do óleo combustível antes da bomba injetora;

- Pressão do óleo lubrificante antes e depois do filtro;

- Pressão do óleo lubrificante no último mancal;

- Pressão do óleo lubrificante resfriamento dos pistões;

- Pressão do óleo lubrificante antes do turbo;

- Temperatura do óleo lubrificante na entrada e na saída do motor;

- Pressão da água doce de resfriamento após a bomba;

- Pressão da água salgada;

- Temperatura da água doce de resfriamento antes e após o resfriador;

- Temperatura da água salgada;

- Temperatura de exaustão para cada cilindro;

- Pressão de combustão em cada cilindro; e

- Análise dos gases da exaustão (CO2; CO; O2; NOx e HC).



56

O sistema de proteção é composto de dois alarmes (um visual e outro sonoro)

que são comuns a todos os sensores, atuando sempre que algum limite estabelecido para

cada um dos parâmetros operacionais for ultrapassado, e outros 57 alarmes visuais que

estão instalados junto ao indicador de cada parâmetro em particular (exceto para a

potência aplicada), que atuam como alerta em caso de algum item de monitoração se

encontrar nas proximidades dos limites estabelecidos (aproximadamente 90% limite

superior e 110% do limite inferior).

A figura 6.1 abaixo, apresenta o “layout” da tela de monitoração, onde além dos

indicadores dos parâmetros operacionais e alarmes, já descritos acima, também

apresenta um quadro para as “CAUSAS PROVÁVEIS (CP)” e quatro teclas: “Gravar

CP OFF/Gravar CP ON”; “tendência OFF/tendência ON”; “Reset” e “Parar”.

figura 6.1 - “layout” do programa

O quadro de “CAUSAS PROVÁVEIS (CP)” apresenta como o próprio nome

diz, as possíveis causas, sempre que uma ou mais falhas for detectada, na seqüência em

que os fatos forem acontecendo.



57

figura 6.2 – Indicação de Falha na Tela do Computador

A tecla “Gravar CP OFF” tem como finalidade, quando acionada (Gravar CP

ON), gerar um arquivo de texto (.TXT), na mesma pasta de arquivo do programa, com

data/hora, sempre que uma ou mais falhas for detectada, na seqüência em que os fatos

forem acontecendo.

figura 6.3 – Arquivo de Texto Gerado pelo Sistema



58

Figura 6.4 – Localização do Arquivo 08 11 06 15 32.TXT

A tecla “Tendência OFF” quando acionada (Tendência ON), apresenta na tela do

computador o gráfico do sensor que estiver previamente selecionado, à esquerda do

gráfico, na “Lista de Parâmetros”. O gráfico pode ser visualizado a qualquer instante e

caso mantido selecionado, registra até as 12 (doze) últimas horas após a seleção,

independente do acionamento ou não da tecla “Tendência OFF”/Tendência ON”.

No gráfico são registrados: a potência aplicada ao motor; a condição atual do

parâmetro selecionado e os limites (superior e inferior) deste parâmetro para a potência

aplicada.

A visualização do gráfico de qualquer outro parâmetro, é feita através da seleção

deste parâmetro na “Lista de Parâmetros”.

O software não dispõe de dispositivo para gravação automática dos gráficos,

sendo necessário à utilização das ferramentas disponíveis no “windows”, na seguinte

seqüência: “Alt” + “Print Screen”; “Iniciar”; “Programas”; “Acessórios”; “Paint”;

“Ctrl” + “V”; selecionar o gráfico; “Ctrl” + “C”; “Iniciar”; “Programas”; “Word” e

“Ctrl” + “V”.



59

Figura 6.5 – Tela com Gráfico de Tendência

A tecla “Reset” é utilizada pelo usuário para reconhecer/desenergizar os alarmes

gerais (visual e sonoro) logo após a partida do motor, quando diversos dos parâmetros

operacionais estão fora dos limites de operação ou quando do restabelecimento do

funcionamento “normal” de algum parâmetro.

A tecla “Parar” é utilizada para paralisar a operação do sistema, quando da

paralisação do motor.

6.2) Exemplos de Funcionamento do Programa

6.2.1) Alarme visual de alerta

Alarme visual de “alerta” acionado, indicando que a temperatura do Óleo

Lubrificante antes do motor (após o resfriador) está próxima de um dos limites

operacionais.



60

Figura 6.6 – Alarme de Alerta Acionado

O gráfico da figura 6.7 indica que a temperatura do óleo lubrificante, antes do

motor entrou na faixa de alerta, isto é, está próxima do limite superior.

Figura 6.7 – Gráfico Indicativo da Temperatura do óleo Lubrificante



61

6.2.2) Baixa Temperatura de Exaustão em um dos Cilindros

O sistema atua para a condição da baixa temperatura de exaustão do cilindro nos

seguintes casos: quando atinge a temperatura mínima para a potência aplicada, quando

se encontrar muito abaixo da média da temperatura dos demais cilindros da sua bancada

ou quando do somatório dos dois casos.

A figuras 6.8 apresenta a atuação dos alarmes em função da ocorrência de baixa

temperatura no cilindro B4.

Figura 6.8 – Falha no Cilindro B4

6.2.2.1) Temperatura do Cilindro Muito Abaixo da Média da Bancada (Acima da

Mínima para a Potência Aplicada)

A janela da figuras 6.9 abre na tela automaticamente e assinala que a

temperatura do cilindro “B4” está muito abaixo da média dos demais cilindros da

bancada “B”, e apresenta as causas prováveis.



62

Figura 6.9 – Causas Prováveis da Baixa Temperatura no Cilindro “B4”

A figura 6.10, confirma que a temperatura do cilindro “B4” se encontra acima datemperatura mínima prevista para a potência aplicada, porém, bem inferior ao verificado

para os demais cilindros da mesma bancada.

Figura 6.10 – Temperatura de Exaustão do Cilindro “B4”



63

Figura 6.11 – Registro em Arquivo (.TXT) da Falha com Data/Hora e Causas Prováveis

6.2.2.2) Temperatura Abaixo da Mínima para a Potência Aplicada

Para esta situação o sistema irá abrir a janela da figura 6.12, indicando que a

temperatura do cilindro “B4” atingiu ou ultrapassou o limite inferior previsto para a

potência aplicada.

Figura 6.12 - Causas Prováveis da Baixa Temperatura no Cilindro “B4”

A figura 613, mostra a temperatura do cilindro “B4” no limite inferior e abaixo

da temperatura mínima prevista para a potência aplicada.



64

Figura 6.13 – Temperatura de Exaustão do cilindro “B4”

Figura 6.14 – Registro em Arquivo (.TXT) da Falha com Data/Hora e Causas prováveis



65

6.2.2.3) Temperatura Muito Abaixo da Média dos Demais Cilindros e na Mínima

ou abaixo da Mínima para a Potência Aplicada

Para esta situação o sistema irá abrir a janela das “Causas Prováveis”, com o

somatório do descrito nas figuras 6.9 e 6.12, assim, o “Registro da Falha” também

apresentará o somatório do descrito nas figuras 6.11 e 6.14.

O gráfico da temperatura no cilindro apresentará a mesma configuração do

gráfico da figura 11.

6.2.3) Alta Pressão do Óleo Lubrificante para o Turbocompressor

A figuras 6.15 apresenta a atuação dos alarmes em função da ocorrência

de alta pressão do óleo lubrificante antes do turbocompressor.

