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Plantas de Emergencia ESCUELA MEXICANA DE ELECTRICIDAD MR

Escuela Mexicana de Electricidad

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INDICE

1. UNIDAD UNO GRUPOS ELECTROGENOS 1.1. Introducción 1.2. Clasificación de las plantas de emergencia 1.2.1. Por tipo de combustible 1.2.2. Por tipo de operación 1.2.3. Por tipo de servicio 1.3. Componentes de un sistema generador 2. UNIDAD DOS ELECTRICIDAD BASICA 2.1. Introducción 2.1.1. Formas básicas de producir electricidad 2.2. Definiciones básicas 2.3. Ley de ohm 2.4. Tipos de corriente eléctrica 3. UNIDAD TRES MAGNETISMO, ELECTROMAGNETISMO Y GENERADORES 3.1. Magnetismo e inducción magnética 3.1.1. Atracción y repulsión de los imanes 3.2 Corriente alterna 3.2.1 Polaridad de la CA 3.2.2 Formas de onda 3.2.3 Ondas senoidales 3.2.3.1 Características de la onda senoidal 3.3 Potencia de la corriente alterna 3.3.1 Tipos de cargas en CA 3.3.2 Fenómenos de motores eléctricos 3.3.2.1 Potencia real 3.3.2.2 Potencia aparente 3.3.2.3 Factor de potencia 3.4 Generador 3.4.1 Principios de funcionamiento 3.4.2 Producción del campo magnético 3.4.3 Generadores con armadura estacionaria 3.5 Generadores trifásicos 3.5.1 Principios básicos 4. UNIDAD CUATRO SISTEMAS DEL MOTOR 4.1. Sistema mecánico 4.1.1. Ciclos de funcionamiento 4.1.2. Combustión 4.1.3. El motor diesel 4.1.4. Características principales del motor de combustión interna 4.2. Sistema de enfriamiento 4.2.1. Enfriamiento por aire 4.2.2. Enfriamiento por liquido 4.3. Sistema de lubricación 4.3.1. Propiedades de un lubricante 4.3.2. Datos técnicos del aceite

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4.3.3. Selección y denominación de aceites 4.3.4. Símbolo de servicio e interpretación de API 4.3.5. Diagrama y partes del sistema de lubricación 4.4. Sistema de escape 4.5. Sistema de combustible 4.5.1. Tanque de combustible 4.5.2. Filtro del combustible 4.5.3. Bomba de inyección 4.5.4. Gobernadores de velocidad 4.5.5. Tipos de combustible 4.5.6. Consumo de combustible diesel 4.6. Sistema de aire 4.6.1. Suministro de aire 4.6.2. Filtro de aire 4.7. Sistemas de protección del motor 4.7.1. Por baja presión de aceite 4.7.2. Por alta temperatura 4.7.3. Por sobre velocidad 5. UNIDAD CINCO SISTEMAS ELECTRICOS 5.1. Sistema eléctrico y electrónico 5.2. Tableros de control 5.3. Instrumentos del tablero 5.3.1. Control de trasferencia y paro 5.3.2. Interruptores 5.3.2.1. Interruptores de protección 5.3.2.2. Interruptores termomagéticos 5.3.3. Interruptores automáticos de transferencia 5.3.3.1. Modelos de interruptores 5.3.4. Aplicación y selección de ATS 5.3.4.1. Cargas 5.3.4.2. Velocidad de operación 5.4. Operación en paralelo 5.4.1. Requisitos para la operación en paralelo 5.4.2. Sistemas de paralelismo 5.4.3. Accesorios 5.5. Generador eléctrico 5.5.1. Capacidades de generadores 5.5.2. Aplicaciones industriales y de emergencia 5.5.3. Generación de energía eléctrica 5.5.4. Regulador de voltaje 5.5.5. Diagrama de circuito 5.5.6. Arranque de motores eléctricos 5.5.7. Cargas no lineales 5.5.8. Colecciones de cableado de potencia 6. UNIDAD SIES ANALISIS DE CARGAS Y SECCION DE GRUPOS GENERADORES 6.1. Análisis de cargas 6.2. Características de la carga 6.3. Factores de análisis

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6.4. Procedimiento para seleccionar un generador 6.5. Procedimiento de selección alterno 7. UNIDAD SIETE INSTALACION 7.1. Criterios de espacio 7.1.1. Ubicación del local 7.1.2. Medidas para protección 7.1.3. Area del local 7.1.4. Aislamiento de ruido 7.2. Base y anclaje 7.2.1. Conceptos generales 7.2.2. Dimensiones 7.2.3. Anclaje y amortiguación 7.3. Ventilación 7.3.1. Aire para la combustión 7.3.2. Aire para enfriamiento 7.4. Tubería para gases de escape 7.4.1. Conceptos generales 7.4.2. Trayectoria de la tubería 7.4.3. Calculo de contrapresión 7.4.4. Fijación de la tubería de escape 7.4.5. Silenciadores 7.5. Suministro de combustible 7.5.1. Conceptos generales 7.5.2. Tuberías 7.5.3. tipos de tanques 7.6. Requerimientos eléctricos 7.6.1. Baterías 7.6.2. Cableado de fuerza 7.6.3. Interruptor de trasferencia 7.6.4. Tierras físicas 7.6.5. Características de la carga eléctrica 7.6.6. Secuencias de fases 8. UNIDAD OCHO MANTENIMIENTO 8.1. Mantenimiento preventivo 8.1.1. Conceptos generales 8.1.2. Criterios de verificación 8.1.3. Procedimientos 8.1.4. Mantenimiento a motor 8.1.5. Mantenimiento a generador 8.1.5.1. Plan de mantenimiento al generador 8.1.5.2. Prueba con carga 8.2. Mantenimiento correctivo

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UNIDAD UNO GRUPOS ELECTROGENOS 1.1 INTRODUCCIÓN Las plantas de emergencia o grupos electrógenos son de vital importancia dentro de una industria o institución donde se requiere mantener un suministro de energía continuo o donde el equipo o maquinaria no deba suspender su proceso. También pueden ser utilizadas donde no haya suministro de energía. La función primordial de las plantas de emergencia es suministrar energía cuando falla el sistema principal de alimentación eléctrica. Las empresas o negocios no pueden depender de la disponibilidad del suministro eléctrico comercial, ya que las ausencias prolongadas de energía eléctrica pueden poner en riesgo su operación y productividad. Cuando la actividad o giro del negocio lo requiere, es necesario contar con plantas de emergencia, de fácil funcionamiento, confiables y seguras, con una exigencia mínima de mantenimiento, incluso bajo las más extremas condiciones climáticas y ecológicas. La planta o generador de emergencia es sumamente útil, sobre todo cuando requiere de tiempos de respaldo prolongados, ya que una de las características principales de la planta es su autonomía. Esto quiere decir que es capaz de generar energía, cuando el suministro falla, durante tiempos prolongados a un costo muy económico. De la misma manera, cuando hay una falla en la línea comercial la planta tarda en transferir a la carga entre uno o varios minutos. ¿Qué pasa durante ese tiempo? Al sólo tener una planta de emergencia, su equipo delicado e información quedan desprotegidos, sólo bastan unos cuantos segundos para quemar computadoras, discos duros o parar una línea de producción. Es por esto que una solución integral se compone tanto de una planta de emergencia que, ante la ausencia de energía eléctrica, le permita operar durante largos tiempos de respaldo a bajos costos, como de un Sistema de Energía Ininterrumpida que, ante cualquier eventualidad que se presente en la línea comercial, le proporcione protección y seguridad para sus equipos e información. Por lo general las plantas de emergencia pueden tener un uso continuo hasta de 8 horas y permitir de forma eventual sobre cargas por lapsos de ½ hasta 1 hora, siempre y cuando no exceda al 10 o 20% de su capacidad. Es importante recordar que las plantas de emergencia solo deben alimentar aquellos servicios de mayor importancia; por lo que se debe hacer un censo sobre las cargas que se deben mantener en operación continua cuando se interrumpe la alimentación de la compañía suministradora. Como se mencionó anteriormente, la función de las plantas de emergencia es la de proporcionar energía a las cargas estrictamente de emergencia o cargas principales instaladas, y por lapsos relativamente cortos. Su capacidad queda comprendida entre 30 y 1500 KW, y por lo general son accionadas por motores de combustión interna de diésel, gasolina o gas. El tamaño del generador y el motor de combustión se determina en función del valor de la carga que se debe absorber durante una interrupción en el servicio normal. También el tipo de combustible para el motor impulsor queda determinado por la carga, y las restricciones normativas en el lugar de la instalación, la localización del grupo moto-generador, y algunos otros aspectos.

http://www.prolyt.com/sistemas.html

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La planta de emergencia está constituida principalmente por un grupo motor – generador, el motor normalmente es de combustión interna, el tamaño del motor generador se determinará en base al valor de la carga instalada, también el tipo de combustible para el motor impulsor quedará determinado por la carga; así como la localización de la planta y otros aspectos. Los sistemas de emergencia tienen la función de suministrar energía cuando falla el sistema principal de alimentación de energía eléctrica; y es importante que por el tipo de actividad o función que se desempeñe no se interrumpa el servicio; es así como las plantas de emergencia son comunes en: hospitales, hoteles, teatros, cines, industrias de procesos continuos, etc. 1.2 CLASIFICACIÓN DE LAS PLANTAS DE EMERGENCIA 1.2.1. Por el tipo de combustible Los combustibles más usados en generación son: Gas, Gasolina y/o Diésel. Con las variables Hibridas Gas-Diesel en motores con posibilidad de alternarlo y el bio-diesel que es un combustible obtenido por la recuperación de aceites vegetales. Para plantas de emergencia de regular capacidad dentro de su rango, se prefiere el diésel como combustible, por ser relativamente económico; ser menos inflamable, y tener un mayor poder calorífico que otros combustibles. Plantas de Emergencia de hasta 15Kw – Gasolina, Gas Plantas de Emergencia de hasta 100Kw – Gasolina, Gas o Diesel Plantas de Emergencia de hasta 500Kw – Diesel y Gas Plantas de Emergencia hasta 2,000Kw – Diésel y Gas (Cogeneración)

1.2.2 Por tipo de operación

Operación automática Se dice que una planta es automática cuando opera por sí sola, realizando cinco funciones: Arrancar, Proteger, Transferir carga, Retransferir carga, Paro, solo requiere de supervisión y mantenimiento preventivo. Son utilizadas en industrias, centros comerciales, hospitales, hoteles, aeropuertos, etc. Estas plantas se arrancan, paran y se protegen en forma totalmente automática, supervisando la corriente eléctrica de la red comercial. Dichas plantas son utilizadas sólo en servicio de emergencia: a) Los selectores del control maestro deben estar ubicados en la posición de automático. El control maestro es una tarjeta electrónica que se encarga de controlar y proteger el motor de la planta eléctrica.

