Ventilacion Del Recinto

5/11/2018 Ventilacion Del Recinto - slidepdf.com

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G U Í A D E A P L I C A C I Ó N E I N S T A L A C I Ó

VENTILACIÓN DEL CUARTODEL MOTOR

G3600 • G3500

G3400 • G3300

3.600 • C175 • 3500

C32 • 3412E • 3400 •

3126BC18 • C-16 • C-15 • C15

C13 • C-12 • C11 • C-10

C9 • C-9 • C7



ContenidoVentilación del Cuarto del Motor .................................................... 1

Consideraciones de dimensionamiento......................................... 2

Aire de enfriamiento.................................................................. 2

Aire de combustión ................................................................... 2

Flujo de aire de ventilación ....................................................... 3

Cálculo del flujo de aire de ventilación requerido ................. 3

Temperatura del cuarto del motor ........................................ 5

Factor de corrección de radiación de calor atmosférica....... 5

Calor radiante ....................................................................... 6

Ventiladores para sistemas de ventilación..................................... 9

Tipos de ventiladores ................................................................ 9

Ubicación del ventilador ............................................................ 9

Dimensionamiento del ventilador .............................................. 9

Ventiladores de sistemas de escape......................................... 9

Ventiladores con motores de dos velocidades........................ 11

Consideraciones de direccionamiento de flujo ............................ 12

Principios generales de direccionamiento de flujo .................. 12

Aplicaciones de uno y dos motores.................................... 14

Aplicaciones con motores múltiples.................................... 19

Trayectoria de aplicación especial...................................... 22

Sistema expulsor de escape marino de ventilación

automática.......................................................................... 30

Consideraciones adicionales .................................................. 30

Dimensionamiento del radiador.......................................... 30

Dimensionamiento del ventilador del radiador.................... 31

Persianas movibles ............................................................ 31



Equipo de refrigeración ...................................................... 31

Aislamiento de la tubería de escape................................... 32

Pruebas con puertas y ventanas cerradas ......................... 32

Consideraciones de conductos .......................................... 32

Consideraciones en clima frío................................................. 33

Formación de hielo en el filtro de aire................................. 33

Frío extremo ....................................................................... 34

Control de refuerzo............................................................. 34



PrólogoEsta sección de la Guía de Aplicación e Instalación describe en términosgenerales la ventilación del cuarto del motor para los motores Caterpillar® quese indican en la cubierta de esta sección. Otros sistemas de motores,

componentes y principios se tratan en otras secciones de esta Guía deAplicación e Instalación.

Los datos y la información específica del motor están disponibles en un ampliavariedad de fuentes. Consulte la sección ‘Introducción’ de esta guía para obtener referencias adicionales.

Los sistemas y los componentes descritos en esta guía pueden no estar disponibles o no aplicar a todos los motores.

La información contenida en esta publicación puede considerarseconfidencial. Se recomienda discreción en su distribución. Losmateriales y especificaciones están sujetos a cambio sin previo

aviso.

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Guía de Aplicación e Instalación Ventilación del Cuarto del Motor

Ventilación del Cuarto del Motor Esta guía describe las consideraciones de ventilación del cuarto del motor queaplican parala instalación, operación y mantenimiento exitosos de los motores, gruposelectrógenos, compresores y otras unidades en contenedor de Caterpillar.

Los aspectos principales a considerar para el diseño apropiado de un sistema deventilación del cuarto del motor son el aire de enfriamiento y el aire decombustión. El aire de enfriamiento se refiere al flujo de aire que elimina el calor producido por el motor, el generador, el equipo impulsado y otros componentesdel cuarto del motor. El aire de combustión se refiere al aire que el motor requiere para quemar el combustible.

El aire de enfriamiento y el de combustión afectan directamente el rendimiento yla vida útil del motor y del grupo electrógeno y debe considerarse en el diseño deun sistema de ventilación del cuarto del motor. También, en el diseño de unsistema de ventilación es importante considerar todo el equipo del cuarto del

motor y proporcionar un ambiente cómodo para el personal de servicio ymantenimiento.

Algunos equipos impulsados, como un generador en una instalación de motor grande, pueden requerir una fuente de ventilación especial.

CONTENIDO DE LA SECCIÓN

Consideraciones dedimensionamiento ....................... 2• Aire de enfriamiento

• Aire de combustión

• Flujo de aire de ventilación

Ventiladores de sistemas deventilación .................................... 7• Tipos de ventiladores

• Ubicación del ventilador

• Dimensionamiento del ventilador

Consideraciones dedireccionamiento de flujo ........... 9• Principios generales de de

direccionamiento de flujo

Consideraciones adicionales....24• Dimensionamiento del radiador

• Persianas

• Equipo de refrigeración

• Aislamiento de la tubería deescape

• Conductos

Consideraciones paratiempo frío...................................56• Formación de hielo en el filtro de

aire

• Frío extremo

• Control de refuerzo

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Ventilación del Cuarto del Motor Guía de Aplicación e Instalación

Consideraciones de dimensionamiento

Aire de enfriamientoUna parte del combustible consumido

por el motor se pierde en forma deradiación térmica que es transferida alaire circundante. Además, el calor emitido debido a ineficiencias delgenerador y de la tubería de escapepuede llegar a ser igual al calor emitido por el motor. Cualquier temperatura elevada resultante en elcuarto del motor puede afectar negativamente el mantenimiento, elpersonal, el equipo de conmutación y

el rendimiento del motor o del grupoelectrógeno.

El aire de ventilación del cuarto delmotor (aire de enfriamiento) tiene dospropósitos básicos:

• Proporcionar un ambiente quepermita que el equipo y lamaquinaria funcionenapropiadamente para proporcionar una vida útil fiable.

• Proporcionar un ambiente en elque el personal pueda trabajar demanera cómoda y eficaz.

Es importante tener en cuenta que elaire de enfriamiento no solo esnecesario para el motor; la conexiónde entrada del generador tambiénrequiere de aire limpio y frío. La formamás eficaz de enviar aire limpio y fríoes proporcionar una fuente de aire deventilación a nivel del suelo, en la

parte trasera del grupo electrógeno.El uso de aislamiento en los tubos deescape, los silenciadores y lastuberías de agua de las camisasreducirá la cantidad de calor emitidopor las fuentes auxiliares.

