Ventilación de La Sala de Máquinas

Plantas Propulsoras Navales

Ventilación(Actualizado de la Sala2013) de Máquinas Compilación: Luis R de Pascuale [email protected]


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Ventilación de la Sala de Máquinas La Necesidad de Ventilación la Cámara de Máquinas se dirige a atender dos aspectos fundamentales, como lo son: a) suministrar el aire (oxigeno) necesario para la combustión de motores y calderas y b) refrigerar el ambiente (confort). Las Cámaras de Maquinas son estancas y por ello necesitan simultáneamente de ventilación y extracción. Por su parte, el suministro de aire (oxigeno) para la combustión tiene una localización geográfica muy precisa: el suministro se da en las aspiraciones de las turbosoplantes de los Motores Principales y Auxiliares y las de los Ventiladores de Tiro Forzado de las Calderas. La extracción aspira parte de la zona superior de la cámara y otra a través de conductos en determinadas zonas que requieren especial atención. Se considerará, para los cálculos, una temperatura ambiente en la Cámara de Máquinas de 35ºC y los requisitos de aire debido a la disipación de calor se calcularán para unloincremento ºC de temperatura. Para estudiar este servicio, dividiremosdeen12,5 Cámara de la Máquinas y Local de Purificadoras de Combustible. Plantas Propulsoras Navales

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Disposición Típica para la Inyección Directa de Aire de Combustión. Tubería de Exhaustación Motor Propulsor

Rejilla Filtro por Lluvia, Basuras Motor Principal/Generadores Ventilador

Tubería de Exhaustación Generadores

Tubería Inyección de Aire para Combustión de Motores Diesel Propulsor/Generadores y Ventilación Sala de Máquinas

Generador Diesel

Rejilla Protección Motor Propulsor


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Importante Se debe tener presente que tanto el Aire de Consumo como el Aire de Confort, impactan en forma directa en los equipos en cuestión tanto para cuestiones de rendimiento como así de vida útil, efectos singulares que deben ser tenidos en cuenta a la hora del Diseño del Sistema de Ventilación de la Sala de Máquinas. El Diseño de un Sistema de Ventilación no se agota en tener en cuenta los Equipos de la Sala de Máquinas, sino que debe dar la importancia real que tiene el disponer de un recinto confortable y libre de gases para lograr las optimas condiciones de trabajo, al personal que conduce y mantiene a los equipos instalados. Tener presente que en ciertas instalaciones con equipos

de gran

envergadura se requiere la instalación de un Sistema de Ventilación dedicado. Plantas Propulsoras Navales

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Importante Aislar térmicamente las Tuberías de Exhaustación, de Enfriamiento de Culatas, de Calentamiento de Combustible, de Vapor, etc, así como Silenciadores, reduce la cantidad de calor radiado por fuentes auxiliares. El calor radiado por Motores y otros equipos en la Sala de Máquinas, puede ser absorbido por las superficies de la misma Sala de Máquinas. Alguna de estas radiaciones son transferidas a la atmósfera por las instalaciones del buque o bien al agua de mar a través del casco. El calor radiado remanente debe ser extraído por el Sistema de Ventilación.


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Proyecto de Ventilación de una Sala de Máquinas En el Caso de un Buque Mercante, el Proyecto del Sistema de Ventilación de la Sala de Máquinas, no solo contempla a la Sala propiamente dicha, se realiza también el diseño de la ventilación de algunos locales de la zona de popa como son:      

Local dede Purificadoras. Talleres Máquinas (Mecánica y Electricidad). Local de Grupo de Emergencia (habitualmente en Superestructura). Local del Servo. Local de CO2 (habitualmente en Superestructura). Local del Incinerador (habitualmente en Superestructura).

Para realizar el Proyecto del Sistema de Ventilación de la Sala de Máquinas, primero nos centraremos en la zona de Sala de Máquinas propiamente dicha, a esta paracaso unaunmejor interpretación de la necesidades del Proyecto (Enzona nuestro carguero de 10.000 TPB), la vamos a dividir en tres Zonas:

Proyecto de Ventilación de una Sala de Máquinas Para mejor interpretación del trabajo, nos auxiliamos de la figura mostrada en la diapositiva siguiente (recordar que hablamos de un Carguero de 10.000 TPB): Zona I: que incluye el sector comprendido sobre el Doble Fondo de Máquinas y Bajo Cubierta Plataforma. Zona II: que incluye el sector comprendido sobre la Cubierta Plataforma y Bajo la Cubierta Principal. Zona III: que incluye al equipamiento de todo lo instalado sobre la Cubierta Principal, contempla el Guardacalor, y los Locales del a) Generador de Emergencia, de los Botellones de CO2, del Incinerador, Cuarto de Ventiladores

Salas Máquinas División por Zonas (Estudio Ventilación – Carguero 10.000 TPB)

Zona III

Zona II Zona I

Equipos Demandantes de Aire, Consumos y Confort Caldereta Auxiliares Motor Principal Motor Diesel Comp. Aux.


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Diagrama de Ventilación de la Sala de Máquinas


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Flujo de Aire para Sala de Máquinas Para determinar el Flujo de Aire para la Sala de Máquinas, uno de los métodos que se utilizan es la aplicación de la norma ISO 8861 (Ventilación de la Sala de Máquinas de Buques con Motor Diesel. Requisitos de diseño y bases de cálculo). Según la Norma enalcuestión, Flujo Total la cálculos Sala de Máquinas debe ser menos elel del valor más(Q) altodedeAire los ados siguientes: a. Q = qc+qh b. Q =1,5xqc

donde qc es el flujo de aire para la combustión y qh es el flujo de aire para evacuación de la emisión de calor.