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b) En caso de fallar la energía normal suministrada por la compañía de servicios eléctricos, la planta arrancará con un retardo de 3 a 5 segundos después del corte del fluido eléctrico. Luego la energía eléctrica generada por la planta es conducida a los diferentes circuitos del sistema de emergencia a través del panel de transferencia, a esta operación se le conoce como transferencia de energía. c) Después de 25 segundos de normalizado el servicio de energía eléctrica de la compañía suministradora, automáticamente se realiza la re transferencia (la carga es alimentada nuevamente por la energía eléctrica del servicio normal) quedando aproximadamente 5 minutos encendida la planta para el enfriamiento del motor. El apagado del equipo es automático.

Operación manual Las plantas manuales, son aquéllas que requieren que se opere manualmente un interruptor para arrancar o parar dicha planta. Normalmente estas plantas se utilizan en aquellos lugares en donde no se cuenta con energía eléctrica comercial, tales como: Construcción, aserraderos, poblados pequeños, etc. por lo que su servicio es continuo. También se utilizan en lugares donde la falta de energía puede permanecer durante algunos minutos, mientras una persona acude al lugar donde está instalada la planta para arrancarla y hacer manualmente la transferencia. Por ejemplo; casas, algunos comercios pequeños e industrias que no manejan procesos delicados y equipos en renta por evento. En esta modalidad, se verifica el buen funcionamiento de la planta sin interrumpir la alimentación normal de la energía eléctrica. El selector de control maestro debe colocarse en la posición de “Manual”. Como medida de seguridad para que la planta eléctrica trabaje sin carga (en vacío), se debe colocar el interruptor principal “Main” del generador en posición de apagado off. Recomendación: El arranque manual es solo para realizar pruebas. Son aquellas que requieren para su operación que se opere manualmente un interruptor para arrancar o parar dicha planta. 1.2.3. Por tipo de servicio

Servicio continuo Son aquellas que operan por varias horas, entre 300 y 500 horas por año. Y se utilizan en lugares alejados donde las Compañías Suministradoras no tienen acceso, en otras palabras, donde no hay suministro; por ejemplo, en las estaciones receptoras de radio y televisión, en lugares donde se tengan computadoras (centros de cómputo), aserraderos, etc. así mismo como en lugares donde es indispensable la continuidad de servicio

Servicio de emergencia. Son aquellas que operan hasta 300 horas por año. Y se utilizan en lugares donde se tienen sistemas de distribución por parte de las Compañías Suministradoras y donde se requiere que nunca falte la energía: Hoteles, Hospitales, Centros Comerciales, Aeropuertos, etc. Las plantas eléctricas de emergencia, se utilizan en los sistemas de distribución modernos que usan frecuentemente dos o más fuentes de alimentación, debido a razones de seguridad y/o economía de las instalaciones en donde es esencial mantener el servicio eléctrico sin interrupciones, por ejemplo:

Dentro de hospitales, específicamente en áreas de cirugía, recuperación, cuidado intensivo, salas de tratamiento, etc.

Para la operación de servicios de importancia crítica como elevadores públicos. Para instalaciones de alumbrado de locales a los cuales acude un gran número de personas (estadios deportivos,

aeropuertos, comercios, transportes colectivos, hoteles, cines, etc.) En la industria de proceso continuo. En instalaciones de computadoras, bancos de memoria, equipos de procesamiento de datos, radares, etc.

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1.3 COMPONENTES DE UN SISTEMA GENERADOR Grupo motor generador A. Tablero de transferencia B. Conexión del generador al tablero de transferencia C. Tubería de escape de humos del motor D. Chimenea de escape al silenciador E. Trampa de condensación F. Válvula de drenaje G. Tubería de alimentación de combustible H. Tanque de combustible I. Capuchón de ventilación del tanque de combustible J. Válvula de llenado del tanque K. Tanque de reserva L. Tubería de retorno M. Tubo de alivio N. Acumuladores para excitación del generador

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UNIDAD DOS ELECTRICIDAD BASICA 2. 1 INTRODUCCION La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético. 2.1.1 FORMAS BÁSICAS DE PRODUCIR ELECTRICIDAD Para producir electricidad se tienen que poner en movimiento a los electrones, esto sería posible a través de alguna de las seis formas de producirla: A) Por frotamiento. Consiste en tener un pedazo de piel y una barra de baquelita que al frotar una con otra, el pedazo de piel llega a ceder electrones a la barra y en esta forma se pone en movimiento a los electrones. B) Por magnetismo. Se produce cuando un imán natural se mueve de un lado a otro sobre un alambre, que al hacer contacto con las líneas de fuerza del imán, éste empieza a tener movimiento de electrones en su últimas orbitas. También se produce cuando el imán está en reposo y el alambre se mueve continuamente en círculo. C) Por acción química. Para producir electricidad por acción química se necesita contar con un recipiente que debe tener dos placas, una de zinc y otra de cobre, sumergidas en agua acidulada ó compuestos salinos ( electrolito ) que al entrar en contacto, se tiene un desplazamiento de electrones en la placa de zinc y se dirigen hacia la placa de cobre. La placa de zinc que cede electrones se le llama terminal positiva y la que acepta terminal negativa. D) Por presión. Para tener electricidad en esta forma se coloca un cristal (cuarzo) en medio de dos placas metálicas y se ejerce presión entre ellas, esto hace que en el cristal se muevan los electrones hacia las placas. En esta forma, los materiales que se tienen para producir electricidad son el cuarzo, la termalina y las sales de rochelle. E) Por luz. Esta forma es cuando la luz incide sobre una célula fotoeléctrica, que está formada por una capa de un material transparente de selenio y otra capa de aleación de hierro, que al entrar en contacto esto hace que los electrones se desplacen. F) Por calor. Esta forma se presenta al trenzar dos alambres (termopar) por ejemplo, uno de hierro y otro de cobre y al aplicar el calor en la unión, esto hace que los electrones se empiecen a mover. 2.2 DEFINICIONES BASICAS Definición de corriente eléctrica La corriente eléctrica es la tasa de flujo de carga que pasa por un determinado punto de un circuito eléctrico, medido en Culombios/segundo, denominado Ampere

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Intensidad de la corriente eléctrica. La unidad de la intensidad de corriente eléctrica en el S.I. es el Ampere. A esta unidad se le designa “Ampere” en honor al físico francés: Andre-Marie Ampere, por lo tanto:

I= Q / t Dónde: I = Intensidad de Corriente eléctrica expresada en Amperes (A). Q =Carga eléctrica expresada en Coulomb (C). t = Tiempo expresado en Segundos (s). Definición de Resistencia eléctrica Oposición que presenta un conductor al paso de la corriente eléctrica y depende de cada material. La unidad de resistencia eléctrica del Sistema Internacional es el Ohm (Ω)

R= 𝝆 𝑳

𝑨

Dónde: R = Resistencia en Ohms (Ω) = Resistividad característica de cada material en Ω ·mm2/m L = Longitud en metros (m) A = Área ó sección transversal en mm2 Definición de Voltaje La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. Su unidad de medida es el voltio.

V= W / q

Donde: V = Diferencia de Potencial expresado en Voltios (V). q = Carga eléctrica puntual expresada en Coulomb (C). W = Trabajo expresado en Joules (J). 2.3 LEY DE OHM El físico alemán George Simon Ohm, encontró la relación que existe entre la corriente eléctrica, la fuerza electromotriz y la resistencia. Al estar haciendo experimentos encontró que a mayor resistencia que presente un material, será menor la corriente eléctrica que fluirá por el mismo; pero en cambio, cuando es menor su resistencia se tiene un mayor flujo de electrones, esto cuando se tiene constante la fuerza electromotriz. Observando esta relación, él planteo la siguiente ley: “La intensidad de corriente eléctrica que se establece en un circuito es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia”

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2.4 TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA DIRECTA Y ALTERNA Ya se ha planteado que la aplicación de un campo eléctrico “E” a un conductor, establece en él una corriente eléctrica, cuyo sentido (convencional) es el mismo que el vector “E”. Si el sentido del campo eléctrico aplicado permanece constante, el sentido de la corriente también se mantendrá inalterado, es decir, las cargas se desplazarán continuamente en un mismo sentido en el conductor. na corriente de esta clase, recibe el nombre de “corriente continua (CC)” ó bien “corriente directa (CD)”. La figura 2.6 muestra la gráfica para una corriente directa ó continua:

Gráfica de una CC ó CD.