6.15 – Indicação de Falha no sistema de Óleo Lubrificante Antes do Turbocompressor

A janela da figuras 6.16 abre na tela automaticamente e assinala que a pressão

do óleo lubrificante para o turbocompressor está alta, e apresenta as causas prováveis.



66

Figura 6.16 - Causas Prováveis da Alta Pressão do Óleo Lubrificante para o

Turbocompressor

A figura 6.17, mostra a pressão do óleo lubrificante para o turbocompressor no

limite superior e acima da pressão máxima prevista para a potência aplicada.

Figura 6.17 – Pressão do Óleo Lubrificante para o Turbocompressor



67


6.3) Diagnóstico

Diagnósticos como já foi descrito anteriormente, são preceituados como o meio

de se interpretar o comportamento “não normal” ou inesperado de um sistema. De uma

maneira geral, o diagnóstico é obtido pela análise das variações dos parâmetros

operacionais interligados. Abaixo, alguns exemplos de diagnóstico.

6.3.1 Alarme de Baixa Pressão do Óleo lubrificante Antes do Filtro.

A figura 6.19 apresenta a tela com o alarme de baixa pressão do óleo lubrificanteantes do filtro acionado.

Figura 6.19 – Tela com Alarme de Baixa Pressão Antes do Filtro Acionado

A análise da figura 6.19 é suficiente para diagnosticar a falha do sensor, visto

que não houve alterações nos outros parâmetros do sistema.



68

6.3.2 Diversos Alarmes Acionados

A figura 6.20 apresenta a tela com diversos alarmes acionados.

Figura 6.20 – Tela com Diversos Alarmes Acionados

O quadro de “Causas Prováveis” apresenta na tela do computador as possíveis

causas para cada um dos alarmes.

Figura 6.21 – Quadro de Causas Prováveis para os Diversos Alarmes



69

A análise do arquivo 10 11 01 21 44.TXT (figura 6.22), mostra a baixa pressão

da água salgada de resfriamento como a origem do elevado número de alarmes

acionados, estando o diagnóstico relacionado a problemas na da bomba ou na sucção da

mesma.


6.3.3) Alarme por Baixa Pressão de Combustão

A figura 6.23 apresenta a tela com o alarme de baixa pressão de combustão do

cilindro “A2” acionado.



70

Figura 6.23 – Tela com Alarme de Baixa Pressão de Combustão no Cilindro “A2”

Ao analisar as causas prováveis da figura 6.24, podem ser descartadosimediatamente, os itens relacionados ao sistema de ar de alimentação, combustível

inadequado, ar no combustível e contaminação do combustível por água salgada,

problema na bomba injetora e problema na cremalheira, pois apenas um dos cilindros

apresentou baixa pressão de combustão. A possível falha do sensor pode ser descartada

pois houve alteração na temperatura da exaustão do referido cilindro (figura 6.23).

Portanto, as causas prováveis ficam reduzidas à injeção insuficiente de combustível

(bico injetor avariado ou vazamento pela rede de alimentação do combustível após a bomba injetora), válvulas, camisas ou anéis de seguimento dando passagem.



71




72

7 CONCLUSÕES

Este trabalho se propôs a desenvolver um “software” para a monitoração e

diagnóstico “on line” para motores de propulsão marítimo, tendo como base o motor MTU 16V 956 TB91, através das variações dos parâmetros operacionais.

O “software” desenvolvido elimina as dificuldades enfrentadas pela tripulação

de máquinas dos navios da Marinha do Brasil, relatados por BAPTISTA [2], quando da

aplicação do sistema especialista “ATEMDI”, ou seja:

- repetir as condições de carga (potência) das análises anteriores;

- sistema “off-line”, exigindo que a coleta de dados seja feita através da leitura

dos instrumentos (nem sempre aferidos ou em locais de fácil acesso);

- instalar periodicamente medidores de pressão em cada cilindro do motor;

- repetir o procedimento em curtos intervalos de tempo (100 h); e

- receber do sistema diagnósticos contendo informações não condizentes com

o motor em análise (árvores de falhas genéricas).

Ao contrário do sistema especialista “ATEMDI” que desenvolveu as árvores de

falhas e a matiz de diagnósticos de forma genérica, o “software” desenvolvido utiliza

árvores de falhas e de matriz de diagnóstico desenvolvidos exclusivamente para o motor

em questão, portanto, as informações necessárias para os diagnósticos das falhas são

sempre condizentes com o motor utilizado.

O “software” desenvolvido apresenta as seguintes evoluções em relação ao

sistema especialista “ATEMDI”:

- monitoração instantânea (on-line);

- monitoração independente da potência aplicada ao motor;

- emite sinal de alerta sempre que algum parâmetro estiver próximo a um dos

limites estabelecidos de operação;

- emite sinal de alarme visual e sonoro sempre que algum parâmetro

ultrapassar um dos limites estabelecidos de operação;

- análise da tendência on-line, independente da potência aplicada;

- maior número de parâmetros operacionais monitorados;

- diagnósticos mais precisos; e

- registro gráfico das falhas, durante todo o período de operação do motor.



73

O software é abrangente, podendo ser utilizado em qualquer motor diesel. Para

tanto, é necessário efetuar a obtenção/revisão dos seguintes itens que são inerentes a

cada motor:

- curvas matemáticas para os valores limites de operação dos parâmetros

operacionais, para cada faixa de potência aplicada; e

- “Árvores de Falhas/matriz de diagnóstico” para as causas prováveis das

avarias.

Considerando que os parâmetros para a pressão de combustão foram obtidos

através de uma fórmula prática em função da pressão de compressão e que a emissão

dos gases de exaustão foram obtidos de navios diferentes com motores diferentes, faz-se

necessário a atualização destes valores, de preferência quando dos novos testes de

bancada dos motores.

Como recomendações de continuidade desta linha de pesquisa, para futuro

aprimoramento deste “software”, podem ser citados:

- acréscimo de um dispositivo para que os gráficos dos parâmetros

operacionais possam ser visualizados desde o momento da partido do motor;

- acréscimo de um dispositivo para a gravação/impressão dos gráficos

selecionados, independentes dos recursos do “paint/windows”; e

- Desenvolvimento de um sistema especialista.



74

APÊNDICE “A”

A-1 - Sistema de Óleo Combustível e Injeção de Combustível

Pressão do Combustívelantes da Bomba Injetora

Baixa Alta

Instrumentação

Redes dos Redes avariada

instrumentos obstruídas

obstruídos

Instrumento Problema na

avariado bomba

acoplada

Redes com

vazamento Filtros vazamento Descarga

obstruídos pelos mancais insuficiente

do eixo (desgaste)

Válvula de alivio avariada

(com passagem) Tanque de Combustível Pré-filtro Filtro do motor

serviço sujo (cesta) (cartucho)

vazio obstruído obstruído

Figura A-1.1 – Árvore de falhas – Sistema de Combustível - Pressão de Combustível

Antes da Bomba Injetora



75

Pressão de Combustão

Baixa Alta

Sincronização Quantidade Combustível Combustível Ar no Detonação Combustível

Inadequada dos insuficiente de contaminado c/ inadequado combustível em excesso

Injetores (atraso) combustível água salgada

Ajuste Cames de acio_ Resfriador de ar Tanque serviço Combustível Bicos injetores

Incorreto namento Bomba com vazamento contaminado c/ de qualidade vazando

desgastado (linha de água) água salgada inferior

Ajuste incorreto Sincronização da cremalheira

Bomba injetora Problema na Bico injetor Vazam. externos inadequada dos

Avariada cremalheira avariado Bomba injetora injetores(adiant.)

