refrigeración grupo electrogéno

Ti sei mai chiesto come funzioni il radiatore della tua macchina? Quella scatoletta di cui ti ricordi solo quando si rompe e la lancetta sul cruscotto impazzisce.

Ho il piacere di ospitare sul blog un esperto di refrigerazione industriale, Donato Mastrobono che da vent’anni studia motori e generatori affinché possano funzionare anche in situazioni davvero difficili.

In questo articolo, Donato ci racconta un caso un po’ particolare. Ci spiegherà le principali caratteristiche di un radiatore per gruppo elettrogeno e le differenze tra questo e il resto del sistema di raffreddamento.

Radiatore sottodimensionato? o no…

refrigeración grupo electrogénoQualche tempo fa ho avuto l’occasione di lavorare ad una applicazione che chiamai ‘Genset 1000’. Si trattava di un sistema in container con due vani completamente separati tra loro: uno per il radiatore ed uno per il motore.

Di per sé è una soluzione assolutamente brillante ed interessante in quanto permette di isolare i due sistemi termici e trattarli con soluzioni ad hoc per ottimizzare le prestazioni al massimo.

Il radiatore principale era disegnato con due circuiti affiancati (acqua + Intercooler) e fissato sulla parete del container. Il raffreddamento della massa radiante si realizzava con due ventilatori fissati invece sul tetto e regolati da inverter.

Il vano motore era raffreddato da due piccoli ventilatori indipendenti.

Il tutto era dimensionato per una temperatura ambiente di lavoro di 50°C.

Non era nemmeno la prima volta che si realizzavano allestimenti di questo tipo, per cui tutto sembrava perfetto e pronto per l’uso, ma in fase di test sorse un problema di sovratemperatura! Anche se la temperatura ambiente era solo di 25°C.

Facemmo alcune prove: container a porte aperte, container a porte chiuse, deviazione del flusso d’aria nel container, modifiche nei circuiti. Nulla…

Si ipotizzò che il problema fosse dovuto a un flusso d’aria insufficiente per il radiatore, o che il radiatore fosse troppo basso, o troppo stretto, o che addirittura quel tipo di soluzione di radiatore affiancato non fosse compatibile con il motore impiegato…

“ll radiatore non raffredda”, insisteva il mio collaboratore. Ma questa teoria non mi convinceva per nulla.

Tutte queste ipotesi erano sbagliate!

Intuii da subito che il problema non era il radiatore, ma la temperatura nel vano motore! La soluzione che proposi fu prelevare aria di combustione direttamente dall’ambiente esterno e non dal vano motore del container. Ci riuscimmo riposizionando i filtri e i condotti di aspirazione.

Lasciai i meccanici fare le dovute modifiche e solo il giorno dopo potei provare con la nuova configurazione delle prese d’aria.

Con grosso stupore di molti, la situazione cambiò radicalmente: il radiatore aveva un’ottima prestazione e il sistema funzionava correttamente!

La soluzione in poche parole

Il criterio di dimensionamento del radiatore, che per un radiatorista deve essere infallibile, dava delle ottime certezze sulla bontà del radiatore.

Il flusso d’aria era confermato dai rilevamenti di portata realizzati e confermati dai dati di dimensionamento del radiatore.

Escluso quindi il sovrariscaldamento del radiatore, le anomalie riscontrate riconducevano al vano motore: la temperatura raggiungeva i 70°C con 25°C ambiente, attribuibili ad un flusso d’aria insufficiente per lo smaltimento delle dispersioni termiche per irraggiamento

La mia ipotesi era confermata: le anomalie nel vano motore causavano il malfunzionamento del radiatore.

Il motore infatti prelevava aria comburente ad una temperatura di 70°C ai filtri. Questo generava un forte declassamento e un importante sfasamento del bilancio termico del motore, non solo per le potenze termiche del radiatore.

Supposi che prelevare aria comburente direttamente dall’esterno avrebbe evitato questo problema. Inoltre, per abbassare ulteriormente la temperatura nel vano motore ho consigliato di rivedere il percorso dell’aria in ingresso al container (l’aspirazione era solo su di un lato del container, opposto ai filtri aria), e di creare sul muro divisorio tra vano motore e vano radiatore un foro di pochi centimetri di diametro per aiutare i ventilatori piccoli ad “arieggiare” bene il vano motore.

Risultato: riduzione delle temperature aria vano motore, radiatore con prestazione ottimale fino ai 50°C ambiente. Si confermava dunque il corretto dimensionamento del sistema.

Ma allora, il radiatore da solo non basta?

Il radiatore è una parte importante del circuito di raffreddamento del motore, ma non l’unica.

Il sistema è composto da un circuito di raffreddamento interno al motore attraversato dal fluido refrigerante, che porta il calore da smaltire a un radiatore che a sua volta evacua questo calore verso l’ambiente esterno utilizzando il flusso d’aria forzato dal ventilatore.

