Opinião: conheça as vantagens dos estabilizadores para barcos

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2032

Por Marcelo Viana 

Atire a primeira defensa quem nunca enjoou ao sair para o mar. Até mesmo os marinheiros mais experientes em algum momento sentem o mal-estar causado pelo balanço intermitente do barco. Felizmente, existem os estabilizadores de movimento, equipamentos que prometem acabar com o desconforto a bordo em embarcações de cruzeiros, ou pelo menos minimizar os efeitos da chamada cinetose: um quadro de náusea que ocorre em algumas pessoas quando estão passivamente em movimento, seja dentro de um automóvel, avião, trem ou barco.

Basicamente, os estabilizadores de movimento se dividem em dois tipos: os que funcionam baseados na hidrodinâmica e os baseados no efeito giroscópico. Todos, porém, conseguem reduzir até 95% do indesejável movimento lateral.

TIPOS DE ESTABILIZADORES

Existem dois tipos de estabilizadores, os giroscópicos e os de aleta. Os primeiros usam o conceito de torque antigiro (torque estabilizador), precessão (um tipo de movimento que ocorre nos corpos em rotação) e momentum angular (a quantidade de movimento dos corpos em rotação), e são os mais utilizados hoje em dia, sobretudo por embarcações de até 90 pés.

Por sua vez, os de aleta utilizam basicamente os princípios da hidrodinâmica e atuam como as asas de um avião, mas de forma independente, para compensar o jogo lateral do barco, neutralizando a forças das ondas e das marolas. Podem ser instalados em qualquer embarcação, independente da sua velocidade de cruzeiro e do tipo de casco, seja ele de madeira, fibra, aço ou alumínio.

 

 

CONCEITO POR TRÁS DE UM ESTABILIZADOR GIROSCÓPICO

Os estabilizadores giroscópicos de movimento derivam de uma ideia que vem lá do início do século passado, que consiste em fazer girar uma massa (chamada de volante ou fly-wheel, em inglês) a uma determinada velocidade para gerar momentum angular. Como se forma um plano giroscópico, a geração desse momentum tende a oferecer resistência se, por algum motivo, tentarmos mudar o seu ângulo de inclinação. Aqui entra na equação a precessão.

Complicado, né? Ok. Vamos tentar simplificar. Imagine um peão de brinquedo girando. Quanto mais rápido este estiver girando, mais difícil será mudar a sua inclinação ou até derrubá-lo, mesmo desferindo golpes contra ele. E quando mudamos a sua inclinação, ele retorna a inclinação original gerando ainda um segundo movimento perpendicular à rotação. É assim que funcionam os estabilizadores giroscópicos.

 

Imagem interna de um estabilizador mostrando o volante (fly-wheel) de montagem vertical. A imagem também mostra os sentidos de rotação do volante e da precessão

PRECESSÃO, O FENÔMENO MAL COMPREENDIDO

Imagem de um giro rudimentar pequeno

Além do momentum angular, também é gerada a precessão, que nada mais é que a tendência do giroscópio de rotacionar no eixo perpendicular ao de rotação do volante. Se o volante estiver girando na vertical, o conjunto inteiro girará na horizontal.

Em outras palavras, se a embarcação for atingida por uma onda, estando o volante do estabilizador girando a 6000 rpm na vertical, automaticamente é gerado um movimento de precessão, que faz todo o conjunto do volante girar na horizontal. Este movimento de precessão, em conjunto com o momento angular, são usados pelo estabilizador para contrapor o balanço lateral.

TORQUE ANTI-GIRO, ESTA É A GRANDEZA QUE FAZ A DIFERENÇA

Para medir a eficiência de um estabilizador, um erro muito comum é considerar apenas o momentum angular produzido por ele. A estabilização do barco é promovida pelo torque antigiro, que tem como componentes o próprio momento angular e ainda a velocidade e amplitude da precessão do volante.

Assim, o torque antigiro é a grandeza que deve ser considerada quando se compara a eficiência entre estabilizadores. Do contrário, seria como comparar dois carros considerando apenas a potência do motor, sem levar em conta o torque.

TIPOS DE CONTROLE

 

Imagem dos pistões hidráulicos que fazem o controle ativo da precessão e torque do estabilizador

Para o controle da precessão existem duas escolas no momento, uma mais inovadora, que promove o controle ativo da precessão (e, portanto, o torque) capitaneada pelas fabricantes Quick e Seakeeper, e outra mais tradicional, que usa o controle natural, adotada pela ARG.

