Los generadores silenciosos tienen cubiertas de acero que reducen considerablemente los niveles de ruido. Pero hay un inconveniente, amigos: esas mismas cubiertas suelen obstruir gravemente el flujo de aire. El reto para los ingenieros consiste en encontrar el equilibrio perfecto entre mantener el ruido bajo y gestionar la acumulación de calor. Si se exceden con el aislamiento, ¿qué creen que pasa? El calor queda atrapado justo alrededor de áreas sensibles como motores, sistemas de escape y alternadores. Y déjenme decirles, cuando alguien olvida la ventilación adecuada en estas configuraciones, tras hacerlos funcionar durante un tiempo prolongado, esos recintos se convierten ellos mismos en pequeños hornos. Pregúntenle a cualquiera que haya tenido que lidiar con problemas de sobrecalentamiento en unidades de energía silenciosas.
El diseño compacto de carpa silenciosa tiende a atrapar el calor alrededor de esas piezas realmente calientes, como los cilindros y los colectores de escape, donde el movimiento normal del aire apenas ocurre. Los sistemas de estructura abierta tienen áreas por donde el calor escapa naturalmente, pero estos diseños cerrados no ofrecen ese tipo de refrigeración pasiva. ¿Qué ocurre? Los compartimentos del motor desarrollan puntos críticos de calor extremo que a veces superan los 150 grados Celsius. Todo este calor adicional afecta gravemente a los componentes electrónicos delicados y también a los alternadores. La mayoría de los alternadores comienzan a presentar fallos cuando las temperaturas permanecen por encima de los 85 grados durante largos períodos, por lo que no es sorprendente que las averías sean más comunes en estas situaciones.
Al analizar los últimos datos del Informe de Confiabilidad 2023 de EPRI, se obtiene una imagen bastante clara: la mala ventilación es responsable de aproximadamente dos tercios de esos fallos furtivos en grupos electrógenos que nadie nota hasta que ya es demasiado tarde. ¿Qué descubrieron? Las temperaturas del refrigerante aumentaban en promedio 42 grados Celsius por encima de lo recomendado por los fabricantes en lugares donde el flujo de aire no era adecuado. ¿Y adivine qué sucede después? Esos generadores se apagan automáticamente justo cuando la demanda de energía es más alta. Tiene sentido, realmente. Cuando las empresas planean adecuadamente su circulación de aire, ocurre algo sorprendente. Los problemas térmicos disminuyen casi tres cuartas partes, según registros de más de mil sitios de instalación diferentes estudiados en toda la industria.
La cantidad de ventilación necesaria depende realmente de tres factores principales: la cantidad de potencia que genera el equipo en kilovatios, la ubicación de su instalación respecto al nivel del mar y la temperatura circundante. Cuando las temperaturas superan la base de 25 grados Celsius, por lo general se observa que las necesidades de flujo de aire aumentan entre un 3 y un 5 por ciento por cada 10 grados adicionales. Esto ocurre porque el aire más caliente no disipa el calor de manera tan eficaz. El mismo principio se aplica cuando los generadores se colocan a mayores altitudes. Por cada 300 metros por encima del nivel del mar, normalmente hay un aumento de aproximadamente un 3 por ciento en el flujo de aire requerido, ya que la atmósfera se vuelve más tenue conforme aumenta la altitud. Tomemos como ejemplo un generador típico de 500 kW. A potencia máxima, estas unidades generalmente necesitan alrededor de 2.500 a 3.000 pies cúbicos por minuto de flujo de aire. Es muy importante hacerlo correctamente, ya que sin una ventilación adecuada, el calor puede acumularse peligrosamente dentro de esos recintos insonorizados que contienen el ruido generado durante el funcionamiento.
La norma ISO 8528-1 establece reglas específicas de espaciado para una ventilación adecuada. Para las zonas de flujo lateral, el espacio debe ser al menos 1,5 veces más ancho que la unidad misma. En cuanto a las salidas de aire superiores, debe haber aproximadamente un 20 % de la altura del cobertizo disponible para el movimiento del aire. Mientras tanto, la NFPA 110 analiza el flujo de aire desde otro enfoque, estableciendo requisitos básicos según el tipo de combustible. Los generadores diésel suelen requerir alrededor de 165 pies cúbicos por minuto por kilovatio, mientras que los modelos de gas natural necesitan cerca de 245 CFM por kW debido a que sus gases de escape son más calientes. Estas normas están diseñadas pensando en los escenarios más adversos posibles. Consideran situaciones en las que el equipo funciona a plena capacidad junto con temperaturas ambientales que alcanzan hasta 50 grados Celsius. Este enfoque ayuda a garantizar que los sistemas de energía de respaldo funcionen cuando más se necesiten durante emergencias.