Bomba injetora

Bicos injetores desbalanceada

Mola do Mola com Retentor da vazando

Êmbolo Ajuste válv. Recalque Seguir as

Avariada inadequado danificado instruções do Problema na

manual MTU - cremalheira

haste ou Assento da Vazamento nas localização de

Êmbolo Agulha linhas de alta avarias

Travado avariado pressão Cap. 5.1 - pág. 1

Orifícios do Válvula válvula injetora

Cilindro bico injetor danificada ou travada

ou êmbolo obstruídos seu assento

Avariado

Válvula de Bico injetor Parafuso e/ou

Recalque sujo mola de ajuste

inoperante quebrado (s)

Cremalheira Cremalheira Luva ou manga Pinhão

travada desgastada desgastada desgastado

Falha na Buchas do sist .

lubrificação De transmissão

avariadas

Figura A-1.2 – Árvore de falhas – Sistema de Combustível – Pressão de Combustão



76

Temperatura de Exaustão

Baixa Alta

Quantidade Sincronização Alguns cilindros Detonação Sincronização Bomba injetando

insuficiente de inadequada dos param inadequada dos combustível

combustível injetores(adiant.) injetores(atraso) em excesso

AjusteDispositivo de

Injeção Ajuste Cames de Ajuste incorreto

incorreto ou injetor com incorretoacionamento

da Bomba da cremalheira

defeito desgastado

Válvula

Bomba injetora Válvula injetoraVazam.externos Problema na danificada ou

avariada avariada Bomba injetora cremalheira seu assento

válvula injetora

Mola do Mola com Retentor da travada

êmbolo ajuste válv. Recalque

avariada inadequado avariado

Problema na

haste ou Válvula injetoraVazamento

nas cremalheira

êmbolo travada linhas de alta

travado pressão

Cilindro Orifícios do

ou êmbolo bico injetor Cremalheira Cremalheira

avariado obstruídos travada desgastada

Válvula de

recalque

inoperante Falha na Buchas dosist. Luva ou manga Pinhão

lubrificaçãode

transmissão desgastada desgastado

avariadas

Figura A-1.3 – Árvore de falhas – Sistema de Combustível – Temperatura de Exaustão



77

A-2 - Sistema de Ar de Alimentação e Exaustão (Gases de Descarga)

Pressão do Ar de AdmissãoAntes do Turbocompressor

Baixa Alta

Filtro de ar Silencioso de Sobrevelocidade

obstruídoar de

admissão no

obstruído turbocompressor

Baixa Temp. Avaria noContra

pressão Alta temperatura

gases de turbocompressor excessiva na na

exaustão exaustão exaustão

Figura A-2.1 – Árvore de falhas – Sistema de Ar de Alimentação / Exaustão – Pressão

do Ar de Alimentação Antes do Turbocompressor



78

Pressão do Ar de AlimentaçãoAntes do Resfriador

Baixa Alta

Turbo-carrega_ Admissão de ar Resfriador de Turbo-carrega_

dor com obstruída ar obstruído dor com

problema (linha de ar) problema

Baixa Filtro de Silencioso do Alta

rotação admissão de ar ar de admissão rotação

obstruído obstruído

Palhetas daRotor do turbina Válv. "bay-pass"

compressor avariada ou "wastegate"

avariado Baixa vazão avariada

na descarga

Corpo Baixa de gases

estranho temperatura de exaustão

Problema Problemas no contra pressão

Rotor solto no mancal sistema de excessiva na

no eixo combustível exaustão


do Ar de Alimentação Antes do Resfriador de Ar



79

Baixa Pressão do Ar de AlimentaçãoApós o Resfriador

Entrada de ar Turbo-carrega_ Resfriador de ar Válvula admissãoobstruída dor com obstruído e/ou exaustão

problema (linha do ar) com problemas

Filtro de ar Baixa Rotor do Válvula

obstruído rotação compressor quebrada

danificado

Silencioso de Válvula

ar de admissão Rotor carbonizada

obstruído solto no

eixo

Válvula de

fechamento Mancal com Partículas de

rápido fechada problemas carbono entre o

assento e válvula

Corpo Assento da

Palheta da estranho válvula com

turbina problema

avariada Aberta

Molas emperrada

Baixa vazão Baixa enfraquecidas

dos gases de temperatura (destemperadas)

descarga de exaustão Depósito de

resina

contra pressão Problemas no Haste Mola quebrada

excessiva na sistema de empenada ou enfraquecida

exaustão combustível

Figura A-2.3 – Árvore de falhas – Sistema de Ar de Alimentação / Exaustão – Baixa

Pressão do Ar de Alimentação Após o Resfriador de Ar



80


BAIXA ALTA

Entrada de ar Resfriador de ar Turbo-

carrega_ Alta Baixa

obstruída Obstruído dor com pressão do temperatura do

(linha do ar) problema ar de admissão ar de admissão

Filtro de ar Baixa Rotor do Problema Baixa

obstruído Rotação compressor no temperatura da

danificado turbocompressor água do mar

Silencioso de

ar de admissão

obstruído Resfriador de ar Rotor Válvula de Válvula de

Obstruído solto no admissão exaustão

(linha da água) eixo com problemas com problemas

Alta temperatura Mancal com

do ar de problemas Balancim com Válvula

alimentação folga excessiva exaustão

Palheta da carbonizadaturbina Corpo

avariada estranho Assento da Carbono no

válvula com assento das

problema válvula

Baixa Baixa vazão

temperatura dos gases de Molas Haste Aberta e/ou

de exaustão Descarga enfraquecidas empenada emperrada

Problemas no Contra pressão Haste Balancim com sistema de excessiva na empenada folga excessiva

combustível desc. de gases

Prob. Assento Depósito de Molas

da válvula resina enfraquecidas


de Combustão



81

Alta Temperatura do Ar Após o Resfriador de Ar

Resfriador de ar Bomba de água Rede de água Rede de água

obstruído (linha salgada com salgada obstruída salgada vazando

de água salgada) problema (antes do resfriador) (antes do resfriador)

Figura A-2.5 – Árvore de falhas – Sistema de Ar de Alimentação / Exaustão – Alta

Temperatura do Ar Após o Resfriador de Ar

Temperaturados Gases de Descarga

Baixa Alta

Alguns Motor recebe Motor em Combustível

cilindros muito pouco sobrecarga em excesso

param ar

Problema na Injetor ou Válvula de Filtro de ar

válvula de dispositivo de fechamento sujo

admissão de ar injeção rápido fechada

ou de exaustão avariado

Refrigeração do Perdas de ar Turbo

ar de sobrealim. na aspiração compressor

deficiente avariado ou sujo

Haste da Válvulas Folga das Molas das

válvula travadas válvulas válvulas

quebrada excessiva quebradas

Balancins

apresentam

desgaste

Figura A-2.6 – Árvore de falhas – Sistema de Ar de Alimentação / Exaustão – Alta

Temperatura dos Gases de Exaustão



82

Contra Pressão Excessivana Exaustão

Válvula borboleta Silenciosoantes do turbo obstruído

Travada

Carbonização Passagem de Falha na Resíduos

óleo drenagem ou da combustão

Lubrificante Limpeza incompleta

Água salgada Alta pressão Baixa pressão Problema no

proveniente da no Carter de ar de sistema de injeção

descarga molhada alimentação de combustível

Anéis raspadores Camisa de cilindro Excesso de

ou compressão com vestígio de óleo no

Danificados Trabalho Carter

Figura A-2.7 – Árvore de falhas – Sistema de Ar de Alimentação / Exaustão – Contra