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Carátula Norma ISO 8861


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Flujo de Aire para Combustión El Volumen (cantidad/caudal) de Flujo de Aire para la Combustión,qc, debe calcularse, en metros cúbicos por segundo, según la expresión siguiente: = 1,13 Kg/m3 qdp = 70,3 Kg/s = 62,21 m3/s (especificaciones del Motor Principal); qdg = 7,04 Kg/s = 6,23 m3/s (especificaciones de los Motores Auxiliares); ρaire

ms: es la capacidad de vapor total de las calderas=5700 Kgv/h; ms = 1,58 Kgv/s; (especificaciones capacidad de la Caldera); mfs:: es el consumo de combustible, Kg combustible por Kg de vapor, mfs = 0,077 Kg/Kgv maf: es el aire necesario para la combustión, Kg de aire por Kg de

combustible maf: =15,7 Kgv/h


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Flujo de Aire para Evacuación de la Emisión de Calor El Volumen (cantidad/caudal) de Flujo de Aire necesaria para la evacuación de calor qh, debe calcularse, en metros cúbicos por segundo, conforme a la fórmula :


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Flujo de Aire para Evacuación de la Emisión de Calor (Continuación) El Volumen (cantidad/caudal) de Flujo de Aire necesaria para la evacuación de calor qh, debe calcularse, en metros cúbicos por segundo, conforme a la fórmula :


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Cálculo de la Extración de Aire El propósito de la extracción es expulsar al exterior el aire contaminado proveniente del funcionamiento de los equipos que operan en el local de máquinas a ventilar; gran parte de dicho aire será expulsado mediante la colocación de unas rejillas de evacuación en la chimenea, es decir, lo que se llama ventilación natural; pero debido a las características de los locales, su uso, y los equipos allí albergados, puede haber parte de dicho aire que no es evacuado por este método, entonces tendremos que recurrir a la extracción mecánica de dicho aire. Para realizar este tipo de evacuación tendremos que instalar unos ventiladores (extractores) en unas de las rejillas de evacuación, dispuestos según las necesidades del local, que sean capaces de extraer el aire necesario desde el interior del local y expulsarlo al exterior, lo que es decir; que tiene que ser capaz de realizar las suficientes renovaciones por hora estimadas para ese tipo de local. Entonces, el caudal de aire necesario a extraer será: Caudal de aire = Volumen LOCAL x Renovaciones REQUERIDAS Plantas Propulsoras Navales

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Configuración Sistema de Ventilación Modelo Simple I

Esta solución presenta el “Circuito Ideal” de Ventilación, donde el Aire Exterior, a la decalentado Máquinas por a nivel del piso de Consumo y Aire deingresa Confort) y Sala el Aire radiación es(Aire extraído a nivel “Techo”, lográndose barrer la Sala de Máquinas por completo. Plantas Propulsoras Navales

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Configuración Sistema de Ventilación Modelo Simple II

Esta disposición también otorga un “Circuito Ideal” de Ventilación, con un funcionamiento Modelo I, con la salvedad de que Exterior ingresasimilar por elalpiso de laSimple Sala de Máquinas, el Flujo de Aire atraviesa los Equipos, extrayendo muy bien el calor radiado. Plantas Propulsoras Navales

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Configuración Sistema de Ventilación Modelo Simple III

Esta solución nos dá un Circuito con un rendimiento del 50% de los casos mostrados en los Modelos Simple I y II, por lo tanto si no tenemos la posibilidad de utilizar una solución la presente la debemos mejorar descargando Aire óptima, Exterior aentre equipos disposición y ayudar con con algún dispositivo canalizador ubicado en el extremo del Conducto. Plantas Propulsoras Navales

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Configuración Sistema de Ventilación Modelo Simple IV

Esta solución nos dá un Circuito con un rendimiento del 40% de los casos mostrados en los Modelos Simple I y II, por lo tanto sólo debe utilizarse en la imposibilidad utilizar los ModeloslaSimples I, II del y III.calor Si bien funciona para el Aire de de Consumo, complica extracción radiado, se recomienda ubicar la extracción de Aire en una esquina de la S de Plantas Propulsoras Navales 22 Máquinas.

Configuración Sistema de Ventilación Solución Incorrecta

En ningún caso debe plantearse un Circuito como el mostrado en la Figura, dado que elporAire buscaotorgará circularescaso por el Aire lugardeque le presente menos obstáculos, lo tanto Consumo y no extraerá el calor radiado, afectando la vida en servicio de los equipos. Plantas Propulsoras Navales

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Configuración Sistema de Ventilación Solución Correcta

Generalizando las disposiciones de un Sistema de Ventilación, vemos el caso de varios equipos instalados, siempre respetado las recomendaciones del Modelo Simple I. Plantas Propulsoras Navales

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Configuración Sistema de Ventilación Solución Incorrecta

En ningún se debe utilizar una disposición de un aunque Sistemasederespeten Ventilación (para varioscaso equipos), como el mostrado en la Figura, las recomendaciones del Modelo Simple I. Plantas Propulsoras Navales