El calor radiado desde los motoresy otra maquinaria en el cuarto delmotor es absorbida por las superficies

del cuarto del motor. Parte del calor setransfiere a la atmósfera o, en lasinstalaciones marinas, al mar a travésdel casco de la embarcación. La calor radiado restante debe transferirse alsistema de ventilación.

En el diseño del sistema de ventilacióndel cuarto del motor debe incluirse unsistema para evacuar el aire deventilación.

Aire de combustiónSe hablará con más detalle del aire decombustión en la sección "Sistemasde Admisión de Aire"de la Guía de Aplicación e Instalación.Algunos aspectos del sistema de airede admisión se analizan en esta guíadebido a que tienen un impactosignificativo en el diseño del sistemade ventilación del cuarto de motor.

En muchas instalaciones, el airede combustión ingresa desde elexterior al cuarto del motor a través deun sistema de conductos diseñadopara mover una gran cantidad de airecon muy poca restricción. Estasinstalaciones tienen poco impacto enel diseño de ventilación del cuarto delmotor. Sin embargo, otrasinstalaciones requieren que el aire decombustión sea tomado directamentedel cuarto del motor. En estasinstalaciones, los requisitos del aire decombustión se convierten en unparámetro significativo del diseño delsistema de ventilación. El consumoaproximado de aire de combustión enun motor diesel es 0,1 m3 deaire/min/kW al freno (2,5 pies3 deaire/min/bhp) producido. Los requisitos

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de aire de combustión específicospara el motor pueden encontrarseusando los recursos mencionados enel prólogo de esta guía.

Flujo de aire de ventilaciónEl flujo de aire de ventilación requeridodepende de la temperatura deseadadel aire del cuarto del motor, así comode los requisitos de aire deenfriamiento y de combustiónindicados anteriormente. Aunque esclaro que el flujo de aire total deventilación del cuarto del motor debetener en cuenta todo el equipo y lamaquinaria, las siguientes seccionesproporcionan un medio para calcular el flujo de aire requerido para laoperación exitosa de los motores ygrupos electrógenos Caterpillar.

Cálculo del flujo de aire deventilación requeridoEl aire de ventilación requerido para elcuarto del motor con motores y gruposelectrógenos Caterpillar puedecalcularse mediante la siguientefórmula:

HV =D X CP X ∆T + Aire de

combustiónX F

Donde:

V = Aire de ventilación (m3/min),(pie³/min)

H = Radiación de calor, por ejemplo, motor, generador, aux.(kW), (Btu/min)

D = Densidad del aire atemperatura del aire de 38°C(100°F). La densidad es igual a1,099 kg/m3 (0,071 lb/pies3)

CP = Calor específico del aire(0,017 kW x min/kg x °C), (0,24Btu/LBS/°F)

∆T = Aumento de temperaturapermisible del cuarto del motor (°C), (°F)

(NOTA: La temperatura máxima delcuarto del motor es 120°F)

F = Factor de direccionamiento deflujo basado en el tipo deventilación analizado en lasección "Consideraciones deDireccionamiento de Flujo" deesta guía.

Nota: Si el aire de combustión sesuministraal motor a través de un sistemadedicado de conductos, el "aire de

combustión" debe omitirse de lafórmula.

Ejemplo: El cuarto del motor de un grupoelectrógeno 3412 DITA tiene unaconfiguración de direccionamiento deflujo de ventilación Tipo 1 y unconducto dedicado para el aire decombustión.Tiene un valor de radiación de calor de659 kW (37.478 Btu/min) y unaumento de temperatura permisibledel cuarto del motor de 11°C (20°F).

Solución: La ventilación estimada del cuarto delmotor requerida para estaconfiguración será:

659V =

1,099 x 0,017 x 11+ 0 x 1

V = 3.206,61 m3/min

37.478V =

0,071 x 0,24 x 20+ 0 x 1

V = 109.970,7 pie³/min





La ventilación apropiada depende engran medida del recorrido del aire deventilación. Las aplicaciones queinvolucran factores de carga alta yoperación de potencia plena continua

requieren de un método rigurosobasado en los cálculos clásicos detransferencia de calor, que tienen encuenta la radiación de calor y elaumento y ajuste de la temperaturapermisible del cuarto con un factor dedireccionamiento de flujo del aire deventilación.





Temperatura del cuarto del motorLa principal razón para mantener latemperatura del cuarto del motor enun nivel apropiado es proteger a losdiferentes componentes de las

temperaturas excesivas. Loselementos que requieren aire frío son:

• Los componentes eléctricos yelectrónicos

• La entrada del filtro de aire.

• El amortiguador de vibracióntorsional.

• Temperaturas cómodas para eloperador del motor o el personal

de servicio.• El generador u otro equipo

impulsado.

Un sistema de ventilación del cuartodel motor diseñado apropiadamentemantendrá la temperatura del aire delcuarto del motor entre 8,5° C y 12,5°C (15° F y 22.5° F)por encima de la temperatura del aireambiente. Por ejemplo, si latemperatura del cuarto del motor es

24°C (75°F) con el motor apagado, elsistema de ventilación debe mantener la temperatura del cuarto entre 32,5°C (90° F) y 36,5° C (97,5 °F) mientrasel motor está en operación.

La temperatura máxima del cuarto delmotor no debe ser mayor que 49° C(120° F). Si la temperatura del cuartodel motor no puede mantenerse por debajo de 49° C (120° F), el aire del

exterior debe enviarse directamente alos filtros de aire del motor.

Los límites de temperatura del equipoimpulsado también deben tenerse encuenta. Si la temperatura del cuartodel motor excede 40° C (104° F), debereducirse la potencia del generador deacuerdo con el programa de reducción

de potencia del generador y el aire fríoexterior debe enviarse directamente alsistema de admisión de aire delgenerador.