Pressão Excessiva na Exaustão



83

Coloração dos Gases deExaustão

Azul Preto Branco

Nível de óleo Combustão Combustível

muito alto incompleta não inflamado

no motor

Motor

muito frio

Anéis raspadores Camisas cilindro

ou compressão com vestígio de danificados trabalho

Água no Entrada de água

combustível nas câmaras dos

cilindros

Regulagem Baixa pressão contra pressão Problema no Problema na

deficiente do de ar de excessiva na sistema de válvula de

regulador do alimentação exaustão dos injeção de admissão de ar

motor gases combustível ou de exaustão

Figura A-2.8 – Árvore de falhas – Sistema de Ar de Alimentação / Exaustão –

Coloração dos Gases da Exaustão



84

Análise dos GasesDe Exaustão

Material parti- Hidrocarbonetos Alto CO Alto O2 Alto NOX

culado, fumaça Baixo CO2

e fuligem

Produtos da Excesso de combustão ar na

incompleta alimentação

Combustível Óleo lubrificante Temperatura da

não queimado não queimado na água resfriamento

Combustível na combustão combustão muito baixa parcialmente

queimado

Ar e/ou Válv. Alívio do

tempo de queima turbocompressor

Motor em baixa insuficientes travada fechada

carga p/ longo

tempo contínuo

Combustível Motor em baixa Excesso de

inadequado carga p/ longo ar na tempo contínuo alimentação

Enxofre e/ou Longo período de Sincronização Alta Alta

cinza em níveis combustão a altas inadequada dos temperatura temperatura de ar

elevados temperaturas injetores(atraso) na combustão de alimentação

Figura A-2.9 – Árvore de falhas – Sistema de Ar de Alimentação / Exaustão – Análise

dos Gases da Exaustão



85

A-3 - Sistema do Cilindro

Vácuo no Carter (Pressão no Cárter)

Baixa(Alta)

Gases da Água no

combustão óleo

no cárter

Camisas Fuga de água Vazamento

desgastada pela na carcaça

ou arranhada camisa do motor

Figura A-3.1 – Árvore de falhas – Sistema do Cilindro – Vácuo no Cárter



86


Baixa Alta

Camisas gastas Engripamento Válvulas com Aneis de com_ Falha na

trincadas ou Do problema pressão gastos refrigeraçãoarranhadas

(faixa) Pistão ou quebrados do cilindro

Camisa deformada Junta dando Carga

(excesso de torque na passagem excessiva no

Fixação do cabeçote) (cabeçote/bloco) cilindro

Torque

inadequado nos

Folga Vazamento Haste prisioneiros

Excessiva pelo empenada

assentamento Falha na

instalação

Falha na Resfriamento Pistão Resíduos da

lubrificação ineficiente em mau combustão prisioneiros das camisas estado incompleta cizalhados

(torque

excessivo)

ÓleoBaixa

pressão

lubrificante do óleo

inadequado Lubrificante

Figura A-3.2 – Árvore de falhas – Sistema do Cilindro – Pressão de Combustão



87

A-4 - Sistema do Pistão / Biela

Vácuo no Carter (Pressão no Carter)

Baixa(Alta)

Gases da

combustão

no cárter

Pistão Problema Pistão com

com coroa nos anéis de coroa trincada

furada seguimento ou deformada

Falha no "spray" Desgastados Detonação ou

do injetor do óleo quebrados ou Alta temperatura

de resfriamento travados combustão

Figura A-4.1 – Árvore de falhas – Sistema do Pistão / Biela – Vácuo no Carter



88

Baixa Pressão de Combustão

Problema Anéis Anéis Anéis Engripamentona coroa desgastados quebrados presos nas do

do pistão canaletas pistão

Coroa do Impureza no Aresta, estrias Instalação Folga

pistão ar de admissão na camisa inadequada pistão/camisa

furada do cilindro insuficiente

Falha no "spray" Impureza no Folga insuficien_ Resfriamento do

do injetor do óleo óleo te na face interna pistão

de resfriamento combustível do anel deficiente

Coroa do Impureza no Folga insuficien_ Anéis

pistão trincada óleo te na abertura desgastados

ou deformada lubrificante do anel Depósito (pistão com jogo

de goma excessivo)

Detonação ou Falha na ou verniz

alta temperatura usinagem das Combustível

de combustão camisas Resíduos da inadequado

combustão Pressão

Coroa do incompleta insuficiente

pistão Tempo de no anel

solto / frouxo uso Excesso de

Falha na temperatura

Torque dos lubrificação Folga

parafusos inadequada

insuficiente no topo do anel

Pistão

Óleo Baixa pressão esbarrando no

lubrificante do óleo cilindro

inadequado lubrificante

Figura A-4.2 – Árvore de falhas – Sistema do Pistão / Biela – Pressão de Combustão



89

A-5 - Sistema dos Cabeçotes dos Cilindros

Figura A-5.1 – Árvore de falhas – Sistema dos Cabeçotes dos Cilindros – Vácuo noCárter



90


Baixa Alta

Cabeçote Junta Válvulas de ad_ Junta do

trincado dando missão/descarga cabeçote

passagem com problemas inadequada (fina)

Assento da

Choque térmico Defeituosa Haste válvula

(partida sem pré- ou não quebrada defeituoso

aquecimento) adequada Válv. descarga

Detonação Falha na Folga com excesso de

instalação excessiva na carbonização

válvula

Válv. descarga

Torque c/ depósito de

inadequado nos goma ou verniz

prisioneiros

Combustível

inadequado

Figura A-5.2 – Árvore de falhas – Sistema dos Cabeçotes dos Cilindros – Pressão de

Combustão



91

A-6 - Sistema do Eixo de Manivelas

Pressão do Óleo Lubrificante naEntrada do Motor (após resfriador)

Baixa Alta

desgaste dos Válvula redutora

mancais pressão travada

fechada

Obstrução à

passagem do

óleo no eixo de

manivelas

Figura A-6.1 – Árvore de falhas – Sistema do Eixo de Manivelas – Pressão do Óleo

Lubrificante Após Resfriador



92

Temperatura dos Mancais

Baixa Alta

Falha no sensor Atrito entre eixo

ou na de manivelas e

instrumentação mancais

Óleo lubrificante Falha do mancal Deformação no Bloco do motor Biela

contaminado eixo de deformado empenada ou

(partículas) manivelas torcida

Superaqueci- Martelo

Corrosão Desprendimento Sobrevelocidade mento hidráulico de material

do casquilho

Sobrecarga Água no

Óleo lubrificante Extrusão da Deflexão cilindro

contaminado ou capa do mancal excessiva

inadequado (casquilho roda)

