Termica dei gruppi elettrogeni.

Quale uso della CFD per i locali dei gruppi elettrogeni?

Un gruppo elettrogeno vale solo per la sua disponibilità nel giorno in cui la rete cade. È proprio in queste condizioni estreme che la ventilazione del locale è più sollecitata. EOLIOS mette in sicurezza questo anello critico tramite la simulazione CFD: prima della messa in servizio, dimostriamo che raffreddamento motore, aria di combustione ed evacuazione dei fumi rispettano i loro obiettivi.

Il raffreddamento del locale, dove si gioca l'affidabilità

Che assicurino la propulsione di una nave o l'alimentazione elettrica di un sito sensibile, i motori diesel o a gas devono reggere dal freddo artico al caldo dei tropici. In ciascuno di questi ambienti, la ventilazione del locale svolge tre missioni vitali:

• fornire l'aria di combustione ai motori;
• fornire aria fresca per estrarre il calore indesiderato;
• mantenere la temperatura del locale in un intervallo compatibile con il lavoro del personale e i componenti.

Troppo spesso la portata d'aria è dimensionata su una temperatura ambiente media che maschera i picchi realmente incontrati in esercizio. Il nostro valore aggiunto: riprodurre gli scenari climatici più sfavorevoli e verificare, dati alla mano, che il motore resti nel suo intervallo di funzionamento. Consigliamo i costruttori sulla portata d'aria di combustione e di raffreddamento, e copriamo la ventilazione globale, lo studio di impatto delle emissioni e il calcolo delle perdite di carico dei sistemi acustici.

Le fasi di una simulazione CFD applicata ai sistemi

Dove la sperimentazione raggiunge i suoi limiti, la CFD offre un'analisi termica completa dei locali tecnici. Il nostro metodo è collaudato: dapprima semplifichiamo la geometria dell'edificio (eliminazione dei dettagli che generano troppi elementi nella mesh), poi stabiliamo i profili termici sotto i climi più estremi. L'obiettivo resta concreto: padroneggiare gli ingressi e le uscite d'aria, canalizzare il flusso attorno al motore e migliorarne l'efficienza (genset). Ogni variante di disposizione è confrontata con precisione, con pressione, temperatura massima di aspirazione, movimenti d'aria e dispersione degli inquinanti. Tanti leve per decidere in fretta e bene.

Perdite di carico & dimensionamento dei ventilatori

Realizziamo gli studi di perdite di carico dei setti acustici e il dimensionamento dei ventilatori, voce per voce. Le perdite crescono in modo esponenziale con la velocità dell'aria: un silenziatore mal scelto può soffocare la ventilazione del locale. Identifichiamo i veri responsabili, in primo luogo le griglie e i setti acustici vicino allo scarico e a monte, distinguendoli dalle resistenze minori quali banchi di batterie, serbatoi di carburante, tubi di aspirazione e camino di scarico. Risultato: un ventilatore dimensionato al punto giusto, né sovradimensionato né sottodimensionato.

I setti acustici, principale fonte di perdita di carico

Imposti dai vincoli di rumore, i setti acustici e le griglie costituiscono paradossalmente il primo ostacolo al passaggio dell'aria. È su questa voce che si concentra la nostra analisi, perché un trattamento acustico mal integrato può da solo far crollare la portata di raffreddamento e mandare il gruppo in blocco termico. Il nostro studio CFD scompone il loro contributo e arbitra il compromesso acustica / aeraulica:

• mappatura della perdita di carico voce per voce: silenziatore di aspirazione, silenziatore di scarico, griglie e feritoie;
• influenza della velocità dell'aria nei setti, la cui perdita cresce esponenzialmente con la portata;
• arbitraggio tra attenuazione acustica e sezione di passaggio, per rispettare l'obiettivo di rumore senza soffocare la ventilazione;
• selezione del punto di funzionamento del ventilatore sulla curva del circuito, margine di pressione incluso.

Al flusso interno si aggiunge il flusso del vento sull'edificio: il vento che soffia sul locale può aumentare la perdita di carico e soprattutto far ricircolare i gas di scarico surriscaldati verso l'ingresso del motore.