En sitios más grandes con varios

motores, las pautas de aumento detemperatura normales entre 8,5° C y12,5° C (15°F y 22,5°F) para loscuartos del motor pueden requerir velocidades de aire complicadas oinalcanzables. Para estos sitios másgrandes, puede diseñarse un sistemade ventilación que dé prioridad a loscinco elementos presentadosanteriormente y que proporcione unflujo de aire desde abajo hacia arriba,

similar al mostrado en las Figuras No.8 y No. 9, para un aumento detemperatura de 17° C (30° F).

Factor de corrección de radiaciónde calor atmosféricaLos valores de radiación de calor atmosférica publicados en la TMI sebasan en las condiciones de célulaambiente entre25° C y 29° C. Los cuartos del motor pueden diseñarse en condiciones detemperatura ambiente mucho másalta; por consiguiente, en estos casospuede usarse un factor de correcciónpara determinar la radiación de calor atmosférica.

Los factores de corrección que sedefinena continuación se han desarrollado

usando los fundamentos de la

transferencia de calor y puedenaplicarse a cualquier objeto bajo lasmismas condiciones.

Hay dos factores de correccióndistintos, uno se usa con el escape ylos múltiples del turbo húmedos,y el otro se usa con el escape y losmúltiples del turbo secos. La





temperatura del revestimiento usadoen el cálculo del múltiple seco es de200° C, valor aproximado del múltiplecon envoltura o aislado.

Factor de corrección para el escape yel múltiple del turbo húmedos.

WCF = -0,0156 * TER + 1,4505

Donde:

WCF = Factor de correcciónhúmedo

TER = Temperatura ambiente delcuarto del motor (°C)

Factor de corrección para el escape yel múltiple del turbo secos.

DCF = -0,011* TER +1,3187

Donde:

DCF = Factor de corrección seco

TER = Temperatura ambiente delcuarto del motor (°C)

Para obtener el valor de radiación decalor atmosférica correcto, multipliqueel valor TMI por el valor WCF o DCF.

Calor radianteSe requieren los valores de calor radiante para el motor y el equipoimpulsado para calcular el flujo de airede ventilación requerido.

Nota: Para grupos electrógenos encontenedor, asegúrese de que hayaun flujo de aire adecuado cerca delamortiguador torsional del motor. Elexceso de estructuras en los sistemasde tubería y de enfriamiento puedelimitar el flujo de aire apropiado cercadel amortiguador torsional. Reviselas temperaturas del amortiguador siguiendo las recomendaciones

encontradas en el Manual de Serviciode Operación y Mantenimiento.

Estos datos están disponibles en laTMI para productos Caterpillar. Seencuentran en la sección "Datos deRendimiento".





Motor El calor generado por el motor (radiación de calor a la atmósfera) seproporciona, generalmente, con losdatos técnicos publicados del motor.

Los valores presentados sonnominales y se indican las tolerancias.En los cálculos, siempre debeañadirse la tolerancia antes de usar los datos publicados.

Generador Para instalaciones de gruposelectrógenos, el calor irradiado por elgenerador puede calcularse usandolas siguientes fórmulas.

1HRG (kW) = P x EFF-1

1HRG (Btu/min) = P x

EFF-1x 56,9

Donde:

HRG = Calor irradiado por elgenerador (kW), (Btu/min)

P = Salida del generador a

clasificación máxima delmotor (ekW)

Eff = % de eficiencia delgenerador/ 100%

Ejemplo: Un grupo electrógeno auxiliar 3521Bde 975 ekW tiene una eficiencia delgenerador de 92%. La radiación decalor del generador de este grupo

electrógeno puede calcularse así:Solución: P = 975 ekW

Eficiencia = 92%/100% = 0,92

HRG = 975 x (0,92 – 1)

HRG = 84,78 kW

HRG = 975 x (0,92 – 1) x 56,9

HRG = 4.824 Btu/min





Nota: Estos datos están disponiblesen la TMI para generadores

Caterpillar. Se encuentran en lasección "Datos de Rendimiento".





Ventiladores para sistemas de ventilaciónExcepto para aplicaciones especiales,la ventilación natural es demasiadofuerte por consideraciones prácticas.

Los sistemas de ventilaciónmotorizados (asistidos por ventilador)son los que mejor suministran unacantidad adecuada de aire fresco.

Tipos de ventiladoresGeneralmente, se usan los siguientestipos de ventiladores:

• Aspa-Axial

• Tubo-Axial

• Hélice• Centrífugo

(sopladores de jaula de ardilla)

La selección del tipo de ventilador depende generalmente del volumende aire de ventilación, de losrequerimientos de presión y de laslimitaciones de espacio del cuarto delmotor. Los ventiladores tienen variascaracterísticas que hacen que seadapten mejor a ciertas aplicaciones.

Ubicación del ventiladorLos ventiladores son más eficacescuando extraen el aire de ventilacióndesde el cuarto del motor y expulsanel aire caliente a la atmósfera. Sinembargo, los sistemas de ventilaciónideales para el cuarto del motor usarán tanto ventiladores desuministro como de escape. Éstopermitirá que el diseñador del sistema

tenga el máximo control de ladistribución del aire de ventilación.

Los motores del ventilador debeninstalarse por fuera del flujo directo delaire de ventilación caliente paraproporcionar una mayor vida útil delmotor. El diseño de los ventiladores

centrífugos (sopladores de jaula deardilla) es ideal para éste fin, peroalgunas veces su tamaño, comparado

con los de aspa-axial y tubo-axial, lospone en desventaja.

Dimensionamiento delventiladorEl dimensionamiento del ventilador involucra más que la simple selecciónde un ventilador que entregue elvolumen de flujo de aire necesariopara cumplir con los requerimientos deaire de enfriamiento y de combustión.

El dimensionamiento requiere de unacompresión básica de lascaracterísticas de rendimiento delventilador y de los parámetros dediseño del sistema de ventilación.

Al igual que en una bomba centrífuga,un ventilador opera a lo largo de unacurva de ventilador específicarelacionada con un caudal de volumendel ventilador (m3/min o pies³/min)para el aumento de presión

(mm de H2O o pulg de H2O) a unvelocidad constante del ventilador. Por tanto, la selección del ventilador nosólo requiere conocer el caudal devolumen, sino también el sistema dedistribución de ventilación,para calcular el aumento de presión del sistema.Esta información permite seleccionar el ventilador óptimo a partir de un grupo de curvas

o tablas de ventiladores de losfabricantes.