Desalinhamento

Falha de do mancal

montagem Lubrificação da biela Filtro de

inadequada aspiração

Mancais obstruído

trocados

Válv. de alívio Óleo lubrificante Bomba de óleo

Casquilhos não com inadequado com

intercambiáveis problema (viscosidade) problema

trocados

Impureza entre Fadiga Folga vertical Casquilho Altura do encos-

o mancal e o insuficiente solto to excessivo ou

casquilho insuficiente

Casquilho com Casquilho mau Folga excessiva Torque insuf.

raios de concor- ajustado no no botão de parafusos de

dância fora da mancal localização fixação

especificação

Figura A-6.2 – Árvore de falhas – Sistema do Eixo de Manivelas – Temperatura dos

Mancais



93

A-7 - Sistema de Óleo Lubrificante

Vácuo no Cárter (Pressão no Cárter)

Baixa Alta(Alta) (Baixa)

Excesso de Baixo nível

óleo no de óleo

cárter no cárter

Figura A-7.1 – Árvore de falhas – Sistema de Óleo Lubrificante – Vácuo no Cárter

Pressão do Óleo LubrificanteApós as Bombas

Baixa Alta

Obstrução Obstrução

na Baixo nível Bombas de nas linhas de

aspiração do óleo óleo com abastecimento

no cárter problemas

Óleo diluído Válvula alívio da

por Vazamento bomba travada

combustível de óleo pelo Válvula de Desgaste fechada

sistema alívio travada excessivo das

Óleo inadequado aberta engrenagens Óleo

(baixa contaminado

viscosidade) com água

Figura A-7.2 – Árvore de falhas – Sistema de Óleo Lubrificante – Pressão do Óleo

Lubrificante Após as Bombas



94

Pressão do Óleo LubrificanteAntes do Filtro Combinado

Baixa Alta

Falha nas duas Viscosidade

Bocal de sucção válvulas de elevada ou

Óleo Lubri f. obstruído Desgaste sobrepressão água no óleo

não adequado (borra) excessivo nas

(baixa viscosid.) bombas Desgaste

Baixo nível excessivo nas

Vazamento pela de óleo no Obstrução na engrenagens

tubulação cárter tubulação Desgaste

excessivo nas

Vazam. de óleo buchas

Combustível para circuíto de Desgaste

no óleo água no resfriador excessivo no

corpo da bomba


Lubrificante Antes do Filtro Combinado



95

Pressão do Óleo LubrificanteApós o Filtro Combinado

Baixa Alta

Obstrução na

Óleo Lubrif. Vazamento pela Filtro linha de

não adequado tubulação combinado distribuição

(baixa viscosid.) obstruído

Viscosidade

Falha na elevada ou

válvula regula- Desgaste Válvula by-pass água no óleo

dora de pressão excessivo nos travada

mancais fechada Falha na

Combustível válvula regula-

no óleo Válv. Diferencial dora de pressão

pressão do filtro

travada fechada Válv. redutora Excesso de óleo

(2,5 bar) passando pelo

desregulada by-pass do f il tro


Lubrificante Após o Filtro Combinado



96

Pressão de Óleo Lubrificante paraResfriamento dos Pistões

Baixa Alta

Baixo nível Falha na

Filtro de óleo no válvula de

obstruído cárter sobrepressão

Válvula regulad. Bicos de

Vazamento pela pressão com injeção

tubulação problema obstruídos

Combustível Água no

Sensor no óleo óleo

avariado

Óleo Lubrif. Sensor

Desgaste não adequado avariado

excessivo na (baixa viscosid.)

bomba

Válvula by-pass

do filtro travada fechada

Desgaste Desgaste Desgaste

excessivo nas excessivo no excessivo nas

engrenagens corpo da bomba buchas


Lubrificante para Resfriamento dos Pistões



97

Pressão do Óleo Lubrificante paraResfriamento do Turbo Compressor

Baixa Alta

Óleo Lubrif. Vazamento pela Filtro combinado

não adequado tubulação obstruído Obstrução na

(baixa viscosid.) linha de

distribuição

Falha na

válvula regula- Desgaste Válvula by-pass Viscosidade

dora de pressão excessivo nos travada elevada ou

mancais fechada água no óleo

Combustível

no óleo Filtro Válv. Diferencial Falha na

de cesto pressão do filtro válvula regula-

obstruído travada fechada dora de pressão

Válv. redutora

(2,5 bar) Válv. redutora Excesso de óleo

desregulada (2,5 bar) passando pelo

desregulada by-pass do f il tro


Lubrificante para Resfriamento do Turbo Compressor



98

Temperatura do Óleo LubrificanteAntes do Resfriador

Baixa Alta

Tempo de Alta

pré-aquecimento Válv. Reguladora Motor em temperatura na

insuficiente temperatura sobrecarga exaustão

desregulada

Avaria no Alta temperatura

sistema de Defeito na Alta da água doce

pré-aquecimento instrumentação temperatura do no motor

ar de alimentação

Válv. Reguladora Defeito na Desgaste Baixo

temperatura instrumentação excessivo nível de óleo

desregulada dos mancais no cárter

Figura A-7.7 – Árvore de falhas – Sistema de Óleo Lubrificante – Temperatura do Óleo

Lubrificante Antes do Resfriador (após o motor)



99

Temperatura do Óleo LubrificanteApós Resfriador

Baixa Alta

Válv. Reguladora Trocador de

Tempo de temperatura calor Baixa pressão

pré-aquecimento desregulada muito sujo do óleo

insuficiente (circuito de óleo) lubrificante

Defeito na

Avaria no instrumentação Alta

sistema de temperatura Válv. reguladora

pré-aquecimento da água de temperatura

resfriamento desregulada

Trocador de Ar no

calor sistema de

muito sujo resfriamento

Gases da (circuito d`água)

combustão no

sistema de

resfriamento Água do sistema Defeito na

de resfriamento instrumentação

muitocontaminada

Figura A-7.8 – Árvore de falhas – Sistema de Óleo Lubrificante – Temperatura do Óleo

Lubrificante Após o Resfriador (antes do motor)



100

Consumo de Óleo Lubrificante

Baixa Alto

Junta de borra-

Água Erro de leitura Combustível Tubulação e/ou cha da camisa

no óleo na avaliação no óleo conexões com do cilindro

vazamentos avariada

Anéis

seguimento

Fuga nos tubos Camisas gastos, presos

Resfriador de ou suas conexões de cilindros ou com folga

óleo com nos injetores ou gastos ou incorreta

vazamento Camisa de disp. de injeção arranhados

cilindro Temperatura

Cabeçote com vazando Óleo lubrificante excessiva

vazamento no sistema de do óleo

resfriamento lubrificante

Carcaça do

motor com Resfriador de Turbocompress.

vazamento óleo Óleo lubrificante com retorno

avariado na câmara de de óleo

combustão obstruído

Selos do

sistema

Coroa do pistão Folga excessiva Alta pressão gastos ou

trincada ou entre guia e haste do óleo defeituosos

furada de válvulas no cárter

Figura A-7.9 – Árvore de falhas – Sistema de Óleo Lubrificante – Consumo de Óleo

Lubrificante



101

A-8 - Sistema de Resfriamento

Alta Temperatura da Água SalgadaAntes do Resfriador de Ar

Alta temperatura Defeito na

da água do instrumentação

mar

Figura A-8.1 – Árvore de falhas – Sistema de Resfriamento – Temperatura da Água

Salgada Antes do Resfriador de Ar

Temperatura da Água SalgadaApós do Resfriador de Ar

Baixa Alta

Falha na Problema no Baixa vazão Resfriador Falha na

instrumentação Turbocompressor da água obstruído instrumentação

salgada (lado da água)

