Pilares: Motor de Combustível Duplo Fairbanks Morse 38A20

Um dos primeiros motores Fairbanks-Morse 38A20 instalados, em 1968.

No início da década de 1960, a Fairbanks-Morse, com 140 anos de história e que nunca havia construído um motor com mais de 5400 hp (4027 kW), vislumbrou uma oportunidade no mercado de grandes motores a diesel, dominado pela Europa. A Fairbanks planejou construir um motor de "velocidade média" que seria muito mais leve e compacto do que qualquer outro grande motor a diesel já fabricado. Seu motor 38A20 foi projetado para atingir uma potência por cilindro sem precedentes de 1000 hp (746 kW) e, posteriormente, de 1250 hp (932 kW).

Os motores de dois tempos 38A20 operavam com base no princípio de pistões opostos, amplamente comprovado e desenvolvido pela Fairbanks-Morse mais de 30 anos antes, sendo utilizado em mais de 7.000 motores de produção. Os motores 38A20 de fluxo unidirecional incluíam modelos de seis e nove cilindros em linha e de 12 e 18 cilindros em V, com potências por cilindro de 1.000 hp (746 kW) a 400 rpm e 1.250 hp (932 kW) a 450 rpm.

Os pedidos chegaram rapidamente.

Em teoria, as máquinas pareciam boas, e o marketing da empresa de Beloit, Wisconsin, era agressivo. Em 1966, antes mesmo de qualquer 38A20 ter sido construído, a Anaconda Company encomendou oito modelos de 12.000 hp (8.949 kW). Diversas empresas de serviços públicos também encomendaram os grandes motores, e em 1967 a Litton encomendou versões marítimas de 15.000 hp (11.186 kW) para quatro grandes navios-tanque que estavam sendo construídos. A Bahamas Electric Company (BEC), que precisava desesperadamente de geração de energia adicional, recebeu dois motores de seis cilindros de 6.000 hp (4.474 kW) em 1968. O primeiro motor apresentou defeito durante os testes em julho; o segundo se desintegrou em agosto e foi devolvido para revisão. Embora esses eventos preocupassem Fairbanks, a BEC encomendou dois motores 38A20 de 12.000 hp (8.949 kW). Os motores “menores” continuaram apresentando problemas, as Bahamas sofreram com cortes e falhas de energia, e a questão tornou-se um problema político urgente. Quando a Fairbanks finalmente afirmou que não seria capaz de entregar os motores a diesel maiores nem mesmo até o final de 1969, a BEC cancelou o contrato e encomendou turbinas a gás europeias.

Corte transversal do motor 38A20 de pistões opostos em linha, que foi construído em configurações de seis e nove cilindros.

A Anaconda também recebeu suas máquinas em 1968. Elas funcionavam razoavelmente bem com diesel; no entanto, deveriam operar na maior parte do tempo com um combustível duplo mais barato, uma mistura de gás natural e óleo leve. Quando a primeira máquina passou a funcionar com diesel, ela travou, e a Anaconda descobriu que tinha seis máquinas problemáticas em mãos, além de outras duas planejadas para uma mina no Chile. Enquanto uma equipe de engenheiros de Fairbanks lutava com uma das máquinas, as outras continuavam funcionando de forma imperfeita com diesel. A Anaconda sofreu perdas de produção, os motores a diesel produziam potência irregular e expeliam fumaça preta, e era difícil levar um milhão de galões de diesel por mês para a mina perto de Tucson, no Arizona. Em maio de 1970, a Anaconda cancelou o contrato e passou a usar energia comercial.

