Filtração diesel marítima: qualidade do combustível, entrada de água salgada e contaminação microbiana

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Qualidade do combustível marítimo e ISO 8217

A ISO 8217 classifica os combustíveis marítimos em graus destilados (série DM: DMA, DMB, DMZ) e graus residuais (série RM: de RMA a RMK). O gasóleo marítimo (MGO, grau DMA) é o combustível principal dos motores diesel marítimos de alta e média rotação equipados com sistemas de injeção HPCR. A ISO 8217:2017 define os limites do DMA: teor máximo de água de 200 mg/kg (ASTM D6304), sedimento total máximo ≤0.01% (ISO 10307-1), lubricidade HFRR com marca de desgaste ≤520 µm a 60°C (ISO 12156-1), ponto de fulgor mínimo de 60°C. A Regra 14 do Anexo VI da MARPOL (em vigor desde janeiro de 2020) limita o teor de enxofre nas Áreas de Controle de Emissões (ECA) a 0.1% m/m e globalmente a 0.5% m/m. As misturas de óleo combustível de muito baixo enxofre (VLSFO) em conformidade apresentam menor lubricidade e maior absorção de água que o óleo combustível pesado de alto enxofre, aumentando as exigências de filtração.

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Caminhos de contaminação por água salgada

A água salgada entra nos sistemas de combustível e óleo lubrificante marítimos por: (1) condensação: os ciclos de temperatura diurnos em tanques parcialmente cheios causam ciclos de ar e água; em ambientes marítimos, o ar úmido contém aerossol de sal dissolvido; (2) entrada pelas chapas do convés e pelos pontos de abastecimento: a água das ondas que varre o convés ou a chuva sobre pontos de abastecimento abertos introduzem água do mar diretamente; (3) vazamentos dos trocadores de calor: trocadores resfriados por água do mar com tubos com falha deixam a água do mar entrar nos circuitos de óleo lubrificante ou de líquido de arrefecimento com pressões diferenciais de até 3–5 bar; (4) entrada pelas vedações do eixo: as vedações do tubo telescópico e da madre do leme que operam na linha d'água podem deixar a água do mar entrar no óleo lubrificante quando desgastadas ou sob transientes de pressão. O sal dissolvido no combustível favorece a corrosão influenciada microbiologicamente (MIC) e fornece condutividade iônica que acelera a corrosão eletrolítica dos componentes de aço do sistema de combustível. Água do mar no óleo lubrificante acima de 0.1% causa emulsificação, corrosão das superfícies dos mancais e perda de resistência do filme de óleo.

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Contaminação microbiana no combustível marítimo

Os tanques de combustível marítimo operam em temperaturas (10–40°C) dentro da faixa de crescimento das bactérias e fungos que degradam hidrocarbonetos. O crescimento microbiano exige água na interface combustível-água (e não água dissolvida); as bactérias produtoras de biossulfetos (Desulfovibrio, Desulfobacter) geram H₂S, que acelera a corrosão; o fungo Hormoconis resinae produz ácidos orgânicos e biomassa que entopem os filtros de combustível. A formação de biofilme nas paredes do tanque fornece uma colônia estável que não depende do teor de água do combustível a granel. Métodos de detecção: ASTM D7468 (contagem da carga biológica), teste rápido de bioluminescência ATP (≥10³ UFC/mL indica crescimento ativo). Prevenção: manter o teor de água do combustível abaixo do limite da ISO 8217 (200 mg/kg), aplicar tratamento biocida (Biobor JF ou equivalente a 50–100 ppm) e limpar os tanques no intervalo do fabricante. A arquitetura de filtração MARINECLEAN™ é projetada para os requisitos combinados de remoção de partículas, água e fragmentos de biofilme dos sistemas diesel marítimos.

