Guia de resfriamento de gerador a diesel para barco: dimensionamento de radiadores e trocadores de calor marítimos

Uma traineira de 40 pés operando um grupo gerador de 20 kW durante oito horas de serviço de refrigeração empurra cerca de 13 kW de calor da camisa de água para seu circuito de resfriamento a cada hora em que funciona. Esse calor não se importa com o fato de a casa de máquinas já estar a 48 graus Celsius, de a água do mar lá fora estar a 31 graus Celsius no final do verão ou de a ventilação na frente do radiador estar parcialmente bloqueada por um para-lama sobressalente. Ainda tem que sair do barco.

A maioria das falhas de refrigeração em embarcações de pequeno e médio porte são falhas de especificação e não de motor: um radiador ou trocador de calor escolhido de um catálogo apenas pela classificação em quilowatts, montado onde o ar não consegue alcançá-lo, revestido para serviço em terra, e então solicitado a sobreviver a uma década de névoa salina e vibração constante.

Condições de referência utilizadas: água do mar tropical de 30 a 32 graus Celsius, ambiente da sala de máquinas de 45 a 50 graus Celsius, serviço contínuo de 80 a 100 por cento da classificação principal.

O que um gerador a diesel para barco exige de seu sistema de resfriamento

Um gerador a diesel para barco deve manter a temperatura nominal do líquido refrigerante em carga contínua dentro de um espaço de máquinas fechado, úmido e carregado de sal, e o resfriamento é, portanto, uma das causas mais comuns de desligamentos de grupos geradores marítimos após falhas elétricas e de combustível.

O perfil de serviço é a primeira diferença real em relação a qualquer aplicação rodoviária. Uma unidade de reserva numa marina pode funcionar 50 horas por ano, enquanto a mesma máquina de 20 kW num barco de pesca em funcionamento pode registar 4.000 horas, e a absorção de calor, os ciclos de vibração e a exposição ao sal acumulam-se a esse ritmo.

• Ar ambiente na face do núcleo: uma sala de máquinas em um dia quente atinge 48 a 52 graus Celsius, então o núcleo funciona com uma diferença de temperatura muito menor do que a classificação do catálogo pressupõe.
• Caminho do fluxo de ar: venezianas, uma curva no duto ou uma saída de exaustão próxima podem reduzir o fluxo de ar efetivo em 20 a 30 por cento.
• Espaço: as salas de máquinas cobrem o diâmetro do ventilador e a espessura do núcleo, de modo que a área da face, as aletas por polegada e o tipo de tubo determinam o desempenho mais do que a classificação nominal em quilowatts.
• Corrosão: um núcleo quente seca cristais de sal nas aletas, e cada junta de alumínio com aço torna-se um par galvânico quando o revestimento é arranhado.
• Acesso de serviço: um núcleo que não pode ser limpo no local é limpo tarde demais ou não é limpo.

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As embarcações que trabalham na costa ou no mar precisam de todo o pacote de resfriamento especificado para esse ambiente, desde o revestimento do núcleo e o material da estrutura até o cubo do ventilador e fixadores, em vez do radiador apenas.

Matemática de carga térmica: por que um grupo gerador marítimo não é um motor de caminhão

Apenas cerca de um terço da energia do combustível diesel sai de um grupo gerador marítimo como eletricidade; aproximadamente outro terço sai com os gases de escape, e o restante tem que ser removido pelos circuitos de refrigeração através de um radiador ou trocador de calor.

Um grupo gerador marítimo de 150 kW com carga nominal coloca cerca de 95 kW no circuito de água da camisa e cerca de 38 kW no pós-resfriador de ar de admissão. Um motor de caminhão com a mesma potência vê o fluxo de ar da rodovia através de um grande núcleo e passa a maior parte de sua vida com carga parcial; a unidade marítima funciona em velocidade fixa, quase com carga total, em ar parado, muitas vezes durante milhares de horas por ano.

Valores aproximados para um grupo gerador marítimo típico de quatro tempos com carga nominal; os turnos divididos com classificação, sistema de combustível e arranjo de pós-resfriamento.

Unidades que parecem generosas no papel muitas vezes falham exatamente neste ponto, porque um núcleo classificado a 25 graus Celsius de ar ambiente perde um quinto ou mais de sua capacidade em uma sala de máquinas a 50 graus.

Água bruta, resfriada por quilha ou circuito fechado: três circuitos, três respostas de radiador

Um gerador marítimo a diesel despeja seu calor através de um dos três circuitos, e o circuito escolhido decide a partir do qual o núcleo deve ser construído, quanto fluxo de ar ele precisa e com que frequência deve ser limpo.

