Estudo CFD dos compressores de um navio offshore
Estudo CFD dos compressores de um navio offshore
Ano
2025
Cliente
NC
Localização
Tipologia
Processo industrial
Precisas de uma opinião especializada?
A competência da EOLIOS em matéria de conforto aerodinâmico: garantir a segurança dos teus projectos desde a fase de conceção
Os engenheiros da Eolios são especialistas na gestão do calor residual dos seus processos
A EOLIOS é especialista na otimização de fluxos de ar complexos e no conforto do vento. No âmbito de um grande projeto industrial, foi-nos pedido que analisássemos o comportamento termo-aerodinâmico de um sistema de compressão maciço instalado no convés de um navio offshore que opera no Mar Báltico. O desafio era considerável: simular a troca de calor de 18 compressores diesel sobrepostos, a fim de garantir a fiabilidade das instalações técnicas e a segurança das operações.
A EOLIOS é líder em simulação CFD para os teus processos. Os nossos estudos baseiam-se no feedback de campanhas de medição em condições reais e numa centena de locais simulados em todo o mundo.
Estudo termo-aerodinâmico da gestão da descarga térmica num navio offshore
Objetivo do estudo: Conforto térmico e fiabilidade das instalações
Num ambiente marítimo sujeito a elevadas emissões de calor, as soluções de ventilação standard revelam as suas limitações. Graças a uma análise que combina modelização 3D e simulação CFD, a EOLIOS estudou o comportamento real dos fluxos de ar em torno de 18 compressores diesel e propôs soluções concretas para otimizar a evacuação dos resíduos, melhorar o conforto térmico e garantir a fiabilidade das instalações nas zonas de produção.
Gémeo digital e tempo real: modelação 3D de alta fidelidade
Reconstrução exacta do ambiente marítimo
Para responder a este desafio, os nossos engenheiros desenvolveram um gémeo digital completo do navio e das suas instalações técnicas. Reproduzir fielmente a geometria complexa das estruturas e a disposição dos equipamentos no convés é crucial para captar os fenómenos de esteira e de recirculação.
Integração de condições meteorológicas críticas
A modelação incorporou condições meteorológicas intensas específicas do Mar Báltico, com um vento contrário sustentado de 6 m/s associado a uma temperatura exterior elevada. A maior dificuldade deste estudo reside na modelação precisa destas condições instáveis a bordo, em que o fluxo de ar incidente encontra uma arquitetura naval que gera múltiplas zonas de estagnação e estolhos aerodinâmicos. Estas zonas limitam a renovação do ar à volta das instalações técnicas. Na ausência de ventilação forçada e dirigida, estas zonas tornam-se armadilhas térmicas onde o calor rejeitado estagna, aumentando a temperatura ambiente localmente, independentemente da força do vento exterior.
O invisível revelado: a complexidade dos fenómenos de recirculação
Uma carga térmica enorme num espaço confinado
A acumulação de 18 compressores num espaço restrito representa uma carga térmica colossal. Cada unidade desenvolve uma potência total de 224 kW, gerando um enorme fluxo de calor que deve ser continuamente evacuado para preservar a integridade do sistema. Em funcionamento, o ar é expelido a uma temperatura de saída de cerca de 65°C, criando um verdadeiro viveiro de calor no coração da embarcação. Sem uma gestão rigorosa do fluxo, o risco de sobreaquecimento é imediato: as simulações revelaram que as temperaturas de aspiração poderiam atingir rapidamente o limiar crítico dos sistemas, ameaçando a integridade das máquinas e a continuidade do serviço.
Análise de circuitos de calor diretos e indirectos
Os nossos engenheiros identificaram dois fenómenos físicos distintos que degradam o desempenho:
- Recirculação direta (circuitos curtos): O ar quente rejeitado à saída de certos compressores era imediatamente aspirado de volta através das entradas de ar das unidades vizinhas.
- Recirculação indireta (aquecimento ambiente): O calor estagnado em torno da estrutura criou um aumento global da temperatura do ar circundante, “poluindo” o ar fresco mesmo antes de este ser aspirado pelos sistemas.
Estes fenómenos de recirculação são o resultado direto do confinamento estrutural, em que a disposição compacta dos compressores, associada à presença de obstáculos arquitectónicos maciços, prende o ar no convés. Esta configuração dificulta a circulação dos fluxos e impede a convecção natural de desempenhar o seu papel de regulador térmico, criando zonas de estagnação onde as calorias se acumulam sem poderem sair. Na ausência de uma captação eficaz de ar fresco, a arquitetura do navio acaba por funcionar como uma armadilha, forçando o ar quente a ser sugado de volta, degradando assim o desempenho global da instalação.
