EOLIOS Ingeniería verificó y optimizó el diseño de un sistema que permite mejorar la renovación de aire de los aerorrefrigeradores situados en la cubierta de locales técnicos ocupados por grupos electrógenos.
La misión tenía por objeto estudiar el sistema de refrigeración de un centro de datos compuesto por un complejo de 4 grupos electrógenos. Por cuenta de ENERIA, EOLIOS verificó y optimizó el diseño de un dispositivo destinado a mejorar la renovación de aire de los aerorrefrigeradores instalados en la cubierta del local técnico que alberga estos grupos.
Lo esencial. Para asegurar la refrigeración de emergencia de un centro de datos, EOLIOS modeló en CFD un local de 4 grupos electrógenos y sus aerorrefrigeradores en cubierta, interior y exterior acoplados. La simulación reveló un bucle del aire caliente favorecido por un hastial opaco, y luego guió las correcciones del diseño para restablecer una extracción eficaz de las calorías.
El reto de un proyecto así reside en el dominio de los fenómenos termo-aeráulicos particulares inducidos por el funcionamiento de los motores a muy alta temperatura. Se trata de estudiar, mediante simulación CFD termo-aeráulica, los distintos principios aeráulicos y térmicos que rigen el sitio según la configuración adoptada para los sistemas de refrigeración.
Este análisis examina el penacho de escape de una serie de generadores en relación con los sistemas de cubierta del centro de datos. El objetivo es determinar si el escape de los sistemas puede contaminar el aire de alimentación de los distintos equipos, y evaluar su impacto sobre los edificios adyacentes.
Para ello se trata de simular mediante el cálculo numérico CFD el comportamiento termo-aeráulico de los distintos fenómenos que tienen lugar tanto en el exterior del modelo como en el interior de los locales técnicos de los grupos electrógenos.
Un aerorrefrigerador disipa el calor de un fluido hacia el aire exterior mediante ventiladores. En cubierta, su rendimiento depende directamente de la temperatura del aire que aspira: en cuanto ese aire se calienta por su propia descarga, la capacidad de refrigeración cae. El tema entronca con los sistemas de refrigeración de centros de datos.
La simulación integró el conjunto de los fenómenos físicos determinantes para la fiabilidad de la refrigeración:
El tiro térmico es el movimiento ascendente del aire caliente, más ligero, que escapa por las aberturas altas aspirando aire fresco por abajo. En un local de grupos electrógenos gobierna el caudal de aire que atraviesa realmente los motores, y por tanto la capacidad de refrigeración realmente disponible.
Los resultados de los primeros estudios pusieron de manifiesto la presencia de un bucle y de una extracción de las calorías no óptima en los sistemas de cubierta. La presencia de un hastial opaco favorecía la recirculación del aire extraído de los aerorrefrigeradores hacia las zonas de aspiración.
Este fenómeno de bucle provoca un aumento de la temperatura de descarga de los sistemas que, por efecto de bucle, provoca a su vez un aumento de la temperatura de retorno, degradando progresivamente el rendimiento de la refrigeración y la fiabilidad de la instalación.
La recirculación es la reaspiración, por los aerorrefrigeradores, de una parte del aire caliente que acaban de descargar. Cada vuelta de bucle eleva la temperatura de retorno y hace divergir el punto de funcionamiento: es un mecanismo cercano al origen de los puntos calientes en centros de datos.
A partir de este diagnóstico, se pudieron aportar soluciones de optimización al diseño para romper el bucle de recirculación, restablecer una extracción eficaz de las calorías y asegurar el funcionamiento de los grupos electrógenos en cubierta.
Este estudio ilustra toda la aportación de la modelización numérica en fase de diseño: al revelar un fenómeno de bucle invisible antes de la puesta en servicio, la simulación CFD permite ajustar las decisiones técnicas para garantizar la fiabilidad de la refrigeración de emergencia, condición esencial de la disponibilidad de un centro de datos.
A recordar. Un local de grupos electrógenos bien dimensionado sobre el papel puede aun así entrar en bucle una vez construido: son la geometría real (hastial, implantación, aberturas) frente al viento y al tiro las que deciden, y solo un estudio acoplado interior/exterior lo muestra antes de las obras.
Recirculación en cubierta, acoplamiento interior/exterior y aportación de la CFD en un local de grupos electrógenos.
La recirculación es la reaspiración, por los aerorrefrigeradores, de una parte del aire caliente que acaban de descargar. La temperatura de retorno aumenta, lo que degrada progresivamente el rendimiento de la refrigeración y la fiabilidad de la instalación. Un fenómeno comparable se trató en nuestro proyecto compresores en un buque offshore.
El hastial hace de pantalla al viento y crea una zona de recirculación aguas abajo, en la que el aire caliente extraído queda atrapado en lugar de ser evacuado. Luego es reaspirado por las tomas de aire cercanas.
La refrigeración depende del acoplamiento de ambos: el viento y la topografía exteriores fijan las condiciones de contorno, mientras que el tiro térmico y las pérdidas de carga internas gobiernan el caudal real que atraviesa los grupos. Tratarlos juntos evita un resultado falseado.
Revela fenómenos invisibles sobre plano, como una recirculación, antes de la puesta en servicio. Se pueden entonces corregir la disposición y las aberturas para asegurar la refrigeración de emergencia sin costosos trabajos correctivos posteriores.
Los grupos electrógenos toman el relevo en caso de corte de red. Si su refrigeración cede por recirculación, pueden ponerse en seguridad, lo que amenaza directamente la disponibilidad del centro de datos en el peor momento.
Explora nuestras especialidades, proyectos y dosieres técnicos para ir más allá de la FAQ.
Este estudio termo-aeráulico realizado por EOLIOS se centra en la refrigeración de emergencia de un centro de datos equipado con 4 grupos electrógenos. La simulación CFD del viento en el sitio y de los flujos térmicos permitió analizar el penacho de escape, identificar un bucle del aire caliente en cubierta favorecido por un hastial opaco, y optimizar la renovación de los aerorrefrigeradores para dar fiabilidad a la extracción de las calorías.
Experiencia CFD, proyectos realizados y dosieres técnicos: todo el ámbito Proceso industrial en un único punto de acceso.
Lo más sencillo es hablarlo juntos. Nuestros ingenieros te responden con una primera lectura técnica.