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Componentes de un Sistema de Ventilación En un Sistema de Ventilación típico, encontramos mínimamente componentes tales como, Rejillas (con cierres automáticos en caso de incendio - Se instalan Shut-Off Dampers para cerrar el flujo de aire. Es importante reseñar que en algunos casos se necesita un Damper de fuego.), Filtros de Aire, Conductos, Ventiladores, Difusores, Atenuadores de Ruido, etc. Entre todos los elementos presentados, podemos identificar como los mas importantes a los Ventiladores (DEFINICIÓN: Máquina rotativa que transmite energía al fluido que circula por ella, bajo la forma de aumento de presión). Para comprender mejor a estás Máquinas es necesario incorporar las siguientes definiciones: CAUDAL: Flujo volumétrico determinado para la densidad del aire. PRESIÓN ESTÁTICA: Presión del aire debida solo a su grado de compresión. Puede ser positiva o negativa. En el ventilador es la diferencia entre la presión estática de salida y la presión total a la entrada. PRESIÓN DINÁMICA: Presión del aire debida solo a su movimiento. La presión dinámica puede ser solo positiva. En el ventilador será la correspondiente al promedio de las velocidades a la salida del ventilador. Plantas Propulsoras Navales

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Componentes de un Sistema de Ventilación PRESIÓN TOTAL: Presión del aire debida a su compresión y movimiento. Es la suma algebraica de las presiones dinámica y estática en un punto determinado. Por lo tanto, si el aire está en reposo, la presión total es igual a la presión estática. En el ventilador será la diferencia entre las presiones totales determinadas a la salida y a la entrada del mismo. LEYES DEL VENTILADOR: En un sistema dado, un ventilador, si se mantiene constante la densidad del aire, cumple con: - Q1 / Q2 = n1 / n2. - pe1 / pe2 = (n1 / n2)2. - hp1 / hp2 = (n1 / n2)3.

Donde: Q = Caudal pe = Presión estática hp= Potencia absorbida n= Velocidad de giro (rpm) Plantas Propulsoras Navales

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Clasificación de Ventiladores Los ventiladores se dividen en dos grandes grupos: VENTILADORES AXIALES: Son equipos para mover grandes volúmenes de aire a baja presión (estos se instalan Conductos(Manguerotes), destinanen a lalosextracción de Aire de la Sala ydenormalmente Máquinas) se VENTILADORES CENTRÍFUGOS: Son equipos para mover aire a presión (a este grupo se les destina un local, denominado Sala de Ventiladores su aplicación es la inyección de Aire a las zonas de Aire de Consumo (admisión de los Turbosoplantes de los Motores Diesel, Sopladores de Calderas) y Aire de Confort). Plantas Propulsoras Navales

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Ventilador Centrífugo


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Ventilador Centrífugo Son aquellos en los cuales el flujo de aire cambia su dirección, en un ángulo de 90 , entre la entrada y salida. Se °

suelen según la forma de las palas o álabes del rotor,sub-clasificar, de la siguiente manera:


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Tipos de Ventiladores Centrífugos Palas curvadas hacia delante

Descripción

Aplicación

Rotor con palas curvadas hacia adelante, apto para caudales altos y bajas Se utiliza en presiones. No es instalaciones de autolimitante de ventilación, calefacción potencia. Para un y aire acondicionado mismo caudal y un de baja presión. mismo diámetro de rotor gira a menos vueltas con menor nivel sonoro. Plantas Propulsoras Navales

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Tipos de Ventiladores Centrífugos Rotor Palas Radiales

Descripción

Aplicación

Rotor de Palas Radiales. Es el diseño más sencillo y de

Empleado básicamente para instalaciones

menor muyrendimiento. resistente Es mecánicamente, y el rodete puede ser reparado con facilidad. El diseño le permite ser autolimpiante. La potencia aumenta de forma continua al aumentar el caudal.

industriales de manipulación de materiales. Se le puede aplicar recubrimientos especiales antidesgaste. También se emplea en aplicaciones industriales de alta presión.


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Tipos de Ventiladores Centrífugos Rotor Palas Inclinadas Hacia Atrás

Descripción

Aplicación

Se emplea para Rotor de Palas Planas o ventilación, calefacción y Curvadas Inclinadas aire acondicionado. Hacia Atrás. Es de alto También puede ser usado rendimiento y en aplicaciones autolimitador de potencia. industriales, con Puede girar a velocidades ambientes corrosivos y/o altas. bajos contenidos de polvo.


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Tipos de Ventiladores Centrífugos Rotor Palas Airfoil

Descripción

Aplicación

Es utilizado generalmente Similar al anterior pero para aplicaciones en con palas de perfil sistemas de HVAC y aerodinámico. Es el de aplicaciones industriales mayor rendimiento dentro con aire limpio. Con de los ventiladores construcciones especiales centrífugos. Es puede ser utilizado en autolimitante de potencia. aplicaciones con aire sucio.


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Tipos de Ventiladores Centrífugos Rotor Palas Radial Tip

Descripción

Aplicación

Rotores de Palas Curvadas Hacia Delante con Salida Radial. Son Como los radiales estos una variación de los ventiladores son aptos ventiladores radiales pero para trabajar en con mayor rendimiento. aplicaciones industriales Aptos para trabajar con con movimiento de palas antidesgaste. Son materiales abrasivos, pero autolimpiantes. La con un mayor potencia aumenta de rendimiento. forma continua al aumento del caudal. .