Ventiladores de sistemas deescapeLos sistemas de escape de aire deventilación deben diseñarse paramantener una presión ligeramente





positiva o negativa en el cuarto delmotor, dependiendo de la aplicaciónespecífica.

La presión positiva normalmente nodebe exceder 0,050 kPa o (0,2 pulg

de H2O). Esta presión positivaproporciona las siguientes ventajas:





• Evita la entrada de polvo y tierra, loque beneficia especialmente lasaplicaciones en las que losmotores toman el aire decombustión del cuarto del motor.

• La presión positiva crea un flujohacia afuera que expulsa el calor yel olor del cuarto del motor.

Algunas aplicaciones, como enaplicaciones marinas donde el cuartodel motor está cerca a las habitaciones,requieren que se mantenga unapresión ligeramente negativa en elcuarto del motor. Esta presiónnegativa normalmente no debeexceder 0,1275 kPa (0,5 pulg deH2O). El exceso de ventilación deescape proporciona las siguientesventajas:

• Compensa la expansión térmicadel aire de entrada.

• Crea un sistema flujo de entradaque confina el calor y el olor en elcuarto del motor.

Ventiladores con motores dedos velocidadesLa operación en climas muy fríospuede requerir la reducción del flujode aire de ventilación para evitar condiciones de trabajo de bajatemperatura en el cuarto del motor.Ésto puede realizarse fácilmente alproporcionar ventiladores parasistemas de ventilación con motores

de dos velocidades (velocidades de100% y 50% ó 67%).





Consideraciones de direccionamiento de flujo

Principios generales dedireccionamiento de flujo

El direccionamiento de flujo correctodel aire de ventilación es vital para laoperación apropiada de los motores ylas unidades en contenedoresCaterpillar. Mantener las temperaturasde aire recomendadas en el cuarto delmotor es imposible sin eldireccionamiento de flujo apropiadodel aire de ventilación. Debenconsiderarse los siguientes principioscuando se diseñe el sistema de

ventilación del cuarto del motor:• Las entradas de aire fresco deben

ubicarse lo más lejos posible de lasfuentes de calor y lo más prácticasy bajas como sea posible.

• El aire de ventilación debe tomarsedel cuarto del motor en el puntomás alto posible, preferiblementedirectamente sobre el motor.

• Las entradas y salidas de aire de

ventilación deben ubicarse demodo que evitan que el aire deescape fluya por las entradas deventilación (recirculación).

• Las entradas y salidas de aire deventilación deben ubicarse demodo que eviten cavidades de aireestancado o recirculante,especialmente cerca de la entradade aire del generador.

• Donde sea posible, los puntos desucción de escape individualesdeben ubicarse directamente sobrelas fuentes de calor principales.Ésto expulsará el calor antes deque haya posibilidad de que semezcle con el aire del cuarto delmotor y aumente la temperaturapromedio. Debe observarse que

esta práctica también requerirá queel aire de suministro de ventilaciónse distribuya apropiadamente

alrededor de las fuentes de calor principales.

• Se deben evitar los conductos desuministro de aire de ventilaciónque soplan aire frío directamente alos componentes calientes delmotor. Ésto mezcla el aire máscaliente en el cuarto del motor conel aire frío entrante, aumentando latemperatura promedio del aire delcuarto del motor y deja áreas del

cuarto del motor sin ventilaciónapreciable.

• En instalaciones dondelos motores toman el aire decombustión del interior del cuartodel motor, el direccionamiento delflujo debe proporcionar el airede combustión más frío posible alas entradas del turbocompresor.

• Para aplicaciones marinas y en

alta mar, hay posibilidad de que elagua de mar ingrese en elsuministro de aire de ventilación.Los sistemaspara estas aplicaciones debendiseñarse de modo que eviten queel agua de mar entre en los filtrosde admisión de aire e ingreseal turbocompresor. El aire deenfriamiento del generador tambiéndebe filtrarse para minimizar la

entrada de sal.Estos principios generales dedireccionamiento del flujo, aunqueguiados por los mismos principiosbásicos de la transferencia térmica,variaráncon la aplicación específica. Estasección presenta las consideraciones





básicas relacionadas con aplicacionesde uno y dos motores, aplicaciones demotores múltiples (más de 3) y variasaplicaciones especiales.





Aplicaciones de uno y dos motoresSin duda alguna, las aplicaciones deuno y dos motores son lasencontradas más comúnmente, sinimportar el mercado del motor.

Estas aplicaciones requierengeneralmente de cuartos de motor más pequeños, que significan un retoespecialmente en relación con el usode buenas prácticas dedireccionamiento del flujo.

Los sistemas de ventilaciónrecomendados para estasaplicaciones, presentados en orden depreferencia, son: Tipo 1, Tipo 2, Tipo 3y Tipo 4.

Ventilación Tipo 1 (diseño preferido) Nota: En los cálculos de flujo de airede ventilación, los sistemas Tipo 1tienenun Factor de Direccionamiento delFlujo de 1.

El aire exterior es llevado al cuarto delmotor a través de un sistema deconductos. Estos conductos debencolocarse entre los motores a nivel delsuelo, y el aire de descarga cerca de

la parte inferior del motor y elgenerador, como se muestra en laFigura No. 1.

Los ventiladores del aire de escapedeben instalarse o canalizarse en elpunto más alto del cuarto del motor.Éstos deben estar directamente sobrelas fuentes de calor.

Este sistema proporciona la mejor ventilación con la menor cantidadrequerida de aire. Además, el flujoascendente de aire alrededor delmotor sirve como un protector queminimiza la cantidad de calor liberadoen el cuarto del motor. La temperaturadel aire en el conducto de aire deescape será mayor que la temperaturadel aire en el cuarto del motor.

Ventilación Tipo 1

Figura No. 1





Ventilación Tipo 2 (diseño de patín) Nota: En los cálculos del flujo de airede ventilación, los sistemas Tipo 2tiene un Factor de Direccionamientodel Flujo de 1.

