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- 1 de 9- PARTE B: SUMÁRIO CURSO DE FORMAÇÃO DE OFICIAL DE MÁQUINAS DA MARINHA MERCANTE - FOMQ DISCIPLINA: MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA II PRÉ-REQUISITO: NÃO SE APLICA CARGA HORÁRIA TOTAL: 80 HORAS-AULAS (60 HORAS) SIGLA: MCI-2 MAIO/2014 1. PROPÓSITO GERAL DA DISCIPLINA Proporcionar ao aluno conhecimentos para operar, analisar o funcionamento e fazer manutenção básica dos motores marítimos de combustão interna, conforme estabelecido na regra III/1 da Convenção STCW-78 e na Seção A-III/1, tabela A-III/1 e A-III/2 do Código STCW-78, como emendados. 2. UNIDADES DE ENSINO E CONTEÚDOS C a r g a H o r á r i a E1 P1 T1 1 - Regulador de velocidade - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1.1 - a importância do regulador de velocidade; 1.2 - os principais tipos de reguladores de velocidade; 1.3 - o funcionamento do regulador de velocidade pneumático e de velocidade mecânico; 1.4 - as ações de um regulador hidráulico de velocidade do tipo isócrono; 1.5 - a ação do comando da queda de velocidade (speed droop); 1.6 - a ação do comando do limitador de carga (load limit); 1.7 - a função do sincronizador (sincronizer); 1.8 - a ação do indicador do sincronizador (syncronizer indicator); 1.9 - as ações dos comandos do painel do regulador hidráulico; e 1.10 - o funcionamento do regulador hidráulico eletrônico. 6 - 6 2 - Potência e rendimento - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2.1 - potência indicada; 2.2 - os métodos de obtenção da Pressão Média Indicada (PMI); 2.3 - fórmulas para o cálculo da potência indicada em unidades práticas; 2.4 - a potência indicada para motores de 2 e de 4 tempos; 2.5 - a potência indicada utilizando a constante do cilindro a PMI e a RPM; 2.6 - potência efetiva; 2.7 - o princípio de funcionamento do freio de Prony e do freio a água; 2.8 - fórmulas para o cálculo da potência efetiva em unidades práticas; 2.9 - a potência efetiva; 2.10 - potência de atrito; 2.11 - a fórmula para o cálculo da potência de atrito; 2.12 - o cálculo da potência de atrito; 2.13 - a finalidade do calculador MIP; 2.14 - instalação do calculador MIP; 2.15 - os rendimentos total, térmico e mecânico; e 2.16 - as equações dos rendimentos total, térmico e mecânico. 10 - 10 - 2 de 9- 2. UNIDADES DE ENSINO E CONTEÚDOS C a r g a H o r á r i a E1 P1 T1 3 - Consumo específico de combustível - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3.1 - consumo específico de combustível; 3.2 - a diferença entre os consumos específicos indicados e efetivos; 3.3 - as fórmulas para o cálculo dos consumos específicos indicados e efetivos; 3.4 - os consumos específicos indicados e efetivos em função da massa de combustível e as potências; 3.5 - o consumo específico em função da temperatura e o volume do combustível registrado no oleômetro; 3.6 - o consumo específico corrigido pelo poder calorífico do combustível; e 3.7 - o rendimento total do motor com base no consumo específico e no poder calorífico do combustível. 4 - 4 4 - Posição do êmbolo no interior do cilindro - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4.1 - a posição do êmbolo no cilindro; 4.2 - a fórmula geral para a determinação da posição do êmbolo no interior do cilindro; 4.3 - eixo de manivelas quando em um ângulo de 90° com a linha de centro do cilindro, o êmbolo não se encontra na metade do curso; 4.4 - cálculos para a determinação da posição do êmbolo no cilindro, no instante do início da injeção; e 4.5 - a calagem correta de uma bomba injetora e as situações de motor “avançado” ou “atrasado”, tomando por base a posição do êmbolo no cilindro. 4 - 4 5 - Esforços sobre os elementos móveis - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5.1 - sistema computacional, os esforços no mecanismo bielamanivela, notificados a seguir, tendo por base o ângulo da manivela, a distância entre os eixos da conectora e a força que atua sobre o êmbolo: força normal à superfície de apoio no cilindro, força que atua na cruzeta (perpendicular), força axial à biela, força radial que atua na manivela, força tangencial que movimenta a manivela, força resistente e momento de torção da manivela. 