Estudio CFD de compresores en un buque offshore
Estudio CFD de compresores en un buque offshore
Año
2025
Cliente
NC
Ubicación
Tipología
Proceso industrial
¿Necesitas la opinión de un experto?
La experiencia de EOLIOS en confort aeráulico: asegurar tus proyectos desde la fase de diseño
Los ingenieros de Eolios son expertos en la gestión del calor residual de tus procesos
EOLIOS es experto en la optimización de flujos de aire complejos y confort eólico. En el marco de un gran proyecto industrial, se nos pidió que analizáramos el comportamiento termo-aerodinámico de un sistema de compresión masiva instalado en la cubierta de un buque offshore que faenaba en el mar Báltico. El reto era considerable: simular los intercambios térmicos de 18 compresores diésel superpuestos para garantizar la fiabilidad de las instalaciones técnicas y la seguridad de las operaciones.
EOLIOS es líder en simulación CFD para tus procesos. Nuestros estudios se basan en los resultados de campañas de medición en condiciones reales y en un centenar de emplazamientos simulados de todo el mundo.
Estudio termo-aerodinámico de la gestión de la descarga térmica en un buque offshore
Objetivo del estudio: Confort térmico y fiabilidad de las instalaciones
En un entorno marítimo sometido a elevadas emisiones de calor, las soluciones de ventilación estándar están mostrando sus limitaciones. Gracias a un análisis que combina la modelización 3D y la simulación CFD, EOLIOS ha estudiado el comportamiento real de los flujos de aire en torno a 18 compresores diésel y ha propuesto soluciones concretas para optimizar la evacuación de residuos, mejorar el confort térmico y garantizar la fiabilidad de las instalaciones en las zonas de producción.
Gemelo digital y tiempo real: modelado 3D de alta fidelidad
Reconstrucción precisa del entorno marítimo
Para afrontar este reto, nuestros ingenieros han desarrollado un gemelo digital completo del buque y sus instalaciones técnicas. Reproducir fielmente la compleja geometría de las estructuras y la disposición de los equipos en cubierta es crucial para captar los fenómenos de estela y recirculación.
Integración de las condiciones meteorológicas críticas
La modelización incorporó condiciones meteorológicas intensas propias del mar Báltico, con un viento en contra sostenido de 6 m/s unido a una temperatura exterior elevada. La mayor dificultad de este estudio residía en la modelización precisa de estas condiciones inestables a bordo, donde el flujo de aire incidente se encuentra con una arquitectura naval que genera múltiples zonas de estancamiento y estancamientos aerodinámicos. Estas zonas limitan la renovación del aire alrededor de las instalaciones técnicas. En ausencia de ventilación forzada y dirigida, estas zonas se convierten en trampas térmicas donde el calor rechazado se estanca, aumentando localmente la temperatura ambiente independientemente de la fuerza del viento exterior.
Lo invisible revelado: La complejidad de los fenómenos de recirculación
Una carga térmica masiva en un espacio reducido
La acumulación de 18 compresores en un espacio restringido representa una carga térmica colosal. Cada unidad desarrolla una potencia total de 224 kW, generando un enorme flujo de calor que debe evacuarse continuamente para preservar la integridad del sistema. En funcionamiento, el aire se expulsa a una temperatura de salida de unos 65 °C, lo que crea un verdadero hervidero de calor en el corazón del recipiente. Sin una gestión rigurosa del flujo, el riesgo de sobrecalentamiento es inmediato: las simulaciones revelaron que las temperaturas de aspiración podían alcanzar rápidamente el umbral crítico de los sistemas, amenazando la integridad de la maquinaria y la continuidad del servicio.
Análisis de circuitos de calor directos e indirectos
Nuestros ingenieros han identificado dos fenómenos físicos distintos que degradan el rendimiento:
- Recirculación directa (bucles cortos): El aire caliente rechazado a la salida de algunos compresores se volvía a aspirar inmediatamente a través de las entradas de aire de las unidades vecinas.
- Recirculación indirecta (calefacción ambiental): El calor estancado alrededor de la estructura creaba un aumento general de la temperatura del aire circundante, «contaminando» el aire fresco incluso antes de ser aspirado por los sistemas.
Estos fenómenos de recirculación son consecuencia directa del confinamiento estructural, en el que la disposición compacta de los compresores, unida a la presencia de enormes obstáculos arquitectónicos, atrapa el aire en la cubierta. Esta configuración dificulta la circulación de los flujos e impide que la convección natural desempeñe su papel de regulador térmico, creando zonas de estancamiento donde las calorías se acumulan sin poder escapar. En ausencia de una evacuación eficaz del aire fresco, la arquitectura del barco acaba actuando como una trampa, obligando a aspirar de nuevo el aire caliente, lo que degrada el rendimiento global de la instalación.
