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Guía de refrigeración de generadores diésel para barcos: dimensionamiento de radiadores e intercambiadores de calor marinos
Un barco pesquero de 40 pies que ejecuta un grupo electrógeno de 20 kW durante ocho horas de servicio de refrigeración empuja alrededor de 13 kilovatios de calor de agua de camisa a su circuito de refrigeración cada hora de funcionamiento. A ese calor no le importa que la sala de máquinas esté ya a 48 grados centígrados, que el agua de mar afuera esté a 31 grados centígrados a finales del verano o que la rejilla de ventilación delante del radiador esté medio bloqueada por un guardabarros de repuesto. Todavía tiene que abandonar el barco.
La mayoría de las fallas de enfriamiento en embarcaciones pequeñas y medianas son fallas de especificaciones más que fallas del motor: un radiador o intercambiador de calor elegido de un catálogo solo por su potencia de kilovatios, montado donde el aire no puede alcanzarlo, recubierto para uso en tierra y luego se le pide que sobreviva una década de niebla salina y vibración constante.
Lo que un generador diésel para barcos exige de su sistema de refrigeración
Un generador diésel para barcos debe mantener la temperatura nominal del refrigerante con carga continua dentro de un espacio de maquinaria cerrado, húmedo y cargado de sal y, por lo tanto, el enfriamiento es una de las causas más comunes de paradas de grupos electrógenos marinos después de fallas eléctricas y de combustible.
El perfil de servicio es la primera diferencia real con respecto a cualquier aplicación en carretera. Una unidad de reserva en un puerto deportivo puede funcionar 50 horas al año, mientras que la misma máquina de 20 kW en un barco pesquero en funcionamiento puede registrar 4.000 horas, y la absorción de calor, los ciclos de vibración y la exposición a la sal se acumulan a ese ritmo.
- El aire ambiente en la cara del núcleo: una sala de máquinas en un día caluroso alcanza entre 48 y 52 grados Celsius, por lo que el núcleo funciona con una diferencia de temperatura mucho menor de lo que supone su clasificación en el catálogo.
- Ruta del flujo de aire: las rejillas, una curva en el conducto o una salida de escape cercana pueden reducir el flujo de aire efectivo entre un 20 y un 30 por ciento.
- Espacio: las salas de máquinas limitan el diámetro del ventilador y el grosor del núcleo, por lo que el área de la cara, las aletas por pulgada y el tipo de tubo deciden el rendimiento más que la potencia nominal en kilovatios.
- Corrosión: un núcleo caliente seca cristales de sal en las aletas y cada unión de aluminio y acero se convierte en un par galvánico una vez que se raya el revestimiento.
- Acceso al servicio: un núcleo que no se puede limpiar in situ se limpia demasiado tarde o no se limpia en absoluto.
Números que vale la pena recordar: un grupo electrógeno de 20 kW con carga nominal rechaza aproximadamente 13 kW a través del circuito de agua de la camisa y otros 5 kW a través del posenfriador de aire de carga. Mover 18 kW de calor con un ventilador del tamaño de un plato es el verdadero objetivo del diseño.
Fabricantes de radiadores de generadores diésel costeros/offshore Diseñado para entornos marinos hostiles, este radiador resiste la corrosión del agua salada y la alta humedad. Utilizando aleaciones de cobre o aluminio de calidad marina con revestimientos protectores... Ver producto → Las embarcaciones que trabajan en zonas costeras o en alta mar necesitan todo el paquete de refrigeración especificado para ese entorno, desde el revestimiento del núcleo y el material del marco hasta el cubo del ventilador y los sujetadores, en lugar del radiador solo.
Matemáticas de carga térmica: por qué un grupo electrógeno marino no es un motor de camión
Sólo aproximadamente un tercio de la energía contenida en el combustible diésel sale de un grupo electrógeno marino en forma de electricidad; Aproximadamente otro tercio sale con los gases de escape y el resto debe ser evacuado por los circuitos de refrigeración a través de un radiador o un intercambiador de calor.
Un grupo electrógeno marino de 150 kW con carga nominal pone aproximadamente 95 kW en el circuito de agua de la camisa y aproximadamente 38 kilovatios en el posenfriador de aire de carga. Un motor de camión de la misma potencia ve el flujo de aire de la carretera a través de un núcleo grande y pasa la mayor parte de su vida a carga parcial; la unidad marina funciona a velocidad fija, casi a plena carga, en aire en calma, a menudo durante miles de horas al año.
La regla de tallas que previene la mayoría de las quejas por sobrecalentamiento: calcule el rechazo de calor a la carga nominal, agregue el servicio del posenfriador y luego verifique el núcleo con la temperatura del aire de la sala de máquinas más alta que la embarcación jamás haya visto, nunca con un promedio.