Un terzo elemento è la valvola termostatica che regola la quantità di calore scambiato tra il motore ed il radiatore in funzione delle condizioni di funzionamento.

Diventa importante quindi capire che il radiatore è una parte del circuito di raffreddamento, e molta attenzione deve essere rivolta a tutti gli aspetti, i parametri, i dati rilevati, che ruotano attorno al sistema nel suo complesso.

Iniziando dall’aria di combustione in ingresso ai filtri motore, passando per il flusso ai ventilatori del radiatore, concludendo con il resto dei fluidi: liquido refrigerante, olio motore, gasolio di ritorno al serbatoio, scarico dei gas.

Tutti i parametri, temperature, pressioni, devono rientrare nella norma stabilita dal fabbricante del motore per poter garantire il funzionamento corretto di tutto il sistema includendo il circuito di raffreddamento.

L’analisi del caso narrato ci dà qualche spunto per sollevare vari aspetti:

  • La necessita di valutare in fase progettuale la differenza in prestazioni tra un radiatore a bordo motore ed uno separato;
  • L’importanza del corretto calcolo del flusso d’aria minimo per garantire gli smaltimenti delle potenze termiche in gioco;
  • L’utilità di disporre di una regolazione individuale del numero di giri e potenza dei ventilatori;
  • La rilevanza delle temperature dell’aria alla ventola e i rischi connessi con l’uso di ventilatori elettrici;
  • La necessità di realizzare un Test Termico che, anche per un gruppo destinato a 50°C di temperatura ambiente, può essere realizzato alle nostre latitudini.

Una raccomandazione: radiatore a bordo motore o remoto?

Il radiatore meccanico posto di fronte al motore sfrutta il flusso d’aria mosso da un ventilatore trascinato da un gruppo di trasmissione meccanica accoppiata all’albero motore.

Questo è, di solito, capace di smaltire il calore del circuito di raffreddamento principale, ma anche quello sviluppato per irraggiamento da alternatore e motore.

Il radiatore remoto, orizzontale o verticale che sia, può essere separato dal motore e relegato in vani appositi. In questo caso sono necessari ventilatori aggiuntivi per smaltire le potenze termiche irradiate dall’alternatore e dal motore.

Come dimensionare quindi questi ventilatori? Quali le portate minime?

I dati di calcolo per gli smaltimenti termici sono, per norma, forniti dal fabbricante del motore. Ma da soli non bastano, è importante contare sull’esperienza del radiatorista che sa bene quali sono le differenze e le peculiarità di ogni motore e ogni circuito.

Dalla mia esperienza, ho potuto confermare che conoscere i valori caratteristici dei motori è indispensabile per garantire l’affidabilità del sistema.

Solitamente, i dati in gioco sono:

  • Calore totale da dissipare;
  • Densità dell’aria a una temperatura di riferimento;
  • Costante caratteristica K;
  • Differenza di temperatura tra ambiente e aria alla ventola, a valle del gruppo motore+alternatore. Normalmente tra i 5 e i 10°C.

Utilizzando questi valori e applicando le opportune formule si determinano le caratteristiche termiche e meccaniche dei radiatori e del sistema completo di raffreddamento.

Concludendo…

Mi permetto di dare un suggerimento a chi deve usare un radiatore per gruppo elettrogeno:

Confronta sempre i dati forniti dal radiatore con i dati caratteristici del motore.

Fatti assistere da un professionista, qualcuno ben informato e con esperienza specifica, che possa valutare la bontà del sistema di raffreddamento.

Soprattutto quando si tratta di applicazioni speciali questo passaggio è fondamentale per evitare problemi (gravi) in sito e per garantire una esperienza soddisfacente all’utente finale.

refrigeración grupo electrogéno

Donato Mastrobono è un esperto di refrigerazione industriale con 20 anni di esperienza nel settore dei Gruppi Elettrogeni.

Donato, pugliese di nascita, si diploma Perito Meccanico per poi iscriversi alla facoltà di Ingegneria Meccanica. Lascerà gli studi per concentrarsi sulle opportunità professionali che gli sono offerte negli anni successivi. Inizia la sua carriera come conduttore di generatori a vapore nel polo strategico Enichem di Ferrara, per poi trasferirsi a Verona dove entra in contatto con il settore dei gruppi Elettrogeni. Inizia qui la sua esperienza presso un’importante azienda di riferimento nella progettazione e fornitura di sistemi di refrigerazione per generatori industriali, Tecno Group SRL. Durante 12 anni acquisisce solide abilità in abito progettuale, ma anche manageriale e commerciale, uscendo nel 2014 per intraprendere un percorso prima come consulente, poi come imprenditore. La traiettoria di Donato, evolve oggi in nuove opportunità professionali con aziende leader della refrigerazione industriale.

Veronese dal 2002 è sposato con Emilia con la quale ha due figli: Lorenzo ed Emma.

Photo Credit Donato Mastrobono

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