La comodidad del usuario: una prioridad absoluta
La comodidad de los técnicos y el personal de mantenimiento también era una cuestión crucial para el cliente, más allá del rendimiento térmico del equipo. La intervención humana en el puente requiere unas condiciones ambientales compatibles con las operaciones de mantenimiento, a veces prolongadas, realizadas en las inmediaciones de fuentes de calor.
La física del flujo demuestra que, en ausencia de una solución optimizada, el calor estancado crea «burbujas de calor» que pueden alcanzar hasta 47°C, lo que dificulta enormemente e incluso hace peligroso el trabajo en cubierta. Estas acumulaciones de calor se producen principalmente en zonas de escaso movimiento de aire, donde los penachos calientes de los equipos tienden a concentrarse sin ser evacuados adecuadamente.
De la optimización del flujo a la seguridad: el valor añadido de EOLIOS
Control de fugas y contención eficaz
El estudio se centró en la gestión de los flujos de escape para canalizar el aire caliente lejos de las zonas sensibles. Nuestros análisis iniciales revelaron un importante desafío técnico: fugas de aire caliente de hasta el 30% en las uniones de los sistemas de escape, que anulaban parte de los beneficios y mantenían el sobrecalentamiento local.
Una solución técnica validada por simulación
Los conocimientos técnicos se centraron en desarrollar un enlace perfectamente estanco entre los compresores y los conductos de escape. Esta configuración es esencial para canalizar el aire expulsado a 65°C y transformar la presión residual de las máquinas en una velocidad de expulsión capaz de perforar las zonas de estela estructural. Sin embargo, pasar a un sistema estanco significa tener que controlar las pérdidas de carga generadas por la compleja geometría y las curvas de los conductos, que actúan como resistencia al flujo. Se trata de una cuestión crítica: si estas pérdidas de carga superan la presión estática disponible en la salida, el flujo de aire se colapsa, provocando el sobrecalentamiento interno del equipo.
Mediante simulación CFD, EOLIOS ha validado un diseño que reduce las fugas del 30% a sólo el 3%, garantizando que toda la energía neumática se dirija al escape para compensar la resistencia de la red. Esta ganancia de rendimiento garantiza que siga predominando el aire fresco alrededor de las instalaciones, transformando una configuración de alto riesgo en un entorno de trabajo seguro y térmicamente controlado.
Optimización térmica interna de los centros de datos: retos y soluciones de EOLIOS ingénierie
En este estudio en profundidad, se detectó un problema de sobrecalentamiento en la sección izquierda de la sala de datos, que es crucial para el buen funcionamiento de todo el centro de datos. Este sobrecalentamiento se produce cuando fallan simultáneamente dos sistemas de refrigeración. Los bastidores de esta parte de la sala pueden alcanzar entonces temperaturas de 35°C, muy por encima del punto de ajuste máximo de 28°C. Estas condiciones comprometen no sólo el rendimiento, sino también la fiabilidad de los equipos, aumentando el riesgo de fallos que podrían afectar a la integridad de los datos y la continuidad del servicio.
La situación se complica aún más por la instalación de rejas antirrobo y la configuración espacial de la sala, que generan una distribución desigual de la presión.
Anticipa las limitaciones del caudal de aire para garantizar la rentabilidad de tus proyectos
Este estudio ilustra la importancia de utilizar la modelización digital en las fases de diseño y rehabilitación. Al revelar los riesgos térmicos mucho antes de la instalación real, hemos permitido al cliente ajustar su diseño para garantizar la máxima eficacia en las condiciones más duras.
¿Estás trabajando en un proyecto en el que la gestión del flujo de calor y la comodidad del operario son cruciales? Recurre a nuestra experiencia en CFD para asegurar tus elecciones y optimizar tus operaciones desde la fase de diseño.
Más información sobre este tema:
Vídeo resumen del estudio
Resumen del estudio
Este estudio termoaerodinámico realizado por EOLIOS analiza los flujos de aire y las descargas térmicas de 18 compresores diésel instalados en la cubierta de un buque offshore en el mar Báltico. Utilizando modelos 3D de alta fidelidad y simulaciones CFD avanzadas, los ingenieros identificaron fenómenos críticos de recirculación de aire caliente y estancamiento térmico que podrían provocar temperaturas peligrosas para los equipos y los técnicos. El estudio condujo al diseño de una solución optimizada de contención y evacuación de flujos que reduce enormemente las fugas de aire caliente y mejora la fiabilidad de las instalaciones, el confort térmico de los operarios y la seguridad general del sistema en condiciones climáticas severas.