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El otro tipo de corriente que existe es el llamado “corriente alterna” simbolizada como “CA”. Está formada, como su nombre lo indica por dos alternancias: una positiva (semiciclo positivo) y otra negativa (semiciclo negativo), formando ambas lo que se conoce con el nombre de ciclo. Por lo tanto, la corriente alterna está formada por ciclos, el número de ciclos que se generan en 1 segundo, se le da el nombre de frecuencia: 1 cps = 1 Hertz La frecuencia con la cual se trabaja en la Ciudad de México y en toda la república es de 60 ciclos por segundo ó bien, 60 Hz.

Gráfica de la forma de onda. La corriente alterna se obtiene a través de los generadores de CA llamados “alternadores” (un alternador es una máquina eléctrica rotativa que transforma la energía mecánica en energía eléctrica). La figura 2.8 muestra el esquema elemental de un generador de CA:

Esquema elemental de un generador de CA.

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UNIDAD TRES MAGNETISMO, ELECTROMAGNETISMO Y GENERADORES 3.1 MAGNETISMO E INDUCCIÓN MAGNETICA El magnetismo se usa para producir un flujo de corriente y se necesitan conocimientos de magnetismo para entender cómo se genera y se usa la electricidad. Hace más de 200 años los griegos descubrieron cierta clase de piedra que tenía la particularidad de atraer pedazos de hierro. Esta piedra se llama Magnetita. Debido a sus características principales la magnetita se considera un material natural por que atrae materiales magnéticos. La mayoría de los imanes modernos no son imanes naturales si no que son artificiales. Los materiales magnéticos son aquellos que fácilmente se convierten en imanes. Hay tres elementos que se pueden se pueden clasificar como magnéticos: 1) Hierro, 2) Cobalto, 3) Níquel. Uno de los tipos más comunes de imanes es el de barra, los cuales tienen mayor fuerza de atracción en las puntas y la menor en el centro. Los extremos se le llaman polos Norte y Sur. Existen líneas “invisibles” que rodean al imán fluyen de polo norte a polo sur por fuera del imán, mientras que por dentro fluyen de sur a norte, estas líneas se llaman “líneas de fuerza” y el espacio alrededor del imán a través del cual fluyen estas líneas se llama Campo Magnético. 3.1.1 ATRACCIÓN Y REPULSIÓN DE LOS IMANES El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales

Dos polos iguales se repelen Polos Diferentes se atraen

En su estado natural, la mayoría de los materiales magnéticos carecen de propiedades magnéticas, Esto se debe a la disposición de sus moléculas con sus propias polaridades, las cuales se encuentran desordenadas y anulan sus campos unos con otros. Pero es posible magnetizarlos con un grado de simpleza, utilizando una fuerza externa. Por ejemplo, frotando una barra de hierro con un imán. Este hace que las moléculas del hierro queden alineadas en una dirección, produciendo un flujo magnético en los extremos de la pieza de hierro. Una barra de hierro también se puede magnetizar envolviéndole una bobina de alambre. Se pasa corriente en el alambre, produciendo un campo magnético que alinea las moléculas de la barra de hierro. Cuando un alambre de cobre se mueve a través de un campo magnético fluirá una corriente eléctrica por el alambre. Se indujo un voltaje “cortando” las líneas de flujo magnético. A este proceso se le llama Inducción Magnética. Hay tres requisitos para inducir un voltaje en un alambre: 1. Un conductor 2. Un campo magnético 3. Movimiento relativo entre el alambre y el campo magnético 3.2 CORRIENTE Y POTENCIA DE C.A La mayoría de los generadores producen voltajes y corrientes en forma de corriente alterna (C.A.). Hay dos razones para esto:

1. Es más barato producir y distribuir C.A. 2. La C.A. es más versátil que la corriente continua (C.C.)

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3.2.1 POLARIDAD DE LA C.A. En un circuito de CC en serie, la batería impulsa la corriente en un solo sentido porque la polaridad del voltaje es siempre igual. En un circuito de CA, la corriente fluye en una dirección y luego en la otra porque la polaridad del voltaje cambia periódicamente. Como la polaridad de la corriente alterna cambia, el símbolo de la fuente de CC ya no es práctico.

3.2.2 FORMAS DE ONDA Las formas de onda son dibujos que muestran la relación entre el voltaje o la corriente y el tiempo o los grados del ángulo. La onda generalmente se dibuja en un gráfico que consiste en una línea vertical y otra horizontal. La línea vertical indica el valor del voltaje o de la comente mientras que la horizontal indica tiempo o grados. En un circuito de CC, con batería las ondas de voltaje y de corriente son líneas rectas porque el voltaje y la corriente no varían,

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Supongamos que se coloca un interruptor en serie en un circuito de CC y se prende y apaga rítmicamente. El voltaje que aparece sobre el resistor llegaría al máximo y luego a cero con el mismo ritmo con que se acciona el interruptor. Como la dirección del voltaje es positivo, la onda se llama CC Variable.

Si se coloca otra batería en paralelo con la batería Bi, con la polaridad indicada y se acciona rápidamente el interruptor, el voltaje sobre el resistor irá de positivo a negativo al paso que se acciona el interruptor. El voltaje sobre el resistor sería una onda de CA porque cambia de polaridad.

3.2.3 ONDAS SENOIDALES La onda de corriente alterna producidas por un generador electromagnético cambian más gradualmente que la onda cuadrada. Esta onda se llama onda sinusoidal. La onda sinusoidal es más común y generalmente se piensa en ella cuando se habla de CA. Un generador electromagnético produce electricidad convirtiendo la energía mecánica rotacional en una onda sinusoidal. Como el generador produce - la onda girando, la onda se puede trazar usando un círculo. Como un pastel el círculo se puede dividir en S segmentos cada uno de 45°. Se ha trazado un radio a la marca de 0o a la derecha del círculo se traza un gráfico. La línea vertical del gráfico indica el voltaje positivo o negativo, mientras que la horizontal representa el número de grados y el tiempo.

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La curva senoidal se genera haciendo girar el radio en sentido contrario al reloj, empezando en la marca de 0, al pasar el radio por cada marca de 45°, se proyecta una línea a la derecha como se ve. Las marcas correspondientes en la horizontal se proyectan luego hacia arriba para encontrar las líneas que vienen del círculo. Donde se cruzan las líneas, se proyecta un punto de la curva senoidal. La curva completa de 360° se forma uniendo todos estos puntos. 3.2.3.1 CARACTERISTICAS DE LA ONDA SENOIDAL Los generadores producen voltajes y comentes en forma de onda sinusoidal. Es importante conocer las características de las ondas senoidales porque los generadores se clasifican de acuerdo con estas características:

a) CICLO: La onda sinusoidal de CA sube de cero voltios al máximo voltaje positivo en 90° y luego regresa a cero a los 180°. Lo mismo se repite entre 180° y 360°

b) FRECUENCIA: Es el número de ciclos por segundo la figura muestra un ciclo que demora 1 segundo.

La frecuencia sería de 1 ciclo por segundo o CPS. El CPS es el antiguo término para frecuencia y aún se ve a veces. El término Hertz, abreviando Hz, es el que se usa ahora para indicar la frecuencia. En la imagen anterior, la frecuencia es 1 Hz. En muchos casos, se presentan varios ciclos en un tiempo dado. Si ocurren 5 ciclos en un lapso de 5 segundos, la frecuencia se puede calcular con la sig. formula. Frecuencia= # de ciclos / Tiempo

La frecuencia de la corriente alterna en los Estados Unidos como en México es de 60 Hz, pero en muchos otros países es de 50Hz.

c) PERIODO El periodo de onda para una onda sinusoidal es el tiempo que-toma para completar un ciclo. El periodo se pude calcular de la sig. manera: Periodo = 1 / Frecuencia Para una onda sinusoidal de 60 Hz, el período sería: P = 1 / 60 Hz. Entre dos o más ondas sinusoidales. Supongamos que tenemos dos ondas sinusoidales, V1 y V2, con un período de 1 segundo. Si ambos voltajes alcanzan su valor más alto en el mismo momento de tiempo, los voltajes están en fase

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d) DIFERENCIA DE FASE La diferencia de fase es la diferencia en grados entre dos ó más ondas senoidales. Supongamos que tenemos dos ondas V1 y V2 con un periodo de 1 segundo. Si ambos voltajes alcanzan su máximo valor en el mismo momento los voltajes están en fase.

Si una onda sinusoidal (Va) empieza 'A de segundo después de la otra, existiría una diferencia de fases de 90°, entre los voltajes V1 y V2. Hay diferentes formas de expresar la diferencia de fases. Todas las siguientes expresiones significan lo mismo cuando se aplican a la diferencia de fases:

1. V1 está desfasada 90° con V2 2. V2 está 90° atrasado respecto a V1 3. V1 está 90° adelantado respecto a V2

e) AMPLITUD La máxima altura o máximo valor de una onda sinusoidal se llama amplitud f) VALOR DE PICO A PICO La amplitud se mide en valores pico o de pico a pico. Durante un ciclo completo de una onda sinusoidal, ocurre un pico positivo a los 90° y un pico negativo a los 270°. La distancia entre los picos positivo y negativo es llamado valor de pico a pico (P-P)

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g) VALOR PROMEDIO DE UNA ONDA SENOIDAL Los voltajes y corrientes de las ondas senoidales varían constantemente, asiéndolos difíciles de medir. Una forma de medir una forma senoidal es por su valor promedio. El valor promedio de una corriente o de un voltaje senoidal se halla tomando la suma de todos los puntos instantáneos a lo largo de la parte positiva de la curva y dividiendo por el número total de puntos. Si se usaran todos los puntos instantáneos, el valor promedio de la onda senoidal (a) Si se usa tanto la parte positiva como la negativa de la onda sinusoidal para calcular el valor promedio, el voltaje o la corriente promedio serían cero (un voltaje positivo sumado a uno negativo da cero) (b)

h) VALOR EFECTIVO El valor promedio de una onda senoidal completa es igual a cero, lo cual no sirve de mucho cuando se trata de comparar los efectos caloríficos de la CC y la CA. Para comparar los efectos caloríficos de la CC y la CA se usa el Valor Efectivo, (fig. 2.30). El valor efectivo se llama Raíz Cuadrada de la Medida de los Cuadrados o valor RCMC por el método empleado en encontrarlo.

