Os sistemas de ventilação do cárter capturam as emissões perigosas de sopro (óleo, névoa e partículas) ventiladas dos cárteres de motores alternativos marítimos e estacionários e grupos geradores. Esses sistemas de ventilação do cárter promovem a conformidade ambiental e a administração, protegendo os operadores, além do ar, dos cursos d'água e da terra circundantes. A filtragem de alta eficiência em sistemas de ventilação do cárter protege o turbocompressor, o aftercooler e o catalisador de exaustão do motor contra contaminação. Os resultados são; desempenho otimizado do motor e redução de reparos dispendiosos para os operadores. Os sistemas de ventilação de estilo aberto e fechado regulam o vácuo/pressão do cárter por meio de controles manuais ou automáticos para evitar vazamentos e perda de óleo através das vedações do motor.
Uma variedade de aplicações e mercados encontram enormes benefícios ambientais, financeiros e operacionais na implantação de sistemas de ventilação do cárter, incluindo geração de energia estacionária (contínua e stand-by) para motores a gás natural e diesel, acionamento mecânico, propulsão marítima, CHP (calor e energia combinados) e biogás para energia.
Para qualquer mecanismo, os critérios de projeto mais críticos são os seguintes:
- Fluxo de blow-by do motor desgastado ventilado
- Vácuo ou pressão necessária do cárter
- Sucção disponível do turbocompressor e a pressão diferencial em todo o purificador de ar do motor.
No entanto, cada aplicativo apresenta seus próprios desafios únicos. Este artigo discute as soluções de ventilação do cárter à medida que elas se relacionam e atendem a desafios exclusivos em várias aplicações e indústrias.
Globalmente, os padrões ambientais para motores e grupos geradores alternativos continuam a se tornar cada vez mais rigorosos. Nos EUA, o sistema de classificação TIER e o padrão de emissões RICE NESHAP (Reciprocating Internal Combustion Engine National Emissions Standards for Hazardous Air Pollutants) são dois exemplos primordiais de legislação para reduzir o impacto ambiental de motores movidos a gás natural e diesel. Na Europa, o STAGE V é o principal padrão de motor estacionário que rege as emissões de grupos geradores e motores de acionamento mecânico. As emissões totais do motor não devem exceder certos níveis para obter a certificação, e as emissões de blow-by do cárter podem representar uma porcentagem significativa do total (~25%). Sem um sistema de ventilação eficaz do cárter para capturar a poluição, os motores não atingirão os padrões mais recentes, o que afeta a viabilidade comercial.
Sistema de ventilação do cárter fechado montado em um grupo gerador a diesel em um data center para evitar que as emissões oleosas contaminem um ambiente de alta tecnologia ao redor.
Além da legislação, as políticas de Saúde, Segurança e Meio Ambiente das usinas/produtoras de energia estão impulsionando a demanda por retrofits e atualizações do sistema de ventilação do cárter. Com uma grande base instalada de grupos geradores a diesel e gás natural, há muitas usinas lutando com emissões oleosas provenientes do carter. A tendência para os operadores é reduzir essas emissões para proteger o pessoal de suas fábricas, o meio ambiente ao redor e seus equipamentos.
Um sistema de ventilação do cárter de alta eficiência é a melhor maneira de proteger o sistema de admissão, o turbocompressor e o catalisador de exaustão de um motor, evitando emissões atmosféricas perigosas. Grandes marcas globais como Caterpillar, Cummins, Hyundai, Jenbacher, Kawasaki, Mitsubishi, Wartsila, Waukesha, etc são usadas em operações de serviço contínuo e stand-by. Para grupos geradores de serviço contínuo e motores de acionamento mecânico, os sistemas de ventilação do cárter aberto assistidos a vácuo são normalmente usados para capturar as emissões oleosas e ventilar o ar limpo para a atmosfera. Como as emissões de sujeira normalmente não são direcionadas de volta através da entrada do motor, os resultados são desempenho otimizado do motor e uma redução nos reparos dispendiosos devido à combustão mais limpa. No entanto, com uma abertura para a atmosfera, é importante que os operadores capturem a névoa de óleo e as emissões de partículas para proteger o ambiente circundante e o pessoal da fábrica.