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Ventilador Centrífugo, Tipos de Alabes y Curvas Características


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Ventilador Axial


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Ventiladores Axiales o Helicoidales Son aquellos en los cuales el flujo de aire sigue la dirección del del mismo. Se suelen llamarcon helicoidales, flujo a laeje salida tiene una trayectoria esa forma.pues En ellíneas generales son aptos para mover grandes caudales a bajas presiones. Con velocidades periféricas medianamente altas son en general ruidosos. Suelen sub-clasificarse, por la forma de su envolvente, de la siguiente manera:


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Tipos de Ventiladores Axiales Ventilador Helicoidal

Descripción

Aplicación

Ventiladores aptos para mover grandes caudales de aire con bajas presiones. Son de bajo rendimiento. La transferencia de energía se produce mayoritariamente en forma de presión dinámica.

Se aplica en circulación y extracción de aire en naves industriales. Se instalan en pared sin ningún conducto. Utilizados con objetivo de renovación de aire.


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Tipos de Ventiladores Axiales Ventilador Tube Axial

Descripción

Aplicación Se utiliza en

Tienen rendimiento algo superior al anterior y es capaz de desarrollar una presión estática mayor. Por su construcción es apto para intercalar en conductos.

instalaciones de ventilación, calefacción y aire acondicionado que requieran altos caudales con presión media a baja. También se utiliza en algunos sistemas industriales como cabinas de pintura y extracciones localizadas de humos.


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Tipos de Ventiladores Axiales Ventilador Vane Axial

Descripción

Aplicación Tiene aplicaciones

Con diseños de palas AIRFOIL, permiten obtener presiones medias y altas con buenos rendimientos. Las palas pueden ser fijas o de ángulo ajustable

similares a los TUBEAXIAL, pero con la ventaja de tener un flujo más uniforme y la posibilidad de obtener presiones mayores. Para una determinada prestación es relativamente más pequeño que el ventilador centrifugo equiparable. .


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Tipos de Ventiladores Axiales Ventilador Centrifoil

Descripción

Aplicación

Se tratacon de un ventilador rotor centrifugo pero de flujo axial. Es decir reúne las ventajas del ventilador centrifugo y la facilidad de montaje de un axial con el consiguiente ahorro de espacio.

Las mismas aplicaciones que el ventilador VANEAXIAL .


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Ventilador Axial, Curvas Características


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Buque Ro Ro Sistema Ventilación Extracción

Extracción Inyección


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Buque Ro Ro Sistema Ventilación


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Conductos de Distribución Parte del caudal de aire procedente de los ventiladores se inyecta directamente en la Cámara de Máquinas y parte es dirigido a los puntos de consumo. El suministro del aire de ventilación se realiza a través de conductos con descargas distribuidas en toda la Cámara de Máquinas de forma no queden sin ventilación. Losexcesivas conductos tendrán secciónque necesaria para zonas evitar pérdidas de carga y las bocas lase diseñarán de forma que el nivel de ruido sea el mínimo posible. MÉTODOS DE CÁLCULO DE CONDUCTOS DE AIRE: Existen, y diversos métodos, para realizar el cálculo de los conductos por donde pasa el aire. Cada uno de ellos tiene distintos grados de precisión, economía y empleo. El elegir uno u otro para llevar a cabo los cálculos dependerá de factores tales como: caudal, velocidad, presión estática, … yexplicar que selos fijen comenzar los mismos. A continuación, procederemos a másalsignificativos: Plantas Propulsoras Navales

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Conductos de Distribución Método de Reducción de Velocidad: Este sistema consiste en fijar una

velocidad a la entrada del circuito y establecer las velocidades de los conductos intermedios y del tramo final. Dicho de otra manera, fijar todas y cada una de las velocidades en todos los tramos que formen el circuito. La presión ventilador se obtiene utilizando circuito de estática mayor del longitud, comprendidos todos losel ramal codos dely acoplamientos que existan. Tiene el inconveniente de que es un sistema que no se equilibra por el propio cálculo, por lo que es necesario instalar compuertas divisorias (diafragmas) para compensar las pérdidas de la instalación.


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Conductos de Distribución


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Conductos de Distribución Método de Pérdida de Carga Constante: Es un sistema utilizado

principalmente en los conductos de retorno y de extracción de aire. Consiste en calcular los conductos considerando que todos los tramos tendrán las mismas pérdidas de carga por unidad de longitud. Es un sistema es muy de difícil de equilibrar porque tiene en cuenta elque equilibrio caídas de presión, eneste las método distintasnoramas, ni dispone de medios para igualar las caídas de presión. Para comenzar se suele fijar la velocidad a la salida del ventilador, la cual, unida con el caudal, determinará una pérdida de carga por unidad de longitud, que ha de ser mantenida a lo largo de todo el circuito.


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Conductos de Distribución Método de Igual Pérdida de Carga en Cada Rama: Es un sistema que

consiste en, inicialmente, dimensionar todos los tramos que conformen la rama con mayor pérdida de carga, que generalmente será la más larga. Posteriormente, habrá de dimensionar los demás ramales de tal manera que tengan la misma pérdida de carga total, cada uno, que la rama inicialmente sistema que tiene la ventaja que se equilibra pordimensionada. diseño, por lo Es queunno haría falta instalar ningún de elemento equilibrador. Pero tiene el inconveniente de que puede haber algún tramo en el que la velocidad sea totalmente inadmisible (salidas de más de 20 m\sg). Como se puede observar, todos estos métodos presentan sus ventajas y sus inconvenientes. El que se elija, uno u otro, dependerá como ya se ha dicho anteriormente, de los factores, las variables,… que se fijen al inicio de los cálculos.


