booklet libro sobre plantas eléctricas
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Curso: Plantas
Eléctricas de
Emergencia.
Manejo y
Mantenimiento
Autor: ©Jaime Acuña J.
http://www.stmeu.com
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Contenido
LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS. ................................................ 4
QUE ES UNA PLANTA ELÉCTRICA............................................. 5
COMO ESTÁ COMPUESTA UNA PLANTA ELÉCTRICA. ............. 7
COMPONENTES DEL MOTOR................................................... 8
EL MOTOR DE ARRANQUE....................................................... 9
EL BENDIX. ............................................................................ 11
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN. ............................................... 12
ELEMENTOS DEL SISTEMA SENSOR DE REFRIGERACIÓN...... 13
SISTEMA DE LUBRICACIÓN. ................................................... 14
LA PRESIÓN DE ACEITE EN LOS MOTORES DIESEL ................ 14
SISTEMA DE COMBUSTIBLE. .................................................. 16
SISTEMA DE AIRE. .................................................................. 18
CONTROLES DE PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR. ................................................................................. 19
CONTROL DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR..................... 20
EL GENERADOR. ..................................................................... 21
PARTES DE LA EXCITATRIZ DEL GENERADOR. ...................... 22
PARTES ADICIONALES DEL GENERADOR. .............................. 23
ESQUEMA ELÉCTRICO DEL GENERADOR. .............................. 25
E-BOOK DE MANTENIMIENTO. ............................................. 28
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Los Grupos Electrógenos.
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Que es una planta eléctrica.
El motor Diesel funciona por el principio del autoencendido o auto ignición, en el que la mezcla aire-combustible arde por la gran temperatura alcanzada en la cámara de compresión, por lo que no es necesaria la chispa como en los motores de explosión. A continuación se explica el proceso. En cuanto el combustible frio contacta con el aire que se encuentra a gran temperatura, comienza a elevarse su temperatura, formándose vapor alrededor de cada una de las gotas. El aire circundante se enfría y toma calor de la masa de aire comprimido, transmitiéndolo nuevamente a la gota de combustible que vuelve a
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calentarse hasta alcanzar su temperatura de inflamación. Cuando esto ocurre, comienza la combustión y el calor producido se pasa a toda la masa de aire y combustible restante, produciéndose su inflamación. El tiempo que transcurre entre la entrada de las primeras gotas y el inicio de la combustión se llama retardo a la inflamación, el cual representa el tiempo de giro del cigüeñal que transcurre entre el comienzo de la inyección y la inflamación del combustible. Durante este periodo se está inyectando combustible de forma continua. Este fenómeno produce un picado particular, parecido a la detonación en los motores de gasolina, que aumenta a medida que lo hace el retardo a la inflamación. Para reducir este fenómeno es necesario que la combustión se inicie con el menor intervalo de tiempo respecto a la inyección, por lo que se usa un combustible con un alto grado de cetano así como una buena pulverización del mismo, con relaciones de compresión elevadas y cámaras de alta turbulencia.
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Como está compuesta una planta eléctrica.
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La planta eléctrica o grupo electrógeno está conformado por un motor mecánico, y un generador, acoplados. El motor mecánico, generalmente diesel, proporciona torque y potencia, a un eje unido a un generador, el cuál entrega energía eléctrica al sistema de distribución del edificio. Entonces la finalidad de la planta eléctrica de emergencia es la de proporcionar en el sitio la energía eléctrica necesaria cuando existe una falla en el suministro de la red comercial, mediante la disposición de un arreglo con otros dispositivos electromecánicos
Componentes del motor
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Los motores diesel pueden fabricarse en variadas configuraciones pero para la mayoría los componentes y las condiciones de operación son los mismos: Altas temperaturas, cargas y esfuerzos pesados, largas horas de servicio. La unidad básica del motor es el pistón que se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro de un cilindro a medida que el aire se comprime dentro del cilindro se inyecta combustible a alta presión sobre la parte superior del pistón, este se mezcla con el aire caliente y se inflama produciéndose la combustión, esta fuerza empuja el pistón y la biela hacia abajo haciendo girar el cigüeñal y el volante, los cuales impulsan los otros componentes. Mientras el motor funciona el pistón pasa por cuatro carreras. Admisión - compresión- combustión y escape
El motor de arranque
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Dificultades en el arranque 1.1. El motor Diesel no gira al conectar el motor de arranque. 1.2. El motor Diesel gira pero no arranca. 1.3. El motor arranca pero se para. 1. El motor Diesel no gira al conectar el motor de arranque. a. Revisión del motor de arranque. Es probable que el motor eléctrico de arranque se encuentre averiado, si al darle el mando de conexión no se oye ruido alguno, la causa podría ser la ausencia de voltaje de batería. a.1.Revisar el voltaje de batería en bornes de la misma. Si está normal, la causa debe buscarse en el cableado que va de la batería al motor de arranque. a.2.Revisar cableado en mal estado, malas/falsas conexiones. a.3.Revisar que el solenoide del relevo de arranque, el cual permite la conexión del polo positivo de la batería con el motor de arranque. a.4 Si las conexiones están bien, revise el estado de las escobillas del motor de arranque, si existe mal contacto entre las escobillas y el colector, no pasará corriente a los devanados del motor. a.5.Verifique que no exista cortocircuito en los devanados del motor de arranque. a.6.Verifique que las bobinas del motor de arranque no se encuentren abiertas, probando continuidad entre sus terminales. b. Revisión de la batería. La batería puede hallarse en bajo estado de carga y resultar insuficiente su energía eléctrica para dar arranque. b.1. Revise que no haya mal contacto del borne negativo con el chasis del motor. Limpie y lije los contactos.
