refrigeración por AGUA en los grupos electrógenos

¿Cómo es la refrigeración por AGUA en los GRUPOS ELECTROGENOS?

Hablar de refrigeración en los grupos electrógenos es sinónimo de refrigeración líquida. Básicamente agua con anticongelante. Como excepciones a esta regla solo contados fabricantes utilizan el mismo aceite del carter que hablaremos después o bien refrigeración por aire de limitada producción para el sector agrícola.

La refrigeración por agua se ha universalizado en los grupos electrógenos a 1500 rpm (1800 en redes a 60 Hz), El sistema además de sus ventajas para regular la temperatura del motor favorece y permite la insonorización del conjunto motor-alternador en cabinas que reducen el sonido alcanzando atenuaciones hasta valores próximos a 65 dB(A) a 7 mts.

Circulación forzada de AGUA, funcionamiento:

El objetivo del sistema de enfriamiento es mantener el motor diésel a una temperatura apropiada garantizando la evacuación de calor suficiente para mantener el equilibrio térmico.

Componentes del sistema de refrigeración por agua:

La circulación del refrigerante, es impulsada a través de una BOMBA CENTRIFUGA, pasa por los cilindros del bloque motor, luego por la válvula (TERMOSTATO), y finalmente por el RADIADOR, donde tiene lugar el enfriamiento.

Al circular el refrigerante por el panel del radiador, intercambia el calor con el aire forzado por un ventilador impelente accionado por el motor. El líquido refrigerado regresa al motor donde comienza un nuevo ciclo.

La bomba centrífuga es accionada generalmente mediante correas y poleas, que también hacen girar el ventilador. El conjunto incluye un depósito que sirve para almacenar el refrigerante y como eventual VASO DE EXPANSION.

Bomba centrífuga

Se halla instalada en el bloque del motor y es movida directamente por la polea del cigüeñal, a través de una transmisión por correa trapezoidal, aspira el agua del radiador y la hace circular por el interior del bloque y la culata para refrigerar los cilindros y la cámara de combustión.

Termostato

El termostato está instalado dentro del paso del agua, para controlar el caudal y para regular las temperaturas del agua refrigerante. El rango de temperatura más apropiado va desde los 80°C a los 90°C. Para mantener esta temperatura, el termostato cierra el paso del agua cuando la temperatura está demasiado baja produciendo un incremento de la temperatura. Si la temperatura del agua está demasiado alta, el termostato abre para permitir la circulación del agua refrigerante hacia el radiador para el enfriamiento.

El radiador

Situado estrategicamente en la parte delantera del motor, recibe directamente el flujo de aire emitido por el ventilador. Enfría el agua procedente del motor, a través de sus paneles y aletas refrigerantes.

El radiador está formado por dos cámaras, una superior y otra inferior, unidas entre sí por una serie de tubos finos rodeados por numerosas aletas de refrigeración, o por una serie de paletas en forma de nidos de abeja que aumentan la superficie radiante de calor. Tanto los tubos y aletas como los paneles se fabrican en aleación ligera generalmente de latón, facilitando, con su alta conductividad térmica, la rápida evacuación de calor a la atmósfera.

El depósito superior lleva una boca de entrada lateral que se comunica por medio de un manguito de goma con la salida de agua caliente de la culata o tapa de cilindros. En el depósito inferior va instalada la boca de salida del agua refrigerada, unida por otro manguito de goma a la entrada de la bomba.

Vaso de expansión

El vaso de expansión puede ir incorporado en el radiador del motor o de forma independiente, pero en ambos casos, incorpora un tapón cuya misión es permitir una entrada de presión atmosférica en el circuito. De esta forma facilita la circulación del líquido refrigerante, por un lado, y por otro lado, libera presión al exterior cuando ésta supera el tarado del muelle de la válvula, evacuando presión y por consiguiente, arrastrando líquido refrigerante al exterior.

