Silenciadores de Escape para Grupos Geradores

De onde vem o ruído de escape

O escape de um motor carrega dois tipos de ruído. As pulsações dos cilindros produzem um ronco de baixa frequência cujo tom acompanha a rotação do motor e o número de cilindros; a turbulência no fluxo de gás e a saída pela extremidade do tubo produzem ruído de banda larga em frequências mais altas. O primeiro é o que viaja mais longe e atravessa paredes; o segundo é o que as pessoas descrevem como chiado ou rugido perto da chaminé.

O silenciador de escapamento precisa tratar os dois, e cada um pede um projeto interno diferente. É por isso que os dados acústicos de um silenciador são informados por banda de oitava, e não como um número só: uma unidade com bom desempenho nas altas frequências pode fazer pouco contra o ronco grave do qual o vizinho reclama.

Graus de silenciador

O mercado descreve os silenciadores por grau: industrial, residencial, crítico e hospitalar, em ordem crescente de atenuação. Os nomes vêm do entorno para o qual foram pensados - uma área industrial que tolera ruído, uma área residencial, um local crítico, como um hospital, onde o escape deve ser quase inaudível. Cada fabricante publica os seus próprios valores de atenuação por grau, portanto dois silenciadores “residenciais” não são necessariamente iguais.

O nome do grau é um ponto de partida, não uma especificação. A especificação é o nível sonoro que o local precisa atender, na distância em que é medido, e o silenciador de escape é uma das três partes que o decidem, junto com a carenagem acústica e os atenuadores de entrada e saída de ar. Nós olhamos para os três em conjunto: um silenciador de escape hospitalar em um grupo cujas aberturas de ar de resfriamento não são tratadas não resulta em uma instalação silenciosa.

Projetos reativos, absortivos e combinados

O silenciador reativo funciona com câmaras e tubos: o gás se expande em uma câmara e parte da energia sonora é refletida de volta. É eficaz contra as pulsações de baixa frequência e continua funcionando por toda a vida útil da unidade, porque nada em seu interior se degrada.

O silenciador absortivo faz o gás passar por um tubo perfurado envolto em material absorvente acústico. Ele retira o ruído de alta frequência e acrescenta pouca resistência, mas o material precisa suportar a temperatura do escape e pode exigir substituição após anos de serviço.

Os projetos combinados reúnem os dois em uma só carcaça e são a escolha usual para os graus residencial e crítico. A combinação certa depende do motor: um motor grande e de baixa rotação tem a sua energia na parte baixa do espectro e precisa da parte reativa; um motor de alta rotação com turbocompressor tem mais do seu ruído nas frequências mais altas.

Atenuação versus contrapressão

Todo silenciador oferece resistência ao fluxo de gás, e quanto mais atenuação ele dá, mais resiste. O fabricante do motor informa a contrapressão máxima que o motor pode ver no flange de escape a plena carga nominal; acima dela, o motor perde potência, opera mais quente e, no pior caso, sofre danos. O silenciador, a tubulação, as curvas e a chaminé somam-se todos contra esse limite.

Por isso, um silenciador nunca é selecionado sozinho. O trajeto inteiro é calculado: o comprimento e o diâmetro da tubulação, o número e o raio das curvas, as juntas de expansão, a tampa contra chuva e o próprio silenciador, e mantém-se uma margem para a incrustação que vem com anos de operação. Quando o trajeto é longo, o diâmetro da tubulação aumenta para que o silenciador mantenha a sua atenuação sem levar o total acima do limite.

É também por isso que o trajeto de exaustão é pedido junto com a consulta. Duas curvas a mais do que o planejado podem transformar uma seleção correta de silenciador em um motor que não atinge a sua carga nominal.

Materiais, isolamento e montagem

As carcaças dos silenciadores são feitas em aço carbono com revestimento resistente ao calor ou em aço inoxidável, escolhidos conforme a temperatura do gás, a atmosfera do local e a especificação. Os internos em contato com o gás quente são projetados para a dilatação térmica; a carcaça traz olhais de içamento e suportes.

O silenciador é montado sobre suportes ou suspenso na estrutura, com conexões flexíveis do lado do motor, para que a vibração do motor não seja transmitida à tubulação e ao edifício. O isolamento térmico no silenciador e na tubulação mantém baixa a temperatura superficial dentro da carenagem, protege o pessoal e reduz o ruído irradiado pela própria parede do tubo. Drenos de condensado nos pontos baixos mantêm a água fora do silenciador durante as partidas a frio.

Silenciadores com SCR e em contêineres

Quando os limites de emissão exigem um sistema SCR, o silenciador e o reator SCR são projetados como uma única linha: a carcaça do reator assume parte da atenuação, o ponto de dosagem fica onde o gás está quente o suficiente, e a contrapressão total dos dois permanece dentro do limite do motor.

Em um contêiner ou carenagem acústica, o silenciador é montado no teto ou dentro do compartimento de exaustão, com a altura da chaminé e a direção da saída escolhidas para que o escape não retorne à entrada de ar de resfriamento e a pluma passe acima dos edifícios vizinhos. O projeto da carenagem, o sistema de exaustão e os atenuadores de ar saem da AXON como um único pacote.

O que decide a seleção

Três valores da folha de dados do motor - vazão dos gases de escape, temperatura de escape e contrapressão máxima -, o nível sonoro que o local deve atender e onde ele é medido, e o trajeto que a tubulação percorre. Com isso, o silenciador é selecionado a partir dos seus dados por banda de oitava, e a contrapressão de todo o sistema é verificada. Sem isso, o nome de um grau é um palpite.