Case: Bronswerk Heat Transfer usa Simcenter FLOEFD para localizar perdas de pressão

Grande produtor e projetista de trocadores de calor aumenta eficiência de ventiladores de resfriamento com solução da Siemens

Desafios

• Aumentar a eficiência do ventilador de refrigeração em grandes plantas industriais

• Diminuir o ruído do ventilador de refrigeração em grandes plantas industriais

• Localizar áreas de perda de pressão

• Projetar um sistema de refrigeração completamente novo com protótipos mínimos

Resultados

• Desenvolvimento de nova solução de resfriamento

• Perdas de pressão localizadas

• Quebrou recordes da indústria em eficiência energética, redução de ruído e economia de peso

"Mais importante ainda, o Simcenter FLOEFD nos deu a oportunidade de realmente entender a aerodinâmica dos coolers refrigerados a ar pela primeira vez, porque o fluxo e a aerodinâmica são mais do que apenas um fluxo através da entrada e do próprio ventilador."

Guus Bertels, Diretor Associado de Design e Análise Avançada, Bronswerk Heat Transfer BV

Fundada em 1940, a Bronswerk Heat Transfer BV é especializada no projeto e na produção de trocadores de calor e condensadores, resfriadores a ar e sistemas completos. Com foco em soluções inovadoras e de alta qualidade para problemas com trocadores de calor, a Bronswerk Heat Transfer BV possui escritórios e unidades na Holanda, República Tcheca e Rússia, empregando aproximadamente 300 pessoas.

A Bronswerk Heat Transfer BV projeta, produz e fornece sistemas industriais de trocadores de calor (casco e tubo), equipamentos de refrigeração, condensadores de estrutura tipo A, resfriadores a ar (ACC) e ventiladores. Além disso, a Bronswerk Heat Transfer BV fornece e presta serviços de manutenção para sistemas de refrigeração de processos em todo o mundo.

A Bronswerk Heat Transfer BV foi recentemente incumbida de aumentar a eficiência dos ventiladores de resfriamento em grandes plantas industriais, reduzindo simultaneamente o ruído emitido por eles. Nessas instalações, ventiladores de até 10 metros movimentam o ar através de feixes de serpentinas dentro de um sistema de resfriamento de gás ou campo de petróleo.

Dezenas, até centenas, de sistemas de ventiladores podem ser necessários para resfriar o gás ou o óleo, juntamente com incontáveis ​​megawatts de energia elétrica para operar esses ventiladores. O ruído dos ventiladores é tão importante quanto as questões de custo quando se trata de regulamentações, visto que grandes plantas industriais estão sujeitas a rigorosas regulamentações de ruído. Os ventiladores tradicionalmente usados ​​nesse ambiente oferecem uma eficiência máxima de cerca de 50%. O que aconteceria se essa eficiência pudesse ser aumentada para 80%? Ou até mais? Menos ventiladores poderiam fazer o mesmo trabalho com menos energia, menos ruído e custos operacionais mais baixos. Com essa visão, a equipe de engenharia de projeto da Bronswerk Heat Transfer BV se propôs a criar uma nova geração de sistemas de resfriamento refrigerados a ar que resolveriam problemas antigos.

Escolhendo Simcenter FLOEFD

Os engenheiros de projeto da Bronswerk Heat Transfer BV selecionaram o software Simcenter™ FLOEFD para desenvolver um ventilador de resfriamento para plantas industriais de petróleo e gás que é mais eficiente em termos de energia, mais silencioso e mais leve do que seus antecessores.

O Simcenter FLOEFD permite análises e validações impossíveis apenas com medições físicas. O Simcenter FLOEFD é um conjunto comprovado de ferramentas de dinâmica de fluidos computacional (CFD) 3D simultâneas para análise e validação de atualizações de projeto. Ele faz parte da plataforma de negócios Siemens Xcelerator de software, hardware e serviços.

Os engenheiros de projeto da Bronswerk Heat Transfer BV utilizaram ferramentas de CFD e medições físicas para caracterizar o comportamento, particularmente a aerodinâmica, de grandes sistemas de refrigeração a ar. Eles descobriram que a aplicação simultânea de CFD frequentemente pode produzir dados que seriam impossíveis de obter com medições devido a restrições físicas, ao princípio de Heisenberg e outros fatores.

Quebrando recordes da indústria

A nova solução de resfriamento da Bronswerk Heat Transfer BV, desenvolvida pelos engenheiros de projeto, inclui ventiladores e carcaças que se inspiram em turbinas a gás, asas de aeronaves e uma generosa dose de criatividade local. O Simcenter FLOEFD validou com rapidez e precisão a praticidade desses toques criativos. Além do resultado puramente quantitativo, as simulações CFD ajudaram a Bronswerk Heat Transfer BV a explorar ideias ousadas sem comprometer o orçamento e o cronograma do projeto.

“O Simcenter FLOEFD foi crucial porque eu não poderia provar a mim mesmo ou a outros que esse design poderia funcionar, para que pudéssemos começar a fabricar protótipos”

Guus Bertels, diretor associado de design e análise avançados da Bronswerk Heat Transfer BV.

As medições físicas foram essenciais para o sucesso do projeto, mas não conseguiram produzir os dados necessários em todos os casos. Com a simulação, os engenheiros de projeto da Bronswserk Heat Transfer BV conseguiram analisar as distribuições de pressão estática através de um campo de fluxo e obter informações sobre a pressão total, que é uma medida direta da entropia no sistema. Uma perda na pressão total é uma perda de energia, e o Simcenter FLOEFD forneceu uma imagem clara de onde estavam as perdas.

Os sistemas de resfriamento Whizz-Wheel® da Bronswerk Heat Transfer BV, que comprovadamente aumentam o desempenho em até 30%, reduzem o espaço do lote e diminuem o ruído e o consumo de energia, estão agora quebrando todos os recordes do setor em eficiência energética, redução de ruído e economia de peso.

“Mais importante ainda, o Simcenter FLOEFD nos deu a oportunidade de realmente entender a aerodinâmica dos coolers refrigerados a ar pela primeira vez, porque o fluxo e a aerodinâmica são mais do que apenas um fluxo através da entrada e do próprio ventilador”, diz Bertels.

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