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CAPÍTULO 2 – PROPULSÃO EM CORRENTE CONTÍNUA.

Conforme foi exposto no capítulo 1, após a 2ª guerra mundial alguns rebocadores

de alto mar foram produzidos com propulsão elétrica em corrente contínua, com instalação

muito similar à empregada nos antigos “DEs” e nos submarinos, figuras 7 e 8.

Figura 7 - Submarino convencional tipo “fleet type”. Propulsão elétrica em corrente contínua.

Figura 8 - Destróier de Escolta Bauru, então amarrado aos dolfins da Marina da Glória, RJ. Hoje, Navio Museu Bauru, atracado no espaço cultural da MB. Tinha propulsão elétrica em corrente contínua similar aos submarinos.

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Figura 9 - Rebocador de Alto Mar Triunfo (antigo). Tinha propulsão elétrica em corrente contínua similar aos submarinos. Notar a popa aberta para as fainas de reboque e a chaminé indicando os MCPs bem avante.

Os rebocadores de alto mar existentes na metade do século XX eram, na sua

maioria, destinados ao socorro e salvamento e são os antepassados das atuais EAM.

Alguns deles, inclusive os antigos Rebocadores de Alto Mar (RbAM) da MB, tinham

propulsão elétrica em corrente contínua e uma instalação muito semelhante a dos

submarinos convencionais. A figura 9 apresenta o antigo Rebocador Triunfo.

Ainda hoje existem dragas que trabalham com propulsão e instalações em corrente

contínua, devido às necessidades para manobras em águas restritas.

A seguir, a figura 10 exibe uma planta de propulsão elétrica de um antigo

submarino da classe “fleet type”. Os submarinos convencionais modernos, os antigos

Rebocadores de Alto Mar (RbAM) e os velhos DEs têm uma planta bastante semelhante,

com a diferença que os RbAM e os DEs não têm baterias e os submarinos modernos têm

um número menor de baterias.

A antiga planta de propulsão elétrica em corrente contínua, ainda usada em

algumas dragas, é constituída com quatro geradores elétricos da propulsão (GEPs) que

aparecem na figura 10 com a sigla “GEN”, em 220 volts CC. E mais quatro motores elétricos

da propulsão (MEPs), indicados com a sigla “ARM”, sendo dois por eixo, mecanicamente

conectados ao eixo propulsor entre o mancal de escora e o hélice.

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Os controles são muitos para permitir a flexibilidade de manobra. Vários desses

controles consistiam de chaves manuais e reostatos, todos com dissipação de calor muito

grande. A aceleração do eixo propulsor era obtida aumentando a corrente de excitação no

campo dos MEP pela redução de resistência no seu reostato de campo. A tensão nos GEP

era mantida também pelos seus reostatos de campo e ainda pelos reguladores de

velocidade dos motores de combustão.

As baterias dos submarinos são mostradas na figura 1 do capítulo 1 e não serão

tratadas nesta apostila. As baterias dos submarinos são “amarradas” em serie ou paralelo

conforme a ordem de máquinas, para proporcionar mais velocidade ou maior duração da

sua carga, sempre buscando a menor corrente de descarga possível. Mesmo nos

submarinos convencionais modernos a carga das baterias pode durar apenas uma fração de

hora se a embarcação usar a máxima velocidade continuamente (maior corrente elétrica).

Figura 10 - Planta de propulsão elétrica de um antigo submarino. Os antigos Rebocadores de Alto Mar e os DEs tinham planta semelhante.

O MEP da propulsão elétrica em corrente contínua era um motor do tipo serie

universal com coletor (comutador) de teclas e muitas escovas. O uso contínuo e as grandes

variações de corrente em manobras provocavam desgaste acelerado de ambos e requeriam

constante manutenção das escovas e do coletor, mostrado na figura 11.

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Figura 11 - Coletor, porta - escovas e escovas do MEP de um antigo submarino.

Figura 12 - Evolução do desgaste das escovas em um MEP.

A figura 12 acima mostra em etapas de 1 até 6 a evolução do desgaste de uma

escova (retângulo acima) de encontro ao coletor (forma abaixo). Na primeira, no alto a

esquerda (nº. 1), praticamente não existe centelha (spark).

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Na medida em que o atrito escova – coletor provoca o desgaste da escova, as

centelhas começam a surgir, desde uma pequena centelha (small spark) até varias grandes

centelhas (large spark), na etapa 6 abaixo a direita na figura 12. O processo é cumulativo,

aumentando exponencialmente as centelhas e, conseqüentemente, o calor produzido. Se

esse calor for exagerado, ele pode destruir (derreter) o material isolante entre as teclas ou

entre as teclas e o eixo e avariar o coletor do motor, como na figura13.

Figura 13 - Avaria em um coletor de motor elétrico.

Quando o centelhamento observado no coletor é intenso está na hora de parar

imediatamente o MEP e proceder à manutenção nas escovas e coletor.

A limpeza do coletor é feita com materiais não abrasivos e não condutores. A

limpeza do isolante no espaço entre as teclas deve ser feita com cuidado para não destruir o

material que isola uma tecla da outra. Em alguns casos é feita uma deposição de liga de

níquel recobrindo as teclas, como ilustra a figura 14.