Un diseño de patín puede preferirseen aplicaciones de campospetrolíferos. De manera similar al sistema Tipo 1, el Tipo 2toma el aire exterior y lo ingresa alcuarto del motor a través de unsistema de conductosque lo envían entre los motores.Sin embargo, el sistema Tipo 2 envíael flujo de aire por debajo del motor ydel generador, de modo que el aire se

descarga hacia arriba en los motores ygeneradores, como se muestra en laFigura No. 2.

El método más económico para lograr este diseño es usar una plataforma deservicio. La plataforma se construyealrededor de los motores y sirve comola parte superior del conducto. Éstorequiere que la plataforma de serviciose construya de una plancha sólidaantideslizante en lugar de una baseperforada o expandida. La salida delconducto será el espacio entre el pisoy la base del campo petrolífero. Debe

revisarse permanente esta salida paraasegurarse de que la basepermanezca limpia y sin restricción deflujo de aire.

Los ventiladores del aire de escape

deben instalarse o canalizarse en elpunto más alto del cuarto del motor.Éstos deben estar directamente sobrelas fuentes de calor.

Este sistema proporciona la mejor ventilación con la menor cantidadrequerida de aire. Además, el flujoascendente de aire alrededor delmotor sirve como un protector queminimiza la cantidad de calor liberadoen el cuarto del motor. La temperaturadel aire delconducto de aire de escape serámayor que la temperatura del aire delcuarto del motor.

Aunque el sistema Tipo 1 proporcionauna ventilación eficaz para el motor,no tiene en cuentas las necesidadesde ventilación especial del equipoimpulsado. Los generadores grandes,configurados con una entrada de aire

ubicada en la parte alta del generador,requerirán de una fuente adicional deaire de ventilación.

Ventilación Tipo 2





Ventilación Tipo 3 (diseño alterno) Si no es posible una ventilación Tipo 1o Tipo 2,una alternativa es laventilación Tipo 3. Sin embargo, laconfiguración de la trayectoriarequerirá aproximadamente 50% másde flujo de aire que la de Tipo 1.

Nota: En los cálculos de flujo de airede ventilación, los sistemas Tipo 3

tienenun Factor de Direccionamiento delFlujo de 1,5.

Como se muestra en la Figura No. 3,el aire exterior es llevado al cuarto del motor usandoventiladores o conductos de admisióngrandes. La entrada se ubica lo másalejado posible de las fuentes de calor y se descarga en el cuarto del motor en la parte más baja posible. El aire

fluye luego al cuarto del motor desdelos puntos de entrada de aire fríohacia las fuentes de calor del motor ydel equipo. Las fuentes de calor incluyen el motor, los componentes deescape expuestos, los generadores y

otros dispositivos grandes delequipo.

Figura No. 2

Los ventiladores del aire de escapedeben instalarse o canalizarse en elpunto más alto del cuarto del motor.Preferiblemente, éstos deben estar directamente sobre las fuentes decalor.

El calor del motor se disipará con estesistema, pero una cierta cantidad de

calor irradiará y calentará todas lassuperficies adyacentes del cuarto delmotor.

Si el aire no se dirige apropiadamente,éste subirá hasta el techo antes dellegar a los motores.

Este sistema trabajará sólo donde lasentradas de aire circulan el aire entrelos motores, en aplicaciones de dosmotores. Las entradas de aire

ubicadas enel extremo del cuarto del motor proporcionarán una ventilaciónadecuada sólo para el motor máscerca a la entrada.





Ventilación Tipo 3

Figura No. 3





Ventilación Tipo 4 (diseño menos eficaz) Si no son posibles la ventilaciónTipo 1, 2 ó 3, puede usarse elsiguiente método; sin embargo,

proporciona la ventilación menoseficaz y requiere aproximadamentedos y media veces el flujo de aire de laventilación Tipo 1.

Nota: En los cálculos de flujo de airede ventilación, los sistemas Tipo 4tienenun Factor de Direccionamiento delFlujo de 2,5.

Como se muestra en la Figura No. 4,el aire exterior es llevado al cuarto delmotor usando los ventiladores desuministro y descargado en lasentradas de aire del turbocompresor en los motores.

Los ventiladores de escape yventilación deben instalarse o

canalizarse desde las esquinas delcuarto del motor.

Este sistema mezcla el aire máscaliente del cuarto del motor con elaire frío de entrada, aumentando la

temperatura de todo el aire del cuartodel motor. Ésto también interfiere conel flujo de convección natural del airecaliente que sube a los ventiladoresde escape. Los cuartos del motor pueden ventilarse de esta forma, peroésto requiere ventiladores de grancapacidad para sistemas deventilación.

Flujo de aire incorrecto

La Figura No. 5muestra un método

incorrecto para ventilar el calor delcuarto del motor. Aunque el conductode entrada tiene persianas para dirigir el flujo de aire hacia el motor, el calor en aumento calentará el aire frío antesde que llegue al motor.

Ventilación Tipo 4

Figura No. 4






Figura No. 5

Aplicaciones con motores múltiplesLos sistemas de ventilaciónrecomendados para aplicaciones deuno o dos motores también aplican alas aplicaciones con más de dosmotores. Sin embargo, hayconsideraciones adicionales con másde dos motores.

Como se mencionó anteriormente, enlas instalaciones con varios motores,si se usan las pautas de aumento detemperatura normal, probablementeresultará un requerimiento devolúmenes extremadamente grandesde aire. Aunque las pautas para estossitios pueden ser más generosasen relación con el aumento de

temperatura permitido, el sistema deventilación debe diseñarse paraproporcionar aire suficientemente fríoen las cercanías del motor y el equipoimpulsado para cumplir con losrequerimientos de ventilación.

Los sitios con varios motores grandesgeneralmente usarán variosventiladores de sistema de ventilación.Con frecuencia, estos sitios usan unoo dos ventiladores por cada motor yun ventilador adicional para enviar airea la entrada del generador o a otroequipo impulsado. Esta prácticapermiteuna configuración muy simple, querequiere poco trabajo de conductos.

El uso de varios ventiladores, ya seapara suministro o escape de aire,requerirá configurar el flujo de aireentre los motores, bien sea mediantela ubicación de los ventiladores o delos conductos de distribución.

