Atualizado 14 de maio de 2025 por Sergio A. Loiola
Pesquisadores e engenheiros navais propõe um sistema de propulsão pneumática como substituto sustentável para uma balsa a diesel existente, e embarcações de pequeno e médio porte, na Finlândia.
O sistema proposto estuda todos os principais componentes de um sistema pneumático e os benefícios técnicos, econômicos e ambientais de utilizá-los para propulsão marítima.
A Pesquisa foi publicada na Revista Energy Conversion and Management
Na proposta, o sistema movido ar comprimido substitui balsas movida a motor diesel por um sistema de propulsão pneumática. E forneceu um estudo técnico-econômico-ambiental com uma avaliação do ciclo de vida.
Mais simples, e mais durável, a propulsão a ar tem menor custo operacional e um período de retorno atrativo. Sendo confiável e com impacto ambiental significativamente menor.
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Motor a ar comprimido para navios de pequeno e médio porte
Os motores a ar-comprimido estão em teste em varias aplicações há decadas. Seja em barcos, aviões, trens, carros e também há tentativas de propelir hélices diretamente com ar, com testes sendo conduzidos em balsas operacionais.
Foi com base nesses testes que Abdul Alami e colegas da Universidade de Sharjah dos Emirados Árabes Unidos acreditam ter encontrado a rota perfeita para substituir os motores a diesel por hélices pneumáticas em embarcações.
A mais recente versão de motores a ar construídos pela equipe substituiu dois motores a diesel, gerando 250 kW cada, fornecendo energia suficiente para levar a balsa de ida e volta em uma rota pré-determinada no sistema de transporte marítimo da Finlândia.
“Está demonstrado que a propulsão pneumática, embora não convencional, é promissora como uma alternativa sustentável e energeticamente eficiente aos motores marítimos convencionais, especialmente para operações de balsas de curta distância,” disse Alami.
O sistema atual, movido a diesel, fornece uma potência máxima de 250 kW por lado da balsa, consumindo aproximadamente 55.201 L de diesel anualmente.
Para atender à demanda de energia, calculada em 3,58 GJ por dia, o sistema pneumático inclui quatro motores pneumáticos de 60 kW em cada lado, acoplados a um tanque de armazenamento de 50 m³ pressurisado a 150 bar. Um compressor de 132 kW é usado para recarregar o tanque em 6,2 h, garantindo a eficiência operacional.
Análises econômicas e ambientais revelam que a transição para o sistema de propulsão pneumática proposto resultaria em economias significativas de custos e emissões anuais de US$ 73.051 e 120 toneladas de CO2, com um período de retorno do investimento de 8,1 anos.
Isso destaca o potencial do sistema não apenas para reduzir custos operacionais, mas também para contribuir para soluções de transporte marítimo mais sustentáveis.
Os motores a diesel atualmente são a escolha preferida dentre os motores de combustão interna mais confiáveis em termos de controle de densidade de potência e robustez.
No entanto, eles podem ser bastante barulhentos, são uma grande fonte de poluição e exigem grandes tanques de combustível, o que pode ser problemático para embarcações de médio e pequeno porte.
“Substituir esses motores por motores pneumáticos é uma opção mais limpa e eficaz, já que esses motores também podem ser incorporados ao corpo da balsa para armazenar ar dentro da estrutura do barco ou em tanques auxiliares, o que aumentará a flutuabilidade,” disse Alami.
Os resultados podem ser um trampolim para atingir as metas globais de descarbonização, visto que o setor de transportes é responsável por 20% a 30% do total de emissões em todo o mundo.
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Propulsores pneumáticos
[Imagem: Abdul Hai Alami]
Propulsores pneumáticos dependem da potência do ar comprimido para acionar motores, cilindros ou outros dispositivos mecânicos, em vez de diesel, eletricidade ou baterias.
Para a pesquisa foram usandos componentes que incluem motores pneumáticos, tanques de armazenamento de ar, compressores de ar, trocadores de calor (para gerenciamento térmico), carregador elétrico e um banco de baterias.
O método de propulsão pneumática desenvolvido pela equipe envolve o uso de ar comprimido armazenado em tanques de alta pressão e liberado em um motor a ar com palhetas acoplado a um impulsor naval.
Além dos resultados experimentais, a equipe usou simulações e cálculos baseados em condições operacionais reais para fazer sua análise
Foram usadas relações politrópicas para calcular o comportamento do ar desde o momento em que ele é pressurizado no tanque até seu fluxo para o motor de ar usado para girar a hélice.
Do ponto de vista técnico, o sistema pneumático apresentou desempenho satisfatório, atendendo aos mesmos requisitos de propulsão do sistema original com motor a diesel.
Mas o projeto modular do sistema pneumático se destaca, oferecendo escalabilidade e melhor adaptabilidade a diferentes necessidades operacionais.
“Economicamente, o sistema pneumático proposto oferece vantagens competitivas em termos de redução de custos de combustível e menores requisitos de manutenção devido ao seu projeto mecânico simplificado.
Quando analisado sob a perspectiva do ciclo de vida, o sistema pneumático apresentou uma opção viável para redução de custos em comparação com os similares movidos a diesel.
Calcula-se uma impressionante economia de custos de US$ 73.000, com um período de retorno do investimento de 8 anos,” escreveu a equipe.
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É Livre a reprodução de matérias mediante a citação do título do texto com link apontando para este texto. Crédito do site Nature & Space
MOTOR A AR SUBSTITUI MOTOR DIESEL EM NAVIO COM SUCESSO
Bibliografia
Artigo: A techno-economic-environmental investigation of replacing diesel engines with pneumatic motors for ferry boats
Autores: Abdul Hai Alami, Kaj Jansson, Adnan Alashkar, Montaser Mahmoud, Ahmad Yasin, Siren Khuri
Revista: Energy Conversion and Management
Vol.: 327, 119613
DOI: 10.1016/j.enconman.2025.119613
Inovação Tecnológica