Los voltímetros y amperímetros de CA miden el voltaje y la corriente en valores RCMC. Los voltímetros y amperímetros de CA se usan de la misma forma que los de CC. 3.3 POTENCIA DE LA CORRIENTE ALTERNA La energía eléctrica usada en la industria se consume casi exclusivamente en forma de CA. La energía de CA es consumida por diversas cargas. Una carga-eléctrica es un aparato que requiere corriente y voltaje para funcionar. En la industria, una carga frecuente es un motor eléctrico. Las diferentes cargas tienen diferentes efectos sobre la fuente de potencia, que generalmente es un generador electromagnético. 3.2.4 TIPOS DE CARGAS EN CA CARGAS RESISTIVAS La potencia CA se pude usar en una carga resistiva. Las cargas resistivas ofrecen la misma oposición al paso de los electrones en CA como en CC, las leyes de Ohm y de potencia se aplican igualmente a los circuitos resistivos de CA que a los de CC. De los circuitos CC se sabe que: V = IR P = IV I = V/R P=I 2 R R = V/I P= V/R Estas seis fórmulas muestran la relación entre voltaje, corriente, resistencia y potencia y pueden aplicarse a circuitos resistivos de CC y CA. en los circuitos CA se usan los valores eficaces al aplicar las leyes de Ohm y de potencia.

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En un circuito resistivo de CA un aumento en el voltaje ocasionará un aumento en la corriente. En el pico positivo, a medida que el voltaje aumenta en el tiempo, la corriente aumenta a la par. Lo mismo sucede en el pico negativo. Como el voltaje y la comente cambian a la misma velocidad, el voltaje y la corriente están en fase.

Para hallar la potencia total consumida en un circuito de CA resistivo se puede hallar multiplicandos puntos instantáneos a lo largo de las curvas de voltaje y de corriente. La curva de potencia para el pico positivo, se halla multiplicando los puntos sobre las curvas positivas de voltaje y de corriente. La curva de potencia que resulta es positiva porque el voltaje y la corriente son positivos. La curva correspondiente al pico negativo se puede hallar por el mismo método. La curva de potencia sigue siendo positiva porque se multiplica una corriente negativa por un voltaje negativo.

Un circuito de CA que solo tiene resistencia siempre tendrá una curva de potencia positiva. Las cargas más efectivas, en términos de potencia son resistivas. La mayor parte de las cargas industriales no son resistivas sino inductivas. CARGAS INDUCTIVAS Un motor eléctrico es una carga inductiva frecuente. Como el motor es inductivo tiende a bajar la eficiencia del circuito. Un inductor es una bobina de alambre que se opone a cambios en la corriente. Cuando se aplica CA a un inductor, se genera un campo magnético constantemente variable alrededor de él, lo cual hace que el inductor se oponga a la CA. Esta oposición a la CA por un inductor se llama Reactancia Inductiva.

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La Reactancia Inductiva siempre hace que la comente se atrase 90° con respecto al voltaje. En un circuito con un Inductor y una fuente de CA, la corriente está atrasada 90° con respecto al voltaje porque cuando el voltaje es máximo, la corriente es cero.

La potencia CA en un circuito resistivo se disipa en forma de calor. Aunque el inductor se opone al flujo de la comente, no se disipa calor. El inductor solo "parece" consumir potencia. La razón es que el inductor muestra tanto potencia positiva como negativa. La siguiente imagen muestra un circuito inductivo con sus ondas correspondientes. Se ve en el gráfico que durante los primeros 90° el voltaje es positivo y la corriente es negativa

Para hallar la curva de potencia resultante, la comente negativa se multiplica por un voltaje positivo, de modo que la curva de potencia aparece negativa. De 90° a 180°, tanto la comente como el voltaje son positivos de modo que la curva de potencia que resulta también es positiva. Multiplicando entre sí los valores instantáneos de voltaje y corriente se obtiene la curva de potencia positiva o negativa. Estos picos positivos y negativos son iguales en amplitud, de manera que, sumados, el resultado es cero. El inductor no consume potencia real. Aunque el inductor no utilice potencia real, el generador de CA tiene que entregarle corriente y voltaje. Esta comente y este voltaje no realizan ningún trabajo, de manera que la eficiencia del circuito se reduce con una carga inductiva. CARGAS CAPACITIVAS Una carga capacitiva tiene el mismo efecto sobre un generador que una carga inductiva. Sin embargo, algunas características de un capacitor son contrarias a las de un inductor. Un capacitor se opone a cambios en el voltaje.

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Cuando se aplica una CA el capacitor, el capacitor hace que la corriente se adelante 90 al voltaje. La siguiente imagen muestra un circuito de CA capacitivo. En un circuito capacitivo, la corriente se adelanta porque la corriente es máxima en 0o, mientras el voltaje es mínimo. Esto es lo contrario de un inductor. Como el inductor, el capacitor no consume potencia real porque también muestra potencia positiva y negativa.

Las curvas de potencia, se hallan de la misma forma que se usó para el inductor. Sin embargo, la situación es la contraría del inductor. Esto es importante cuando se trata de corregir un problema que ocurre al usar cargas inductivas.

3.2.5 FENÓMENOS EN MOTORES ELECTRICOS En los motores industriales que se componen de muchas bobinas de alambre, hay características de inductancia y resistencia. Las bobinas hacen que la corriente se atrase con respecto al voltaje, como en un inductor y debido a la longitud del alambre, el motor también tiene resistencia. Un motor puede considerarse como un inductor en serie con un resistor 3.2.5.1 POTENCIA REAL En la figura un generador está suministrando potencia a un motor. El resistor de esta, es el único elemento que consume potencia. La potencia consumida por el resistor se llama potencia real. La potencia real se mide en watts y se puede calcular usando la fórmula PV = I2R

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3.2.5.2 POTENCIA APARENTE El inductor no consume potencia real. Sin embargo, para el generador, el inductor parece consumir potencia porque se opone al paso de la corriente (reactancia inductiva) y porque hay una caída de voltaje a través de él. La potencia total usada por el inductor y el resistor, se llama apropiadamente Potencia Aparente. (PA). La potencia aparente se mide en voltamperios (VA) para distinguirla de la potencia real (PR). La potencia aparente para un circuito inductivo se puede hallar multiplicando la corriente total por el voltaje aplicado:

PA = VA X It 3.2.5.3 FACTOR DE POTENCIA La eficiencia de un circuito inductivo depende de la relación de la potencia re a la potencia aparente. La relación de la potencia real a la potencia aparente se llama Factor de Potencia (FP) y se puede hallar con la fórmula:

FP = PR / PA Como el factor de potencia es un cociente, carece de unidades. El factor de potencia es una medida de la eficiencia de un circuito inductivo. Entre más cercano esté la potencia aparente a la potencia real, más eficiente será el circuito inductivo. El mejor FP es 1 y solo se presenta cuando la Potencia Real (PR) = Potencia Aparente (PA). Para alcanzar la máxima eficiencia, el FP debe aproximarse lo más posible a uno. El proceso de aumentar el factor de potencia se llama Corrección del Factor de Potencia. Hay vanas formas de corregir el factor de potencia. El más común es por medio de capacitores. En la (a) se muestra un generador dando potencia a un motor. El generador tiene que suministrar tanto la potencia positiva come la negativa. La potencia negativa no hace ningún trabajo útil de modo que rebaja la eficiencia del circuito. En la fig. (b.), se ha agregado un capacitor al motor para cancelar los efectos de la potencia negativa causados por las reactancias inductivas del motor. La razón por la cual el capacitor corrige el factor de potencia es que el capacitor tiene características de potencia negativa opuestas a las del inductor. 3.3 GENERADOR 3.3.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El generador más simple de CC consta de una sola espira de alambre que gira dentro de un campo magnético, más un conmutador y escobillas. Al girar la espira, se genera un voltaje de CA entre sus dos extremos. El voltaje de CA se convierte entonces a CC por la acción del conmutador y las escobillas. El conmutador cambia la CA a CC, cambiando efectivamente la conexión de escobillas de un extremo a otro de la bobina rotatoria, cada vez que el voltaje inducido en la espira invierte su polaridad. Esta interrupción se efectúa de tal manera que una escobilla siempre está en contacto con el extremo positivo de la espira, en tanto que la otra escobilla siempre está en contacto con el extremo negativo de la espira. Por tanto el voltaje existente entre las escobillas, que es el voltaje de salida del generador es de CC. Si se elimina el conmutador, uniendo cada escobilla conectada permanentemente con un extremo de la espira rotatoria, el voltaje que hay entre las escobillas sería exactamente el voltaje existente en los extremos de la bobina. Como se sabe, éste es un voltaje de CA. Así pues, eliminando el conmutador y conectando permanentemente, en alguna forma, las escobillas a extremos opuestos de la espira, el generador básico de CC se puede convertir en un generador simple de CA. Naturalmente, los extremos de la espira no pueden conectarse directamente a las escobillas debido a que los extremos deben girar libremente con la espira; si no pudieran girar libremente, al girar la espira se torcerían hasta romperse. Así pues, de alguna manera, las escobillas deben estar conectadas permanentemente a los extremos de la bobina sin interferir con su capacidad de girar, como se verá a continuación.