Emissioni, inquinamento e contaminazione dei sistemi HVAC ad aria nuova

Un gruppo elettrogeno mette in sicurezza l'alimentazione, ma il suo motore emette sostanze inquinanti: anidride carbonica, zolfo e ossidi di azoto (NOx). Funzionando a benzina, a gas o a gasolio, può degradare fortemente l'aria nelle vicinanze, soprattutto in uso intensivo. Le nostre analisi tracciano la dispersione completa dei gas di scarico dai punti di emissione e verificano l'assenza di ricircolo diretto verso le prese d'aria igienica (UTA) degli edifici vicini. Quantifichiamo l'inquinamento generato attorno al sito e identifichiamo le aspirazioni delle emissioni del camino da parte delle centrali di trattamento dell'aria nuova che alimentano le zone di vita: l'obiettivo è garantire aria pulita agli occupanti ed escludere ogni rischio di contaminazione dei locali da parte dei fumi del gruppo. Consegnate così un sito conforme, senza brutte sorprese al collaudo.

Competenza: simulazione CFD esterna per data center

Competenza: calcolo delle perdite di carico delle reti

Aumento di temperatura nelle aperture del camino

I camini di scarico attraversano spesso solai e pareti in calcestruzzo tramite aperture. I gas molto caldi irraggiano allora verso le opere civili circostanti: calcoliamo l'aumento di temperatura del calcestruzzo sotto l'irraggiamento termico del camino, per restare sotto le soglie ammissibili del materiale e dimensionare le protezioni necessarie.

• modellazione dell'irraggiamento dalla parete del camino verso il calcestruzzo dell'apertura, in regime stazionario e a carico di picco;
• calcolo della temperatura superficiale e a cuore del calcestruzzo, confrontata con i limiti di tenuta del materiale;
• dimensionamento del gioco dell'apertura, dello schermo o della coibentazione e di un'eventuale ventilazione supplementare;
• verifica dell'assenza di punto caldo su strutture e apparecchiature vicine.

Perdita di potenza di produzione in funzione della temperatura d'ingresso

La potenza che un gruppo elettrogeno può erogare diminuisce quando l'aria di aspirazione si riscalda: oltre le condizioni di riferimento, il motore subisce un declassamento. Colleghiamo la temperatura dell'aria in ingresso al locale, calcolata per via CFD, alla perdita di potenza elettrica attesa, per garantire che il gruppo mantenga la sua potenza nominale anche in condizioni sfavorevoli.

• correlazione tra la temperatura di aspirazione ricavata dalla CFD e la curva di declassamento del costruttore;
• quantificazione della perdita di potenza ai picchi di temperatura (estate, irraggiamento solare, ricircolo);
• verifica del mantenimento della potenza nominale richiesta, o dimensionamento del raffreddamento supplementare.

Gruppi elettrogeni in container: progettazione su misura

Il container è il caso in cui il nostro know-how fa la differenza maggiore. Il volume è vincolato, ogni griglia e ogni deflettore conta, e l'insieme deve funzionare tanto sotto un sole cocente quanto in un freddo intenso. Progettiamo e validiamo questi gruppi packagizzati tramite simulazione CFD, prima della fabbricazione, per evitare costose riprese in cantiere.

Testare ogni meteo, anche i più estremi

Un container viaggia e si installa ovunque. Testiamo quindi ogni progetto in diversi scenari climatici, dal freddo artico al caldo dei tropici, per garantire il raffreddamento motore nell'involucro più sfavorevole:

• Climi estremi: temperature ambiente alte e basse, vento e orientamento del container combinati al picco di carico del motore.
• Irraggiamento solare: la radiazione scalda pareti e copertura, il che innalza la temperatura interna e la temperatura di aspirazione; quantifichiamo questo apporto e il suo effetto sulla portata utile.
• Ricircolo esterno: verifichiamo che il vento non riporti i gas di scarico caldi verso le griglie di aspirazione del container.

Un involucro disegnato al punto giusto

A partire da questi risultati, ottimizziamo il posizionamento delle griglie di ingresso e di espulsione, il percorso dell'aria attorno al motore e all'alternatore, nonché il dimensionamento dei ventilatori a fronte delle perdite di carico dei setti acustici. Ottenete un container validato numericamente, affidabile in tutte le sue condizioni di esercizio e consegnato senza costose campagne di prova fisiche.

Un team di ingegneri esperto nei gruppi elettrogeni

In EOLIOS, i gruppi elettrogeni fanno parte del nostro quotidiano. I nostri ingegneri conoscono i vincoli di dimensionamento, dal raffreddamento motore alle perdite di carico dei setti acustici, e intervengono da vere e proprie forze di proposta: non consegniamo soltanto risultati di calcolo, proponiamo soluzioni concrete per rendere affidabile il vostro impianto.

Abituati a collaborare con costruttori, studi di progettazione e gestori, parliamo lo stesso linguaggio tecnico dei vostri team e mettiamo in sicurezza le vostre scelte, dal fascicolo di progettazione fino alla messa in servizio.