Las unidades que parecen generosas sobre el papel a menudo fallan exactamente en este punto, porque un núcleo con una temperatura ambiente de 25 grados Celsius pierde una quinta parte o más de su capacidad en una sala de máquinas a 50 grados.
Agua cruda, enfriada por quilla o de circuito cerrado: tres circuitos, tres respuestas de radiador
Un generador diésel marino vierte su calor a través de uno de tres circuitos, y el circuito elegido decide de qué se debe construir el núcleo, cuánto flujo de aire necesita y con qué frecuencia se debe limpiar.
Intercambiador de calor de agua bruta
El agua de mar pasa a través de un haz de tubos y transporta calor por la borda mientras que el lado del motor permanece con refrigerante tratado con glicol. Es compacto, no necesita un ventilador grande y se adapta a cascos donde el motor está bajo y el flujo de agua de mar es confiable. Sus enemigos son las incrustaciones, los filtros bloqueados, la corrosión de los tubos y el congelamiento durante el almacenamiento en invierno.
Enfriamiento de quilla
El calor sale a través de una rejilla de tubos adheridos al casco, por lo que no entra agua cruda en el barco. Los barcos de trabajo que permanecen a flote todo el año lo prefieren, pero la rejilla del casco necesita protección y una inspección anual, y los largos tramos de tubería añaden volumen de refrigerante que la bomba tiene que mover.
Radiador de circuito cerrado con ventilador.
Un núcleo convencional, normalmente montado de forma remota o con conductos, rechaza el calor al aire de la sala de máquinas. Mantiene el agua de mar fuera del espacio de maquinaria y funciona cuando la embarcación está almacenada en tierra, pero exige un área de ventilación genuina, conductos disciplinados y un ventilador capaz de impulsar el aire a través de un espacio reducido.
| Circuit | Ruta de calor | Construcción central | Mantenimiento típico |
| Intercambiador de calor de agua bruta | El agua de mar absorbe calor y luego lo descarga por la borda | Haz de tubos con carcasa de bronce o cuproníquel | Limpieza anual, inspección de tubos cada 2 a 3 años. |
| Enfriador de quilla | El calor pasa a través de la rejilla del casco al agua circundante. | Rejilla de tubos de pared gruesa, no requiere ventilador | Inspección anual de zinc y casco. |
| Radiador de circuito cerrado con ventilador. | El calor ingresa al aire de la sala de máquinas y sale a través de un respiradero. | Núcleo de tubo y aletas o de placa y aletas, a menudo montado de forma remota | Limpieza central cada 500 a 1000 horas de funcionamiento |
Elíjalo cuando el motor esté bajo en el casco, el flujo de agua de mar sea confiable y el barco esté a flote la mayor parte del año. Obtendrá una huella más pequeña, no descargará aire caliente a la sala de máquinas ni cargará el ventilador, pero aceptará el riesgo de incrustaciones, atención al colador y una rutina de drenaje en invierno.
Elíjalo cuando la embarcación esté a menudo en tierra, cuando las tuberías de agua de mar no sean bienvenidas o cuando la protección del glicol sea más importante que la potencia del ventilador. Obtendrá refrigerante limpio y ningún ataque interno de sal, pero debe proporcionar flujo de aire por conductos, área de ventilación y un ruido de ventilador aceptable.
Control de puesta en servicio: Mida el flujo real de agua de mar y la velocidad real del aire en la cara del núcleo antes de aceptar la instalación. Esos dos números, no el dibujo, deciden si la unidad mantiene la temperatura a plena carga.
Fabricantes de intercambiadores de calor Diseñadas para refrigeración de líquido a líquido, estas unidades transfieren calor del refrigerante del motor a una fuente de agua externa, como una torre de refrigeración o un sistema de agua cruda. Ideas... Ver producto → Niebla salina, vibraciones y el coste real de la corrosión
El revestimiento y el material del núcleo deciden si un radiador marino llega a su duodécima temporada o falla en la tercera, y la diferencia en el precio de compra suele ser una fracción del costo de un transporte no planificado y un día de alquiler perdido.
La niebla salina se deposita en las aletas calientes, se seca formando cristales y ataca cualquier borde desnudo de aluminio o acero. Las uniones del tubo al colector y las uniones del tanque unen metales diferentes, y la vibración torsional del motor trabaja esas uniones hasta que la fatiga se abre y el refrigerante fluye hacia las aletas.
Estructura de acero ligeramente pintada, pared de tubo estándar, de 8 a 10 aletas por pulgada, una modesta clasificación de niebla salina y limpieza una vez al año o cada 1000 horas de funcionamiento.