6 - 6 6 - Curva do hélice - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6.1 - termo técnico MCR; 6.2 - obtenção da curva do hélice; 6.3 - potência variando aproximadamente com o cubo da velocidade em um navio com hélice de passo fixo; e 6.4 - a curva do hélice para o cálculo da potência efetiva e do consumo de combustível. 6 - 6 7 - Carta psicrométrica - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7.1 - carta psicrométrica, a quantidade de água condensada no caixão de ar de lavagem; e 7.2 - sistema de dreno automático para caixão de ar de lavagem do MCP. 4 - 4 8 - Avaliação da estanqueidade dos cilindros - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8.1 - estanqueidade dos cilindros do motor nas seguintes condições: por comparação dos expoentes politrópicos da compressão do ar, obtidos com base na taxa de compressão, nos dados da curva modelo durante a 2 - 2 - 3 de 9- 2. UNIDADES DE ENSINO E CONTEÚDOS C a r g a H o r á r i a E1 P1 T1 navegação e na curva modelo durante a navegação desconhecendo a taxa de compressão do motor. 9 - Alinhamento do eixo de manivelas - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9.1 - os problemas decorrentes de desalinhamento do eixo de manivelas e de toda a linha de eixo do navio; 9.2 - as principais causas do desalinhamento do eixo de manivelas; 9.3 - os procedimentos para a determinação da flexão do eixo de manivelas estando o motor com ou sem as suas conectoras instaladas; 9.4 - as flexões verticais e horizontais de um dado eixo de manivelas; 9.5 - a curva da flexão vertical de um determinado eixo de manivelas, tendo por base os valores obtidos na prática; 9.6 - as recomendações dos fabricantes com relação a valores aceitáveis e inaceitáveis de flexão do eixo de manivelas; e 9.7 - o calibre de ponte na verificação do desalinhamento vertical do eixo de manivelas do motor. 10 - 10 10 - Operações de motores dieseis - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10.1 - os procedimentos para a partida dos motores diesel marítimos; 10.2 - os principais cuidados com o motor operando; e 10.3 - os procedimentos para a parada dos motores. 6 - 6 11 - Defeitos, causas e soluções - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11.1 - os principais defeitos, suas causas e correções que apresentam o motor diesel; e 11.2 - a importância dos dados do teste de fábrica e da prova de mar para a manutenção do desempenho do motor. 8 - 8 Avaliação 4 - 2 CARGA HORÁRIA TOTAL EM HORAS-AULAS 80 ‐ 80 E (aula expositiva); P (aulas práticas); T (total de aulas) PARTE C: PROGRAMA DETALHADO DA DISCIPLINA 1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS RE² RB² RI² 1 - Regulador de velocidade (6 horas-aulas) 1.1 - justificar a importância do regulador de velocidade; 1.2 - citar os principais tipos de reguladores de velocidade; 1.3 - explicar o funcionamento do regulador de velocidade pneumático e de velocidade mecânico; 1.4 - explicar as ações de um regulador hidráulico de velocidade do tipo isócrono; 1.5 - analisar a ação do comando da queda de velocidade (speed droop); 1.6 - analisar a ação do comando do limitador de carga (load limit); 1.7 - explicar função do sincronizador (syncronizer); 1.8 - explicar a ação do indicador do sincronizador (syncronizer indicator); RE1 RE2 RB1 RI2 RI4 - 4 de 9- 1.9 - demonstrar, na prática, as ações dos comandosdo painel do regulador hidráulico; e 1.10 - explicar o funcionamento do regulador hidráulico eletrônico. 2 - Potência e rendimento (10 horas-aulas) 2.1 - definir potência indicada; 2.2 - explicar os métodos de obtenção da Pressão Média Indicada (PMI); 2.3 - demonstrar fórmulas para cálculo da potência indicada em unidades práticas; 2.4 - calcular a potência indicada para motores de 2 e de 4 tempos; 2.5 - calcular a potência indicada, utilizando a constante do cilindro a PMI e a RPM; 2.6 - definir potência efetiva; 2.7 - explicar o princípio de funcionamento do freio de Prony e do freio a água; 2.8 - demonstrar fórmulas para cálculo da potência efetiva em unidades práticas; 2.9 - calcular potência efetiva; 2.10 - definir potência de atrito; 2.11 - demonstrar a fórmula