Sistema de ventilação do cárter aberto assistido a vácuo instalado em um grupo gerador de gás natural de serviço contínuo em uma estação de energia universitária.
Para serem eficazes, os sistemas de ventilação assistida por vácuo precisam ser dimensionados para o fluxo desgastado do motor. Um sistema completo combina um filtro de alta eficiência, fonte de vácuo integrada com motor elétrico e tubulação e válvulas associadas para regular o vácuo ou a pressão no cárter. O nível de vácuo/pressão do cárter de operação é ditado pela marca e modelo do motor. Para obter exemplos, consulte os modelos SME ou BAE da Solberg que são projetados para atender a requisitos específicos.
Para aplicações de energia diesel em stand-by, como datacenters, hospitais e universidades, os sistemas de ventilação do cárter fechado são mais comuns. Estes motores dependem da sucção/vácuo do turbocompressor/admissão do motor para extrair emissões do cárter e através do filtro de alta eficiência. Embora as horas de operação desses grupos geradores sejam limitadas, a eficiência das emissões é crítica para evitar a contaminação a jusante do turbocompressor e do sistema de admissão do motor. Quaisquer emissões do cárter não tratadas migrarão através do motor e afetarão negativamente as emissões totais de escape do motor. Além disso, dados os ambientes de instalação sensíveis e limpos, o controle de emissões é fundamental.
Um Sistema de Ventilação do Cárter, como o Solberg série ACV, é um sistema de ventilação fechado que é dimensionado com base no fluxo desgastado do motor. Este estilo usa vácuo/sucção da admissão do motor e do turbocompressor para extrair as emissões de névoa de óleo através do filtro coalescente de óleo de alta eficiência. Uma válvula integrada estilo diafragma controla o nível de vácuo no lado do cárter do filtro para atender aos requisitos do fabricante do motor.
Seja um sistema de ventilação do cárter aberto ou fechado, os filtros internos coalescentes de óleo da Solberg são 99,97% eficientes a 0,3 mícron. Ambos capturam névoa de óleo e partículas em suspensão para fornecer um alto nível de proteção para o motor e o meio ambiente.
Tanto os motores estacionários movidos a gás natural quanto a diesel também são usados para acionar equipamentos mecânicos, como compressores de gás e bombas de transferência de líquidos. Essas aplicações são tipicamente contínuas, pois atendem a gasodutos, estações de tratamento de água e outros processos críticos. Os motores estão frequentemente sujeitos à mesma legislação que os utilizados para a geração de energia elétrica; Além disso, os operadores de motores estão frequentemente focados em proteger a saúde e a segurança dos seus funcionários, bem como o ambiente circundante. Dada a natureza contínua e o dever crítico dessas aplicações, o desempenho e a confiabilidade do motor são primordiais.
Sistema de ventilação do cárter aberto assistido a vácuo instalado para eliminar as emissões de névoa de óleo de um motor a gás natural de acionamento mecânico.
Por estas razões, os sistemas de ventilação do cárter de alta eficiência são importantes para proteger os operadores, o meio ambiente e o próprio motor. Tanto o aspirador assistido (Série BAE e SME) da Solberg, quanto o cárter fechado (Série ACV Series) são usados para capturar as emissões oleosas do cárter ventilado, mantendo o vácuo ou a pressão necessária no cárter.
Segurança, tempo de atividade e minimização da manutenção são os principais objetivos dos operadores de motores marítimos. Aplicações marítimas críticas incluem propulsão e energia elétrica para navios militares, rebocadores, petroleiros, dragas, navios de cruzeiro e muito mais. Dada a natureza confinada da tripulação e dos passageiros, o controle de emissões é fundamental. Como as emissões do cárter consistem principalmente em névoa de óleo, elas se tornam riscos de respiração e escorregamento no convés dos navios. Uma vez no convés ou na estrutura do navio, o óleo causará danos ambientais ao se lavar nos cursos d'água circundantes.