Las Figuras No. 6 y No. 7 sonejemplos de patrones de flujo de airecorrecto e incorrecto para sitios conmotores múltiples. (Nota: Losextremos del generador estaríanen el lado derecho de los diagramas)





Flujo de aire correcto

Figura No. 6


Figura No. 7





Las Figuras No. 8 y No. 9 sonejemplos del patrón de flujo de airedesde abajo hacia arriba, usadogeneralmente en aplicaciones deplantas de potencia grandes.

Flujo de aire desde abajo hacia arriba

Figura No. 8

Flujo de aire desde abajo hacia arriba

Figura No. 9





Trayectoria de aplicación especial

Radiadores montados en el motor Las aplicaciones con radiadores

montados en el motor que usan el airedel cuarto del motor para enfriamiento generalmenteproporcionanmás flujo de aire del necesariopara una ventilación adecuada. Veala Figura No. 10. El flujo de aire altocombinado con temperaturasambiente bajas, menores que 21° C(70° F), puede hacer que se condenseagua en los componentes expuestosdel motor, como las tapas de válvulas.Ésto puede resultar en problemas de lubricación y demantenimiento. Por tanto, debentenerse consideraciones especiales deinstalación enclimas fríos.

Pueden usarse dos métodos paraevitar este problema.

• Los radiadores de montaje remoto

y los radiadores montados en elmotor con conductos especiales norequieren del aire del cuarto delmotor para enfriamiento. Vea laFigura No. 11. Una ventaja de unsistema como éste, es que el aireusado para enfriar el radiador noes precalentado por el motor, loque aumenta la capacidadambiente (o reduce el tamaño) dela unidad. La desventaja es que

deben instalarse ventiladoresimpulsados por motores paraproporcionar la ventilación almotor, lo que aumenta el costototaldel sistema.

Configuración de ventilador impulsado por motor

Figura No. 10





Configuración de ventilador impulsado por motor

Figura No. 11

Radiador con persianas controladas termostáticamente

Figura No. 12

• Pueden instalarse persianascontroladas termostáticamentepara hacer recircular parte delescape del radiador y mantener unflujo de aire tibio al motor. Vea laFigura No. 12. Esta configuracióntambién mantiene un ambiente detrabajo cómodo para el personal de

mantenimiento. Debe tenersecuidado de que el aire recirculadoingrese corriente arriba del motor yesté bien mezclado cuando llegueal radiador.





En cualquier configuración donde seuse un ventilador de radiador paraventilar el cuarto del motor, el vacíocreado en el motor no debe exceder 0,1275 kPa (0,5 pulg de H2O).

Cualquier restricción por encima deeste límite podría reducir el flujo deaire a través del radiador y recalentar el motor.

Cortinas para aire Las cortinas para aire, que cubrencompletamente el grupo electrógeno,proporcionan ventilación sin exponer el cuarto del motor a velocidades altasde aire. Vea la Figura No. 13. El calor radiado es eliminado con

aproximadamente la mitad del flujo deaire de un sistema de flujo horizontal.

Cortinas para aire

Figura No. 13

Es importante extender la entrada dela cortina de aire de modo que cubrala longitud completa del grupoelectrógeno. Debe tenerse especialcuidado para garantizar un flujo deaire frío y adecuado en la admisión deaire del generador y en elacoplamiento del generador.

Las cortinas de aire presentandificultades en la instalación deconductos cuando se usan radiadoresde ventiladores locales.





Módulos de potencia

Los módulos de potencia usangeneralmente grupos electrógenosdiesel enfriados por radiador. Loscontenedores del módulo de potencia

atrapan la radiación de calor del motor y del generador, y lo envían a travésdel radiador, disminuyendo lascapacidades de enfriamiento de 8° C a10° C (14° F a 18° F). Incluso con laspuertas abiertas, los radiadores puede

reducir las capacidades deenfriamiento de 5° C a 7° C (9° F a13° F). Consulte la sección"Instalación de Contenedores" de laGuía de Aplicación e Instalación, para

las recomendaciones deespaciamiento de los módulos depotencia. Las Figuras No. 14 y No.15 son ejemplos de módulos depotencia en contenedores típicosCaterpillar.

Módulo de potencia en un contenedor de 40’

Figura No. 14

1. Grupo Motor/Generador Caterpillar 2. Radiador

3. Conmutador

4. Silenciador

5. Separador de agua/combustible6. Tanque de combustible

7. Conducto de descarga vertical

Módulo de potencia en un contenedor de 40’

Figura No. 15

1. Grupo Motor/Generador Caterpillar

2. Radiador

3. Conmutador

4. Silenciador

5. Separador de agua/combustible

6. Tanque de combustible





7. Pared de separación

Contenedores abatibles Se usan contenedores abatiblesen aplicaciones que requieren algúngrado de protección contra el clima o

atenuación del ruido, cuando no hayuna construcción estándar disponiblepara el alojamiento de la unidad. Si elgrupo electrógeno en contenedor esenfriado por un radiador montado enel motor, entonces aplican losrequisitos del módulo de potenciadescritos arriba. Si el grupoelectrógeno en contenedor es enfriadopor un radiador remoto u otro medio,entonces el contenedor debe tener un

sistema de ventilación fijo sujeto a los

mismos requisitos descritospreviamente en las aplicaciones conuno y dos motores.

La Figura No. 16 muestra un grupo

electrógeno diesel típico con uncontenedor abatible. Aunque esteejemplo usa ventiladores de escapepara la ventilación, eluso de ventiladores de suministro oescapeen una aplicación particular estarádeterminado por la necesidad demantener ya sea una presiónligeramente positiva o negativa dentrodel contenedor.

Ejemplo de contenedor abatible

Figura No. 16





Sistemas de ventilación de plataformas de perforación SCR

terrestre Los motores de plataformas deperforación SCR terrestre equipadoscon radiadores con ventilador soplador o de succión tienen más flujo de airedel requerido para la ventilaciónrecomendada del motor.Siempre y cuando el flujo de aire delradiador no tenga obstrucciones, nose requieren requisitos de ventilaciónadicional.