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b.2. Revise el nivel del electrolito. Completar con agua desmineralizada. b.3. Revise el nivel de carga de la batería con un densímetro, si se encuentra por debajo del nivel mínimo, se debe cambiar ele electrolito y realizar el procedimiento de recarga de la batería.
El BENDIX.
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Sistema de refrigeración.
Todos los niveles deberán estar en su punto normal.
2. Colocar el interruptor principal del generador MAIN en OFF
3. Colocar los selectores de operación en el modo manual
para arrancar la planta eléctrica.
4. Se pone a funcionar de esta manera por unos 10 minutos y
se revisa lo siguiente:
a) Frecuencia del generador (60Hz a 61Hz).
b) De ser necesario se ajusta el voltaje al valor correcto por
medio del potenciómetro de ajuste, Esta operación deberá ser
realizada por personal calificado.
c) Durante todo el tiempo que tarde la planta trabajando se
debe estar revisando: La Temperatura del agua (180 ºF),
Presión de aceite (70 PSI) y Corriente de carga del acumulador
(1.5 amp.) Si todo está correcto se acciona el interruptor en la
posición de apagado "off” para que el motor se apague.
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Elementos del sistema sensor de refrigeración.
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Sistema de lubricación.
La presión de aceite en los motores diesel
La lubricación consiste básicamente en mantener separadas las superficies metálicas en movimiento. Esto se logra mediante el efecto HIDRODINAMICO. Bajo estas condiciones, se forma una cuña de aceite, la cual fluye en la misma dirección de la superficie en movimiento. En otras palabras, se produce también un efecto de BOMBEO del lubricante, lo que obliga a reponer el aceite desplazado para mantener las condiciones hidrodinámicas. La reposición del aceite lubricante se efectúa por medio de la bomba de aceite, la cual dirige al aceite, hacia todas las partes a lubricar, impulsando varios litros de aceite por minuto a una presión controlada. La presión
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de aceite es el parámetro más importante que afecta al circuito de lubricación, en motores de lubricación forzada. En la práctica en todos los motores de combustión interna de 2 y 4 tiempos, el lubricante es obligado a circular por diversos conductos al interior del motor, debido a la presión generada por la bomba de aceite. La presión máxima en el circuito dependerá de la válvula limitadora de presión, y la presión mínima del ralentí del motor. Un factor decisivo es la viscosidad del lubricante, un aceite de alta viscosidad (o a bajas temperaturas) mantendrá una presión elevada, como en caso contrario un aceite de viscosidad baja (o de altas temperaturas) mantendrá una presión débil. Por este motivo los indicadores de presiones de aceite en los motores, nos dan una orientación sobre las condiciones de lubricación al régimen normal de funcionamiento.
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Sistema de combustible.
El sistema se conforma así:
· Depósito de combustible.
· Bomba de alimentación.
· Filtro.
· Bomba de inyección.
· Inyectores.
Este sería el funcionamiento de dicho circuito:
La bomba de aspiración succiona combustible del depósito a
través de una rejilla filtrante, que se encuentra en el extremo
el tubo de aspiración. Este combustible llega a través de un
primer filtro que elimina las impurezas más gruesas que lleva
en suspensión el gasóleo. Después la bomba lo mandaría al
filtro del combustible y de ahí pasaría a la bomba de
inyección, que lo mandaría a los inyectores.
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La bomba de alimentación normalmente trabaja con
presiones entorno a 1 o 2 Kg/cm2. y en cantidad suficiente,
siendo una válvula de descarga la que regula dichas presiones,
teniendo una canalización de retorno para el combustible
sobrante que va de vuelta al depósito.
Esta bomba suele contar con una pequeña bomba manual de
cebado, que usa el mismo circuito y que sirve para purgar y
llenar las canalizaciones de combustible.