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Anillos rozantes El conmutador de un generador de CC cumple con dos funciones: 1) Convierte el voltaje inducido de CA en CC. 2) Constituye un medio para comunicar el voltaje inducido a las escobillas y, en consecuencia, a un circuito externo. En un generador de CA no se requiere convertir de CA a CC, de manera que, en lugar de conmutador, todo lo que se necesita es un medio para comunicar el voltaje inducido a las escobillas. Esto se logra instalando anillos metálicos en los extremos de la bobina rotatoria. Cada anillo se ajusta a un extremo de la bobina y ambos anillos giran al girar la bobina. Estos anillos se llaman anillos rozantes.

Fig. 3.1 Esquema de un generador básico de CA.

Cada anillo rozante está permanentemente conectado al extremo respectivo de la bobina rotatoria, de manera que el voltaje inducido en la bobina aparece entre los anillos. Las escobillas están unidas a los anillos rozantes haciendo contacto eléctrico con ellos. Al girar la bobina, los anillos rozantes se deslizan a lo largo de las escobillas manteniendo siempre contacto eléctrico con ellas. Así pues, cada escobilla está siempre en contacto con el anillo rozante correspondiente, el cual, a su vez, está permanentemente conectado a un extremo de la bobina. El resultado es que entre las escobillas se genera un voltaje de CA inducido en la bobina y éste puede transmitirse a un circuito externo. Generación de una salida de onda seno La salida de un generador simple de CA de una espira es igual al voltaje inducido en ambos lados de la bobina al cortar éstos las líneas magnéticas de flujo. Cuando no se cortan líneas de flujo el voltaje es nulo; y cuando se corta el número máximo de líneas de flujo, el voltaje es máximo. Como se aprecia en la fig. 3.2 en un generador de CA de dos polos, el voltaje llega a cero y alcanza un máximo de dos veces durante una rotación completa de la espira. Estas variaciones siguen una onda sinusoidal.

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Así pues, para una rotación completa que corresponde a 360º de rotación, el voltaje generado corresponde a 360º eléctricos.

Fig 3.2 Forma de onda de salida de un Generador de CA.

Aumento del número de polos En la Figura se aprecia que el voltaje de salida de un generador de CA es máximo cuando los lados de la espira pasan frente a los centros de los polos. La razón es que, en estos puntos, los lados de la bobina cortan el número máximo de líneas de flujo. Si se usaran cuatro polos en lugar de dos, el voltaje de salida seguiría alcanzando su valor máximo cuando los lados de la bobina pasaran frente a los centros de los polos. Sin embargo, como el número de polos se ha duplicado, el voltaje sería máximo cuatro veces durante cada rotación completa de la espira en lugar de dos veces, como ocurre en el caso de un generador de dos polos. Si entre los polos existen espacios iguales, esto significa que se genera un ciclo de una onda sinusoidal en el voltaje de salida cada vez que la espira se transporta 180º, o sea la mitad de una rotación. Por lo tanto, la frecuencia del voltaje de salida de CA es lo doble de la velocidad de rotación de la espira. Por ejemplo, si la espira gira 30 veces en un segundo, la frecuencia del voltaje es de 60 cps. Debe ser obvio que, para determinada velocidad de rotación cuanto mayor número de polos se tenga, más alta será la frecuencia del voltaje del generador. Para entender mejor el aumento del número de polos en un generador eléctrico, tenemos la siguiente expresión que nos involucra la frecuencia, la velocidad síncrona y el número de polos.

𝑉𝑠 =120 𝑓

𝑁𝑜. 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑙𝑜𝑠… … … … … … … … . . (1)

Si aplicamos la fórmula (1) podremos obtener la velocidad a la cual gira nuestro generador, así que si sustituimos f=60 y 4 polos se tiene una velocidad de 1800 rpm. Esto quiere decir que nuestro generador en un grupo electrógeno es impulsado por el motor Diesel a 1800 rpm para que el voltaje trifásico sea generado con una frecuencia de 60 Hz. Con base en lo anterior se tiene que de acuerdo a la formula si aumentamos el número de polos, la velocidad síncrona tiende a disminuir y la frecuencia tiende a aumentar. Por lo que cabe destacar que dependiendo de la aplicación que vayamos a realizar es necesario tomar en cuenta la frecuencia a manejar, la velocidad síncrona que originaría dicha frecuencia y todo esto en función del número de polos del generador.

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3.3.2 Producción del campo magnético El campo magnético necesario para que funcione un generador de CA es producido por un devanado de campo, igual que en el caso de los generadores de CC. Téngase presente que el devanado de campo es un electroimán y, por lo tanto, necesita corriente para producir su campo magnético. En un generador de CC, la corriente para el devanado de campo puede obtenerse conectando el devanado a una fuente externa de voltaje y, en este caso, el generador es un generador excitado separadamente. O bien, la corriente de excitación del devanado de campo puede producirse conectando el devanado a la salida del generador, constituyendo un generador autoexcitado. Sin embargo, en ambos casos, e independientemente de que el generador de CC esté excitado separadamente o autoexcitado, el voltaje aplicado al devanado de campo es de CC. Esto es necesario ya que se requiere una corriente de excitación de CC para que el generador funcione debidamente. Como resultado, no se puede usar autoexcitación para los generadores de CA, ya que su salida es de CA. Entonces deben usarse fuentes de voltaje de CC separadas para alimentar la corriente a los devanados de campo. En muchos generadores de CA, la fuente de voltaje de CC para el devanado de campo es un pequeño generador de CC.

Excitación externa de un generador de CA.

3.4.3. Generadores de CA con armadura estacionaria Cuando un generador de CA produce una cantidad de potencia relativamente pequeña, los anillos rozantes operan satisfactoriamente. Por otra parte, cuando se manejan potencias elevadas, resulta cada vez más aislar suficientemente sus anillos rozantes y por lo tanto, éstos se convierten en motivo frecuente de problemas. Debido a esto la mayoría de los generadores de CA tienen una armadura estacionaria y un campo rotatorio. En estos generadores, las bobinas de armadura están montadas permanentemente con arreglo a la circunferencia interna de la cubierta del generador, en tanto que las bobinas de campo y sus piezas polares están montadas sobre un eje y giran dentro de la armadura estacionaria. En el campo de una armadura estacionaria, la salida del generador puede conectarse directamente a un circuito externo sin necesidad de anillos rozantes ni escobillas, lo cual elimina los problemas de aislamiento que existirían si fuese necesario producir corrientes y voltajes elevados a la carga, por medio de anillos rozantes.

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Naturalmente, como el devanado de campo gira, deben usarse anillos rozantes para conectar el devanado a su fuente externa de excitación de CC. Sin embargo, los voltajes y corrientes que se manejan son pequeños, comparados con los de armadura y no hay dificultad en suministrar el aislamiento suficiente. Otra ventaja en usar una armadura estacionaria es que hace posible velocidades de rotación mucho más altas y por lo tanto, voltajes más altos de los que se pueden obtener con armaduras rotatorias; esto se debe nuevamente a la dificultad que hay en aislarla. A velocidades de rotación muy elevadas, la elevada fuerza centrífuga que resulta hace difícil aislar adecuadamente el devanado de armadura. Este problema no existe cuando el devanado de campo gira a altas velocidades. En tanto que todos los generadores de CC constan de una armadura rotatoria y un campo estacionario, la mayor parte de los generadores de CA tienen una armadura estacionara y un campo rotatorio. En el caso de una armadura estacionaria, se pueden producir voltajes mucho mayores que los que son posibles con generadores de armadura rotatoria. La parte de un generador que gira se llama rotor en tanto que la parte estacionaria recibe el nombre estator.

Generador 1 Fasecon Armadura Estacionaria y Campo Rotatorio

3.4 GENERADORES TRIFÁSICOS 3.4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. Los generadores trifásicos tienen tres devanados espaciados igualmente y tres voltajes de salida defasados 120º entre sí. En la Figura se muestra un generador simple trifásico de espira rotatoria, incluyendo las formas de onda. Físicamente, las espiras adyacentes están separadas por un ángulo equivalente a 60º de rotación. Sin embargo, los extremos de la espira están conectados a los anillos rozantes de manera que la tensión 1 está adelantada 120º con respecto a la tensión 2; y la tensión 2, a su vez está adelantada 120º con respecto a la tensión 3.

Generador trifásico de espira rotatoria

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También se muestra un diagrama simplificado de un generador trifásico de armadura estacionaria. En este diagrama, las bobinas de cada devanado se combinan y están representadas por una sola. Además, no aparece el campo rotatorio. La ilustración muestra que el generador trifásico tiene tres devanados de armadura separados, desfasados 120º.