para cálculo da potência de atrito; 2.12 - efetuar o cálculo da potência de atrito; 2.13 - explicar a finalidade do calculador MIP; 2.14 - esquematizar basicamente a instalação do calculador MIP; 2.15 - definir os rendimentos total, térmico e mecânico; e 2.16 - demonstrar as equações dos rendimentos total, térmico e mecânico. RE1 RE2 RB4 RI4 RI7 3 - Consumo específico de combustível (4 horas-aulas) 3.1 - definir consumo específico de combustível; 3.2 - explicar a diferença entre os consumos específicos indicados e efetivos; 3.3 - definir as fórmulas para o cálculo dos consumos específicos indicados e efetivos; 3.4 - calcular os consumos específicos indicados e efetivos em função da massa de combustível e as potências; 3.5 - calcular o consumo específico em função da temperatura e o volume do combustível registrado no oleômetro; 3.6 - calcular o consumo específico corrigido pelo poder calorífico do combustível; e 3.7 - calcular o rendimento total do motor com base no consumo específico e no poder calorífico do combustível. RE1 RE2 RE5 e RE16 RB4 RI2 RI4 4 - Posição do êmbolo no interior do cilindro (4 horas-aulas) 4.1 - determinar graficamente a posição do êmbolo no cilindro; 4.2 - deduzir a fórmula geral para a determinação do êmbolo no interior do cilindro; 4.3 - demonstrar que, quando a manivela faz um ângulo de 90°com a linha de centro do cilindro, o êmbolo não se encontra na metade do curso; 4.4 - efetuar cálculos para a determinação da posição do êmbolo no cilindro, no instante do início da injeção; e 4.5 - demonstrar na teoria e na prática a calagem correta de uma bomba injetora e as situações de motor "avançado" ou "atrasado", RE1 RE2 RE5 e RE16 RB4 RI2 - 5 de 9- tomando por base a posição do êmbolo no cilindro. 5 - Esforços sobre os elementos móveis (6 horas-aulas) 5.1 - calcular com auxílio de sistema computacional, os esforços no mecanismo biela-manivela, notificados a seguir, tendo por base o ângulo da manivela, a distância entre os eixos da conectora e a força que atua sobre o êmbolo: força normal à superfície de apoio no cilindro, força que atua na cruzeta (perpendicular), força axial à biela, força radial que atua na manivela, força tangencial que movimenta a manivela, força resistente e momento de torção da manivela. RE1 RE2 RE5 e RE16 RB3 RI2 6 - Curva do Hélice (6 horas-aulas) 6.1 - definir o termo técnico MCR; 6.2 - explicar como se obtém a curva do hélice; 6.3 - demonstrar que para um navio com hélice de passo fixo a potência varia aproximadamente com o cubo da velocidade; e 6.4 - utilizar a curva do hélice para o cálculo da potência efetiva e do consumo de combustível. RE1 RE2 RE5 e RE16 RB2 RI2 7 - Carta psicrométrica (4 horas-aulas) 7.1 - calcular, com auxílio da carta psicrométrica, a quantidade de água condensada no caixão de ar de lavagem; e 7.2 - esquematizar um sistema de dreno automático para caixão de ar de lavagem do MCP. RE1 RE2 RE5 e RE16 RB4 RI4 8 - Avaliação da estanqueidade dos cilindros (2 horas-aulas) 8.1 - avaliar a estanqueidade dos cilindros do motor nas seguintes condições: por comparação dos expoentes politrópicos da compressão do ar, obtidos com base na taxa de compressão, nos dados da curva modelo durante a navegação e na curva modelo durante a navegação desconhecendo a taxa de compressão do motor. RE1 RE2 RE5 e RE16 RB1 RI4 9 - Alinhamento do eixo de manivelas (10 horas-aulas) 9.1 - citar os problemas decorrentes de desalinhamento do eixo de manivelas e de toda a linha de eixo do navio; 9.2 - explicar as principais causas do desalinhamento do eixo de manivelas; 9.3 - explicar os procedimentos para a determinação da flexão do eixo de manivelas estando o motor com ou sem as suas conectoras instaladas; 9.4 - determinar, na prática, a flexão vertical e horizontal de um dado eixo de manivelas; 9.5 - construir a curva da flexão vertical de um determinado eixo de manivelas, tendo por base os valores obtidos na prática; 9.6 - distinguir as recomendações dos fabricantes com relação a valores aceitáveis e inaceitáveis de flexão do eixo de manivelas; e 9.7 - empregar o calibre de ponte na verificação do desalinhamento vertical do eixo de manivelas do