Estructura revestida o inoxidable, núcleo revestido con una resistencia a la pulverización de sal de más de 720 horas, de 10 a 12 aletas por pulgada, interfaces selladas de metales diferentes, limpieza cada 500 horas más una inspección anual del revestimiento.
| Sistema de recubrimiento | Espesor de película seca | Resistencia a la niebla salina | Más adecuado para |
| Imprimación epoxi con capa final epoxi. | 120 a 180 micras | 720 a 1000 horas | Servicio costero y offshore, superficies de núcleos calientes |
| capa final de poliuretano | 80 a 120 micras | 500 a 800 horas | Uso mixto interior y costero con exposición a los rayos UV |
| Recubrimiento en polvo de poliéster | 60 a 100 micras | 400 a 700 horas | Servicio interior y salas de máquinas protegidas |
El recubrimiento es una línea de especificación en el dibujo, no una preferencia de acabado. Para obtener un desglose detallado del comportamiento de las capas de epoxi, poliuretano y polvo en núcleos marinos, lea esta guía para Selección de revestimiento para radiadores marinos. .
Fabricantes de radiadores generadores para entornos costeros Construidos con materiales anticorrosión salina y revestimientos protectores, estos radiadores brindan un rendimiento duradero en ambientes húmedos y salinos. Ideal para puertos, mares... Ver producto → La construcción es igualmente importante. Los núcleos de aluminio y plástico con tanques engarzados resisten bien la vibración, pero dependen completamente de la calidad del engarce y la junta, mientras que los núcleos totalmente de aluminio sueldan el tanque al cabezal y toleran mejor los ciclos térmicos cuando el proceso de soldadura se controla adecuadamente.
Dimensionamiento y referencias cruzadas de un radiador de repuesto
Un reemplazo similar se decide mediante cinco mediciones y una verificación del material, nunca por el número de pieza estampado en el tanque viejo.
Riesgo de suministro a tener en cuenta: mezclar un núcleo de aluminio con un tanque de cobre y latón, o un núcleo de aluminio sin recubrimiento con un marco de acero recubierto, crea pares galvánicos que aparecen en el colector dentro de dos temporadas.
Jiangsu Weichuang Radiador Manufacturing Co., Ltd. fabrica radiadores para grupos electrógenos en construcción de tubo y aletas, placa y aletas, aluminio-plástico y totalmente de aluminio, y suministra tanto líneas de montaje OEM como programas de reemplazo, lo que significa que la misma fábrica puede responder con una referencia cruzada estándar o un núcleo personalizado construido según un dibujo.
Preguntas frecuentes sobre la refrigeración del generador diésel para barcos
¿Cuánto calor debe eliminar el radiador de un generador diésel de barco?
Como cifra de trabajo, el circuito de agua de la camisa transporta alrededor de 0,6 a 0,7 kW de calor por cada kilovatio de salida eléctrica con carga nominal, y el posenfriador de aire de carga agrega aproximadamente 0,25 kW por kilovatio en las unidades turboalimentadas. Por lo tanto, un grupo electrógeno de 60 kW requiere que su sistema de refrigeración pierda alrededor de 50 kW.
¿Puedo instalar un radiador de automóvil en un grupo electrógeno marino?
No. Los núcleos de los automóviles están dimensionados para el flujo de aire de la carretera y la carga intermitente, utilizan diferentes disposiciones de montaje y tanque, y no están recubiertos para una exposición constante a la sal. La unidad funcionará aceptablemente en el muelle y se sobrecalentará bajo carga sostenida en una sala de máquinas caliente.
¿Por qué mi grupo electrógeno se sobrecalienta sólo cuando está fondeado?
Porque tanto el flujo de aire como el de agua de mar disminuyen cuando el barco se detiene. El aire caliente recircula hacia la cara del núcleo, las algas y los desechos cargan el filtro y la bomba de agua cruda pierde el cebado. Mida la velocidad del aire y el flujo de agua de mar antes de reemplazar cualquier hardware.
¿Con qué frecuencia se debe limpiar el radiador de un generador marino?
Cada 500 a 1000 horas de funcionamiento para servicio costero, con una inspección anual del revestimiento y una verificación de la química del refrigerante. Las unidades en servicio polvoriento o en alta mar deben inspeccionarse en el extremo más corto de ese rango.
Comprobación final antes de comprar: Si el núcleo está limpio, la química del refrigerante es correcta y la unidad aún funciona caliente, la falla casi siempre es el flujo de aire o el diseño del circuito. Mida esas dos variables antes de pedir un radiador más grande.
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