Térmica de los grupos electrógenos.

¿Qué uso de la CFD para los locales de grupos electrógenos?

Un grupo electrógeno solo vale por su disponibilidad el día en que la red cae. Es precisamente en esas condiciones extremas cuando la ventilación del local está más solicitada. EOLIOS asegura este eslabón crítico mediante la simulación CFD: antes de la puesta en servicio, demostramos que la refrigeración del motor, el aire de combustión y la evacuación de los humos cumplen sus objetivos.

La refrigeración del local, donde se juega la fiabilidad

Ya aseguren la propulsión de un buque o la alimentación eléctrica de un emplazamiento sensible, los motores diésel o de gas deben aguantar del frío ártico al calor de los trópicos. En cada uno de estos entornos, la ventilación del local cumple tres misiones vitales:

• suministrar el aire de combustión a los motores;
• suministrar aire fresco para extraer el calor no deseado;
• mantener la temperatura del local en un rango compatible con el trabajo del personal y los componentes.

Con demasiada frecuencia, el caudal de aire se dimensiona sobre una temperatura ambiente media que oculta los picos realmente encontrados en explotación. Nuestro valor añadido: reproducir los escenarios climáticos más desfavorables y verificar, con cifras en la mano, que el motor se mantiene en su rango de funcionamiento. Asesoramos a los fabricantes sobre el caudal de aire de combustión y de refrigeración, y cubrimos la ventilación global, el estudio de impacto de las emisiones y el cálculo de las pérdidas de carga de los sistemas acústicos.

Las etapas de una simulación CFD aplicada a los sistemas

Donde la experimentación alcanza sus límites, la CFD ofrece un análisis térmico completo de los locales técnicos. Nuestro método está probado: primero simplificamos la geometría del edificio (eliminación de los detalles que generan demasiados elementos en la malla), luego establecemos los perfiles térmicos bajo los climas más extremos. El objetivo sigue siendo concreto: dominar las entradas y salidas de aire, canalizar el flujo alrededor del motor y mejorar su eficiencia (genset). Cada variante de implantación se compara con precisión, con presión, temperatura máxima de admisión, movimientos de aire y dispersión de contaminantes. Otras tantas palancas para decidir rápido y bien.

Pérdidas de carga & dimensionamiento de los ventiladores

Realizamos los estudios de pérdidas de carga de los deflectores acústicos y el dimensionamiento de los ventiladores, partida por partida. Las pérdidas crecen de forma exponencial con la velocidad del aire: un silenciador mal elegido puede ahogar la ventilación del local. Identificamos a los verdaderos responsables, en primer lugar las lamas y los deflectores acústicos cerca del escape y aguas arriba, distinguiéndolos de las resistencias menores que son bancos de baterías, depósitos de combustible, tubos de admisión y chimenea de escape. Resultado: un ventilador dimensionado en su justo punto, ni sobredimensionado ni infradimensionado.

Los deflectores acústicos, principal fuente de pérdida de carga

Impuestos por las restricciones de ruido, los deflectores acústicos y las lamas constituyen paradójicamente el primer obstáculo al paso del aire. En esta partida se concentra nuestro análisis, porque un tratamiento acústico mal integrado puede por sí solo hacer caer el caudal de refrigeración y llevar al grupo a fallo térmico. Nuestro estudio CFD descompone su contribución y arbitra el compromiso acústica / aeráulica:

• cartografía de la pérdida de carga partida por partida: silenciador de admisión, silenciador de escape, lamas y rejillas;
• influencia de la velocidad del aire en los deflectores, cuya pérdida crece exponencialmente con el caudal;
• arbitraje entre atenuación acústica y sección de paso, para cumplir el objetivo de ruido sin ahogar la ventilación;
• selección del punto de funcionamiento del ventilador sobre la curva de la red, margen de presión incluido.

Al flujo interior se suma el flujo del viento sobre el edificio: el viento que sopla sobre el local puede aumentar la pérdida de carga y, sobre todo, hacer recircular los gases de escape sobrecalentados hacia la entrada del motor.