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Conductos de Distribución En nuestro caso, el método que se va a seguir va a ser el dereducción de velocidad. ¿Por qué? Es cierto que es un sistema que no es muy preciso, pero lo que ocurre es que los valores que ya se tienen asignados, y que van a ser constantes, aunque no siempre así, van a ser la velocidad a la entrada del circuito, salida del ventilador, que será de 17 m\sg, y la velocidad de salida, que tendrá un valor de 9 m\sg. Y a partir de estos dos valores, se irándel fijando empíricamente las velocidades de todos los tramos intermedios circuito. Se observa claramente que no se ha fijado de antemano ningún valor de presión estática, por lo que el método de igual pérdida de carga no podría ser aplicable, ya que la rama XX que se diseña inicialmente, generalmente, se realiza igual que en el segundo método, es decir, se fija una pérdida de carga por unidad de longitud constante para toda la rama. En las páginas siguientes, se expondrán, clara y detalladamente, todos los pasos se seguirán para de llevar a cabo los cálculos de los conductos por el que método de reducción velocidad. Plantas Propulsoras Navales

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Ventilación Conductos Estructurales Cuando sea conveniente, por razones de espacio o facilidad de montaje, y siempre que lo permita la especificación del buque, se diseñarán conductos estructurales, cerrando con chapa elementos existentes en la estructura del buque para formar los conductos. Se deberá prever estos conductos en fases tempranas del proyecto, para que sean incorporados, siempre que sea posible, como parte del diseño de aceros. Se dispondrán las aberturas necesarias para permitir su mantenimiento. En general serán de 5 mm. de espesor, o de igual escantillonado que el de la estructura.

Ventilación Conductos no Estructurales Son, en general, rectangulares de chapa de acero galvanizada. Los espesores de los conductos dependerán de su anchura y serán como sigue: Hasta 700 mm. e =1 mm. Entre 700-1500 mm . e=1,5 mm. Mayores de 1500 mm. e=2 mm.

La longitud máxima de los conductos será del orden de 2 m., aunque se podrá utilizar longitudes mayores cuando sea conveniente por razones de montaje, aprovechamiento del material, etc. A la hora de determinar las dimensiones finales de los conductos se tendrá en cuenta que tengan la suficiente rigidez evitar deformaciones durante la manipulación montaje,paraasí como para evitar ruidos durante ely funcionamiento de la instalación.

Ejemplo de Tubería de Ventilación Sala de Máquinas

Curvas y Codos Rectangulares (Conductos de Ventilación)





Ramificaciones y Divisores de Flujo (Conductos de Ventilación)

Ramificaciones y Divisores de Flujo (Conductos de Ventilación)

Compensaciones y Transiciones (Conductos de Ventilación)



Polines y Compensaciones (Conductos de Ventilación)

Presión Estática en los Conductos


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Medición de Presión en Conductos Manometros Vertical e Inclinado


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Medición de Velocidad en Conductos Tubo Pitot, mide Velocidad como Presión Efectiva


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Anemómetro – Test de Conductos


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Anexo I Consideraciones relativas al Sistema de Ventilación de una Sala de Máquinas, con Motores Diesel 4T, MTU Serie 4000. 16 V


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Aire de Admisión y Refrigeración Suministro de Aire de Ventilación Notas Generales: La denominación “Aire de Admisión y Refrigeración”

se refiere a la instalación y funcionamiento del Motor Diesel en lo relativo a los Sistemas de Aire de Admisión y Aire de Refrigeración. Para ahorrar espacio y costos, ambos sistemas, habitualmente, se combinan en uno solo. Respecto al proyecto del Sistema de Aire, debe tenerse en cuenta que la Planta Propulsora (Motor Diesel, Reductor, Grupos Generadores, etc.,) emitan, de forma inevitable, calor radiado al aire ambiente. Ello da como resultado un aumento en la temperatura en el interior de la Cámara de Máquinas, lo que hace necesaria una limitación en la Potencia del Motor, y una circulación forzada de Aire para Ventilación. Puede ser preciso, en casos excepcionales, introducir el aire necesario para la combustión directamente desde el exterior de la cámara de máquinas. Plantas Propulsoras Navales

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Aire de Admisión y Refrigeración Suministro de Aire de Ventilación Los Motores Diesel reciben el Aire necesario para la Combustión a través de Filtros montados sobre el mismo motor. Los Filtros de Aire necesarios para todas las aplicaciones, normalmente, forman parte de la extensión de suministro de MTU. Datos de proyecto:

Volumen de aire de combustión necesario para el motor diesel  Temperatura máxima admisible del aire de aspiración, y  Depresión máxima admisible antes de la entrada a motor 

necesarios para el proyecto del sistema de aire están incluidos en las hojas de datos técnicos del proyecto o contrato. En base a un contrato o una especificación técnica específicos para un proyecto determinado, debe pedirse un espectro de ruido de admisión no amortiguado. Plantas Propulsoras Navales

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Aire de Admisión y Refrigeración Suministro de Aire de Ventilación Para evitar un nivel de ruido excesivo en el Sistema de Aire del Buque, los Conductos de Aire y los Ejes deben dimensionarse de forma que la velocidad del flujo de aire no exceda el valor de 15 m/s. Como para el suministro de Aire de Combustión para el Motor Diesel, se debe hacer una distinción entre “Admisión desde la Cámara de Máquinas” y “Admisión directa desde el Exterior”. Es también factible combinar los dos sistemas, en cuyo caso la temperatura del aire de admisión puede esperarse que sea del orden de 5 – 10 ºC superior a la temperatura ambiente del aire exterior (valor empírico). Para proteger el Sistema de Aire del Buque contra influencias externas, tales como humedad y polvo, durante periodos prolongados de la planta fuera de servicio, es conveniente incorporar una Válvula de Cierre en el Sistema de Alimentación de Aire. Es importante asegurarse que la posición de la Toma de Aire en el Buque, impida la probabilidad de entrada de Gases de Escape, y agua/golpe de mar entren en el Sistema. Plantas Propulsoras Navales

