Conversão do sistema de Propulsão a combustão para elétrico em uma embarcação do tipo veleiro

Abstract

A presente monografia apresenta a conversão de um sistema de propulsão a diesel de um veleiro de 33 pés para um sistema de propulsão elétrica. A temática energética, diretamente relacionada à questão ambiental, é um dos principais fatores a estimular o desenvolvimento de embarcações elétricas. Neste trabalho apresenta-se um estudo sobre o procedimento e as implicações para a conversão do sistema de propulsão de uma embarcação do tipo veleiro. A embarcação analisada atualmente utiliza um sistema de propulsão à combustão, a qual será convertida para um sistema elétrico. O trabalho se inicia com a caracterização da embarcação de estudo, seguido pela modelagem no programa Rhinoceros©. Em seguida, realizou-se a estimativa de resistência ao avanço para a embarcação e, consequentemente, a estimativa de potência requerida, a partir de duas abordagens: analítica (com auxílio da série DELFT) e fluidodinâmica computacional (com auxílio do software Star-CCM+). Com a potência de trabalho, selecionou-se o motor elétrico de indução trifásico de 15 kW, o qual se apresentou como melhor solução para esta aplicação. Respeitando as características de trabalho do motor, selecionou-se o banco de baterias de chumbo-ácido AGM que se apresentou mais vantajoso mediante análise via matriz AHP. Analisou-se o hélice propulsor que integra a embarcação atual, de forma a compará-lo com diferentes soluções, constatando que a mudança do mesmo não implicaria em vantagens que justificassem investimento em uma nova solução. Por fim, discorreu-se sobre os demais componentes que integram o sistema elétrico, de forma a perfazer a planta elétrica. Verificou-se que a mudança do sistema de propulsão pouco interferiu no equilíbrio longitudinal e transversal da embarcação, visto que ambos os sistemas apresentaram pesos semelhantes.

This monograph presents the conversion of a diesel propulsion system to an electrical propulsion system from a 33-foot sailboat. The energy theme, which is directly relate to environmental issues, is one of the main factors to stimulate an electrical ships development. This work presents the study about the procedure and implications to convert the propulsion system of a sailboat. The analyzed ship currently uses a combustion propulsion system, which will be convert to an electrical propulsion system. This work starts with the ship characterization, followed by a modelling using the Rhinoceros© software. Then, was make a progress resistance estimation, consequently, the estimate power required, by using two different approaches: Analytical (with DELFT series aid) and computational fluid dynamics (with Star-CCM+ software aid). With the work power, it was selected the 15kW three-phase induction electric engine, which presents the best solution for this application. Respecting the engine work characteristics, it was selected an AGM lead-acid battery bank, showing itself more advantageous according to an AHP matrix analyses. It was analyzed the propeller that integrates the current ship, in order to compare with different solutions, proving that any change would not implicate a justifiable investment in a new solution. At last, discoursed about the further components in the electrical system, in order to make the electrical plant. It was found that the propulsion system change have small interfered in the ship longitudinal and transverse equilibrium, since both systems presented similar weights.