Ar Filtro de Válvula de Bomba de Vazamento de

no sistema sucção isolamento água salgada água salgada

obstruído fechada com problema após a bomba

Figura A-8.2 – Árvore de falhas – Sistema de Resfriamento – Temperatura da ÁguaSalgada Após o Resfriador de Ar



102

Alta Temperatura da Água SalgadaApós do Resfriador de Óleo

Alta temperatura Falha na Baixa vazão da Resfriador Temperaturada água salgada instrumentação água salg. após obstruído elevada do

após resfr. de ar resfriador de ar (lado da água) óleo lubrificante

Válvula de Vazamento na

isolamento rede de

fechada água salgada


Salgada Após o Resfriador de Óleo

Temperatura da Água SalgadaAntes do Resfriador da Água Doce

Baixa Alta

Falha na Alta temperatura Falha na

instrumentação da água instrumentação

salgada

Baixa vazão da Alta temperatura

Ar Bomba água salgada pelo do óleo no

no sistema com problema resfriador do acoplamento

acoplam. HKS 80 HKS 80

Válvula de Vazamento na Filtro Resfriador Acoplamento

isolamento rede de obstruído obstruído HKS 80

fechada água salgada (lado da água) com problema


Salgada Antes do Resfriador de Água Doce



103

Alta Temperatura da Água SalgadaApós o Resfriador da Água Doce

Alta temperatura Baixa vazão da Falha na Alta temperaturada água doce água salg. pelo instrumentação da água salgada

de resfriamento resfriador antes resfriador

Resfriador Vazamento na

obstruído rede de

(lado da água) água salgada


Salgada Após o Resfriador de Água Doce



104

Temperatura da Água DoceAntes do Resfriador

Baixa Alta

Pré-aquecimento Falha no

insuficiente Pré-aquecedor Falha na regulador de

com instrumentação temperatura

problema

Falha na Alta temperatura

instrumentação Falha no Baixo nível no turbo-

regulador de de água doce compressor

temperatura no sistema Alta temperatura

na descarga

Baixo nível de Bomba de Ar Falha na válv. de gases

água no tanque água doce com no sistema reguladora de

de expansão problema pressão do tan- Lubrificação

que de expansão inadequada

Lubrificante Baixo nível deinadequado óleo lubrificante

no sistema


Doce Antes do Resfriador



105

Temperatura da Água DoceApós do Resfriador

Baixa Alta

Falha na Falha no Falha no

instrumentação regulador de Baixo nível regulador de

temperatura de água doce temperatura

no sistema

Falha na

Resfr. de água Baixa vazão da instrumentação

doce obstruído água salgada

Baixa vazão da (lado ág. salgada) no resfriador

água salgada pelo Circuíto de

resfriador do água doce

acoplam. HKS 80 Válvula de Vazamento na muito sujo

isolamento rede de

fechada água salgada


Doce Após o Resfriador

Pressão da Água SalgadaAntes da Bomba

Baixa Alta

Falha na Problema Falha na

instrumentação na sucção instrumentação

Filtro de Válvula de Ar

sucção isolamento no sistema

obstruído fechada

Figura A-8.8 – Árvore de falhas – Sistema de Resfriamento – Pressão da Água Salgada

Antes da Bomba



106

Pressão da Água SalgadaApós a Bomba

Baixa Alta

Problema

na sucção Bomba Obstrução Falha na

com após a instrumentação

problema bomba

Falha na

instrumentação Rede com Rede

vazamento obstruída

Válvula de Obstrução no Obstrução no Obstrução no Obstrução no

isolamento resfriador de resfriador de resfriador de resfriador do

fechada água doce óleo ar acoplam. HKS 80

Figura A-8.9 – Árvore de falhas – Sistema de Resfriamento – Pressão da Água Salgada

Após a Bomba



107

Pressão da Água DoceAntes da Bomba

Baixa Alta

Falha na valv.

Falha na reguladora de Falha na

instrumentação pressão do tan- Instrumentação

que de expansão

Ar

Tanque de no sistema Alta

expansão Temperatura

vazio da água de

Refrigeração

Vazamento de

água no Falha no Falha na valv.

sistema regulador de reguladora de

temperatura pressão do tan-

que de expansão

Figura A-8.10 – Árvore de falhas – Sistema de Resfriamento – Pressão da Água Doce

Antes da Bomba



108

Pressão da Água DoceApós a Bomba

Baixa Alta

Defeito na

Bomba instrumentação Resfriador

com problema obstruído

Rede

Vazamento pela obstruída Alta

tubulação temperatura

da água de

refrigeração

Defeito na

instrumentação

Falha no Falha na valv.

regulador de reguladora de

temperatura pressão do tan-

que de expansão

Figura A-8.11 – Árvore de falhas – Sistema de Resfriamento – Pressão da Água

Doce Após a Bomba



109

APÊNDICE “B” – Valores Determinados e da Curva Ajustada

B-1 - Sistema de Óleo Lubrificante (O.L.)

Quadro B-1.1 - Pressão do Óleo Lubrificante Antes do Filtro

Valores Determinados Valores da Curva Ajustada

Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 7,20 5,00 9,40 5,34 9,63 + 0,34 + 0,232570 7,20 5,00 9,40 5,34 9,74 + 0,34 + 0,342510 7,20 5,00 9,40 5,41 9,80 + 0,41 + 0,401760 7,10 4,90 9,20 5,36 9,85 + 0,46 + 0,651160 7,00 4,90 9,10 4,92 9,00 + 0,02 - 0,10690 6,70 4,60 8,70 4,31 8,31 - 0,29 - 0,39360 4,90 3,50 6,40 3,76 6,56 + 0,26 + 0,16

Quadro B-1.2 - Pressão do Óleo Lubrificante Após Filtro


Carga

(kW)

Y

(bar)

Yi

(bar)

Ys

(bar)

Y’i

(bar)

Y’s

(bar)

Desvio

Yi (bar)

Desvio

Ys (bar)2680 7,10 5,00 9,20 5,34 9,35 + 0,34 + 0,152570 7,10 5,00 9,20 5,34 9,48 + 0,34 + 0,282510 7,10 5,00 9,20 5,41 9,54 + 0,41 + 0,341760 7,00 4,90 9,10 5,36 9,67 + 0,46 + 0,571160 6,90 4,90 9,00 4,92 8,96 + 0,02 - 0,04690 6,60 4,60 8,60 4,31 7,9 - 0,29 - 0,70360 4,90 3,50 6,40 3,76 6,89 + 0,26 + 0,49

Quadro B-1.3 - Pressão do Óleo Lubrificante de Resfriamento dos Pistões


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 9,20 6,00 10,00 6,25 10,01 + 0,25 + 0,012570 9,10 6,00 10,00 6,15 9,88 + 0,15 - 0,112510 9,00 5,90 10,00 6,10 9,8 + 0,20 - 0,201760 7,50 5,00 10,00 5,26 8,62 + 0,26 - 0,381160 5,70 3,80 7,60 4,27 7,24 + 0,47 - 0,36690 4,10 2,70 5,50 3,05 5,51 + 0,35 + 0,01360 2,70 1,50 3,60 1,51 3,35 + 0,01 - 0,25



