Requerimientos del flujo de aire para el cuarto de generación

Requerimientos del flujo de aire para la ventilación del cuarto de Generación Jerónimo PérezSales Application Engineer LAO 26 – Noviembre -2010

GeneralidadesBalance de Energía

RequerimientosVentilación del cuarto

Recomendaciones Diseño de la trayectoria del flujo de aire a través del cuarto o caseta

Requisitos para el calculo del flujo de aireMáximo incremento de temperatura dentro del cuarto o caseta

Ejemplo del calculo de flujo de aire para un equipo 350DFEG Resumen del Sistema de ventilación

Temario:

Referencia

El material de esta presentación fue obtenido del manual de aplicaciones T-030 para Gensets, de Cummins Power Generation

Una copia completa esta disponible en Power Suite o en: www.cumminspower.com

http://www.cumminspower.com/�

Aplicación del GeneradorEmergenciaPrime Power

Base Load

Tipo de CuartoConstrucción permanenteContenedor transportable

Cubierta sobrepuesta

Acerca de la SeguridadSeguridad

Vandalismo

AccesibilidadPuertas para acceso

Acceso para grúaDiseño de las puertas

Reparaciones mayores

Ruido (escape, ventilador, motor)Cuarto Acústico

Instalación Remota con caseta acústica

Tanques de CombustibleContención de derrames

Accesibilidad al motor

EscapeRuidoCritico

ResidencialIndustrial

Contrapresión de los gases de escape

MontajeCimientos/anclasVibro aisladores

CONSIDERACIONES DE LA APLICACIÓN E INSTALACIÓN

Ventajas y desventajas al colocar el Genset dentro o fuera del edificio

Ubicaciones en el Exterior– Costo mas bajo– Seguridad– Accesibilidad para el servicio – Dispositivos auxiliares para

arranque en frío; calentadores de refrigerante, baterías y aceite

– Calentadores para evitar Condensación en el Alternador Y Controles

– Ruido– Estética– Proximidad a las instalaciones

Instalación Dentro del Edificio– Cuarto especial – Un ambiente mas estable– Accesibilidad para el servicio– Flujo de aire para la

ventilación– Ruido– Escape del motor– Sistemas auxiliares

calentadores de refrigerante

Presenter

Presentation Notes

Don’t spend a bunch of time on each or necessarily any of these items. Slide purpose is to provoke thought, perhaps questions. Point is some decisions and priorities will change depending on indoor vs. outdoor. If there a specific things the audience has as hot buttons, spend a moment on them. Some items could arguably go under the other list.

Balance de energía en el Genset El motor utiliza combustible para crear:

– Energía mecánica = Potencia eléctrica– Calor (Escape, Enfriamiento, Radiación)

Combustible (BTU)

Energía mecánica

Rechazo de Calor = 10%

Sistema de Enfriamiento

= 25%

Escape = 30%

Salida de Potencia = 35%

Presenter

Presentation Notes

Transitional slide from Introductory remarks to what is ahead in the presentation. Engine burns fuel and creates two things, mechanical rotating energy and heat. Gas stoichiometic Gensets are more in the range of 30% efficient. The most efficient diesel Gensets (advanced technology engines and at high end of engine node) can reach 40% efficiency. Most diesel Gensets fall within a few points of 35%. The rest of the energy goes into heat. The ventilation design must deal with all of the heat to maintain the Genset operation.

Ventilación del Cuarto

Sistema de Ventilación:– Proporciona el aire para la combustión del motor– Proporciona el aire de enfriamiento para el

alternador– Remueve el calor de la habitación– Enfría el motor vía radiador

Entrada - Flujo de Aire

Persianas

Radiador

Persianas

Salida- flujo de Aire

Ducto Flexible

¡El diseño de la ventilaciónes factor clave para elfuncionamiento apropiadodel Generador !

Presenter

Presentation Notes

Ventilation air flow does more than cool the radiator. Indicates the importance of flow-through design from alternator end toward engine end.

Importancia del buen diseño del flujo de aire Un buen diseño de flujo de aire es el que mantiene la temperatura

ambiente en la parte trasera del Genset Cualquier cosa que no sea considerada en el diseño; hará que la

temperatura del aire sea más alta y afectara el desempeño del sistema de enfriamiento

40°C104°F

40°C104°F

Buen diseño del flujo de aire

=50°C

122°F35°C95°F

Presenter

Presentation Notes

Cooling systems and ventilation are inextricably linked. CPG Cooling system specifications are based on the air approaching the Alternator end of the Genset. Good Flow-through design means that air will be ambient temperature. Options without good flow through design are: (This still assumes air is entering the room or directed toward the rear of the Genset and there is sufficient turbulence so air in the back of the room is actually getting good sir flow.) Do a complete room air flow vs. temperature model (complex, need expertise and resources, potentially expensive and time consuming. Take on the responsibility of applying engineering judgment based on knowledge and experience (Hopefully not guess)

Calculo del flujo de aire para la Ventilación

¡Cerciórese de que las "unidades“ sean las correctas!

Presenter

Presentation Notes

Shown just to give a flavor of how to approach calculations assuming less than optimum flow through design but not short circuit air flow resulting in hot spot behind Alternator. Cummins Gensets: Q includes Engine radiated, heat up to the turbo outlet, plus Alternator radiated/cooling air heat. Competition may have these numbers separate or not include all.. This is a widely applicable equation so we’ve simplified it for the specific case of a Genset environment (i.e. air, limited temperature range).

