05 dezembro 2015

Arrefecimento em Multi-circuitos do Motor com Radiadores Remotos - Radiadores para Aplicações com Radiadores Remotos - Um Radiador Remoto Horizontal e Radiador Pós-arrefecido - Arrefecimento com Trocador de Calor Montado na Fábrica - Sistema com Dois Trocadores de Calor (com Arrefecedor Secundário Líquido-Ar - Diagrama da Aplicação Representativa de Torre de Arrefecimento - Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água T-030d-07 08/03 - Cummins


Arrefecimento em Multi-circuitos do Motor com Radiadores Remotos

Alguns projetos de motor incorporam mais de um circuito de arrefecimento e, portanto, requerem mais de um circuito de radiador remoto ou de trocador de calor para aplicações com arrefecimento remoto. Esses motores utilizam várias técnicas para obter o Pós-arrefecimento com Baixa Temperatura (LTA) da entrada de ar para a combustão. Uma das principais razões para a criação de tais projetos é que eles ajudam a reduzir os níveis de emissões do escape. Entretanto, nem todos esses projetos de motores são facilmente adaptáveis para o arrefecimento remoto.

Duas Bombas, Dois Circuitos: Uma abordagem comum para o pós-arrefecimento com baixa temperatura é dispor de dois circuitos de arrefecimento completos e independentes com dois radiadores, duas bombas de líquido de arrefecimento e líquido de arrefecimento separado para cada um. Um circuito arrefece as jaquetas de água do motor e o outro arrefece o ar de entrada para a combustão após a turbocompresssão. Para o arrefecimento remoto, estes motores requerem dois radiadores remotos ou dois trocadores de calor totalmente independentes. Cada um terá suas próprias especificações de temperaturas, restrições de pressão, dissipação de calor, etc., que deverão atender os sistemas remotos. Estes dados podem ser obtidos com o fabricante do motor. Basicamente, devem ser projetados dois circuitos, mas cada um deve ser ter todas as considerações e satisfazer todos os critérios de um sistema remoto único. Veja a Figura 6-19.

Nota: A instalação do radiador para o circuito LTA pode ser crítica para se obter a remoção adequada da energia térmica exigida para este circuito. Quando os radiadores do LTA e da jaqueta de água são colocados em série com um único ventilador, o radiador do LTA deverá ser colocado na entrada do fluxo de ar para que receba primeiro o ar mais frio.

Uma Bomba, Dois Circuitos: Ocasionalmente, os projetos de motores conseguem o pós-arrefecimento com baixa temperatura utilizando dois circuitos de arrefecimento dentro do motor, dois radiadores, mas apenas uma bomba de líquido de arrefecimento. Estes sistemas não são recomendados para aplicações de arrefecimento remoto devido à dificuldade de se obter um fluxo balanceado do líquido de arrefecimento e, conseqüentemente, o arrefecimento apropriado de cada circuito.

Pós-arrefecimento Ar-Ar: Uma outra abordagem para se conseguir o pós-arrefecimento com baixa temperatura é utilizar um circuito de arrefecimento com radiador ar-ar em vez de um projeto ar-líquido como descrito acima. Estes projetos direcionam o ar turbocomprimido através de um radiador para arrefecê-lo antes da entrada no(s) coletor(es) de admissão. Estes sistemas geralmente não são recomendados para arrefecimento remoto por duas razões.

Primeira, a tubulação de todo o sistema e o radiador são operados sob pressão do turbocompressor. Mesmo o menor vazamento neste sistema diminuirá significativamente a eficiência do turbocompressor e isto é inaceitável. Segunda, o comprimento do percurso do tubo de ar para o radiador e de retorno do mesmo criará um atraso no tempo de resposta do turbocompressor e resultará potencialmente em pulsos de pressão que impedirão o desempenho apropriado do motor.


Radiadores para Aplicações com Radiadores Remotos

Radiadores Remotos: Existem várias configurações de radiadores remotos para aplicações em grupos geradores. Em todas as configurações, o radiador remoto usa um ventilador acionado por um motor elétrico que deve ser alimentado diretamente pelos terminais de saída do grupo gerador. No ponto mais alto do sistema de arrefecimento, deve ser instalado um tanque de expansão cuja capacidade de expansão deve ser pelo menos 5% da capacidade total do sistema de arrefecimento. A tampa de pressão a ser instalada é selecionada com base na capacidade do radiador. Também pode ser necessário que sejam roteadas linhas de ventilação para o tanque de expansão. Um visor de vidro é um recurso desejável para visualizar o nível do líquido de arrefecimento do sistema, e deve ser graduado para mostrar os níveis normal frio e quente. Um interruptor do nível do líquido de arrefecimento é um recurso desejável para indicar uma falha potencial do sistema quando o nível do líquido de arrefecimento estiver baixo.

Algumas instalações com radiador remoto operam com ventiladores do radiador controlados termostaticamente. Se este for o caso, geralmente o termostato deve ser montado na entrada do radiador.


Os radiadores podem ser do tipo horizontal (a colméia do radiador é paralela à superfície de montagem) ou do tipo vertical (a colméia do radiador é perpendicular à superfície de montagem). (Veja a Figura 6-19). Os radiadores horizontais geralmente são preferidos pois permitem que a principal fonte de ruído do radiador (o ruído mecânico do ventilador) seja direcionada para cima, onde, em geral, não há pessoas que possam ser perturbadas pelo ruído.