Para obtener los mejores resultados, coloque las ventilaciones de entrada cerca del suelo en la parte más fresca del espacio, mientras que las ventilaciones de salida deben ubicarse más arriba, en la pared opuesta. Esta configuración aprovecha el hecho natural de que el aire cálido tiende a subir. Mantenga al menos unos 1,5 metros entre donde entra y sale el aire para no aspirar directamente el aire caliente. Hubo un caso en el que alguien lo hizo mal: las ventilaciones estaban demasiado cerca entre sí. ¿Qué ocurrió? El sistema comenzó a aspirar casi inmediatamente sus propios gases de escape. La temperatura del refrigerante aumentó aproximadamente 40 grados Celsius, más o menos, lo que provocó múltiples apagados hasta que corrigieron el problema de colocación.
Cuando el flujo de aire natural no es factible, los conductos diseñados se vuelven esenciales. Los elementos críticos del diseño incluyen:
Las aplicaciones de modernización que utilizan estos sistemas reportan una reducción del 30 % en paradas térmicas, manteniendo al mismo tiempo el cumplimiento total con los requisitos de separación de NFPA 110
Cuando se interrumpió el suministro de la red eléctrica, un gran hospital en Houston tuvo serios problemas con su sistema silencioso de generación. La temperatura del refrigerante aumentó más de 42 grados Celsius por encima del nivel adecuado, todo en solo unos minutos. Tras investigar las causas, los inspectores descubrieron que el aire de escape estaba siendo aspirado nuevamente hacia la zona de admisión debido a la falta de espacio suficiente entre los componentes y al hecho de que el conducto pasaba directamente a través de esa área. Esto provocó que toda la unidad se apagara tras solo 18 minutos de funcionamiento, dejando sin energía de respaldo a sistemas críticos de soporte vital hasta que volvió la electricidad normal. Lo que empeoró la situación fue que el aire que entraba al sistema alcanzó temperaturas superiores a los 60 grados Celsius, algo que va en contra de las normas establecidas por la NFPA 110 para sistemas de emergencia. Este incidente mostró claramente que aquellas carcasas especiales diseñadas para reducir el ruido pueden en realidad atrapar calor si no se presta la debida atención al flujo de aire durante la instalación.
Una instalación de nivel III logró reducir alrededor de un 30 % el tiempo de inactividad relacionado con el calor simplemente arreglando el sistema de ventilación de su generador silencioso. La configuración anterior tenía persianas demasiado pequeñas, y el escape salía directamente sin mucho criterio. Esto provocó que la temperatura dentro de la sala del generador ascendiera hasta 50 grados Celsius, lo cual es bastante peligroso. Rediseñaron el sistema con conductos en ángulo que incluían deflectores de viento, además de aumentar las entradas de aire en aproximadamente un 40 % y colocarlas en ángulo recto respecto a la dirección habitual del viento. Tras estos cambios, el caudal total de aire aumentó en 2.800 pies cúbicos por minuto. Cuando realizaron pruebas de carga prolongadas de 72 horas, el refrigerante se mantuvo dentro de solo 5 grados de la temperatura normal de funcionamiento, y la dispersión del aire caliente en el exterior mejoró en casi un 70 %. Estas cifras muestran cuánta diferencia puede marcar una gestión adecuada del flujo de aire para mantener los sistemas funcionando de forma confiable.
Cuando no hay suficiente flujo de aire, los motores entran en lo que se denomina modo de reducción térmica, reduciendo básicamente el combustible para evitar que se sobrecalienten. Por cada aumento de 10 grados Celsius por encima de la temperatura normal de admisión, el motor pierde alrededor del 22 % de su potencia. Esto afecta gravemente a los sistemas de energía de emergencia cuando necesitan funcionar al máximo rendimiento. Hemos visto esto una y otra vez en lugares donde las temperaturas ambientales aumentan regularmente. Durante esas olas de calor extremas, muchas instalaciones tienen dificultades para satisfacer sus necesidades energéticas porque su ventilación simplemente no es suficiente. Garantizar la cantidad adecuada de flujo de aire a través del sistema mantiene fresco el interior, lo que significa que el generador puede entregar todos esos kilovatios prometidos exactamente cuando la energía de respaldo resulta absolutamente crítica.
Una buena ventilación puede extender realmente la vida útil de los grupos electrógenos silenciosos en aproximadamente un 30 a 40 por ciento, según lo observado en registros de mantenimiento durante muchos años. Cuando los generadores se mantienen constantemente frescos, experimentan menos estrés térmico en componentes críticos como devanados, rodamientos y controladores electrónicos sensibles, que suelen fallar primero en sistemas cerrados. Por el contrario, cuando los generadores funcionan en áreas donde el aire caliente simplemente circula de regreso alrededor de ellos, requieren revisiones de mantenimiento casi tres veces más frecuentemente que los adecuadamente ventilados. Las empresas que invierten en sistemas adecuados de ventilación suelen obtener un ahorro anual de alrededor del 18 por ciento en los costos totales de propiedad, ya que su equipo dura más tiempo y presenta fallos con menor frecuencia.
La gestión estratégica del flujo de aire transforma la ventilación de una obligación de cumplimiento en un impulsor fundamental de confiabilidad y eficiencia de costos, mejorando los márgenes de seguridad, preservando los activos de capital y garantizando la disponibilidad operativa cuando falla la energía eléctrica.
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