Fig. 3.6 Generador 3de armadura estacionaria

Es necesario hacer notar que los generadores trifásicos son los más importantes para la generación de energía eléctrica en las plantas de emergencia y es por ello que se hacen mención los principios de funcionamiento. Regulación del generador 3 fases Cuando cambia la carga en un generador de CA, el voltaje de salida también tiende a cambiar; la principal razón de ello es el cambio de caída de voltaje en el devanado de armadura, ocasionado por el cambio en la corriente de carga, por lo que en un generador de CA se tiene una caída IR y una caída IXL producida por la corriente alterna que fluye a través de la inductancia del devanado. La caída depende sólo de la cantidad de cambio en la carga; pero la caída IXL depende también del factor de potencia del circuito. Así pues, el voltaje de salida de generadores de CA varía con los cambios en la corriente de carga lo mismo que con todo cambio en el factor de potencia. Como resultado, un generador de CA que tiene una regulación satisfactoria para un valor de factor de potencia puede tener una mala regulación con otro factor de potencia. Ahora, debido a la regulación inherentemente mala, los generadores de CA están provistos de algún medio auxiliar de regulación. Los reguladores auxiliares usados, independientemente de que sean operados manualmente o de que funcionen de manera automática, cumplen su función básicamente de la misma manera; censan el voltaje de salida del generador y, cuando éste cambia, ocasionan un cambio correspondiente en la corriente de cambio de la fuente excitadora que suministra la corriente de campo al generador. Así pues, si el voltaje de salida del generador se reduce, el regulador produce un aumento en la corriente de campo de la fuente excitadora. Por lo tanto, el voltaje de salida de la fuente excitadora aumenta, haciendo que también aumente la corriente en el devanado de campo del generador. Como resultado, el campo magnético del generador aumenta en intensidad y eleva el voltaje del generador a su amplitud original. Una secuencia de eventos similar pero opuesta ocurre cuando el regulador siente una disminución en el voltaje de salida del generador.

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UNIDAD CUATRO SISTEMAS DEL MOTOR 4.1 SISTEMA MECANICO 4.1.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El motor de combustión interna (Ciclo Otto) trabaja en 4 tiempos que son la admisión, la compresión, la explosión y el escape: En el primer tiempo o admisión, el cigüeñal arrastra hacia abajo el émbolo, aspirando en el cilindro la mezcla carburante que está formada por gasolina y aire procedente del carburador. En el segundo tiempo se efectúa la compresión. El cigüeñal hace subir el émbolo, el cual comprime fuertemente la mezcla carburante en la cámara de combustión. En el tercer tiempo, se efectúa la explosión cuando la chispa que salta entre los electrodos de la bujía inflama la mezcla, produciéndose una violenta dilatación de los gases de combustión que se expanden y empujan el émbolo, el cual produce trabajo mecánico al mover el cigüeñal. Por último, en el cuarto tiempo, los gases de combustión se escapan cuando el émbolo vuelve a subir y los expulsa hacia el exterior, saliendo por el mofle de la planta de emergencia. Naturalmente que la apertura de las válvulas de admisión y de escape, así como la producción de la chispa en la cámara de combustión, se obtienen mediante mecanismos sincronizados en el cigüeñal. De acuerdo a la descripción anterior, comprendemos que si la explosión dentro del cilindro no es suave y genera un tirón irregular, la fuerza explosiva golpea al émbolo demasiado rápido, cuando aún está bajando en el cilindro.

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4.1.2 COMBUSTIÓN: Proceso de oxidación rápida de una sustancia, acompañado de un aumento de calor y frecuentemente de luz. En el caso de los combustibles comunes, el proceso consiste en una reacción química con el oxígeno de la atmósfera que lleva a la formación de dióxido de carbono, monóxido de carbono y agua, junto con otros productos como dióxido de azufre, que proceden de los componentes menores del combustible. Los elementos necesarios para la combustión y para que ella se produzca a base de una reacción química, son los siguientes: El combustible La presencia de oxígeno Un medio para iniciar la reacción química

LA CAMARA DE COMBUSTIÓN ES PRODUCIDA EN EL INTERIOR DEL CILINDRO

4.1.3 EL MOTOR DIESEL (Ciclo Diesel) Existen varios tipos de motores que accionan a un generador eléctrico, en la industria es el de mayor importancia el que funciona con combustible diésel. El motor diésel funciona de forma semejante al motor de gasolina. La principal diferencia que hay entre ellos consiste, en que el motor diésel, se emplea un grado de comprensión bastante más elevado. En esta comprensión hay una gran elevación de la temperatura, por lo que no hay necesidad de una chispa eléctrica. Además, este motor es más económico, puesto que funciona con combustibles más pesados. La combustión tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presión constante. La mayoría de los motores diésel tienen también cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera fase se absorbe solamente aire hacia la cámara de combustión. En la segunda fase, la de compresión, el aire se comprime a una fracción mínima de su volumen original y se calienta hasta unos 440 ºC a causa de la compresión. Al final de la fase de compresión el combustible vaporizado se inyecta dentro de la cámara de combustión y arde inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire.

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Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La combustión empuja el pistón hacia atrás en la tercera fase, la de potencia. La cuarta fase es, la fase de expulsión de la mezcla de los gases y de la combustión. Por lo tanto, en los motores diésel no existe ninguna chispa para la combustión, la iniciación de este proceso se establece por un procedimiento de autoencendido basado en la alta temperatura que el aire alcanza cuando se ve sometido a compresión. Así pues la temperatura alcanzada será la que determine el inicio de la combustión. Esta situación se presenta en el gasóleo a una temperatura mínima de 270oC. De hecho, en la práctica, la temperatura que debe alcanzar el aire debe ser del orden de los 500oC.

FIG. VALORES MEDIOS DE LAS TEMPERATURAS EN EL INTERIOR DEL CILINDRO, MEDIDOS EN GRADOS CENTÍGRADOS. La eficiencia de los motores diésel es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Los motores diésel suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles más baratos. Los motores diésel siguen el mismo ciclo de cuatro tiempos explicado en el motor de gasolina, aunque presentan notables diferencias con respecto a éste. En el tiempo de admisión, el motor diésel aspira aire puro, sin mezcla de combustible. En el tiempo de compresión, el aire se comprime mucho más que en el motor de gasolina, con lo que alcanza una temperatura extraordinariamente alta. En el tiempo de explosión no se hace saltar ninguna chispa, los motores diesel carecen de bujías de encendido, sino que se inyecta el gasoil o gasóleo en el cilindro, donde se inflama instantáneamente al contacto con el aire caliente.

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Los motores diesel no tienen carburador; el gobernador (acelerador automático) regula la cantidad de diésel que la bomba de inyección envía a los cilindros.

FIG. PARTES DE UN MOTOR DIESEL DE CUATRO CILINDROS EN LÍNEA

PARTES DEL MOTOR

1. Cadena de distribución. 15. Biela. 2. Eje de levas. 16. Muñequilla del cigüeñal. 3. Tapón de la tapa de balancines. 17. Prefiltro de aceite. 4. Conducto de aire – acción. 18. Bomba de aceite. 5. Tapa de balancines. 19. Aceite en el cárter. 6. Inyector. 20. Puntos de anclaje. 7. Paredes de los cilindros. 21. Polea del cigüeñal. 8. Pistón. 22. Marcas de puesta a punto. 9. Cámara de refrigeración del bloque. 23. Ventilador. 10. Corona dentada del volante. 24. Eje de accionamiento de la bomba de aceite. 11. Volante de inercia. 25. Piñón de accionamiento de la bomba de inyección. 12. Contrapeso del cigüeñal. 26. Válvula. 13. Cuello del cigüeñal. 27. Muelle de válvula. 14. Bulón. 28. Semi balancín.

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SECCIÓN LONGITUDINAL DE UN MOTOR DE DIEZ CILINDROS EN V

VISTA FRONTAL DE UN MOTOR EN V

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ALGUNOS TAMAÑOS COMERCIALES DE MOTORES DE COMBUSTION, PARA GENERADORES EN PLANTAS DE EMERGENCIA (DIESEL)

Potencia Generador(KW)

Potencia del Motor(HP)

Velocidad (RPM)

Presión Media

Efectiva

Cilindrada (Litros)

(kg/cm2)

Número de Cilindros

75 * 112 1800 7 8.1 4 100 115 1800 6.4 12.17 6 125 202 1800 8 12.17 6 150 235 1800 10 12.17 8 200 315 1800 10 16.2 8 250 505 1800 17 14.6 6 350 660 1800 17 19.5 8 400 790 1800 18 32.2 8 600 1190 1800 18 48.3 12 900 1570 1800 18 64.5 16

TAMAÑOS DE MOTOR DE COMBUSTIÓN 4.1.4 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA La potencia en HP. Las potencias para motores más comunes van desde 112HP hasta 1570HP. La velocidad. Esta depende del número de polos del generador de la planta y es múltiplo de la frecuencia eléctrica. La cilindrada. Se refiere al volumen que admite cada cilindro cuando succiona aire; se multiplica por el número de cilindros de la máquina. El diámetro de los cilindros y su desplazamiento (carrera). La tendencia por la eficiencia de los motores es de reducir el número y tamaño de cilindros, comercialmente ya existen motores de 3 cilindros para generadores de 30 kVA. Condiciones ambientales, tales como presión atmosférica, temperatura y humedad que afectan a la eficiencia del motor en su combustión.

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SISTEMAS DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA

Sistema de enfriamiento. Sistema de admisión de aire y escape. Sistema de combustible. Sistema eléctrico. Sistema de arranque. Sistema de protección.