Contudo, os radiadores horizontais podem se tornar inativos pela cobertura de neve ou formação de gelo, razão pela qual não são utilizados em climas frios.

Os radiadores remotos requerem pouca manutenção, mas quando são utilizados e se utilizarem ventiladores acionados por correias, a manutenção anual deve incluir a inspeção e aperto dos parafusos do ventilador. Alguns radiadores podem utilizar rolamentos reengraxáveis que requerem manutenção periódica. Certifique-se de que as aletas do radiador estejam sempre limpas e livres de sujeira ou outros contaminantes.

Trocador de Calor Montado no Chassi (Skid): O motor, a bomba e o trocador de calor líquido-líquido formam um sistema de arrefecimento fechado e pressurizado (veja a Figura 6-20). O líquido de arrefecimento do motor e a água de arrefecimento (lado “frio” do sistema) não se misturam.

Considere o seguinte:
• A sala do equipamento do grupo gerador requer um sistema elétrico de ventilação. Consulte Ventilação nesta seção para informações sobre o volume de ar necessário para uma ventilação apropriada.

• Como o motor do grupo gerador não precisa acionar mecanicamente o ventilador de um radiador, pode haver uma capacidade adicional de kW na saída do grupo gerador. Para obter a potência líquida do grupo gerador, some a carga do ventilador (indicada na Folha de Especificações do grupo gerador) à sua potência nominal.


Lembre-se de que o grupo gerador deverá acionar eletricamente o ventilador do radiador remoto, os ventiladores de ventilação, as bombas de líquido de arrefecimento e outros acessórios necessários para que o grupo funcione em aplicações com radiador remoto. Desta forma, a capacidade em kW ganha com o não acionamento mecânico do ventilador, geralmente é consumida pela adição dos dispositivos elétricos necessários ao sistema de arrefecimento remoto.

• Se a pressão da fonte de água no lado frio do sistema exceder à classificação de pressão do trocador de calor, deverá ser instalada uma válvula redutora de pressão. Consulte o fabricante do trocador de calor para informações sobre o trocador de calor, (O Cummins Power Suite fornece dados sobre trocadores de calor de produtos da Cummins Power Generation que são fornecidos com trocadores de calor montados na fábrica).

• O trocador de calor e a tubulação de água devem ser protegidos contra congelamento se houver a possibilidade de que a temperatura ambiente seja menor que 0º C (32º F).

• As opções recomendadas incluem uma válvula termostática de água (não elétrica) para modular o fluxo de água em resposta à temperatura do líquido de arrefecimento e um válvula de corte normalmente fechada (NF), alimentada pela bateria para cortar o fluxo de água quando o grupo não está funcionando.

• O fluxo de água deve ser suficiente para remover o Calor Dissipado para o Líquido de Arrefecimento indicado na Folha de Especificações do grupo gerador. Note que para cada elevação de 1º F na temperatura, um galão de água absorve aproximadamente 8 BTU (calor específico). Além disso, recomenda-se que a água que sai do trocador de calor não exceda 60º C (140º F). Portanto:



Sistemas com Dois Trocadores de Calor: Os sistemas de arrefecimento com dois trocadores de calor (Figura 6-21) podem ser difíceis de projetar e implementar, especialmente se for utilizado um sistema secundário de arrefecimento, como um radiador para arrefecer o trocador de calor. Nestas situações, o dispositivo remoto pode ser significativamente maior que o esperado, uma vez que a mudança de temperatura no trocador de calor é relativamente pequena.


 Estes sistemas devem ser projetados para a aplicação específica, considerando os requisitos do motor, do trocador de calor líquido-a-líquido e do dispositivo trocador de calor remoto, (Os trocadores de calor montados no chassi fornecidos pela Cummins Power Generation geralmente não são adequados para utilização em aplicações com dois trocadores de calor. Os projetos com dois trocadores de calor requerem um acoplamento cuidadoso dos componentes).

Aplicações com Torre de Arrefecimento: Os sistemas com torre de arrefecimento podem ser utilizados em aplicações onde a temperatura ambiente não seja inferior ao ponto de congelamento e onde o nível de umidade é baixo o suficiente para permitir a operação eficiente do sistema. Veja na Figura 6-22 uma configuração típica do equipamento. Os sistemas com torre de arrefecimento geralmente utilizam um trocador de calor montado no chassi, cujo lado “frio” deve ser conectado à torre. O balanceamento do sistema é composto de uma bomba de água “não tratada” (a bomba de arrefecimento do motor circula o líquido de arrefecimento no lado “quente” do sistema) para bombear a água de arrefecimento para a parte superior da torre de arrefecimento, onde a mesma é arrefecida por evaporação e então retorna ao trocador de calor do grupo gerador. Note que o sistema requer adição de água, uma vez que a evaporação reduzirá continuamente a quantidade da água de arrefecimento no sistema. O lado “quente” do sistema do trocador de calor é similar àquele descrito anteriormente em Trocador de Calor Montado no Chassi (Skid).




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