motor. RE1 RE2 RE5 e RE16 RB2 RI4 10 - Operações de motores diesel (6 horas-aulas) 10.1 - descrever os procedimentos para a partida dos motores diesel marítimos; 10.2 - relatar os principais cuidados com o motor operando; e 10.3 - detalhar os procedimentos para a parada dos motores. RE1 RE2 RE5 e RB2 RI4 - 6 de 9- RE16 11 - Defeitos, causas e soluções (8 horas-aulas) 11.1 - citar os principais defeitos, suas causas e correções que apresentam os motores dieseis; e 11.2 - explicar a importância dos dados do teste de fábrica e da prova de mar para manutenção da performance do motor. RE1 RE2 RE5 e RE16 RB2 RI2 PROVA ²RE (Referências especiais); RB (Referências bibliográficas); e RI (Recursos instrucionais) 2. DIRETRIZES ESPECÍFICAS E PRÁTICAS PEDAGÓGICAS a) Critérios para a aplicação da disciplina: I) as unidades de ensino foram definidas de forma a atender ao que é estabelecido no Capítulo III, Seção A-III/1, Tabela A-III/1 e A-III/2 da STCW- 78/95; II) sempre que aplicáveis, deverão ser ministradas aulas práticas do conteúdo teórico ensinado; III) o professor deverá elaborar as folhas tarefa referente às aulas práticas do conteúdo teórico ensinado; IV) as aulas expositivas, sempre que possível, deverão conter exemplos práticos sobre os conteúdos abordados; V) recomenda-se que os assuntos ministrados sejam relacionados, no que couber, às diretrizes estabelecidas na SOLAS, MARPOL e STCW- 78/95; VI) com objetivo de aprofundar o conhecimento dos conteúdos propostos para estudo, deve ser estimulado o trabalho de pesquisa por parte dos alunos, preferencialmente em grupos de no máximo seis alunos; e VII) deverá ser estimulada a aplicação da língua inglesa na leitura, interpretação e tradução de texto sobre motores diesel. b) Limite máximo de alunos por turma: trinta; c) Pessoal necessário: um professor; d) Perfil dos docentes: Oficial de Máquinas com Aperfeiçoamento ou Engenheiro Naval com Especialização em Máquinas Marítimas; e) Locais das Aulas: sala de aula e laboratório; e f) Segurança Recomendada: não se aplica. 3. AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM a) a avaliação da aprendizagem será realizada por meio de duas provas escritas de acordo com a seguinte distribuição: 1ª Prova - UE 1.0 a 6.0 2ª Prova - todas as UE b) serão destinados quatro tempos-aula para avaliação, sendo dois tempos-aula para cada prova; e c) o resultado final será obtido por meio da média aritmética das provas realizadas. - 7 de 9- 4. RECURSOS INSTRUCIONAIS (RI) RI1 - quadro branco; RI2 -conjunto multimídia; RI3 - folhas-tarefa; RI4 - manuais de fabricantes; RI5 - laboratório de informática; RI6 - laboratório de motores; RI7 - equipamentos reais, tais como: motores dieseis, MIP calculator; RI8 - folhas de informação; e RI9 - outros a critério do professor. 5. REFERÊNCIAS ESPECIAIS (RE) RE1 - BRASIL. Lei no 9.394, de 20 de dezembro de 1996. Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB). Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, 21 dezembro de 1996. RE2 - _______. Lei nº 007573 de 23 de dezembro de 1986. Lei do Ensino Profissional Marítimo. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, 30/12/1986, Pag. 019930 COL 2. RE3 - _______. Lei nº 9.537, de 11 de dezembro de 1997. LESTA. Dispõe sobre a segurança do tráfego aquaviário em águas sob jurisdição nacional e dá outras providências. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, 12 dez. 1997. RE4 - _______. Decreto nº 2596, de 18 de maio de 1998. RLESTA. Regulamenta a Lei nº 9.537, de 11 de dezembro de 1977, que dispõe sobre a segurança do tráfego aquaviário em águas sob jurisdição nacional. RE5 - _______. Decreto nº 6.846, de 11 de maio de 2009, promulga as Emendas à Convenção Internacional de Treinamento de Marítimos, Emissão de Certificados e Serviço de Quarto. Poder Executivo, Brasília, DF, 12 mai 2009. RE6 - _______. Ministério da Defesa. Marinha do Brasil. Diretoria de Portos e Costas. Normas da Autoridade Marítima para Embarcações Empregadas na Navegação em Mar Aberto nº 1 (NORMAM-01). Rio de Janeiro, 2011. RE7 - _______. Normas da Autoridade Marítima para Embarcações Empregadas na Navegação Interior nº 2 (NORMAM 02). Rio