O controle ativo permite ao estabilizador controlar mais precisamente o torque anti-giro para os mais variados tipos de ondas, desde as mais brandas até as de maior amplitude. Já o sistema natural, acaba sendo menos eficiente nas ondas mais brandas, porém reduz a quantidade de componentes e manutenção.

MODO DE MONTAGEM DO VOLANTE (FLY WHEEL) E SENTIDO DE ROTAÇÃO

Enquanto os estabilizadores ARG e Seakeeper têm um projeto mais antigo, no qual o volante é montado na horizontal, dando dimensões maiores ao equipamento, o estabilizador Quick é mais moderno e traz a montagem na vertical.

Embora não se altere significativamente o poder de compensação de balanço do barco de um tipo de montagem para outro, o sentido de montagem do volante na vertical oferece outros benefícios, tais como: o design é mais compacto, a possibilidade de um movimento de precessão mais rápido e a redução da produção de calor pelo menor atrito gerado nos rolamentos, além da facilidade de manutenção.

 MODO DE REFRIGERAÇÃO

Imagem mostrando os componentes para refrigeração líquida (único modelo que necessita deste tipo de refrigeração)

Neste quesito os estabilizadores se diferenciam radicalmente. Como os volantes podem girar de 3000 rpm a 9700 rpm, dependendo o modelo. Toda esta rotação gera calor, que precisa ser dissipado de alguma maneira. Para isso, a Seakeeper adota as técnicas de câmara a vácuo e refrigeração líquida, enquanto Quick e ARG adotam a refrigeração a ar. Cada uma delas tem suas vantagens, desvantagens e motivos para ser ou não adotada.

A Seakeeper prioriza o momentum angular para estabilização, que dependendo da velocidade de rotação do volante pode girar a até incríveis 9700 rpm. Para assegurar a integridade dos rolamentos e motores nesta rotação, o equipamento recebeu uma câmara de vácuo, que reduz o atrito provocado pelo ar e a irradiação de calor, e a refrigeração líquida. Seu conceito é tecnicamente interessante, pois permite a instalação em locais fechados e confere um ruído na casa dos 70 decibéis.

Porém, também traz algumas desvantagens, a começar pelo alto custo de manutenção. Por ter o sistema de refrigeração líquida, câmara a vácuo e controle de torque ativo, este estabilizador requer revisões frequentes e caras, com necessidade de troca de anodos e filtros, além da conferência e reestabelecimento de vácuo, substituição de acumuladores hidráulicos entre outros. Sem contar a vulnerabilidade em caso da falha das bombas de água, entre outras desvantagens.

Por sua vez, os projetos dos estabilizadores Quick e ARG privilegiam a velocidade e o ângulo de precessão, em vez do momentum angular. Desta forma, podem girar a velocidades menores (na casa dos 4000 rpm), não necessitando de câmara de vácuo nem de refrigeração líquida. Isso confere a esses dois estabilizadores um custo de manutenção bem mais reduzido, além da maior simplicidade de instalação. O estabilizador Quick ainda tem a vantagem adicional de ter o volante montado na horizontal, reduzindo o atrito e calor nos rolamentos conferindo ainda mais durabilidade. No caso da substituição dos rolamentos, a operação é relativamente simples e pode ser efetuada a bordo.

Essa é a diferença que um estabilizador de movimento é capaz de fazer:

INTEGRAÇÃO E AUTOMAÇÃO 

Imagem do sistema de integração total Quick QNN

Vejamos agora o que cada fabricante oferece em automatização de equipamentos e processos. Enquanto a Quick traz o inovador sistema QNN, que permite o monitoramento e a integração total do estabilizador e dos demais equipamentos Quick (bow-thrusters, guinchos, carregadores), com os sistemas de navegação de todas as marcas, a ARG segue a escola tradicional, não oferecendo qualquer possibilidade de integração, nem mesmo um painel de controle. Já a Seakeeper está no meio do caminho, oferecendo dados para monitoramento, mas sem a integração oferecida pela Quick.

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PESO, DIMENSÕES E CONSUMO

Neste quesito, os estabilizadores Quick e Seakeeper saem na frente. O Quick é o equipamento antibalanço que apresenta a melhor relação entre a entrega de torque antigiro pelo peso e dimensões. Para efeito de comparação, um estabilizador Quick MC2 X19 — que pesa 553 kg e ocupa o espaço de 0,25 m³ (61 x61 x 67cm) — gera 18.700 N.m de torque antigiro. Por sua vez, o Seakeeper NG9 — que pesa 550 kg e ocupando o espaço de 0,54 m³ (85 x 90 x 71 cm), mais que o dobro que o Quick — gera 18.810 N.m de torque antigiro.

