Um século de progresso diesel

Noventa anos após a inauguração do SELANDIA, visto como o primeiro navio oceânico de motor, as máquinas diesel dominaram o mercado de propulsão de navios mercantes. As tirânicas turbinas a vapor se renderam e foram depostas pelos motores de baixa e média velocidade dos transportadores de contâineres, graneleiros e navios de cruzeiros. Até o último bastião do vapor - os transportadores de gás natural liquefeito - foram derrotados pelos competitivos projetos novos de motores de combustivel diesel. O símbolo devastador da derrubada do vapor aconteceu em 1987, com a conversão de vapor para diesel pelo navio de cruzeiro QUEEN ELIZABETH II. Sua turbina e sala de caldeira foram removidas para permitir a instalação de uma planta diesel-elétrica de 95600kW.

A planta propulsora revitalizada do QE2 foi baseada um motor de nove cilíndros de quatro tempos da MAN B&W Diesel, que por sua vez, possuia um link com o pioneiro Selandia: A construção de 1912 era alimentada por dois motores de oito cilíndros de quatro tempos, cada um desenvolvendo 920kW a 140 RPM. A significância da propulsão da época do Selandia foi tanta que na sua primeira chegada em Londres, foi pessoalmente inspecionada por Sir Winston Churchill, então primeiro lorde do almirantado.

Um motor de 20 bhp, construído em 1898

Entre as duas guerras mundiais a proporção do uso das máquinas diesel cresceu de 1.3 para 25 por cento, da frota oceânica geral. Em 1939, uma porcentagem de 60 foi alcançada, avançando tremendamente dos 4 por cento de 1920.

• Adeus das injeções de explosão​

No fim dos anos 20, os projetistas concluíram que a injeção com a explosão de ar de combustivel nas máquinas diesel - que necessitam de compressores de alta pressão, grandes e devoradores de energia - deveria ser substituída por algum tipo de injeção sem compressores. A injeção por explosão, que atomizava o combustível, e o forçava para dentro do motor através de um bico (como se fosse um spray), era um conceito que não satisfazia nem mesmo Rudolf Diesel, uma vez que era um processo complicado e com uma margem de falha muito grande, e além disso o bombeamento de ar abatia 15% da saída de energia da máquina.  Em 1915 foi desenvolvida uma máquina diesel "operacional" com injeção direta, e a substituição da tecnologia de injeção de combustível teve seus dias pioneiros, mas materiais adequados e as técnicas de fabricação tiveram que evoluir. O refinamento da técnica de injeção de combustível também contribuiu significativamente para o desenvolvimento de máquinas diesel menores de alta velocidade. As máquinas diesel hoje levam o combustível a extremas pressões através de bombas mecânicas e o levam até a câmara de combustão por injetores ativados por pressão sem ar comprimido. Com diesel injetado diretamente, os injetores pulverizam o combustível através de 4 a 12 pequenos orifícios no bico. Em todos os aspectos, as máquinas diesel atuais são fiéis ao projeto original de Rudolf Diesel, que se tratava da inflamação de combustível através da compressão em altas pressões dentro do cilíndro

• Impulsos turbo

​Uma melhora considerável para reduções de tamanho e peso, e também na energia produzida resulta da aplicação de turbocompressores. O primeiro motor marítimo "turbo-comprimido" foi um de 10 cilíndros Vulcan-MAN de 4 tempos, em 1927.  Turbo-comprimido sob uma pressão constante, os turbo-ventiladores melhoraram o "output" de energia do motor de 1250kW a 240RPM para 1765 a 275 RPM.  Uma contribuição mais recente dos turbocompressores, com eficiência beirando 70%, é permitir parte do gás de exaustão a ser desviado para uma turbina de recuperação de força, e suprir o motor principal ou alimentar um gerador. Uma gama de turbinas desse tipo está disponível para aumentar a competitividade das máquinas de dois tempos e as maiores de quatro tempos, produzindo reduções no consumo de combustível e aumento na potencia.

• Óleos de combustível pesado

​Outro passo importante na fortificação do status das máquinas diesel em propulsões marítimas foi permitir a queima de óleos mais baratos e pesados. O progresso foi feito nos anos 50, pela disponibilidade de lubrificante dos cilindros que neutralizavam a combustão ácida dos produtos, e assim reduzir as tacas de desgaste vivida pela queima de óleo. Todos os motores agora de baixa rotação de dois tempos, e os de velocidade média de quatro tempos são operáveis com combustível de classificação mais baixa, e o desenvolvimento procurava alcançar a capacidade de designs de alta velocidade. Combater a deterioração na qualidade dos bunkers é um exemplo de como os desenvolvedores "diesel" - em associação com os especialistas de óleo lubrificante e especialistas de tratamento de combustível - administraram com sucesso a adaptação dos projetos para as demandas do mercado atual.

Mecanismo de injeção direta introduzida por SULZER em 1930.

• O futuro

É difícil visualizar as máquinas diesel serem substituidas por formas alternativas em curto - médio prazo, mas qualquer regulamento, ou mudança no mercado para combustíveis mais limpos ( líquidos ou gases ) poderia abrir portas para rivais relutantes, assim como a quema de óleo em sua ascensão à dominação na propulsão comercial também teve desafios em superar ou até simplesmente desdenhar de rivais, como turbinas a gás e propulsão nuclear. Um desafio maior de turbinas a gás terá de ser encarado (embora uma combinação diesel-gás possa ser uma opção de solução para instalações de alta potência). A diminuição da disponibilidade de combustíveis fósseis simplesmente parece algo fora de cogitação nos tempos atuais por pelo menos os próximos 20-30 anos, e quem sabe a propulsão nuclear possa ser revivida a longo termo.

Os pioneiros de máquinas diesel MAN B&W Diesel e SULZER celebraram seu centenário e estão comprometidos junto com outros designers a manter a chama da competitividade intensa neste século, assim como o suporte a pesquisadores de tratamentos de combustível, lubrificação, automação e materiais. Alguns desenvolvimentos-chave tem como mira melhorar ainda mais a habilidade de queimar combustíveis mais baratos (incluindo talvez derivados de carvão) sem comprometer a confiança, reduzir a emissão de gases de exaustão e estender a durabilidade de componentes.

Alguns outros desenvolvimentos permancem com potencial nas áres de força e eficiência das máquinas diesel, com conceitos como injeção de vapor e combinação diesel-vapor em ciclos para produzir uma eficiência de planta por volta de 70%. A combinação cíclica do diesel requer uma mudança drástica no balanço térmico, que pode ser efetuado através do processo de combustão quente. O topo do pistão e o resfriamento do cabeçote do cilíndro seriam eliminados, o resfriamento do revestimento do cilíndro minimizado, e as perdas de resfriamento concentradas no gás de exaustão e a recuperação de vapor em uma caldeira de alta pressão por uma turbina.