Infelizmente, o motor 38A20 apresentava muitas deficiências graves. Não era suficientemente robusto, não conseguia se refrigerar adequadamente e, especialmente na altitude de 1128 metros (3700 pés) das minas de Anaconda, não conseguia obter ar suficiente. Camisas de cilindro e balancins rachavam. Os pistões emperravam, as bielas quebravam e se espalhavam, e gases explodiam no cárter. Praticamente tudo o que podia dar errado, deu errado com os motores 38A20. O projetista-chefe se aposentou precocemente. Mudanças na gestão trouxeram um novo presidente, engenheiro-chefe e chefe de projeto. Consultores faziam viagens constantes entre a Europa e a África. Os problemas persistiram, pois a empresa era administrada por profissionais da área financeira que consideravam os problemas técnicos triviais. Apesar de tudo, a empresa matriz, Colt, manteve um otimismo oficial. Seu relatório anual de 1968 afirmava simplesmente que “os primeiros modelos... já estão em uso por concessionárias de energia elétrica para geração de energia estacionária de base e de reserva”. Mas, no final de 1968, a Fairbanks parou de vender os modelos 38A20.

Enquanto isso, enquanto lutava com as máquinas de 1000 hp (746 kW) por cilindro em campo, a Fairbanks estava construindo quatro motores de 1250 hp (932 kW) por cilindro para a Litton e outro para um navio minerador da US Steel Corp. As máquinas da Litton, com entrega prevista para o final de 1969, estavam atrasadas. A Fairbanks afirmou que poderia entregá-las no verão de 1970, mas que os motores precisariam de mais um ano de trabalho para atingir a potência nominal. Diante dos prejuízos, a Litton processou a Colt para reaver US$ 3 milhões em pagamentos parciais, além de US$ 25 milhões em indenização.

Lição cara

Surpreendentemente, a Colt se desvencilhou do processo judicial e manteve o negócio fornecendo dois motores a diesel Pielstick de 7500 hp (5593 kW) para cada navio. Motores Pielstick

Foram motores muito bem-sucedidos construídos sob licença. A Colt comprou seis de empresas europeias, enquanto a Fairbanks se preparava para fabricar motores Pielstick sob licença em Beloit , construindo dois para o pedido da Litton.

Embora a Colt tenha contabilizado uma baixa contábil de US$ 18 milhões em 1970, jamais admitiu que o programa havia sido um fracasso . Mas ficou claro que a administração de Fairbanks não compreendeu totalmente os riscos técnicos , vendendo as primeiras máquinas antes de estarem completamente desenvolvidas e enviando-as antes de serem totalmente testadas. O motor 38A20 poderia parecer simplesmente uma versão ampliada do motor de dois tempos com pistões opostos que a empresa fabricava há mais de 30 anos, mas havia diferenças significativas. A mais notável era que os pistões superior e inferior tinham tamanhos diferentes. O combustível é inflamado quando os pistões convergem, e a combustão os força a se separarem. No 38A20, o virabrequim superior fica de um lado e é acionado por balancins conectados aos pistões superiores. Para reduzir a carga nessa articulação, o pistão superior tinha apenas metade do diâmetro do pistão inferior. Isso levou a altas tensões nos cilindros na mudança de diâmetro, que foram exacerbadas pelas altas temperaturas de combustão. Em um motor de dois tempos, os pistões trabalham a cada revolução do virabrequim, e o resfriamento dos cilindros torna-se difícil à medida que os níveis de potência aumentam.

A Fairbanks Morse afirmou que seu conceito Uniflow de dois ciclos 38A20 otimizava a limpeza dos gases de escape.

Sem ajustes manuais dispendiosos, os padrões de fabricação que eram aceitáveis para motores de menor potência se mostraram inadequados para o 38A20, de maior potência . No fim, a Fairbanks e a Colt tomaram medidas extraordinárias para reduzir o impacto do fiasco do 38A20 nos negócios futuros. Especulou-se que o programa do motor 38A20 custou à Colt/Fairbanks mais de US$ 100 milhões. A Fairbanks-Morse sobreviveu e se manteve como uma fabricante proeminente de motores de grande porte, mas nenhum outro motor 38A20 foi vendido. A empresa se recuperou e prosperou continuando a fabricar modelos tradicionais de pistões opostos de menor potência e expandindo sua presença no mercado de motores de média velocidade de grande porte com o projeto Pielstick. CT2