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Sistema de Aire de Combustión desde la Cámara de Máquinas Esta disposición se muestra en la Figura de la Diapositiva próxima. El Motor Diesel toma el Aire de Combustión, a través de Filtros de Aire, del entorno inmediato al filtro. El Filtro de Aire está instalado sobre el Motor Diesel. El Motor Diesel actúa como un gran ventilador de inducción y de esta forma lleva a cabo el reemplazo de aire en la Cámara de Máquinas. La Temperatura del Aire de Admisión se ajusta a un nivel que depende en gran medida de la ubicación del Filtro de Aire y del rendimiento del Sistema de Aire de Refrigeración. Esta temperatura es uno de los factores que deben tenerse en cuenta para calcular la limitación de potencia. Sí la Temperatura del Aire de Aspiración durante el funcionamiento es mayor que la temperatura máxima admisible para el ajuste correspondiente de la Potencia del Motor Diesel, se deben adoptar medidas para remediar esto. La situación puede mejorar incrementando la producción de la cantidad de Aire de Refrigeración en la Cámara de Máquinas; por ejemplo, instalando un Ventilador. Plantas Propulsoras Navales

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Sistema de Aire de Combustión desde la Cámara de Máquinas 1) Filtro de Aire montado sobre el Motor Diesel, 2) Manguerote p/Aspiración de Aire para Combustión y la Refrigeración, con Filtro, Placas Deflectores y Válvulas de Aspiración (Suministro del Astillero). 3) Manguerote de Salida del Aire (Suministro del Astillero), 4) Ventilador de la Cámara de Máquinas (Suministro del Astillero) 5) Piso de Máquinas o Tecle.


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Sistema de Aire de Combustión desde la Cámara de Máquinas Para evitar que el Agua Salada, los golpes de mar o las condensaciones penetren en la línea a través del Filtro de Aire, la Aspiración de Aire en los Buques debe equiparse con las Placas Deflectoras apropiadas y con Válvulas de Aspiración. Entrada del de Aire los Buques debe situarse en una zona donde estéLa protegida agua.enEsto es posible solamente hasta cierto punto, por lo que siempre será buena tónica instalar separadores de agua.


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Sistema de Aire de Combustión Directamente desde el Exterior (aplicaciones especiales) La Figura de la Diapositiva siguiente., muestra una configuración en la que el Aire de Combustión es tomado directamente desde la atmósfera. El Motor Diesel aspira el Aire de Combustión a través de una Toma de Aire ubicada en la Superestructura. En esta canalización el Aire es conducido hasta el Filtro de Aire. El Filtro de Aire debe estar integrado en el Sistema de Conductos de forma que sea plenamente accesible para inspección y mantenimiento. A diferencia de la configuración tratada en el punto anterior, en la que el Motor Diesel tomaba el Aire directamente desde la Cámara de Máquinas, esta nueva disposición requiere Sistemas completamente independientes para el Aire de Combustión y para el Aire de Refrigeración.


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Sistema de Aire de Combustión Directamente desde el Exterior (aplicaciones especiales) 1)Manguerote p/Aspiración de Aire para Combustión, c/Filtro, Placas Deflectores y(Suministro Válvulas del de Astillero). Aspiración 2) Manguerote p/Aspiración de Aire para Refrigeración, con Filtro, Placas Deflectores y Válvulas de Aspiración, 3) Manguerote de Salida del Aire refrigeración 4) Ventilador de la Cámara de Máquinas 5) Conexiones flexibles (Suministro astillero), 6) Piso Máquinas o Tecle. Plantas Propulsoras Navales

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del de

Sistema de Aire de Combustión Directamente desde el Exterior (aplicaciones especiales) Cuando el Motor Diesel toma el Aire de Combustión directamente desde la atmósfera, el incremento en la Temperatura del Aire es despreciable. Como consecuencia, la Temperatura de Salida del Aire es la variable usada para calcular el punto de limitación de potencia del motor. Para asegurar las condiciones previas de un funcionamiento satisfactorio, el Sistema de Conductos de Aire debe cumplir los requisitos escasas pérdidas, filtración, y resistencia a la corrosión. El peligro de entrada del agua o de otra materia extraña en el filtro de aire es inherentemente mayor con un sistema de este tipo que en el caso de aspirar el aire desde el interior de la Cámara de Máquinas.