Emisiones, contaminación y contaminación de los sistemas HVAC de aire nuevo

Un grupo electrógeno asegura el suministro, pero su motor emite contaminantes: dióxido de carbono, azufre y óxidos de nitrógeno (NOx). Funcionando con gasolina, gas o gasóleo, puede degradar fuertemente el aire cercano, sobre todo en uso intensivo. Nuestros análisis trazan la dispersión completa de los gases de escape desde los puntos de emisión y verifican la ausencia de recirculación directa hacia las tomas de aire higiénico (UTA) de los edificios vecinos. Cuantificamos la contaminación generada alrededor del emplazamiento e identificamos las aspiraciones de las emisiones de chimenea por las centrales de tratamiento de aire nuevo que alimentan las zonas de vida: el objetivo es garantizar aire limpio a los ocupantes y descartar todo riesgo de contaminación de los locales por los humos del grupo. Entregáis así un emplazamiento conforme, sin malas sorpresas en la recepción.

Pericia: simulación CFD externa para centros de datos

Pericia: cálculo de las pérdidas de carga de las redes

Aumento de temperatura en los pasos de chimenea

Las chimeneas de escape atraviesan a menudo forjados y paredes de hormigón mediante pasos. Los gases muy calientes irradian entonces hacia la obra civil circundante: calculamos el aumento de temperatura del hormigón bajo la radiación térmica de la chimenea, con el fin de mantenernos por debajo de los umbrales admisibles del material y dimensionar las protecciones necesarias.

• modelización de la radiación de la pared de la chimenea hacia el hormigón del paso, en régimen estacionario y a carga de pico;
• cálculo de la temperatura superficial y en el núcleo del hormigón, comparada con los límites de resistencia del material;
• dimensionamiento del huelgo del paso, de la pantalla o del calorifugado y de una eventual ventilación de apoyo;
• verificación de la ausencia de punto caliente en las estructuras y equipos vecinos.

Pérdida de potencia de producción según la temperatura de entrada

La potencia que un grupo electrógeno puede entregar disminuye cuando el aire de admisión se calienta: más allá de las condiciones de referencia, el motor sufre un desclasamiento. Relacionamos la temperatura del aire de entrada al local, calculada por CFD, con la pérdida de potencia eléctrica esperada, para garantizar que el grupo mantiene su potencia nominal incluso en condiciones desfavorables.

• correlación entre la temperatura de admisión obtenida por CFD y la curva de desclasamiento del fabricante;
• cuantificación de la pérdida de potencia en los picos de temperatura (verano, radiación solar, recirculación);
• verificación del mantenimiento de la potencia nominal requerida, o dimensionamiento de la refrigeración adicional.

Grupos electrógenos en contenedor: diseño a medida

El contenedor es el caso en el que nuestro saber hacer marca la mayor diferencia. El volumen es limitado, cada rejilla y cada chicana cuenta, y el conjunto debe funcionar tanto bajo un sol de justicia como con un frío intenso. Diseñamos y validamos estos grupos empaquetados mediante simulación CFD, antes de la fabricación, para evitar costosas correcciones en obra.

Probar todos los climas, incluidos los más extremos

Un contenedor viaja y se instala en cualquier lugar. Por ello probamos cada diseño en varios escenarios climáticos, del frío ártico al calor de los trópicos, para garantizar la refrigeración del motor en la envolvente más desfavorable:

• Climas extremos: temperaturas ambiente altas y bajas, viento y orientación del contenedor combinados con el pico de carga del motor.
• Radiación solar: la radiación calienta las paredes y la cubierta, lo que eleva la temperatura interna y la temperatura de admisión; cuantificamos este aporte y su efecto sobre el caudal útil.
• Recirculación externa: verificamos que el viento no arrastre los gases de escape calientes hacia las rejillas de admisión del contenedor.

Una envolvente dibujada en su justa medida

A partir de estos resultados, optimizamos la disposición de las rejillas de entrada y de expulsión, el recorrido del aire alrededor del motor y del alternador, así como el dimensionamiento de los ventiladores frente a las pérdidas de carga de los deflectores acústicos. Obtenéis un contenedor validado numéricamente, fiable en todas sus condiciones de explotación y entregado sin costosas campañas de ensayo físicas.

Un equipo de ingenieros curtido en grupos electrógenos

En EOLIOS, los grupos electrógenos forman parte de nuestro día a día. Nuestros ingenieros conocen las limitaciones de dimensionamiento, de la refrigeración del motor a las pérdidas de carga de los deflectores acústicos, e intervienen como auténticas fuerzas de propuesta: no entregamos solo resultados de cálculo, proponemos soluciones concretas para fiabilizar vuestra instalación.

Acostumbrados a colaborar con fabricantes, oficinas de estudios y explotadores, hablamos el mismo lenguaje técnico que vuestros equipos y aseguramos vuestras decisiones, desde el expediente de diseño hasta la puesta en servicio.