Si la bomba de inyección es de elementos en línea, la bomba
de alimentación normalmente irá acoplada a ella, recibiendo
el movimiento del árbol de levas de la propia bomba de
inyección. En este caso la bomba normalmente sería del tipo
de pistón con muelle antagonista y rodillo, alojados en un
cilindro. También contaría con válvulas de entrada y salida del
combustible. Si la bomba de inyección fuese rotativa ya
incorporaría su propia bomba de alimentación.
La bomba de inyección suministra el combustible necesario a
presión a los distintos cilindros, a los que pasa a través de los
inyectores, que lo pulverizan. Desde ellos, el sobrante que no
entra en los cilindros se hace retornar por los conductos de
rebose. En el circuito de alta presión, los tubos entre la bomba
de inyección y los inyectores se fabrican siempre de acero, a
causa de las altas presiones que alcanza el combustible
durante el funcionamiento del motor.
Para asegurar el ajuste correcto de cada cilindro y una
capacidad de inyección uniforme para todos ellos, los tubos
deben tener la misma longitud entre si, ya que el cambio de
longitud altera el punto de inyección de un cilindro respecto a
los demás.
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Sistema de aire.
El turbocompresor.
Un turbocompresor es un sistema de sobrealimentación que
usa una turbina centrífuga para accionar mediante un eje
coaxial con ella, un compresor centrífugo para comprimir
gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de
combustión interna alternativos, especialmente en los
motores diesel. En los motores diesel el turbocompresor está
más difundido debido a que un motor diesel trabaja con
exceso de aire al no haber mariposa, por una parte; esto
significa que a igual cilindrada unitaria e igual régimen motor
(rpm) entra mucho más aire en un cilindro diesel. Por otra
parte, y esto es lo más importante, las presiones alcanzadas al
final de la carrera de compresión y sobre todo durante la
carrera de trabajo son mucho mayores (40 a 55 bares) que en
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el motor de ciclo Otto (motor de gasolina) (15-25 bares). Esta
alta presión, necesaria para alcanzar la alta temperatura
requerida para la auto-inflamación o auto-ignición del
gasóleo, es el origen de que la fuerza de los gases de escape, a
igual régimen, cilindrada unitaria y carga requerida al motor
sea mucho mayor en el diesel que en la gasolina.
Controles de parámetros de funcionamiento del
motor.
El tablero de control del grupo electrógeno, o planta
eléctrica, es la interface de comunicación entre el
usuario del equipo y el mismo. A través del cuadro de
mando y control, podemos establecer los parámetros de
funcionamiento del motor y generador, ver el estado de
funcionamiento y visualizar alarmas y bloqueos.
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Control de funcionamiento del motor.
Dentro del tablero se encuentran las tarjetas
electrónicas que reciben las señales de los diferentes
sensores, ubicados en sitios estratégicos del motor para
recoger la información de los parámetros de
funcionamiento y el estado del mismo, entre los más
importantes tenemos:
Presión de aceite.
Temperatura de refrigerante del motor.
Velocidad del motor.
Temperatura de salida de gases.
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Control de arranque y paro.
El generador.
El generador es la parte eléctrica del conjunto, es la máquina eléctrica, encargada de convertir la energía mecánica que transmite el motor diesel, en energía eléctrica. Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se
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generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Están basados en la ley de Faraday.
Partes de la excitatriz del generador.
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Partes adicionales del generador.
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Esquema eléctrico del generador.
Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético.
Figura 1.- Disposición de elementos en un alternador simple de excitación permanente con
dos pares de polos
Inductor
El rotor, que en estas máquinas
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coincide con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que recibe la fuerza mecánica de rotación.
Inducido
En el inducido o estator, se encuentran una serie de pares de polos distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por bobinado en torno a un núcleo de material ferro magnético de característica blanda, normalmente hierro dulce.
La rotación del inductor hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, se haga variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él una corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina.
Fundamento físico
El flujo magnético (Φ) a través de cada espira de las bobinas que constituyen el inducido tiene por valor el producto de la intensidad de campo (B), por la superficie de la espira (s) y por el coseno del ángulo formado por el plano que contiene a esta y la dirección del campo magnético (cos φ), por lo que el flujo en cada instante será:
Como por otra parte tenemos que siempre que se produce
una variación del flujo magnético que atraviesa a una espira
se produce en ella una
F.E.M. (E) inducida cuyo
valor es igual a la velocidad de variación del flujo, por tanto
tendremos que,
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El signo menos delante de E expresa que, según la Ley de Lenz, la corriente inducida se opone a la variación del flujo que la genera.
Si la fuerza electromotriz inducida en una espira es igual a E, la fuerza electromotriz total (ETOT) es igual a:
Siendo n el número total de espiras del inducido.
La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales de la máquina se obtiene multiplicando la velocidad de rotación (número de vueltas por segundo) del inductor por el número de pares de polos del inducido (en el caso ilustrado, 2).
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