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Sistema de Aire de Combustión Directamente desde el Exterior Es importante la situación de los Filtros en el Sistema de Colectores de Aire, de tal forma que el riesgo de entrada de agua u objetos extraños sea minimizado. Los materiales de aislamiento y absorbentes, particularmente los que se usan a bordo de los colectores de aire en los Buques deben ser de tal naturaleza y seguridad que sea imposible que materias extrañas penetren en eldeFiltro Aire / Sistema Aire de Combustión. El incumplimiento esta de especificación implicadeque el Filtro de Aire pueda atascarse en muy poco tiempo, o sustancias tales como polvo de fibra de vidrio o fibra de lana mineral, puedan penetrar, mezcladas con el Aire de Combustión, y dañar el Motor Diesel. Para evitar que el agua salada, los golpes de mar o las condensaciones sean aspirados a través del Filtro de Aire, el Sistema de Admisión de Aire debe estar protegido con las Pantallas Deflectoras apropiadas y con Válvulas de Aspiración. Las tomas de Aire de Aspiración en la Superestructura del Buque deben situarse de forma que estén protegidas del agua salada. No obstante, es fundamental la instalación de un Separador de Agua, ya que es el único Sistema para asegurar que se evita la ingestión de agua por el filtro de aire. Plantas Propulsoras Navales

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Sistema de Aire de Refrigeración / Ventilación El Aire de la Cámara de Máquinas debe ser reemplazado y renovado para asegurar la disipación del calor radiado por la Planta Propulsora y los Sistemas Auxiliares (Motor Diesel, Reductor, Grupos Generadores, Sistemas Hidráulicos, etc.). El Sistema de Aire de Refrigeración debe ser proyectado según los lineamientos del Sistema de Aire mostrado en las Figuras mostradas en las Diapositivas 49 y 52. Datos de proyecto:

Temperatura máxima admisible en la cámara de máquinas. Calor radiado por los motores diesel. Temperatura del aire exterior (tomar la máxima para la región geográfica de que se trate), y Volumen de aire de refrigeración necesario 


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Sistema de Aire de Refrigeración / Ventilación necesarios para el proyecto del Sistema de Aire de Refrigeración, están incluidos en las hojas de datos técnicos para el proyecto o contrato en cuestión. Como en el caso del sistema de Aire de Combustión, los Conductos y Ejes deben dimensionarse de tal forma que se eviten los casos pérdidas de carga excesivas. Flujo de Aire nodedebe exceder en ningún caso La delVelocidad valor de máxima 15 m/s. del Sí el Motor Diesel aspira el Aire de Combustión de la Cámara de Máquinas, la temperatura máxima admisible en la cámara de máquinas debe ser igual a la máxima temperatura del Aire de Aspiración, siendo el límite superior para este parámetro. Sí el Motor toma el Aire desde el Exterior, la Temperatura máxima en la Cámara de Máquinas debe regularse a un nivel que no exceda los 45 ºC, de forma que no cause molestias al personal de Máquinas. Se deben dar los pasos apropiados para asegurar una adecuada refrigeración / ventilación de los accesorios del Motor Diesel, tales como Alternador, Motores Eléctricos (de las Bombas), Sistemas de Vigilancia, Acoplamientos Elásticos, etc. Plantas Propulsoras Navales

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Sistema de Aire de Refrigeración / Ventilación Para conseguir una refrigeración óptima, el Aire de Refrigeración debe ser introducido en la Cámara de Máquinas tan cerca del nivel del Piso de Máquinas o Tecles como sea posible. La corriente del Aire de Refrigeración nunca debe ser dirigida directamente hacia la Planta Propulsora. Aire asciende a medida quedel se techo calienta (Termosifón), forma que laElsalida estará cercana al nivel y en el lado de lade Cámara de Máquinas opuesto a la Entrada de Aire. Se puede ayudar a la circulación del Aire mediante el uso de ventilación forzada, por medio de un Ventilador en la Salida de Aire. Los ventiladores de dos etapas ofrecen la ventaja de la velocidad variable para seguir los requisitos de refrigeración, con una reducción en la potencia eléctrica de accionamiento. La siguiente ecuación puede usarse para calcular el Caudal de Aire necesario para el Sistema de Aire de Refrigeración.


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Sistema de Aire de Refrigeración / Ventilación


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Anexo II Consideraciones relativas al Sistema de Ventilación de una Sala de Máquinas, de un Remolcador de Tiro


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Servicio de Ventilación, Remolcador de Tiro

La cámara de maquinas, pañol de maquinas y taller, tendrán ventilación mecánica y se diseñaran para poder trabajar a pleno rendimiento con temperaturas extremas. La función de este sistema es suministrar el aire de combustión de los motores evacuar calor de laóptimas Cámara yde Máquinas, obteniendo unas condiciones de el trabajo asegurando el correcto funcionamiento de todos los equipos. El aire se suministra por medio de ventiladores centrífugos. Parte de él se inyecta directamente a la cámara y parte es dirigido en conductos a los puntos de consumo. El sistema de ventilación y extracción se compone básicamente de: • Un servicio de impulsión forzada mediante electroventiladores (admisión). • Un servicio de extracción natural a través del guardacalor. Plantas Propulsoras Navales

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SERVICIO DE ADMISIÓN: Mediante electro ventiladores se introduce el aire en la Cámara de Máquinas. Estos poseerán variadores de frecuencia para disponer de mayor flexibilidad a la hora de ajustar el caudal de aire. Se dispondrán los filtros oportunos en las tomas de aire, con el fin de evitar la entrada de agua procedente de golpe de mar o de lluvia, polvo y gases de exhaustación. ELECTROVENTILADORES: Los ventiladores de Cámara de Máquinas se instalaran a popa en superestructura. La cabina de control de maquinas dispondrá de una unidad independiente de aire acondicionado. Para el cálculo del caudal de aire necesario para la ventilación de la Cámara de Máquinas, se utilizarán dos caminos diferentes, calcularemos por un lado el volumen de Aire necesario para disipar el calor irradiado por el motor y los auxiliares y por otro lado calcularemos el caudal necesario para alimentar el motor de aire y a la vez el aire de mayor. la cámara de máquinas al menos 30 veces a la hora,renovar tomando la cifra A) Estimación del aire necesario para disipar el calor irradiado. Plantas Propulsoras Navales