Las instalaciones de motores deplataformas de perforación terrestrecon radiadores remotos o de descargavertical deben inspeccionarse paradeterminar si se proporciona lasuficiente ventilación al motor.

La Figura No. 17 muestra unainstalación de plataforma deperforación terrestre donde debeconsiderarse la ventilación. Laventilaciónde tiro natural es bloqueada casicompletamente por los techos, elalojamiento SCR,el cuarto de herramientas y losradiadores de descarga vertical. Laoperación en climas cálidos puederesultar en temperaturas inaceptablespara el motor y el generador.

Motores de plataformas deperforación terrestre que requieren

ventilación

La Figura No. 18 muestra un cuartodel motor diseñado para proporcionar

una combinaciónde ventilación y canalización deadmisión de aire del motor/generador.

La ventilación es proporcionada por elaire descargado desde el generador.En clima cálido, hay una válvula desuministro de aire para proporcionar aire del exterior a la entrada de aire de ventilación delgenerador.El aire descargado del generador salea través de la puerta de ventilación deltecho y de la parte trasera abierta dela base, lo que proporcionaventilación del motor como efectosecundario.

En clima frío, hay una válvula desuministro de aire para proporcionar aire de ventilación parcial o total algenerador desde el interior del cuartodel motor.

Si se añaden puertas en la partetrasera de la base, se debe asegurar de que el contenedor total no quedehermético. Ésto evita la presurizacióndel cuarto del motor (reducción delflujo de aire de ventilación delgenerador) cuando las puertasestán cerradas y hay una válvula de





suministro de aire para proporcionar aire exterior al generador.

Un tamaño de conducto de aire de0,19 m²

(2,0 pies²) es adecuado para losmotores 3508, 3512 y 3516 en bases

de hasta 12,2 m (40 pies). El conductoa los filtros de aire desde la válvula desuministro de aire puede adaptarse alos tamaños de los adaptadoresrectangulares de admisión de los

filtros de aire optativos.





Ventilación típica de plataformas de perforación SCR terrestres

Figura No. 18

Diseño de abertura en el casco Debe haber aberturas para que el aireingrese al cuarto del motor y aberturaspara que salga.

Debe haber una entrada para el airefrío y una descarga para que salga elaire caliente, en cada lado del casco.Si resulta poco práctico tener dosaberturas separadas por lado,entonces debe evitarse tener una

mezcla de aire descargado calientecon el aire frío que ingresa al cuartodel motor.

Las características de la abertura através del casco se muestran en laFigura No. 19. La abertura ‘A’ debetener un tamaño que mantenga unavelocidad de aire menor que 610m/min(2.000 pies/min).

Aire de entrada al cuarto del motor El cuarto del motor debe tener aberturas para la entrada del aire. Laabertura del aire de admisión debeubicarse adelante de la de descarga y,si resulta conveniente, en unaelevación menor. El aire puedetambién

ingresar desde las áreas dealojamiento, como la galera y loscamarotes, o directamente a travésdel casco o de la cubierta. El aire delcuarto del motor que ingresa a travésde las áreas de alojamiento puede ser problemático.

Características de las aberturas deventilación en el casco

Figura No. 19

Si el aire va a ingresar al cuarto delmotor desde las áreas de alojamiento,





una buena práctica de diseño incluirátratamientos de amortiguación deruido para la(s) abertura(s) queconducen el aire desdelas áreas de alojamiento hasta el

cuarto del motor. La calefacción y/o elaire acondicionado de las áreas dealojamiento se hará más complicado silos motores dependende ese aire calentado/enfriado para lacombustión. Las entradas de aire alcuarto del motor a través de las áreasde alojamiento simplifica la tarea deasegurar que el aire de entrada alcuarto del motor se mantenga limpio ylibre de lluvia o rocío.

Aire de salida del cuarto del motor Las aberturas a través del casco o dela cubierta para la descarga del airede ventilación calentado debeubicarse hacia la popa y más arribaque todas las aberturas de admisión,para minimizar la recirculación.

La abertura de aire de ventilación quedescarga el aire de ventilacióncalentado debe ubicarse hacia la popay en una elevación mayor quela abertura del aire de admisión, paraminimizar la recirculación. Los vientoscruzados y continuos hacen casiimposible eliminar totalmente larecirculación del aire de ventilación.

Sistema expulsor de escape marinode ventilación automáticaUn sistema relativamente simple queusa un escape del motor para ventilar el cuarto del motor puede configurarse

en la mayoría de los sistemas deescape secos.

Puede instalarse un sistema deconductos alrededor del tubo deescape del motor de forma que el flujode escape creeun vacío que sirve para enviar el aire

caliente fuera de la parte superior delcuarto del motor.

Un sistema expulsor de escape puedehacer fluir una cantidad de aire deventilación aproximadamente igual al

flujo de gas de escape. Este métodose ha usado exitosamente enaplicaciones marinas con cuartos demotor pequeños y requisitos mínimos deventilación, y se analiza con mayor detalle en la sección "Sistemas deEscape" de la Guía de Aplicación eInstalación.

Consideraciones adicionales

Dimensionamiento del radiadorEl área frontal de un núcleo deradiador debe ser lo más grandeposible para minimizar la restriccióndel flujo de aire. La restricción baja enel núcleo del radiador permite el usode un ventilador más grande de giromás lento.

Los radiadores que son casicuadrados

pueden proporcionar un rendimientomás efectivo del ventilador. Estosradiadores pueden instalarse con unmínimo de área de núcleo de pasada.Por regla general, mantenga elespesor del núcleo al mínimo, con unmáximo de11 aletas por 2,54 cm (1,0 pulg). Elaumento del número de aletas por cm (pulg) aumenta la cantidad decalor transferido al radiador para una

velocidad de aire dada a través delnúcleo, pero también aumenta laresistencia al flujo de aire.

Aunque el menor costo inicial será elde un espesor de núcleo máximo ymáximas aletas por cm (pulg), éstorequerirá un ventilador de mayor potencia con costos de operación





mayores y multas por ruido durantetoda la vida útil de la instalación.Además, un radiador con más aletaspor cm (pulg) es mucho mássusceptible de obstrucción causado

por insectos y escombros.Dimensionamiento del ventiladordel radiadorComo regla general, el ventilador másdeseable es uno que tenga el mayor diámetro y que gire a la menor velocidad para entregar el flujo de airerequerido. Ésto también resulta enmenor ruido del ventilador y menor potencia del motor requerido para elventilador.

