Motores a gás Superior 1700G

Os motores Superior 1706G2 de 500 hp (373 kW) e 1712G de 800 hp (597 kW), com 1200 rpm, pesavam apenas 6400 lb (2903 kg) e 11.800 lb (5352 kg), respectivamente, uma relação potência/peso quase 93% menor do que a dos grandes motores horizontais que eram comuns muitas décadas antes.

A Superior Gas Engine Company de Springfield, Ohio, vendeu seu primeiro motor a gás em 1893. A empresa passou a desenvolver e fabricar linhas de motores a diesel e a gás que foram utilizados em diversas aplicações industriais, em campos petrolíferos e na área marítima.

Após a Segunda Guerra Mundial, a empresa vislumbrou uma nova oportunidade para grandes motores a gás. Baseada no sucesso de seus motores a diesel Modelo 40, a série de motores a gás Superior G825 foi lançada em 1952. A White Motor Company adquiriu a empresa em 1955 para aproveitar seu negócio de motores a diesel, mas também modernizou gradualmente seus projetos de motores a gás. Visando expandir o mercado de motores a gás, em 1960 a White lançou uma linha de compressores alternativos, compatíveis com seus motores. O nome da divisão mudou para White Superior em 1965, e os conjuntos de motor e compressor — conhecidos como "Whites" — dominaram o setor nos primeiros anos das unidades de alta velocidade. A White era a única empresa a oferecer responsabilidade de fonte única para motores de alta velocidade, compressores, conjuntos, peças e serviços. A divisão Superior foi adquirida pela Cooper Industries em 1976.

Mais concorrência

No entanto, na década de 1980, uma concorrência mais acirrada se anunciava, visto que a Caterpillar estava lançando os novos motores a gás G3500, baseados na bem-sucedida série de motores a diesel D3500. Esses motores, com potência entre 310 e 1085 hp (231 a 809 kW), operavam a 1200 rpm e, quando acoplados aos novos compressores Ariel, projetados para suportar a maior rotação do motor, resultavam em conjuntos de compressores de menor custo do que aqueles construídos com as unidades Superior de 900 rpm. Para piorar a situação, a Waukesha continuou a aprimorar sua série VHP para operação a 1200 rpm.

Assim, a Cooper começou a procurar um motor diesel de alta velocidade para licenciar e adaptar como uma nova geração de motores a gás Superior. A Cooper determinou que a nova série de motores diesel SU, desenvolvida pela japonesa Mitsubishi Heavy Industries (MHI), era uma excelente plataforma para desenvolver uma linha de motores a gás de 1200 rpm, com potência de 1200 a 3200 hp (895 a 2386 kW). À medida que as discussões sobre um acordo de licenciamento para o motor SU avançavam, a Cooper também tomou conhecimento da bem-sucedida série de motores diesel SR da MHI, que era fabricada em volumes de produção relativamente altos para os mercados marítimo e industrial. Os motores diesel SR haviam obtido sucesso até 1800 rpm, portanto, a aplicação a 1200 rpm era muito conservadora. Com uma taxa de câmbio superior a 250 ienes por dólar americano em 1985, surgiu um acordo comercialmente atraente, no qual a Cooper poderia desenvolver o motor SR em motores a gás natural com ignição por centelha, utilizando os blocos de motor SR fabricados na moderna fábrica da MHI em Sagamihara, Japão. Um acordo de licenciamento firmado em 1986 estabeleceu os preços dos blocos de motor de seis, doze e dezesseis cilindros em ienes a um nível atrativo para ambas as empresas, com base na taxa de câmbio.

Os primeiros motores em V de 12 cilindros 1712G entraram em serviço em 1993, incluindo estas duas unidades que acionam compressores Superior RAM54.

A divisão Superior da Cooper já estava desenvolvendo sua linha de compressores alternativos RAM com curso de 5 polegadas (127 mm) para motores de 1200 e 1500 rpm, então ter um motor a gás competitivo de 1200 rpm para o mercado abaixo de 1000 hp (745 kW) era especialmente atraente.

