Guía de radiador de aleación de aluminio para grupos electrógenos: núcleos, aleaciones, costos

La mayoría de los compradores eligen el aluminio por su precio y peso. La razón más fuerte es que se puede diseñar un radiador de aleación de aluminio correctamente especificado en torno a la falla que mató a la unidad original, ya sea aire cargado de sal, un ambiente de verano de 48 grados C o un ventilador que mueve menos aire de lo que suponía el diseño original.

Esta guía cubre de qué está hecho un radiador de aleación de aluminio de un grupo electrógeno, en qué se diferencian los núcleos de tubo y aletas y de placa y aletas, cómo dimensionar uno a partir de los datos publicados del motor, dónde falla realmente el aluminio y qué debe incluirse en la hoja de especificaciones antes de emitir una orden de compra.

Qué es realmente un radiador de aleación de aluminio

Un radiador de aleación de aluminio es un intercambiador de calor en el que los tubos, aletas, cabezales y tanques están construidos con aleaciones de aluminio y unidos mediante soldadura fuerte, por lo que el recorrido del refrigerante terminado no contiene latón ni cobre.

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La lista de aleaciones es más corta de lo que esperan la mayoría de los compradores. Los núcleos de los grupos electrógenos se construyen a partir de tres familias:

• Aluminio 3003 para aletas y tubos, seleccionado por su conformabilidad y conductividad térmica en el rango de 190 a 205 W/mK.
• Revestimiento 4045 o 4343 enrollado sobre la lámina central, que suministra el relleno de soldadura durante el ciclo del horno.
• 6061 o 6063 para tanques, marcos y soportes soldados, donde la resistencia estructural importa más que la transferencia de calor.

El paso de unión separa un radiador de aluminio real de uno ensamblado. La soldadura fuerte en atmósfera controlada (CAB) empuja todo el núcleo a través de un horno de nitrógeno a aproximadamente 600 grados C, por lo que el revestimiento se funde y cada contacto entre aletas y tubos se convierte en una unión metalúrgica. En cambio, un núcleo que depende de la expansión mecánica o del epoxi pierde área de contacto a medida que realiza ciclos de calor, y la pérdida de contacto es el camino más rápido hacia una culata caliente.

Geometría de núcleo de tubo y aleta frente a placa y aleta

El tubo y la aleta es la geometría predeterminada para los radiadores de los generadores diésel porque se puede limpiar mecánicamente; Se elige placa y aleta cuando una envolvente fija debe ofrecer el máximo rechazo de calor del aire limpio.

La brecha entre los dos se estrecha una vez que se tiene en cuenta el mantenimiento. Un núcleo de placas y aletas que se ensucia con el polvo de la mina puede perder más capacidad en una temporada que un núcleo de tubos y aletas en tres, porque la pila de placas soldadas no se puede sacar con varillas y la limpieza química rara vez llega a la mitad inferior del bloque. Las matemáticas de tamaño detrás de ambas geometrías se tratan en esta guía de tamaño de núcleo de aleta de tubo y aleta de placa.

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Dimensionamiento de un radiador de aleación de aluminio a partir de los datos del motor

Dimensione el radiador a partir del rechazo de calor del refrigerante publicado por el motor, nunca a partir de la cifra de kW que figura en la placa de identificación.

Los fabricantes de motores publican el rechazo de calor del agua de las camisas y del posenfriador para cada clasificación. En los grupos electrógenos diésel, la carga del lado del refrigerante normalmente genera entre 0,30 y 0,45 kW de calor por cada 1 kW de salida del eje, dependiendo de si el posenfriador comparte el circuito de la camisa. Por lo tanto, un conjunto de 500 kW introduce aproximadamente entre 150 y 225 kW en su refrigerante, y esa cifra, y no 500, es la entrada para la selección del núcleo.

La corrección ambiental es donde los proyectos de reemplazo suelen salir mal. Un núcleo clasificado para una temperatura ambiente de 40 grados C no mantendrá la temperatura del refrigerante a 50 grados C. Presuponga entre un 10 y un 18 por ciento más de área frontal o acepte un margen más estrecho entre la temperatura de funcionamiento normal del refrigerante y el punto de ajuste de la alarma. La curva del ventilador importa tanto como el núcleo: las aletas más densas aumentan la presión estática del lado del aire, el mismo ventilador mueve menos aire y la superficie adicional se anula.

Donde fallan los radiadores de aleación de aluminio

Los radiadores de aleación de aluminio fallan desde el lado del refrigerante con mucha más frecuencia que desde el lado del aire, y el mecanismo casi siempre es la contaminación por cloruro o la variación del pH.