Uma solução viável para enfrentar os desafios das aplicações marítimas é um sistema aprimorado de ventilação do cárter aberto assistido por vácuo, como a série Solberg BAE. Do ponto de vista das emissões, esses sistemas incluem filtros coalescentes 99,97% eficientes para névoa de óleo e partículas de 0,3 mícron. O elemento filtrante coalescente contribui para um ambiente de ar limpo e respirável no navio e evita a contaminação por névoa oleosa no convés e nos cursos d'água circundantes.
Sistemas de ventilação do cárter aberto assistido a vácuo se adaptam a motores de propulsão a diesel (navio de pesquisa marítima) para capturar emissões oleosas perigosas.
Marcas de motores marítimos, incluindo Caterpillar, Daihatsu, Hyundai, MaK, Man Diesel, Niigata e Wartsila são comumente usadas nas aplicações mais rigorosas. Uma característica da maioria dos motores de propulsão a diesel marítimos é que estes operam idealmente sob pressão atmosférica ou ligeiramente positiva do cárter. Um sistema de ventilação do cárter aberto estilo recirculação inclui tubulação integrada para manter automaticamente a pressão natural do cárter do motor e elimina a necessidade de ajustes manuais ou controles eletrônicos caros. Veja exemplos desse estilo com as séries Solberg BAE e SME. A configuração exclusiva da tubulação de "recirculação" não apenas mantém a pressão natural do cárter, mas também fornece alívio natural da pressão caso o elemento filtrante interno fique completamente entupido ou a fonte de vácuo falhe. Esses recursos de autorregulação permitem que a tripulação do navio concentre sua atenção em tarefas críticas do navio.
Retrofit e novas instalações exigem uma consideração de vários fatores para garantir o desempenho ideal:
- Tubulação de ventilação: Recomendamos manter o diâmetro do tubo de ventilação de e para o sistema de ventilação do cárter, evitando pontos baixos e armadilhas para evitar a coleta de óleo.
- Linhas de drenagem/tubulação: Durante a operação, o óleo coalesce e se acumula dentro do filtro de ventilação do cárter e deve ser drenado continuamente. Recomendamos que a linha de drenagem conectada esteja submersa abaixo do baixo nível de óleo no cárter de óleo do cárter ou no recipiente de óleo usado. O destino do óleo depende da recomendação do fabricante do motor. A falha na drenagem adequada resultará em desvio de óleo ao redor do filtro e névoa ventilada na atmosfera (configuração do cárter aberto) ou no sistema de admissão do motor (configuração do cárter fechado).
- Altura de montagem: Como o sistema de ventilação do cárter normalmente está sob vácuo e uma linha de drenagem está conectada, a altura da instalação é crítica para garantir a drenagem adequada e evitar o desvio de óleo. A equipe de Engenharia da Solberg recomendará a altura mínima de montagem ideal durante as discussões técnicas com nossos clientes.
Seja uma aplicação para potência estacionária, acionamento mecânico ou energia marítima, os desafios para os Operadores são semelhantes: Controle de Emissões e Desempenho do Motor. Um sistema de ventilação do cárter adequado à finalidade permite que os operadores enfrentem esses desafios. A vasta experiência de campo da Solberg com clientes resultou em uma vasta base de conhecimento que compartilhamos continuamente com o mercado. Nossa missão é ser o principal recurso para o mercado de geração de energia, oferecendo sistemas de ventilação do cárter de alto desempenho. Os projetos de sistemas, o conhecimento técnico e a experiência de campo da Solberg resultarão na melhor solução para sua aplicação.
Entre em contato com a Solberg e saiba mais sobre como nossos sistemas de ventilação do cárter podem fornecer soluções para os desafios exclusivos de sua aplicação.