4.2 SISTEMA DE ENFRIAMIENTO Cuando el motor está funcionando, la temperatura de todas sus piezas se eleva debido al calor de la combustión en la cámara de combustión. Si dejamos esta condición, el motor podría rápidamente sobrecalentarse y dañarse. El equipo de enfriamiento enfría las partes del motor a fin de prevenir el sobrecalentamiento, Dependiendo del método usado, un motor puede ser enfriado por aire o por agua. Sin embargo, el sistema de enfriamiento generalmente más utilizado es el sistema de enfriamiento por agua. Un sistema de enfriamiento por agua es complejo, pero no sólo entrega enfriamiento estable, además, actúa para controlar el ruido del motor. Los motores de combustión interna se enfrían por dos fluidos que son el aire y el agua. El calor que se genera en la cámara de combustión es aproximadamente de 4,500oF y 1/3 del calor producido se debe alejar por el sistema de enfriamiento, si esto no fuera así, las partes metálicas se expanden y el aceite se quema. La refrigeración del motor; que tiene por objeto mantener dentro de los límites de seguridad la temperatura de sus órganos. El refrigerante más empleado es el agua, y el sistema de refrigeración utilizado es el de la circulación forzada mediante bomba. La refrigeración por aire es mucho más simple; consiste en hacer circular una corriente de aire entre los cilindros, que van provistos de aletas para aumentar la superficie de refrigeración.

TRAYECTO DEL REFRIGERANTE EN EL MOTOR

http://www.monografias.com/trabajos6/lide/lide.shtml

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En el momento de la explosión, la temperatura del cilindro es mucho mayor que el punto de fusión del hierro. Si no se refrigeraran, se calentarían tanto que los pistones se bloquearían. Por este motivo los cilindros están dotados de camisas por las que se hace circular agua mediante una bomba impulsada por el cigüeñal. Para que el agua no hierva, el sistema de refrigeración está dotado de un radiador que tiene diversas formas, pero siempre cumple la misma función: permitir que el agua pase por una gran superficie de tubos que son refrigerados por el aire de la atmósfera con ayuda de un ventilador. Las plantas de emergencia que usan como impulsor los motores de combustión interna pierden, por radiación de calor, aproximadamente la tercera parte del poder calorífico del combustible. Este calor se tiene que disparar por medio de los sistemas de refrigeración, que básicamente son agua circulante, que pasa alrededor de los cilindros. El líquido se enfría de distintas formas, como por ejemplo: Para plantas de potencia no mayores de 1,000 Kw, se usa un radiador y un ventilador incorporado al propio motor; como es el caso del enfriamiento de los motores de autos. Para plantas de potencia mayores de 1,000 Kw, se puede usar las llamadas torres de enfriamiento, o bien, hacer circular el agua hacia un río cuando se tiene cerca la planta.

FIG. ESQUEMA SIMPLIFICADO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR CIRCULACIÓN FORZADA POR BOMBA, CON TERMOSTATO Y CLIMATIZACIÓN. 4.2.1 ENFRIAMIENTO POR AIRE El aire está dirigido alrededor de cada cilindro y cabezas del cilindro por unas láminas de metal llamadas cubiertas que envuelven el motor, la cantidad de aire es controlada por un soplador o una válvula controlada termostáticamente. El soplador es un ventilador centrífugo impulsado por una banda de una polea unida al cigüeñal. Cuando el motor adquiere la temperatura normal de trabajo, la válvula se expande operando un sistema mecánico de varillas que abre la válvula por lo que si se encuentra abierta circulara aire.

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4.2.2 ENFRIAMIENTO POR LÍQUIDO Se controla por un termostato que se encuentra en la manguera superior y que se conduce a los cilindros. Si el motor está frío el agua no circula, si el motor está caliente circula agua, el agua es mandada por una bomba unida al cigüeñal; el agua proviene de la manguera superior que es alimentada por el radiador. Radiador: El radiador enfría al refrigerante cuando este alcanza una temperatura elevada. Es hecho de muchos conductos con aletas sobre ellos, a través de los cuales el refrigerante fluye antes de que retorne al motor. El radiador es enfriado por el aire que es aspirado por el ventilador o por el viento que golpea a este en el frente mientras que el vehículo se está moviendo. Es un intercambiador de calor que esta ensamblado por 3 elementos que son: tanque superior, central ó núcleo y tanque interior. El núcleo está formado por tubos pequeños colocados en hileras que van del tanque superior al tanque inferior. Son mantenidos en posición por aletas de distancia de una a otra de 1/8”. Cuando el agua caliente entra al núcleo se divide en varios pequeños chorros.

Las mangueras utilizadas son de hule para evitar fugas debido a la vibración. Existe un ventilador en la parte posterior del radiador impulsado por una banda y polea conectada al cigüeñal para mejorar el proceso de enfriamiento. Anticongelante o Refrigerante: La importancia es evitar que se congele el líquido a temperaturas frías y evitar la oxidación de los materiales debido al agua circulando entre otros. Algunos anticongelantes son compuestos de glicol, etileno, glicerina y pequeñas cantidades de alcohol. (etilenglicol, metanol, etanol).

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Bomba de Agua: Esta bomba circula el refrigerante. Está montada en el frente del bloque de cilindros y es conducida por una correa en V desde el cigüeñal. La función de esta es el de hacer circular el refrigerante por todo el sistema de enfriamiento del motor. La bomba de agua es la piedra angular de los componentes que forman el sistema de enfriamiento por líquido refrigerante en el motor de combustión interna. Le corresponde la tarea de proporcionar e impulsar el flujo de líquido enfriador a través del sistema de enfriamiento, permitiéndole al motor operar con eficiencia. La bomba de agua y el ventilador del motor generalmente están montados en la misma flecha y son impulsados por una banda conectada al motor. La bomba aspira el refrigerante del fondo del radiador por medio de una manguera conectada ahí y lo hace circular a presión por los conductos que hay alrededor de las áreas calientes: los cilindros, las cámaras de combustión, las válvulas y las bujías. Las camisas de agua en el bloque y en las cabezas del motor le proporcionan un camino al refrigerante para que fluya entre las paredes de los cilindros y a través de las culatas a fin de enfriar el motor. De ahí, el refrigerante pasa por medio de una manguera a la parte superior del radiador y fluye por una serie de tubos conectados a las aletas de enfriamiento que están expuestas al aire libre. El calor es transferido del refrigerante al aire que pasa forzado por los conductos del radiador al ser aspirado. Cuando el refrigerante llega a la parte inferior del radiador ya se ha enfriado lo suficiente para volver a circular. Son muchos los requisitos que debe cumplir para desarrollar su función por un periodo prolongado y con el menor desgaste. Para ello es necesario que tenga entre otras propiedades:

1) Garantía de un buen sellado 2) Poco desgaste para una larga vida 3) Transmisión de flujo eficiente para evitar sobrecalentamiento del motor 4) Sea silencioso bajo cualquier condición de trabajo 5) Tenga solidez suficiente para resistir esfuerzos, presiones y temperatura.

El desarrollo de motores cada vez más eficiente obliga a la búsqueda de diseños y materiales que cumplan satisfactoriamente con los nuevos requisitos. La bomba de agua no se substrae de esta evolución. Durante este tiempo los materiales, la máquina y equipos necesarios para su fabricación y los instrumentos de medición, se van desarrollando paralelamente para dar como resultado una pieza altamente sofisticada y eficiente.

FIG. BOMBA DE AGUA

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Termostato: El termostato trabaja automáticamente para mantener la temperatura del refrigerante constante. Este es instalado en el circuito del refrigerante, entre el radiador y el motor. Cuando la temperatura del refrigerante está baja, el termostato cierra la válvula, permitiendo al refrigerante circular alrededor del interior del motor. Cuando la temperatura del refrigerante viene a ser alta, el termostato abre la válvula, permitiendo al refrigerante circular hacia el radiador.

FIG. TERMOSTATO Ventilador: La velocidad del ventilador eleva el flujo de aire que pasa a través del radiador para la eficiencia de enfriamiento del mismo. El ventilador es montado justo en la parte posterior del radiador. Algunos ventiladores son conducidos por una banda que viene desde el cigüeñal y otros son conducidos por un motor eléctrico.

FIG. VENTILADOR

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Tanque de recuperación: Cuando el nivel del refrigerante en el radiador disminuye, el refrigerante automáticamente es rellenado desde este tanque a través del tapón de radiador, el cual cuenta con dos sistemas de presión por resortes para liberación y readmisión de anticongelante por el mismo ducto de desfogue.

4.3 SISTEMA DE LUBRICACIÓN Los motores necesitan ser lubricados para disminuir el rozamiento o desgaste entre las piezas móviles. El aceite, situado en el cárter, o tapa inferior del motor, salpica directamente las piezas o es impulsado por una bomba a los diferentes puntos. Un lubricante es una sustancia aplicada a las superficies de deslizamiento, contacto de las máquinas para reducir el rozamiento o fricción entre las partes móviles. La lubricación es la capa de aceite o grasa sobre metales que tiene como propósito principal hacer que deslicen uno sobre de otros sin fricción; el efecto de la lubricación es el reemplazar la fricción sólida por una fricción líquida. Todo lubricante deberá tener una viscosidad conveniente, oleosidad para asegurar la adherencia a película delgada y para menor fricción y desgaste. Alta resistencia de la película para evitar el contacto metal – metal; Un bajo punto de fluidez para permitir el flujo del lubricante a bajas temperaturas hacia la bomba de aceite. Que no tenga tendencia a corroer o atacar cualquier parte del motor. Sin tendencia a formar depósitos al unirse con el aire, agua, combustible o los productos de combustión. Capacidad limpiadora para quitar residuos al motor. Capacidad de dispersión para disolver y transportar cuerpos extraños en el aceite. Características de no formación de espumas. La lubricación a película delgada es la que se emplea para émbolos, cilindros, levas, pivotes de balancines. Esta se basa principalmente en las atracciones intermoleculares que se presentan cuando dos cuerpos cualesquiera entran en contacto. En este sistema de alimentación a presión el aceite es obligado por la bomba a pasar en todas las partes móviles del motor rociándolas, el aceite escurre y cae nuevamente hasta su depósito o cárter y es recogido para que nuevamente la bomba de aceite lo aviente a presión. 4.3.1 PROPIEDADES DE UN LUBRICANTE Baja volatilidad bajo condiciones de operación, características de flujo satisfactorias en el rango de temperatura a usar, estabilidad superior o habilidad para mantener características deseables por un periodo razonable de uso, compatibilidad con otros materiales del sistema. A) Viscosidad: Es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. La viscosidad es una medida de la resistencia a fluir del flujo del aceite, debida al espesor del aceite a ciertas temperaturas.Es la principal característica de los lubricantes y es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas. Si la viscosidad es demasiado baja el lubricante no soporta las cargas entre las piezas y desaparece del medio sin cumplir su objetivo de evitar el contacto metal-metal.