110

Quadro B-1.4 - Pressão do Óleo Lubrificante no Último Mancal


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 6,80 5,00 8,60 5,06 8,86 + 0,06 + 0,262570 6,80 5,00 8,60 5,14 9,00 + 0,14 + 0,402510 6,80 5,00 8,60 5,18 9,07 + 0,18 + 0,471760 6,80 4,90 8,60 5,3 9,27 + 0,40 + 0,671160 6,80 4,90 8,60 4,92 8,62 + 0,02 + 0,02690 6,50 4,60 8,30 4,31 7,61 - 0,29 - 0,69360 4,80 3,50 6,10 3,72 6,64 + 0,22 + 0,54

Quadro B-1.5 - Pressão do Óleo Lubrificante Antes do Turbocompressor


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

Todas 2,10 1,70 2,50 1,70 2,50 0 0

Quadro B-1.6 - Temperatura do Óleo Lubrificante Após Resfriador (Antes do

Motor)


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 73,76 55,32 92,20 55,40 90,08 + 0,08 - 2,122570 72,50 54,37 90,00 54,59 88,91 + 0,22 - 1,092510 68,40 51,30 85,50 54,16 88,30 + 2,86 + 2,801760 65,85 49,39 82,31 50,08 82,51 + 0,69 + 0,201160 65,07 48,80 81,34 48,44 80,32 + 0,36 - 1,02690 64,35 48,26 80,44 48,16 80,11 - 0,10 - 0,33360 64,17 48,13 80,21 48,48 80,75 + 0,35 + 0,54



111

Quadro B-1.7 - Temperatura do Óleo Lubrificante Antes do Resfriador (Após o

Motor)


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 89,85 75,47 104,23 72,36 99,72 + 3,11 - 4,512570 86,25 72,45 100,00 71,87 99,06 + 0,58 - 0,942510 81,12 68,14 94,10 71,61 98,70 - 3,47 - 4,601760 80,62 67,72 93,52 68,31 94,20 - 0,59 - 0,681160 76,55 64,30 88,80 65,67 90,60 - 1,37 - 1,80690 75,95 63,80 88,10 63,60 87,78 - 0,20 - 0,32360 75,27 63,23 87,31 62,15 85,80 + 1,08 - 1,51

B-2 - Sistemas de Ar de Alimentação e Exaustão

Quadro B-2.1 - Pressão do Ar Antes do Turbocompressor


Carga

(kW)

Y

(bar)

Yi

(bar)

Ys

(bar)

Y’i

(bar)

Y’s

(bar)

Desvio

Yi (bar)

Desvio

Ys (bar)2680 -126,30 -84,60 -168,00 -82,00 -169,22 + 2,60 - 1,222570 -112,50 -75,40 -150,00 -73,82 -152,37 + 1,58 - 2,372510 -106,30 -71,20 -141,00 -69,64 -144,56 + 1,56 - 3,561760 -48,80 -32,70 -65,00 -31,48 -64,81 + 1,22 + 0,191160 -23,80 -16,00 -31,70 -15,30 -31,19 + 0,70 + 0,51690 -11,30 -7,60 -15,00 -7,88 -15,85 - 0,22 - 0,85360 -6,30 -4,20 -8,40 -4,21 -7,91 - 0,01 + 0,49

Quadro B-2.2 - Pressão do Ar no Coletor de Admissão


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 1.19 1,04 1,34 1,09 1,39 + 0,05 + 0,052570 1,14 0,99 1,29 1,03 1,32 + 0,04 + 0,032510 1,10 0,95 1,25 0,99 1,29 + 0,04 + 0,041760 0,74 0,59 0,89 0,61 0,91 + 0,02 + 0,021160 0,47 0,32 0,62 0,34 0,64 + 0,02 + 0,02

690 0,27 0,12 0,42 0,16 0,45 + 0,04 + 0,03360 0,20 0,05 0,35 0,04 0,34 - 0,01 - 0,01



112

Quadro B-2.3 - Temperatura do Ar Após o Resfriador


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 41,1 30,00 52,22 29,28 50,25 - 0,72 - 1,972570 39,6 29,90 50,00 29,01 49,89 - 0,89 - 0,112510 36,5 26,64 46,35 28,86 49,69 + 2,22 + 3,341760 36,3 26,50 46,10 26,88 46,81 + 0,33 + 0,711160 35,3 25,77 44,83 25,13 44,02 - 0,64 - 0,81690 32,5 23,72 41,27 23,66 41,54 - 0,06 + 0,27360 30,5 22,26 38,73 22,57 39,63 + 0,31 + 0,90

Quadro B-2.4 - Temperatura de Exaustão dos Cilindros


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 557 446 668 446,86 665,68 + 0,86 - 2,322570 551 441 660 441,88 658,22 + 0,88 - 1,782510 543 434 650 439,08 654,01 + 5,08 + 4,01

1760 489 391 590 396,93 590,82 + 5,93 + 0,821160 435 348 520 347,42 516,60 - 0,58 - 3,40690 352 282 420 285,73 424,12 + 3,73 + 4,12360 258 206 310 208,47 308,29 + 2,87 - 1,71

B-3 - Sistema de Resfriamento

Quadro B-3.1 - Pressão da Água Doce de Resfriamento Após a Bomba


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 2,80 2,24 3,36 2,01 3,21 - 0,23 - 0,152570 2,70 2,16 3,24 1,88 3,12 - 0,28 - 0,122510 2,60 2,08 3,12 1,82 3,08 - 0,26 - 0,041760 1,80 1,44 2,16 1,36 2,42 - 0,08 + 0,261160 1,50 1,20 1,80 1,13 1,82 - 0,07 + 0,02690 1,10 0,88 1,32 0,87 1,29 - 0,01 - 0,03360 0,70 0,56 0,84 0,56 0,83 0,00 - 0,01



113

Quadro B-3.2 - Pressão da Água Salgada Após a Bomba


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 1,65 0,99 3,00 0,98 3,07 - 0,01 + 0,072570 1,60 0,96 3,00 0,97 2,94 + 0,01 - 0,062510 1,60 0,96 3,00 0,96 2,86 0,00 - 0,141760 1,40 0,80 2,00 0,81 1,97 + 0,01 - 0,031160 0,90 0,54 1,30 0,65 1,33 + 0,03 + 0,03690 0,60 0,35 0,90 0,44 0,88 - 0,02 - 0,02360 0,40 0,24 0,60 0,18 0,58 - 0,06 - 0,02

Quadro B-3.3 - Temperatura da Água doce de Resfriamento Antes do Motor(Após o Resfriador)


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 71,56 62,61 80,50 62,78 79,65 + 0,17 - 0,852570 71,15 62,26 80,00 62,59 79,39 + 0,33 - 0,612510 70,32 61,53 79,11 62,48 79,25 + 0,95 + 0,241760 68,85 60,24 77,45 61,21 77,48 + 0,97 + 0,031160 67,89 59,40 76,38 60,19 76,10 + 0,79 - 0,28690 67,18 58,78 75,58 59,39 75,04 + 0,61 - 0,54360 67,12 58,73 75,51 58,83 74,30 + 0,10 + 1,21

Quadro B-3.4 - Temperatura da Água Doce de Resfriamento Após o Motor

(Antes do Resfriador)