Cuando la presión generada por el líquido refrigerante aumenta, provoca que la válvula principal se levante al vencer la presión la fuerza del muelle que incorpora interiormente.

Cuando la temperatura del motor baja, el líquido refrigerante "se contrae" o lo que es lo mismo, el volumen del fluido disminuye. El líquido refrigerante que se encuentra en el interior del vaso de expansión es aspirado por el circuito hasta que se enfría por completo, quedando el nivel correcto.

Ventajas de la refrigeración por AGUA:

- Excelente regulación de la temperatura.

- Refrigeración homogénea.

- Motor más silencioso.

- Menor consumo de energía.

Inconvenientes de la refrigeración por AGUA:

- Mayor peso del motor y aumento en su complejidad.

- Mayor mantenimiento y mayor coste.

- En caso de pérdida de líquido refrigerante se puede destruir el motor si no se detiene a tiempo.

Refrigeración por ACEITE

En algunos motores (Deutz) se ha empleado con éxito el propio aceite del motor como elemento refrigerante principal. En estos sistemas se aumenta la cantidad de aceite del cárter motor que se hace circular a través de un radiador de dimensión adecuada antes de pasar a lubricar y refrigerar el motor.

Balance energético de los grupos electrógenos:

¿Cómo se distribuye la energía del combustible?

Producir la energía eléctrica que necesitamos es el objetivo en la adquisición de un grupo electrógeno, sin embargo tan solo un tercio de la energía que el motor obtiene del combustible produce electricidad. El resto inevitablemente se pierde en forma de calor y gases de escape.

Esta distribución de la energía en tres partes muy similares es común con ligeras diferencias a todos los grupos electrógenos accionados por motores diésel.

Energía eléctrica producida por el generador (1/3 del total):

Solo un 30-33% de la energía que se obtiene del combustible produce energía eléctrica útil aprovechable.

Pérdidas en la refrigeración del grupo electrógeno (1/3 del total):

Aproximadamente 1/3 de la energía del combustible se pierde durante la generación eléctrica en forma de calor. Una cantidad similar a la producción eléctrica.

Este es un importante dato para el diseño de cabinas insonorizadas en los grupos electrógenos, como para el cálculo de la ventilación cuando se ubica en lugares cerrados.

Deberá construirse en realidad un “TUNEL DE VIENTO” con entradas y salidas de aire forzadas o por covección natural pero que garanticen al menos el mismo caudal de aire que el radiador-ventilador que incorpora el grupo electrógeno.

Pérdidas en gases de escape del grupo electrógeno (1/3 del total):

Aproximadamente 1/3 de la energía del combustible se pierde en los gases de escape en forma de calor. Para su conducción bajo tubo directa a la intemperie debe tenerse en cuenta las altas temperaturas de origen a la salida del motor. Para hacernos una idea exacta veamos la comparativa de temperaturas en los gases de escape de motores gasolina y diésel:

- Temperatura de gases de escape en motores gasolina:

La estructura química de la gasolina no es tan pesada como la del diesel, lo que resulta en un combustible que se quema en un intervalo de temperatura más baja. La temperatura de escape de la combustión de la gasolina está entre 371 ºC y 593 ºC.

- Temperatura de gases de escape en motores diésel:

En contraste, la estructura molecular pesada del combustible diésel requiere más calor para provocar la combustión dentro de la cámara del motor. Como resultado, las temperaturas de escape son particularmente mayores que para la gasolina, 537 ºC a 649 ºC.

Alteraciones en los gases de escape:

Si cualquier tipo de combustible se está quemando a un ritmo mayor que el rango nominal, las temperaturas de escape reflejarán ese aumento de temperatura y posiblemente se emitan más gases de lo normal. Cuando esto ocurre, el motor debe ser revisado buscando cualquier bloqueo que restrinja el FLUJO DE AIRE o por cualquier FUGA DE COMBUSTIBLE que pueda generar el exceso de quema de combustible.