El aluminio se protege con una fina capa pasiva de óxido. Esa capa se mantiene a un pH de 7,5 a 9,5 con glicol inhibido y se descompone cuando el refrigerante sale de esa ventana o cuando el cloruro del agua de reposición sin tratar supera el límite escrito en las especificaciones del fabricante del motor, que suele ser de alrededor de 40 ppm para los sistemas de refrigeración de aluminio.

En equipos costeros y marinos, la protección del lado aire es tan importante como la química del refrigerante. Un recubrimiento de epoxi o poliuretano aplicado correctamente sobre un núcleo limpio extiende la vida útil mucho más allá de los cinco a siete años que un núcleo sin recubrimiento sobrevive en niebla salina, siempre que los bordes de las aletas estén completamente cubiertos y el recubrimiento no sea tan grueso como para tapar los espacios de las aletas.

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Costo, plazo de entrega y hoja de especificaciones

Un radiador de aleación de aluminio personalizado para un grupo electrógeno de 200 a 800 kW suele costar entre un 15 y un 30 por ciento menos que un núcleo de repuesto de marca OEM, con un plazo de entrega de tres a seis semanas cuando no se necesitan herramientas nuevas.

El plazo de entrega se decide en función de cuán completa sea la especificación. Los compradores que suministran un plano acotado y una cifra de flujo de refrigerante obtienen una cotización firme en cuestión de días. Los compradores que envían una fotografía reciben primero una semana de preguntas. Siete elementos de la hoja evitan casi todos los retrasos:

1. Envoltura del núcleo, posiciones del tanque y centros de orificios de montaje en un plano acotado.
2. Rechazo de calor requerido a la temperatura ambiente indicada, con flujo de refrigerante en litros por minuto y temperatura de entrada.
3. Flujo de aire en metros cúbicos por segundo a la presión estática de funcionamiento del ventilador.
4. Presión de prueba del lado del refrigerante, normalmente 1,5 veces la clasificación de la tapa de presión.
5. Puertos para llenado, drenaje, sensor de temperatura, interruptor de bajo nivel de refrigerante, desbordamiento y desaireación.
6. Especificación del revestimiento si el sitio es costero, químico o marino.
7. Datos de referencia cruzada: número de pieza OEM, rango de serie del motor y modelo de grupo electrógeno.

Para las familias de motores de gran volumen, ya existen núcleos prediseñados que evitan por completo los costos de herramientas, incluidos los radiadores del generador compatibles con Cummins que coinciden con los patrones de montaje estándar. Esa ruta cuesta menos y se envía más rápido que un núcleo totalmente personalizado, lo que la convierte en la primera pregunta que vale la pena hacerse antes de pagar por nuevas herramientas.

Preguntas frecuentes

¿Son mejores los radiadores de aleación de aluminio que los de cobre y latón para los grupos electrógenos?

Para unidades nuevas, sí en casi todos los casos. El aluminio ahorra aproximadamente el 40 por ciento del peso del núcleo, se adapta más fácilmente a formas de tanque personalizadas y cuesta menos con la misma capacidad de enfriamiento. El cobre-latón mantiene una estrecha ventaja: una instalación heredada donde la envoltura de montaje no puede cambiar y un núcleo de cobre a juego todavía está disponible en el mercado.

¿Cuánto dura un radiador de aleación de aluminio en un grupo electrógeno diésel?

De ocho a doce años es realista en un sitio tierra adentro con un circuito de refrigerante mantenido. Los equipos costeros y marinos sin un revestimiento de calidad suelen tardar entre cuatro y siete años, y cualquier unidad recargada con agua del grifo sin tratar falla antes, independientemente de dónde se encuentre.

¿Se puede reparar un radiador de aleación de aluminio con fugas?

Los núcleos de tubo y aletas normalmente sí pueden hacerlo. Un tubo de drenaje se tapa o se vuelve a soldar después de retirar el tanque, y el núcleo se puede colocar con varillas en la misma pasada. Los núcleos de placa y aletas efectivamente no se pueden reparar en el campo, porque al abrir una pila de placas soldadas se destruye, por lo que una unidad de placa y aletas con fugas se reemplaza en lugar de repararse.

¿Un radiador de aleación de aluminio necesita un refrigerante diferente?

Necesita un refrigerante inhibido apto para aluminio, normalmente una formulación de tecnología de ácido orgánico de larga duración con entre un 40 y un 60 por ciento de glicol y agua de reposición sin cloruro. Los refrigerantes convencionales con alto contenido de silicato pueden depositar depósitos dentro de pequeños tubos de aluminio, y nunca se debe utilizar agua corriente en un circuito de aluminio.