À medida que a nova série Caterpillar G3500 ganhava rápida aceitação nos compressores Ariel, tornou-se cada vez mais importante para a Superior preservar sua participação de mercado. Uma grande equipe de desenvolvimento foi formada para concluir simultaneamente o desenvolvimento de três novas séries de compressores, com novos cilindros, bem como sete novas plataformas de motores a gás. Essa foi uma tarefa hercúlea, que exigiu um investimento enorme, mas o progresso foi constante, primeiro nos novos compressores e, em seguida, nos motores a gás, mais desafiadores.

Primeiro modelo lançado

A nova série de motores a gás baseada no SR foi denominada 1700G, em referência ao diâmetro do cilindro de 170 mm (6,69 pol.). Após extensos testes em laboratório, os primeiros motores do modelo 1706G2 foram introduzidos para testes de campo no final de 1991. Este modelo utilizava um curso mais longo, de 220 mm (8,66 pol.), em comparação com os outros modelos MHI SR. O motor a gás de quatro tempos, turboalimentado e com intercooler, de seis cilindros em linha, tinha uma potência de 500 hp (373 kW) a 1200 rpm. Utilizava o conjunto mecânico, o chassi e os cabeçotes do MHI 6SR2. A parte superior do motor foi completamente redesenhada para proporcionar um motor a gás eficiente, baseado na tecnologia CleanBurn da Superior.

O segundo modelo desenvolvido foi o motor em V de 12 cilindros 1712G , com um curso de 180 mm (7,09 pol.) e uma potência de 800 hp (597 kW) a 1200 rpm. Ele utilizava o conjunto mecânico e o chassi do MHI 12SR, mas a parte superior do motor, incluindo os cabeçotes, era um projeto completamente novo. Esse esforço extra de projeto e desenvolvimento levou mais tempo e aumentou o custo; no entanto, o desempenho resultante foi excepcional. Os primeiros motores 1712G entraram em serviço em abril de 1993.

Os motores 1706G2 e 1712G pesavam apenas 2.903 kg (6.400 lb) e 5.352 kg (11.800 lb), respectivamente, uma relação potência/peso quase 93% menor do que a dos grandes motores horizontais Cooper, predominantes décadas antes. Os motores compactos apresentavam boa tolerância a combustível, ao mesmo tempo que alcançavam taxas de consumo de combustível e emissões de gases de escape muito competitivas, sem a necessidade de catalisadores. Um sistema de controle eletrônico de última geração baseado em CLP (Controlador Lógico Programável) foi um desenvolvimento fundamental para a eficiência e as baixas emissões do novo motor a gás. No entanto, também representava seu calcanhar de Aquiles. Os técnicos de manutenção em campo, nas aplicações de exploração e produção de petróleo e gás, onde esses motores eram utilizados, não possuíam treinamento suficiente nem computadores portáteis para ajustar e diagnosticar os controles. Assim, quando uma unidade apresentava problemas, frequentemente havia uma longa espera até a chegada de um técnico qualificado. Esse problema foi eventualmente resolvido e a frota de motores em campo, cada vez mais confiável, ganhou aceitação, embora a aceitação dos motores Caterpillar ainda estivesse alguns anos à frente.

Mas, com o Japão desfrutando de um crescimento e solidez financeira sem precedentes em comparação com os EUA, a taxa de câmbio, antes favorável, despencou para 125 ienes por dólar em 1988, aumentando o custo dos blocos curtos da MHI em 100% em apenas dois anos. Apesar dos extensos esforços da Superior e da MHI para reduzir o custo e otimizar o escopo, o programa 1700G estava fadado ao fracasso, já que a taxa de câmbio caiu para 85 ienes por dólar em 1995.

O modelo final foi um motor em V 1716G de 1067 hp (796 kW) que ainda estava sendo montado quando a empresa suspendeu a produção do 1700G em 1998. Apenas 22 motores 1700G foram produzidos, a maioria dos quais eram modelos 1706G2.