Calculo del aire para ventilación Ejemplo de cálculos para un Genset de 350 KW Modelo DFEG

Incremento de la temperatura prevista en el cuarto del Genset:

ΔT= Tcuarto – Tamb = 104 (40°C) – 86 (30°C) = 18°FFEngine = 55*Q/ ΔT = (55)(3285 Btu/min)/18 °F= 10,037.5 cfmFGen= FE+FA+FAlt = 10,037.5+1,150+2,780 = 13,967.5 cfm

Presenter

Presentation Notes

350DFCC moves 15,500 cfm and Heat radiated to room = 4560 Btu/min ON CPG units this includes enginer radiated heat plus alternator radiated heat. May not be inclusive on competitors sets, watch for this. Design for 122 (50C) maximum because a 50C cooling system is generally factory available but evaluate specs carefully (See upcoming slide on temp rise across system.) Plus that’s quite hot – everything in the room could be that temperature or higher.

Calculo del aire para ventilación Ejemplo de cálculos para un Genset de 350 KW Modelo DFEG

Considerar el incremento de la temperatura prevista en el cuarto con el escape descubierto:Q Tot = Q G + Q Tub + Q Sil

Q Tot = 3285 + 1390 + 1501= 6176 BTU/minF Gen = 55*6176 BTU/min /18°F = 18,871 cfm F Tot = 18,871+1,150 + 2,780 = 22,801 cfm

Consideraciones de Diseño del Sistema de Escape para el flujo de aire.

Sistema de escape independiente

Trayectoria del flujo de aire

Una buena meta de diseño es limitar la velocidad del aire de 500 a 700 f/min (150-220 m/min)

Calculo del área para ventilación

A= F / VA = 22,801Ft3/min/500Ft/min

A = 46 FT2

A= 4.2 MT2

Sistema de Admisión de Aire

El Sistema de Admisión de Aire deberá suministrar:

Flujo de aire adecuado. Aire seco. Aire limpio. Aire frío (Temp. ambiente).

Regla del Pulgar:El área abierta efectiva para la

entrada de aire al cuarto deberá ser 1 1/2 veces el área

del radiador.

Recomendaciones para la entrada de aire

Consideraciones para la entrada de aire

Consideraciones para la entrada de aire en instalaciones múltiples

Geometría modelo del CFD del módulo de energía 4500kW

Fan

Alternator air out

Intake air Filter

Outlets

A1

A2

Consideraciones para la entrada de aire en instalaciones múltiples

¿Que observa used?

Presenter

Presentation Notes

There are two pics for dramatic affect. Sometimes we become so focused on one thing, thought, or direction, we overlook the obvious. Always good to have a second set of eyes review designs.

Observe las entradas y salidas de aire

Incremento De la Temperatura A través Del Sistema

Hay incremento significativo de la temperatura del aire que se mueve a través del sistema.

El diseño del sistema de enfriamiento del Genset requiere de una prueba para verificar su funcionamiento – En conjunto con la aplicación

El resultado de un diseño pobre es la inhabilidad de llevar la carga completa en altas condiciones de temperatura ambiente.

35°C95°F

50°C122°F

60°C140°F

Presenter

Presentation Notes

These are example numbers but within the realm of typical systems - a representative example to make the point. 35C/95F is outside air. 50C/122F is average room temp. in this case 15C/27F over ambient (this is what is calculated using the air flow formula). 60C/140F is example air temp entering the core of the radiator. Air on core cn vary 5-15C/10-30F increase over room ambient. Message: Watch for Cooling system specs or fine print. “Air on Core”, or: If they say “ambient” what do they mean by ambient? A 50C system from CPG means air approaching the rear of the Genset. A system specified at 50C/122F max air on core means the room ambient of the example would have to be 40C/104F and the max intake air 25C/77F.

Resumen del sistema de Ventilación Compruebe:

☑ Área suficientemente abierta para la entrada y salida de aire?☑ Diseño en “línea recta”☑ Evite la Recirculación de Aire - Posibilidad de un "cortocircuito“☑ Revise la dirección del viento predominante (¿necesidad de barreras?)☑ Otras fuentes de calor en el sitio (Ejem: escapes sin aislante, calderas,

otros motores) ☑ Ubicación de la Descarga el aire de la ventilación☑ Evite la admisión de Lluvia y Polvo

Recuerde:Diferentes Motores = Diferentes Requerimientos

– Mas KW = Mas flujo de aire (Incluso si el motor es del mismo tamaño)– Los Sistemas de 2 flujos requieren más flujo de aire.– Los sistemas de enfriamiento Aire-Aire no pueden ser aplicados en forma

remota

Los GenSets en cabinas están diseñados para permitir el flujo libre de aire hacia y desde el genset.

Tenga cuidado con la re-circulación de aire. No se tienen ductos.

El Ambiente en la Cabina

Flujo de Aire Libre desde el GenSet

Flujo de Aire Libre al GenSet

Tecnología innovadora, productos confiables y soluciones a la medida de lasNecesidades Especificas

Usted puede confiar en Cummins Power Generation y su red de DISTRIBUIDORES

JERONIMO PEREZ

Sales Application Engineer - LAOCummins Power GenerationOffice: +52 55 16761180Mobile: +52 155 54382784

Nextel 52*17611*[email protected]

Education

Requerimientos del flujo de aire para el cuarto de generación