Trocador de calor de água bruta

A água do mar passa através de um feixe de tubos e transporta o calor para fora, enquanto o lado do motor permanece com líquido refrigerante tratado com glicol. É compacto, não precisa de ventilador grande e é adequado para cascos onde o motor fica baixo e o fluxo de água do mar é confiável. Seus inimigos são incrustações, filtros bloqueados, corrosão dos tubos e congelamento durante a preparação no inverno.

Resfriamento de quilha

O calor sai através de uma grade de tubos ligados ao casco, de modo que nenhuma água bruta entra no barco. Barcos de trabalho que permanecem flutuando o ano todo favorecem isso, mas a grade do casco precisa de proteção e uma inspeção anual, e os longos tubos aumentam o volume de refrigerante que a bomba precisa mover.

Radiador de circuito fechado com ventilador

Um núcleo convencional, geralmente montado remotamente ou canalizado, rejeita calor no ar da sala de máquinas. Ele mantém a água do mar fora do espaço de máquinas e funciona quando a embarcação está armazenada em terra, mas exige uma área de ventilação genuína, dutos disciplinados e um ventilador capaz de puxar o ar através de um espaço apertado.

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Névoa salina, vibração e o custo real da corrosão

O revestimento e o material do núcleo decidem se um radiador marítimo chega à décima segunda temporada ou falha na terceira, e a diferença no preço de compra é geralmente uma fração do custo de uma viagem não planejada e de um dia de fretamento perdido.

A névoa salgada se deposita nas aletas quentes, seca em cristais e ataca qualquer borda de alumínio ou aço. As juntas do tubo ao coletor e as costuras do tanque unem metais diferentes, e a vibração torcional do motor trabalha essas juntas até que a fadiga se abra e o líquido refrigerante penetre nas aletas.

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A construção é igualmente importante. Os núcleos de alumínio-plástico com tanques crimpados resistem bem à vibração, mas dependem inteiramente da qualidade da crimpagem e da gaxeta, enquanto os núcleos totalmente de alumínio soldam o tanque até o coletor e toleram melhor o ciclo térmico quando o processo de brasagem é adequadamente controlado.

Dimensionamento e referência cruzada de um radiador de substituição

Uma substituição igual é decidida por cinco medições e uma verificação do material, nunca pelo número da peça estampado no tanque antigo.

Fabricação Co. de radiadores Jiangsu Weichuang, Ltd. constrói radiadores para grupos geradores em construção de tubo e aleta, placa e aleta, alumínio-plástico e totalmente em alumínio, e fornece linhas de montagem OEM e programas de substituição, o que significa que a mesma fábrica pode responder com uma referência cruzada padrão ou um núcleo personalizado construído de acordo com um desenho.

Perguntas frequentes sobre resfriamento de gerador a diesel para barcos

Quanto calor um radiador de gerador a diesel de barco precisa remover?

Como figura funcional, o circuito de água da camisa transporta cerca de 0,6 a 0,7 kW de calor para cada quilowatt de saída elétrica na carga nominal, e o pós-resfriador de ar adiciona cerca de 0,25 kW por quilowatt em unidades turboalimentadas. Portanto, um grupo gerador de 60 kW exige que seu sistema de refrigeração libere cerca de 50 kW.

Posso instalar um radiador automotivo em um grupo gerador marítimo?

Não. Os núcleos automotivos são dimensionados para fluxo de ar rodoviário e carga intermitente, usam tanques e arranjos de montagem diferentes e não são revestidos para exposição constante ao sal. A unidade funcionará de forma aceitável na doca e superaquecerá sob carga sustentada em uma casa de máquinas quente.

Por que meu grupo gerador superaquece apenas quando está fundeado?

Porque tanto o fluxo de ar quanto o fluxo de água do mar diminuem quando a embarcação para. O ar quente recircula para a face central, algas marinhas e detritos carregam o filtro e a bomba de água bruta perde a escorva. Meça a velocidade do ar e o fluxo da água do mar antes de substituir qualquer hardware.

Com que frequência um radiador de gerador marítimo deve ser limpo?

A cada 500 a 1.000 horas de funcionamento para trabalhos costeiros, com uma inspeção anual do revestimento e uma verificação química do líquido refrigerante. As unidades em serviço empoeirado ou offshore devem ser inspecionadas no limite mais curto dessa faixa.