de Janeiro, 2011. RE8 - _______. Normas da Autoridade Marítima para Aquaviário nº 13 (NORMAM 13/DPC). Rio de Janeiro, 2011. RE9 - _______. Normas da Autoridade Marítima para Aquaviário nº 30 vol. 1 (NORMAM 30/DPC vol. 1 Aquaviário). Rio de Janeiro, 2012. RE10 - ORGANIZACION MARITIMA INTERNACIONAL (IMO) - Convenção Internacional sobre Padrões de Instrução, Certificação e Serviço de Quarto para Marítimos, 1978, (STCW/78, como emendado). Edição em português: Brasil, Rio de Janeiro: Marinha do Brasil - DPC, 2010. RE11 - ____________. Articles, protocol, annexes unified interpretations of International Convention for Prevention of Pollution from Ships, 1973, as modifies by protocol of 1978. Consolidated Edition 2011, (MARPOL – 73/78), London: IMO, 2011. RE12 - ____________. International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974, (SOLAS 1974). Consolidated Edition 2009, London: IMO, 2009. RE13 - ____________. Convention on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea, 1972 (COLREG 1972) – Consolidated Edition 2003. - 8 de 9- RE14 - ____________. IMO Standard Marine Communication Phrases – (IMO SMCP) – Edition 2002, London: IMO, 2002. RE15 - ____. IMO Model Course 7.03 Officer in Charge of a Navigational Watch. RE16 - ____. IMO Model Course 7.04 Officer in Charge of an Engineering Watch. 6. LIVRO TEXTO (LT) LT1 - GELMIREZ Ribeiro Rodrigues. Apostila Máquinas de Combustão Interna (1. e 2. Partes). Belém PA: Centro de Instrução Almirante Brás de Aguiar (CIABA), 2000. 7. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA (RB) RB1 - CRISTENSEN, Stanley G. Lamb’s Questions and Answers on the Marine Diesel Engine. Second Impression, London: Eight Editions, 1992. RB2 - GELMIREZ Ribeiro Rodrigues. Apostila Máquinas de Combustão Interna (1. e 2. Partes). Belém PA: Centro de Instrução Almirante Brás de Aguiar (CIABA), 2000. RB3 - PENIDO FILHO, Paulo. Os Motores de Combustão Interna. 2. ed. Belo Horizonte, 1983. RB4 - TAYLOR, D. An .Introduction to Marine Engineering. 2n ed. London: Butterworth. (ISBN 07-50-6253-9). 1990. RB5 - ORGANIZAÇÃO MARÍTIMA INTERNACIONAL. Officer in Charge of an Engineering Watch (Model Course 7.04).London: IMO, 1999. RB6 - CONVENÇÃO INTERNACIONAL SOBRE NORMAS DE TREINAMENTO DE MARÍTIMOS, EXPEDIÇÃO DE CERTIFICADOS E SERVIÇO DE QUARTO - STCW - 78. Consolidada 1995. Edição em Português. Rio de Janeiro: DPC, 1996. RB7 - CONVENÇÃO INTERNACIONAL PARA SALVAGUARDA DA VIDA HUMANA NO MAR – SOLAS – 74/78. Consolidada 1998. Edição em Português. Brasil, Rio de Janeiro: DPC, 2001. PARTE E: MANUAL DO DOCENTE 1 - Introdução O presente manual tem como objetivo propiciar orientações sobre o material que será apresentado durante o curso. O material do curso reflete os requisitos mínimos obrigatórios para oficiais conforme especificado na Seção A-III/1 tabela A-III/1 e A-III/2 do Código STCW da Convenção Internacional sobre Padrões de Instrução, Certificação e Serviço de Quarto para Marítimos, 1978, como emendados. O Docente deverá ter conhecimento de que o curso visa agregar informações importantes para os oficiais da Marinha Mercante, designados para executar os serviços de quarto de máquinas numa praça de máquinas guarnecida ou desguarnecida com responsabilidade direta para operar, analisar o funcionamento e fazer manutenção básica dos motores marítimos de combustão interna. 2 - Orientações Importantes O Docente deve destacar os assuntos de maior importância contidos no Livro Texto e relacioná-los com as referências bibliográficas, inclusive anotando as páginas onde podem ser encontrados. - 9 de 9- Deverão ser aplicados os métodos de ensino por competência ou seja, ensinar fazer fazendo e discutir estudos de casos, enfatizando os assuntos listados a seguir: 1 - Regulador de velocidade 2 - Potência e rendimento 3 - Consumo específico de combustível 4 - Posição do êmbolo no interior do cilindro 5 - Esforços sobre os elementos móveis 6 - Curva do hélice 7 - Carta psicrométrica 8 - Avaliação da estanqueidade dos cilindros 9 - Alinhamento do eixo de manivelas 10 - Operações de motores dieseis 11 - Defeitos, causas e soluções
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