Ao proceder à manutenção as escovas podem ser trocadas ou não, dependendo da

quantidade que foi gasta. Pode ser suficiente regularizar a superfície da escova, se ainda

restar uma extensão de escova bastante para a que mola (spring) tenha tensão suficiente

para manter a escova de encontro ao coletor. Essa tensão da mola só poderá ser verificada

pela prática ou pelo uso de um aparelho medidor de tensão de mola. Uma verificação

simples e prática do serviço de ajuste executado nas escovas pode ser feito colocando uma

folha de papel branco entre o coletor e as escovas, para depois girar o motor manual e

lentamente. O carvão deixará no papel branco o perfil da sua superfície de contato com o

coletor como um lápis sobre o papel.

A calagem ou ajuste angular do porta – escova (brush holder) tem procedimentos

minuciosos e relativamente complexos. Alguns motores não permitem ajustagens na

posição do porta – escova. Existe uma “prova dos nove” simples para verificar a calagem. O

ajuste feito deve resultar em nenhum, ou quase nenhum, centelhamento nos contatos das

teclas do coletor com as escovas, com a máquina em carga (circulando corrente).

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Em qualquer dessas fainas é fundamental que sejam seguidas todas as instruções

contidas no manual do fabricante da máquina da sua embarcação.

Figura 14 - Deposição de liga de níquel nas teclas de um coletor. Processo semelhante pode ser empregado para limpeza das teclas.

Figura 15 - Ferramentas para limpeza de coletores.

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Vários procedimentos acima são comuns aos MEP e GEP, especialmente na parte

de coletores e escovas.

Os antigos GEP e MEP da propulsão elétrica em corrente contínua não podiam ser

enclausurados como os modernos motores de corrente alternada do tipo gaiola de esquilo.

O calor gerado pela comutação escovas – coletor, mais o calor dos campos da máquina,

precisavam ser dissipados, o que normalmente é feito por uma ventoinha, do mesmo modo

que na furadeira manual. A circulação de ar introduz nos campos da máquina o pó

produzido pelo atrito da escova de encontro ao coletor e até mesmo pequenos pedaços das

escovas. Desse modo, além da umidade e poeira da praça de máquina, tanto o MEP como

o GEP em CC recebe uma grande quantidade de partículas de carbono e, ocasionalmente,

algum corpo estranho. Por isso, essas máquinas são muito mais vulneráveis às baixas

resistências de isolamento nos seus campos.

Apesar de todos esses problemas, a propulsão elétrica em corrente contínua era

adotada porque se constituía em uma solução para as missões das embarcações de

superfície que a empregavam, especialmente na questão da manobrabilidade. No caso dos

antigos RbAM a variação suave da velocidade, especialmente na partida, é fundamental nas

fainas de reboque, de modo similar a partida de um trem ou uma composição do metrô

lotada de passageiros.

Os rebocadores com propulsão convencional e MCP ligado diretamente ao conjunto

eixo – hélice dá partida na sua propulsão com rotações equivalentes a cinco nós,

aproximadamente, porque em rotações menores o MCP “morre”. A solução é “dar uma

pancadinha”, que consiste em partir o MCP e pará-lo logo em seguida. Esse procedimento é

limitado pela energia acumulada nas ampolas de ar para sucessivas partidas, número que

pode variar no entorno de uma ou duas dúzias. Muitas embarcações já precisaram ficar

dando voltas seguidas no mar, ou mesmo “boiando”, aguardando o carregamento das suas

ampolas de ar, após um número excessivo de partidas e paradas do MCP.

Os rebocadores com propulsão elétrica em corrente contínua têm os motores diesel

sempre operando, acionando os GEP, mesmo com o navio atracado ou fundeado. O

acionamento dos hélices propulsores pelos MEPs pode ser feito lentamente, RPM por RPM,

a partir do zero, ajustando o deslocamento do rebocador conforme as necessidades da

faina, para evitar choques bruscos no cabo ou no dispositivo de reboque, para não rompê-lo.

Cerca de 50 anos atrás esse era quase que o único imperativo que exigia a propulsão

elétrica nas embarcações de superfície.

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Após a chegada ao porto, a atracação do rebocado, como qualquer outro navio, era

feita por rebocadores portuários, os quais tinham razoável capacidade de manobra, mas

ainda assim, muitas vezes, causavam pequenas avarias no costado do navio que

empurravam, porque não podiam variar a velocidade em valores pequenos e se chocavam

com muita força de encontro ao costado do navio apoiado.

As embarcações citadas neste capítulo possuem leme e máquina do leme para o

seu sistema de governo. Mas adiante veremos que a propulsão elétrica vai incorporar o

sistema de governo e substituir a antiga máquina do leme.

Essa apresentação pode parecer dispensável, mas ela é didática, porque ajuda a

compreender as razões que conduziram às modernas embarcações com propulsão elétrica.

Resumindo:

• Vantagens da propulsão elétrica em corrente contínua � melhor

capacidade de manobra pela variação da RPM uma a uma, resultando em

fainas de socorro mais seguras;

• Desvantagens da propulsão elétrica em corrente contínua � máquinas

elétricas com manutenção freqüente, cara e complexa devido ao problema

da comutação elétrica entre as escovas e o coletor.