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El dato que nos da el fabricante del motor es una radiación del mismo de 408 MJ/h para añadirle la de los auxiliares la aumentamos un 25% y tras ello añadiremos el calor emitido por los equipos eléctricos. Su valor se calcula de acuerdo a la norma que indica que cuando falten datos se tome el 10% de la potencia de los generadores. Por lo tanto se ha de disipar un total de aproximadamente 220 KW. Tomando un salto de temperatura en el aire de 12,5K tenemos:


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B) Caudal necesario para la combustión de las máquinas y renovación del aire de Cámara de Máquinas. Mirando las especificaciones del motor, tiene una demanda de aire para la combustión de 15500m3/h cada motor, suponemos un consumo los auxiliares de un 25% del motor principal,Por y tenemos un consumo de total de 20000m3/h 20000*2=40000m3/h. otro lado debemos renovar el aire de la Cámara de Máquinas al menos 30 veces a la hora, tenemos un volumen de la misma de 715m3, por lo que son necesarios 715*30=21450m3/h, que sumado a las necesidades del motor, tenemos un total de 40000+21450=61450m3/h. La presión de trabajo será de 400 Pa. Se dispondrán de dos ventiladores reversibles para Cámara de maquinas de 32500 m3/h de caudal, de la marca WOODS, tipo LD 700 con una potencia de 2,8 KW y dos velocidades. Serán de chapa de acero galvanizado. Plantas Propulsoras Navales

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Para el pañol de maquinas y taller se dispondrá de un ventilador en cada local de 15000m3/h a 35mmca, marca WOODS tipo 56JM con una potencia de 3,8KW. El local de propulsores dispondrá de un ventilador de 5000m3/h a 35mmca marca WOODS tipo 40 JM de 1 KW. CONDUCTOS DE DISTRIBUCIÓN: Parte del caudal de aire procedente de los ventiladores se inyecta directamente en la Cámara de Máquinas y parte es dirigido a los puntos de consumo. El suministro del aire de ventilación se realiza a través de conductos con descargas distribuidas en toda la Cámara de Máquinas de forma que no queden zonas sin ventilación. Los conductos tendrán la sección necesaria para evitar pérdidas de carga excesivas y las bocas se diseñarán de forma que el nivel de ruido sea el mínimo posible. Plantas Propulsoras Navales

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SERVICIO DE EXTRACCIÓN: La extracción se realizará de forma natural por el guardacalor, el cual se comunica con el exterior a través de la cubierta principal. Deberá ir convenientemente aislado con el fin de evitar temperaturas excesivas en alojamientos próximos. El de aire extraer se calcula restando del aire introducido el airecaudal consumido pora los motores. • Volumen de la cámara de máquinas 715 m3 • Caudal de aire inyectado en la cámara 2*32500 m3/h • Caudal de aire consumido por los motores 31020 m 3/h • Caudal de aire consumido por los MMAA: 11000 m 3/h


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Anexo III Ejemplo Planos de Instalación Sistema de Ventilación Sala de Máquinas, de Buque Carguero 10.000TPB Plantas Propulsoras Navales

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Arreglo Cubierta Superesructura 1

2

O r o d a r e n e G

ia c n e g r e m E

l C a c o L

r o lc a a d r a u G

l a c o L

r o d ra e in c n I

Ejemplo Ventilación Local Purificadoras



Ejemplo Ventilación Taller de Mecánica




Ejemplo Ventilación Sala del Servo

Ejemplo Ventilación Sala del Servo

Ejemplo Ventilación Generador Emergencia

Aplicación de Ventilación Adicionalmente al sistema de ventilación se busca una solución para el aislamiento del conducto de exhaustación del motor principal. Se decide aislar mediante colchonetas de aislamiento con acabado caramelizado interno, manta de fibra cerámica de 25 mm en su interior y acabado exterior siliconado repelente al agua.

Mínima Lista de Planos a Confeccionar La información mínima en los planos de disposición será la siguiente:  Representación mediante vistas planas de los conductos de ventilación, así como de los pasos. Se realizarán tantas vistas y detalles como sea necesario para una correcta representación y acotado.  

  

Disposición Disposición definitiva definitivade los y ventiladores. especificación del tipo de rejillas, manguerotes, cuellos de cisne, etc. Cuando se utilicen elementos que no estén normalizados se realizarán los correspondientes planos constructivos. Detalles de pasos en divisiones clase A y en el resto de elementos de la estructura. Los conductos rectangulares se etiquetarán indicando las dimensiones principales y los radios de las curvas y deflectores.

 

Los conductos circulares se etiquetarán indicando diámetro del conducto. Indicación de los materiales a utilizar, distinguiéndose claramente en el dibujo las piezas de acero negro de las de acero galvanizado.

Mínima Lista de Planos a Confeccionar    

Líneas de corte de bloques. Peso de conductos de hierro negro, galvanizado, y circular. Listas de materiales. Lista definitiva de accesorios.

Planos definitivos de disposición válidos para construcción. Se incorporarán a los planos descritos en el punto anterior los comentarios del Astillero y las posibles modificaciones debidas a interferencias con otros elementos del armamento. Esta fase de coordinación puede alargarse en el tiempo y deberá tenerse en cuenta esto a la hora de la contratación exterior de este paquete de trabajo.

Ventilación de La Sala de Máquinas

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