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 81,49 71,71 91,27 70,65 89,35 - 1,06 - 1,922570 80,48 70,82 90,00 70,37 89,00 - 0,45 -1,002510 77,25 67,98 86,52 70,22 88,81 + 2,24 + 2,291760 76,37 67,21 85,54 68,35 86,41 + 1,14 + 0,871160 74,92 65,93 83,92 66,85 84,49 - 0,08 + 0,57690 74,12 65,23 83,02 65,68 82,98 + 0,45 - 0,04360 73,87 65,01 82,74 64,85 81,93 - 0,16 - 0,81



114

B-4 - Sistema de Óleo Combustível

Quadro B-4.1 - Pressão do Óleo Combustível Após do Filtro Duplex


Carga(kW)

Y(bar)

Yi(bar)

Ys(bar)

Y’i(bar)

Y’s(bar)

DesvioYi (bar)

DesvioYs (bar)

2680 1,65 1,00 2,30 1,00 2,35 0,00 + 0,052570 1,65 1,00 2,30 1,00 2,32 0,00 + 0,022510 1,65 1,00 2,30 1,00 2,30 0,00 0,001760 1,50 1,00 2,10 1,00 2,08 0,00 - 0,021160 1,40 1,00 1,96 1,00 1,90 0,00 - 0,06690 1,30 1,00 1,82 1,00 1,76 0,00 - 0,06

360 1,20 1,00 1,68 1,00 1,66 0,00 - 0,02



115

APÊNDICE “C” – Gráficos de Controle

25

30

35

40

45

50

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

P r e s s ã o C o m b u s t ã o ( b a r )

Figura C-1 – Pressão de Combustão

0

2

4

6

8

10

12

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

P r e s s ã o ( b a r )

Figura C-2 – Pressão do Óleo Lubrificante Antes do Motor (Antes do Filtro)



116

0

2

4

6

8

10

12

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (Kw)


Figura C-3 – Pressão do Óleo Lubrificante Antes do Motor (Após o Filtro)

0

2

4

6

8

10

12

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (Kw)


Figura C-4 – Pressão do Óleo Lubrificante de Resfriamento dos Pistões



117

0

2

4

6

8

10

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (Kw)


Figura C-5 – Pressão do Óleo Lubrificante no Último Mancal

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)


Figura C-6 – Pressão do Óleo Lubrificante Antes do Turbocompressor



118

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

P r e s s ã o ( m m H 2 O )

Figura C-7 – Depressão do Ar de Admissão (Antes do Turbocompressor)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)


Figura C-8 – Pressão do Ar no Coletor de Admissão



119

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

P r e s s ã o ( b a r

)

Figura C-9 – Pressão da Água Doce de Resfriamento (Após a Bomba)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)


Figura C-10 – Pressão da Água Salgada de Resfriamento (Após a Bomba)



120

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)


Figura C-11 – Pressão do Óleo Diesel Após o Filtro

40

50

60

70

80

90

100

110

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

T e m p e r a t u r a ( º C )

Figura C-12 – Temperatura do Óleo Lubrificante Antes do Resfriador



121

40

50

60

70

80

90

100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

T e m p e r a t u r a ( º C

)

Figura C-13 – Temperatura do Óleo Lubrificante Após o Resfriador

0

100

200

300

400

500

600

700

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)


Figura C-14 – Temperatura de Exaustão dos Cilindros



122

0

10

20

30

40

50

60

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)


Figura C-15 – Temperatura do Ar de Admissão Após o Resfriador

40

50

60

70

80

90

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)


Figura C-16 – Temperatura da Água Doce na Entrada do Motor (Após o Resfriador)



123

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)


Figura C-17 – Temperatura da Água Doce Após o Motor

Figura C-18 – Análise dos Gases da Exaustão (O2)

1000

1500

2000

2500

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

E m

i s s ã o O 2 ( g / k W h )



124

Figura C-19 – Análise dos Gases da Exaustão (CO2)

Figura C-20 – Análise dos Gases da Exaustão (CO)

0

20

40

60

80

100

120

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

E m i s s ã o C O ( g / k W h )

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

E m i s s ã o C O 2 ( g / k W h )



125

Figura C-21 – Análise dos Gases da Exaustão (NOx)

Figura C-22 – Análise dos Gases da Exaustão (HC)

0

50

100

150

200

250

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

E m i s s ã o N O x ( g / k W h )

010

20

30

40

50

60

70

8090

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Potência (kW)

E m i s s ã o H C ( g / k W h )



126

APÊNDICE “D” – Desenho Diagramático do Sistema de Resfriamento (água doce)

1 – Motor MTU 956 TB 91 9 – Mangueira flexível 17 – Válvula de isolamento2 – Bomba água resfriamento 10 – Mangueira flexível 18 – Item cancelado

3 – Tanque de compensação 11 – Pré-aquecedor 19 – Item cancelado4 – Regulador de temperatura 12 – Mangueira flexível 20 – Item cancelado5 – Resfriador 13 – Mangueira flexível 21 – Painel de monitoração6 – Termômetro 14 – Mangueira flexível borracha 22 – Manômetro7 – Indicador de nível 15 – Item cancelado 23 – Transmissor de pressão8 - Termômetro 16 – Válvula de isolamento 24 – Indicador de temperatura



127

APENDICE “E” – Desenho Diagramático do Sistema de Resfriamento (águasalgada)

1 – Motor MTU 956 TB 91 8 - Válvula de isolamento 15 – Placa de orifício2 – Bomba água salgada 9 – Pressostato 16 – Termômetro3 – Filtro 10 – Mangueira flexível 17 – Painel monitoração local4 – Resfriador de ar 11 – Mangueira flexível 18 – Manômetro5 – Resfriador óleo lubrificante 12 – Mangueira flexível 19 – Mangueira flexível6 – Resfriador de água doce 13 – Válvula de isolamento 20 – Funil c/ válvula isolamento7 – Resfr. óleo acoplam. HKS 80 14 – Placa de orifício



128

APENDICE “F” – Desenho Diagramático do Sistema de Óleo Lubrificante

1 – Motor MTU 956 TB 91 13 – Filtro by-pass 25 – Válvula de retenção

2 – Turbocompressor 14 – Bomba pré-lubrificação 26 – Tubo flexível3 – Regulador de velocidade 15 – Filtro 27 – Tubo flexível4 – Bombas de óleo principais 16 – Bomba manual esgoto cárter 28 – Tubo flexível5 – Resfriador c/ regul. temperat. 17 – Painel de monitoração local 29 –Indicador temperat. remoto6 – Filtro combinado 18 – Termostato 30 – Tubo flexível7 – Válv. reguladora pressão 19 – Pressostato 31 – Tubo flexível8 – Filtro centrífugo 20 – Pressostato 32 – Termômetro9 – Tubo flexível 21 – Manômetro 33 – Termômetro10 – Bomba resfriamento pistões 22 – Cancelado 34 – Válvula de isolamento11 – Filtro 23 – Transmissor de pressão 35 – Tubo flexível12 – Placa de orifício 24 – Bomba manual emergência



129

APENDICE “G” – Desenho Diagramático do Sistema de Óleo Lubrificante paraResfriamento dos Pistões

1 – Transmissor de pressão 5 – Transmissor de temperatura 9 – Bomba de óleo resf. pistões2 – Manômetro 6 – Filtro óleo do motor 10 – Duto resfriamen. dos pistões3 – Pistão 7 – Injetor de óleo 11 – Pressostato

4 – Filtro de conexão secundária 8 – Retorno de óleo do resfriador



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Documents

Engines Monitoring and Operation