A ARG não possui um concorrente direto nesta faixa, restando como opção equivalente o modelo 250T, equipamento que pesa 700 kg, ocupa o espaço de 0,51 m³ (63 x 95 x 62 cm) e gera 25.000 N.m de torque antigiro.

Sobre o consumo, o Seakeeper leva uma pequena vantagem em relação ao Quick, drenando 3000W AC e 240 W DC durante a aceleração, contra 3500W AC do Quick e 4500W do ARG modelo 175T, que perde feio neste quesito.

Na instalação de um estabilizador, é necessário levar em consideração a capacidade disponível do gerador, com cuidado maior no caso do ARG. Muitas vezes, essa questão pode ser facilmente administrada pelo comandante do barco, com o uso consciente da potência do gerador. Como referência, cada boca de um fogão elétrico pode consumir em torno de 1200W.

GAMA DE MODELOS

Quick e Seakeeper dão um show neste quesito, oferecendo respectivamente 11 e 10 modelos cada uma. A gama da Quick vai desde o pequeno X2, que produz 2000 N.m de torque e mede apenas 42 x 42 x 48 cm, até o X56, que produz 55.882 N.m de torque.

A Seakeeper oferece desde o modelo NG1, que produz o torque de 2.650 N.m, até o modelo NG35, com torque de 73.000 N.m. Já a ARG oferece apenas quatro modelos, iniciando com o 50T (que entrega 5.000 N.m de torque) e chegando ao 375T, que entrega 37.500 N.m.

Desta maneira, se desfaz a impressão de que existem apenas opções de estabilizadores para embarcações maiores que 60 pés. Os estabilizadores X2 e NG1, por exemplo, podem ser instalados em embarcações a partir de 23 pés.

Veja como age um estabilizador de movimento da Seakeeper na prática:

CUIDADOS NA INSTALAÇÃO

Uma das lendas mais disseminadas sobre estabilizadores giroscópicos é a de que estes precisam ser instalados no centro da embarcação. Não há qualquer necessidade disso. O que interessa é o plano giroscópico e não o local dentro do barco.

Assim sendo, outros critérios devem ser respeitados, como:

O sentido de rotação e o nível do estabilizador. O equipamento deve ser nivelado à linha da água da embarcação, porque tentará manter a embarcação em seu plano giroscópico. Caso contrário, o estabilizador pode perder sensivelmente sua eficiência.

O alinhamento com a direção da proa. Se a proa está a 100 graus, o estabilizador também deve estar a 100 graus.

A localização na embarcação. Normalmente os estabilizadores são instalados mais próximos do centro do casco, apenas para facilitar a compensação de peso. Nada impede que o estabilizador seja inserido no extremo do bordo boreste, por exemplo.

A estrutura no casco. Os estabilizadores não precisam, repita-se, ser instalados na linha central da embarcação. Porém, devido ao esforço que exercem no casco, contrapondo-se ao balanço da embarcação, deve-se seguir as instruções de laminação de cada fabricante. O local escolhido deve estar sobre as longarinas, para que o estabilizador seja ancorado e faça parte da estrutura do barco.

A quantidade de estabilizadores. Muitas vezes, faz-se a opção por dois estabilizadores menores, em vez de um maior. Nesse caso, além da facilidade de achar um espaço para a instalação, é possível balancear o peso da embarcação mais facilmente — e ainda obter mais torque antigiro com menor custo.

Por exemplo: um estabilizador Quick MC2 X30 entrega 30.333 N.m de torque antigiro e pesa 965 kg, com dimensões de 80x80x84cm,enquanto dois estabilizadores Quick MC2 X16 entregam juntos 32.700 N.m e cada um pesa 500 kg, medindo 61x61x67 cm. É quase 8% a mais de torque antigiro, com uma economia de até 10% no valor de aquisição.

Em resumo, existem opções interessantes de estabilizadores no mercado. Cada uma delas, da mais conservadora à mais inovadora, traz benefícios e desvantagens. Cabe a você analisar e decidir qual delas mais se encaixa no seu perfil.

*Marcelo Viana é especialista da NÁUTICA em equipamentos eletrônicos, Engenheiro Elétrico/ Eletrônico (Chartered) membro da IEA (International Engineering Alliance), APEC (Asia Pacific Economic Cooperation), Engineers Australia, Engineers Canada e IET UK (Institution of Engineering and Technology). Também é membro certificado da ABYC (American Boat and Yacht Council) e NMEA (National Marine Electronics Association) e tem mais de 18 anos de experiência no mercado náutico.

**Esse artigo não reflete, necessariamente, a opinião de NÁUTICA.

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