Conforto do utilizador: uma prioridade absoluta
O conforto dos técnicos e do pessoal de manutenção foi também uma questão crucial para o cliente, para além do desempenho térmico do equipamento. A intervenção humana na ponte exige condições ambientais compatíveis com as operações de manutenção, por vezes demoradas, efectuadas na proximidade imediata de fontes de calor.
A física dos fluxos mostra que, na ausência de uma solução optimizada, o calor estagnado cria “bolhas de calor” que podem atingir 47°C, tornando o trabalho no convés extremamente difícil e mesmo perigoso. Estas acumulações de calor ocorrem principalmente nas zonas de fraca circulação de ar, onde os fumos quentes provenientes dos equipamentos tendem a concentrar-se sem serem devidamente evacuados.
Da otimização do fluxo à segurança: o valor acrescentado EOLIOS
Controlo de fugas e confinamento eficaz
O estudo centrou-se na gestão dos fluxos de exaustão para canalizar o ar quente para longe das zonas sensíveis. As nossas análises iniciais revelaram um desafio técnico importante: fugas de ar quente até 30% nas junções dos sistemas de exaustão, que anulavam alguns dos benefícios e mantinham o sobreaquecimento local.
Uma solução técnica validada por simulação
A competência técnica centrou-se no desenvolvimento de uma ligação perfeitamente estanque entre os compressores e as condutas de escape. Esta configuração é essencial para canalizar o ar expelido a 65°C e transformar a pressão residual das máquinas numa velocidade de ejeção capaz de perfurar as zonas estruturais da esteira. No entanto, passar para um sistema selado significa ter de controlar as perdas de pressão geradas pela geometria complexa e pelas curvas das condutas, que actuam como resistência ao fluxo. Trata-se de uma questão crítica: se estas quedas de pressão excederem a pressão estática disponível à saída, o fluxo de ar colapsa, provocando o sobreaquecimento interno do equipamento.
Através da simulação CFD, a EOLIOS validou um design que reduz as fugas de 30% para apenas 3%, assegurando que toda a energia pneumática é direcionada para a exaustão para compensar a resistência da rede. Este ganho de desempenho garante que o ar fresco permanece predominante em torno das instalações, transformando uma configuração de alto risco num ambiente de trabalho seguro e termicamente controlado.
Otimização térmica interna dos centros de dados: desafios e soluções por EOLIOS ingénierie
Neste estudo aprofundado, foi identificado um problema de sobreaquecimento na secção esquerda da sala de dados, que é crucial para o bom funcionamento de todo o centro de dados. Este sobreaquecimento ocorre quando dois sistemas de refrigeração falham em simultâneo. Os bastidores nesta parte da sala podem então atingir temperaturas de 35°C, muito acima do ponto de regulação máximo de 28°C. Estas condições comprometem não só o desempenho, mas também a fiabilidade do equipamento, aumentando o risco de falhas que podem afetar a integridade dos dados e a continuidade do serviço.
A situação é ainda mais complicada devido à instalação de grelhas antirroubo e à configuração espacial da sala, que geram uma distribuição desigual da pressão.
Antecipa as restrições de fluxo de ar para garantir a rentabilidade dos teus projectos
Este estudo ilustra a importância da utilização da modelação digital nas fases de conceção e de renovação. Ao revelar os riscos térmicos muito antes da instalação efectiva, permitimos ao cliente ajustar o seu projeto para garantir a máxima eficiência nas condições mais adversas.
Estás a trabalhar num projeto em que a gestão do fluxo de calor e o conforto do operador são cruciais? Recorre à nossa experiência em CFD para garantir as suas escolhas e otimizar as suas operações desde a fase de conceção.
Descobre mais sobre este assunto:
Resumo em vídeo do estudo
Resumo do estudo
Este estudo termo-aerodinâmico realizado pela EOLIOS analisa os fluxos de ar e as descargas térmicas de 18 compressores diesel instalados no convés de um navio offshore no Mar Báltico. Através de uma modelação tridimensional de alta fidelidade e de simulações CFD avançadas, os engenheiros identificaram fenómenos críticos de recirculação de ar quente e de estagnação térmica, que poderiam conduzir a temperaturas perigosas para os equipamentos e para os técnicos. O estudo conduziu à conceção de uma solução optimizada de contenção e evacuação do fluxo que reduz consideravelmente as fugas de ar quente e melhora a fiabilidade das instalações, o conforto térmico dos operadores e a segurança global do sistema em condições climáticas severas.