La velocidad de la punta del aspa,aunque tan sólo es uno de loselementos del diseño del ventilador deenfriamiento, es el que puedecambiarse fácilmenteeligiendo una relación apropiada demando del ventilador. Una velocidadde la punta del ventilador de 6.096cm/seg (12.000 pie/min) es una buenaelección para cumplir con losrequisitos normativos de ruido y losrequisitos de rendimiento del sistemade enfriamiento. La velocidad máximaaceptable de la punta del aspa delventilador es 7.620 cm/seg (15.000pie/min) para los ventiladoresCaterpillar.

Persianas moviblesSi se usan persianas movibles,especifique aquellas que se abren demanera precisa. Las persianas

neumáticas y las de accionamientoeléctrico son satisfactorias. Vea laFigura No. 20.

Figura No. 20

Operación de las persianas • No se recomiendan las persianas

que se abren por la presión dedescarga del ventilador delradiador. La lluvia, el hielo o la

nieve pueden dañarlas en pocotiempo, lo que resulta enrecalentamiento y paradas delmotor.

• No espere para activar laspersianas hasta que el motor alcance la temperatura deoperación. En una emergencia, elmotor se cargará inmediatamente yrequerirá flujo de aire pleno. Abralas persianas una vez el motor arranque e instálelas de modo quese abran completamente en casode una emergencia.

• Los sensores de calor complicaninnecesariamente el sistema y unfuncionamiento deficiente puedereducir el flujo de aireque va al motor, lo que puedecausar paradas del motor.

Equipo de refrigeración

Cuando se instala equipo derefrigeración en el espacio del cuartodel motor, se debe ubicar de modoque ninguna fuga de refrigerantepueda llegar al flujo de aire decombustión del motor. Los químicosrefrigerantes, como el Freon® y elamoníaco, se convierten en ácidos





altamente corrosivos en las cámarasde combustión del motor. Estacorrosión causará daños graves.Resulta apropiado ubicar loscompresores de refrigerante cerca del

área de escape de aire del cuarto delmotor.

Aislamiento de la tubería de escapeLargos tramos de tubería de escapecaliente y sin aislar puede disipar máscalor en el cuarto del motor que todaslas otras superficies combinadas de lamaquinaria.

Aísle completamente toda la tuberíade escape dentro del área del cuartodel motor. Todas las superficiescalientes dentro del cuarto del motor deben aislarse para evitar temperaturas altas del aire. No aíslelos turbocompresores del motor.

Pruebas con puertas y ventanascerradasLos sistemas de ventilación debendiseñarse para proporcionar temperaturas de trabajo seguras y unflujo de aire adecuado cuando las

ventanas, puertas y otros orificios,normalmente cerrados, se asegurandebido a condiciones de mal tiempo.Pruebe que el sistema de ventilaciónestá bien asegurado para condicionesde mal tiempo. Esta condición reflejarála prueba más severa del sistema deventilación. Recuerde que unapequeña succión en el cuarto puedeaplicar una presión alta en una puertade entrada

o en una ventana.Consideraciones de conductosDiseñe todos los conductos para quesoporten el vacío o presión extremosy mantengan aún así las unionesapretadas.

Disponga de orificios de inspección (oáreas que puedan desarmarsefácilmente) para poder extraer objetosextraños. Los orificios de inspecciónson especialmente importantes en

aplicaciones auxiliares.





Consideraciones en clima fríoFormación de hielo en el filtro deaireLa formación de hielo en el filtro deaire puede presentarse en entornos deaire saturado cuando el punto decondensación del aire ambiente estácerca del punto de congelación.Pequeñas alteraciones en el aire,comocambios de velocidad y de presiónen la entrada del filtro de aire, reducenla capacidad del aire de mantener la

humedad. Ésto resulta en lacondensación de la humedad y laformación de cristales de hielo. Laacumulación de hielo reduce el áreadel flujo de aire y aumenta la

diferencia de presión en el filtro deaire. Finalmente,se alcanza un estado en el que ladiferencia de presión permanececonstante aunque continúe laacumulación de hielo. Durante estosperíodos se presentará pérdida depotencia y mayor consumo decombustible.

Configuración típica del difusor de aire

Figura No. 21





Configuración típica de aire caliente

Figura No. 22

Pueden usarse varias técnicaspara evitar la formación de hielo en elfiltro de aire. Una solución es calentar ligeramente el aire de admisión. No es

necesario calentar el aire por encimadel punto de congelamiento. El airesólo requiere el suficiente calor paraestar sobre el punto de condensación.El calor puede suministrarse a la cajadel filtro de aire mediante larecirculación de aire caliente delcuarto del motor. La Figura No. 12 muestra cómo puede lograrse éstopara una aplicación enfriada por radiador. La Figura No. 21 muestra

una configuración típica de difusor deaire para una aplicación marina y laFigura No. 22 muestra cómoconfigurar la de aire caliente.

Frío extremoEl aire calentado del cuarto del motor puede requerirse en aplicaciones contemperatura ambiente muy baja, -25°

C (-13° F), (sólo para propósitos dearranque). Ésto supone que el aire decombustión se toma desde afuera deledificio del motor y el motor está

acondicionado previamente conprecalentadores para alcanzar temperaturas de metal, agua y aceitede 0°C (32°F). La entrada del aire alcuarto del motor debe realizarse sin laposibilidad de que ingrese suciedad oescombros en el sistema de admisiónde aire del motor. Las Figuras No. 12 y No. 22,como se indicó arriba, también aplicanaquí.

Control de refuerzoUna válvula de control de refuerzoestá disponible para la familia demotores diesel 3600 para uso entemperaturas extremadamente bajas,0° C (32° F). La válvula se usa paralimitar la presión del múltiple deadmisión de aire durante las





condiciones de temperatura baja delaire y mantener una presión aceptabledel cilindro.


Ventilacion Del Recinto

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