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Arquitetura de filtração de combustível marítimo de três estágios

Os motores diesel marítimos HPCR exigem filtração escalonada do combustível do tanque até a injeção: Estágio 1: filtro da bomba de transferência (grosso, 30–100 µm nominal): remove os resíduos grandes e protege a bomba de transferência. Estágio 2: módulo de condicionamento do combustível: separador de água coalescente (atende ao limite de água da ISO 8217 DMA) e filtração primária de partículas (β₁₀ ≥ 12 nominal). Estágio 3: filtro fino (montado no motor): β₃(c) ≥ 200 para proteger os injetores HPCR; indicador de água; indicador de pressão diferencial. Disposições de filtro duplex (em paralelo) são obrigatórias em navios em que a manutenção do filtro exigiria parar o motor: uma válvula de comutação permite trocar o elemento sem parar o motor. A comutação duplex deve ser feita com cuidado: uma troca rápida introduz o fluido de enchimento da carcaça (ar), deixando os injetores sem combustível; uma troca lenta (de 30–60 segundos) permite equalizar a pressão gradualmente.

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Conformidade com a MARPOL e sistemas de limpeza de gases de escape

Navios que operam em ECAs com sistemas de limpeza de gases de escape (scrubbers) podem usar óleo combustível de alto enxofre (HSFO) como alternativa ao VLSFO. Os requisitos de filtração do HSFO diferem muito dos do VLSFO: o HSFO de maior viscosidade (cSt a 50°C: 40–700 conforme o grau) exige aquecer o combustível até uma viscosidade bombeável (normalmente aquecer a 120–150°C para chegar a 10–15 cSt na injeção); a viscosidade alta exige purificação centrífuga (separador de combustível) antes da filtração fina para remover os asfaltenos e os finos catalíticos (cat fines), partículas de aluminossilicato do craqueamento catalítico que causam desgaste severo dos injetores e das bombas. A ISO 8217 limita os finos catalíticos a 60 mg/kg no máximo; no entanto, as amostras coletadas do fornecimento de combustível frequentemente superam esse limite. É necessária filtração fina (7–10 µm absoluto) antes dos sistemas HPCR alimentados com misturas de combustível compatíveis com HSFO.

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Prevenção da corrosão e gestão de inibidores

Os sistemas de combustível marítimos são especialmente vulneráveis à corrosão por: (1) ácidos orgânicos produzidos pelo metabolismo microbiano; (2) combustíveis de baixo enxofre, com menor lubricidade natural e menores propriedades anticorrosivas; (3) contaminação por água salgada, que fornece um meio eletrolítico; (4) entrada de oxigênio no óleo diesel armazenado em tanques parcialmente cheios (a degradação oxidativa produz depósitos de goma e verniz). Os pacotes de inibidores de corrosão para os sistemas de combustível diesel marítimos devem ser compatíveis com os requisitos de estabilidade da ISO 8217 e com os combustíveis em conformidade com a MARPOL. Aditivos de combustível que ultrapassem os limites de água da ASTM D6304 ou reduzam o ponto de fulgor abaixo do mínimo da ISO 8217 não estão em conformidade. Os materiais do sistema de filtração devem ser compatíveis com os combustíveis marítimos, incluindo as misturas de VLSFO: alguns elastômeros sintéticos não são compatíveis com as misturas parafínicas de VLSFO; verifique a especificação do material dos O-rings em relação às propriedades do DMA da ISO 8217.

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Filtração do óleo lubrificante em motores marítimos

A filtração do óleo lubrificante dos motores diesel marítimos enfrenta desafios de contaminação maiores: carbono dos subprodutos de combustão (blow-by pelos anéis de pistão) a taxas maiores que nos motores automotivos pelos diâmetros de cilindro maiores; entrada de água do mar pelas vedações do tubo telescópico e pelos vazamentos dos trocadores de calor; mais tempo de operação em carga alta; e intervalos de troca estendidos pelos sistemas de óleo de grande volume (um motor de média rotação pode ter 500–2,000 L de capacidade de óleo com trocas a cada 2,000+ horas). O monitoramento da condição do óleo lubrificante de motores marítimos segundo a ISO 17359 exige: viscosidade a 40°C e 100°C (ASTM D445), TAN (ASTM D664), teor de água (ASTM D6304 ou Karl Fischer), análise elementar ICP de metais de desgaste (Fe, Cu, Pb, Sn, Al) e indicadores de contaminação (Si, Na para líquido de arrefecimento ou água salgada). A filtração de óleo lubrificante de fluxo total com β₁₅(c) ≥ 12 é o requisito mínimo; uma filtração fina de bypass complementar com β₅(c) ≥ 200 estende os intervalos de troca e protege as superfícies dos mancais.

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