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Ahora si la viscosidad es demasiado alta el lubricante no es capaz de llegar a todos los sitios en donde es requerido, al ser alta la viscosidad es necesaria mayor fuerza para mover el lubricante originando de esta manera mayor desgaste en la bomba de aceite, además de no llegar a lubricar rápidamente en el arranque en frío. La medida de la viscosidad se expresa comúnmente en dos sistemas de unidades: SAYBOLT (SUS) o en el sistema métrico CENTISTOKES (CST). El aceite que puede satisfacer los requerimientos de baja y alta temperatura de operación está designado como aceite de grados múltiples ó multigrados. La mayoría de los fabricantes de motores recomiendan el uso de aceite multigrado en sus motores, ya que tienen múltiples ventajas, mejora el arranque en frío disminuyendo el desgaste, ahorro de combustible, mejora la viscosidad a altas temperaturas y evita la formación de depósitos y lacas de aceite por alta temperatura. B) Factores que Afectan la Estabilidad del Aceite: La estabilidad de los lubricantes es afectada por el ambiente en el cual opera. Tales factores como la temperatura, potencial de oxidación y contaminación con agua, combustible no quemado, o ácidos corrosivos, limitan la vida útil del lubricante. 4.3.2 DATOS TÉCNICOS DEL ACEITE Distintas organizaciones cooperan para proveer estándares y sistemas de clasificación para que el funcionamiento del aceite de los motores pueda ser probado y clasificado:

SAE (Society of Automotive Engineers) - Sociedad de Ingenieros Automotrices API (American Petroleum Institute) – Instituto Americano del Petróleo ASTM (American Society for Testing Materials) - Sociedad Americana de Prueba de Materiales

El grado SAE de viscosidad indica como es el flujo de los aceites a determinadas temperaturas. API Categoría de Servicios. Los rangos de servicio API definen la calidad mínima que debe de tener el aceite. Los rangos que comienzan con la letra C (Compression (compresión) – por su sigla en ingles) son para motores que trabajan con diésel mientras que los rangos que comienzan con la letra S (Spark (chispa) - por su sigla en inglés) son para motores que trabajan con gasolina. La segunda letra indica el nivel de calidad API. Cuanto mayor es la letra alfabéticamente, más avanzado es el aceite y por lo tanto mayor es la protección para el motor. Por ejemplo, el aceite SH puede usarse en cualquier motor que requiera un aceite SB, SF, SG, etc. Clasificación API (Instituto Americano del Petróleo). El aceite lubricante recomendado para los motores diesel de aspiración natural o turbo alimentados debe de cumplir con las especificaciones necesarias, según las recomendaciones del fabricante del motor para el funcionamiento satisfactorio bajo casi cualquier condición. Una vez seleccionado el tipo de lubricante no mezclarlo con otro de diferente clasificación o marca. La clasificación API de dos letras identifica el tipo de motor y calidad del aceite. La primera letra indica el tipo de motor para el cual el aceite está diseñado. La segunda letra indica el nivel de calidad API, cuanto mayor es la letra alfabéticamente, más avanzado es el aceite y por lo tanto mayor es la protección para el motor. De esta manera para motores a gasolina se estableció la letra “S” de Spark (bujía en inglés) para relacionar con el principio de ignición por chispa, seguida de las letras “A” hasta la “L” para representar la evolución en orden alfabético de los grados de clasificación que se han desarrollado en forma sucesiva, siendo mayores los requerimientos por calidad a medida que progresa la letra del alfabeto.

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En cuanto a los aceites para motores diesel, la nomenclatura utiliza la letra “C” de la palabra inglesa “Compression” por tratarse de aceites para motores cuyo principio es por compresión y una letra en serie alfabética que representa la evolución del nivel de calidad.

4.3.3 SELECCIÓN Y DENOMINACIÓN DE ACEITES Usted podrá seleccionar el aceite de su preferencia utilizando los siguientes criterios: 1. Determine la viscosidad del aceite recomendada basándose en la temperatura ambiente esperada durante el período de cambios de aceite. 2. Interprete la nomenclatura de API, y seleccione el aceite adecuado. Todos los aceites certificados por la API deberán de traer este símbolo de registro. El sistema SAE (Sociedad de Ingenieros Motrices) clasifica el aceite según su viscosidad, mientras mas bajo es el número más baja es la viscosidad del lubricante; la industria del petróleo ha desarrollado aceite que tiene baja viscosidad para permitir el arranque de los motores durante las temperaturas bajas del invierno. Estos aceites son los de grado SAE 10 y 20 W que significa Winter, porque cubre ambas especificaciones, la viscosidad del invierno y la de la clasificación SAE. Los refinadores han aumentado una clasificación más, SAE 10W – 30; este aceite tiene una viscosidad, estando en frío, igual al del aceite SAE 10, y estado caliente, una viscosidad igual a la del aceite SAE 30, en otras palabras, cuando la temperatura aumenta, el aceite no se vuelve tan delgado como normalmente es el aceite 10, sino que conserva una viscosidad comparable a la de un aceite 30. El aceite se engruesa en tiempo frío dificulta el arranque ya que no fluye perfectamente por los lugares reducidos; y si el aceite es muy delgado será comprimido rápidamente entre las partes móviles causando fricción y desgaste. Por lo tanto, se deberá usar el aceite con el grado de viscosidad correcto. Existen dos tipos de aceites para motores que son los mono grados y los multigrados.

FIG. NIVELES DE TEMPERATURA DE OPERACIÓN DE ACEITES 4.3.4 SÍMBOLO DE SERVICIO E INTERPRETACION DE API La parte superior describe el nivel de desempeño del aceite La parte central describe la viscosidad del aceite La parte inferior nos dice si el aceite ha demostrado tener propiedades de conservación de energía

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Parte Superior: CF-4 C = Para Motores Diésel F = Letra de orden alfabético según el desarrollo 4 = Motor de cuatro tiempos Parte Superior: SH S = Para Motores de Gasolina H = Letra de orden alfabético según el desarrollo Parte Central: 15W-40 Grado SAE de Viscosidad 15 = Entre más bajo sea este número indica que el Motor arrancará más rápido en invierno y que el aceite fluirá en forma satisfactoria a las partes críticas del Motor a bajas temperaturas. 40 = La temperatura alta de viscosidad (segundo número) provee espesor y cuerpo en el aceite para tener una buena lubricación en la temperatura de operación.

Clasificación API para aceites.

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4.3.5. DIAGRAMA Y PARTES DEL SISTEMA DE LUBRICACIÓN

FIG. 30 CIRCUITO DE ENGRASE DE UN MOTOR DIESEL. 1, BOMBA DE ACEITE. 2, TOMA DE ACEITE DEL CÁRTER. 3, VÁLVULA DE DESCARGA. 4, INTERCAMBIADOR DE CALOR. 5, VÁLVULA DE BY – PASS DEL INTERCAMBIADOR. 6, FILTROS. 7, VÁLVULA BY – PASS DE FILTROS. 8, CONDUCTO DE ENGRASE A LA BOMBA DE INYECCIÓN Y AL TURBOCOMPRESOR. 9, SURTIDOR DE ENGRASE DE LA PARTE BAJA DEL PISTÓN. 10, VÁLVULA DE CONTROL DE LA PRESIÓN DEL SURTIDOR. 11, BOMBA DE INYECCIÓN. 12, TURBOCOMPRESOR. 13, INDICADOR DE LA PRESIÓN DEL ACEITE EN EL CIRCUITO. 14, TOMA DEL INDICADOR DE PRESIÓN. 1. Bomba de Aceite: La función de la bomba de aceite es hacer alcanzar al aceite a la superficie presión como para conseguir la circulación del mismo en todo el circuito y a una velocidad adecuada. Esta aspira hacia arriba el aceite almacenado en el cárter de aceite, entregándolo a los cojinetes, pistones, eje de levas, válvulas y otras partes. La bomba recoge el aceite desde el fondo del cárter a través de un filtro que impide el paso de impurezas hacia la bomba. Estas bombas van siempre dotadas de una válvula de descarga mediante la cual se consigue mantener presión determinada de salida de la bomba ya que, cuando la presión aumenta de valor, la válvula de descarga se abre de una forma automática y retorna al cárter parte del aceite. Con ello se consigue rebajar inmediatamente el valor de la presión. En un motor de combustión pueden emplearse dos tipos de bombas de engrase, las cuales se distinguen porque trabajan por procedimientos diferentes; estas bombas son llamadas de tipo Eaton o trocoide (también conocidas con el nombre de bombas excéntricos o de lóbulos) y las de engranajes que son las más empleadas.

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FIG. 31 BOMBA DE ACEITE DE ENGRANAJES

FIG. BOMBA DE ACEITE DE LÓBULOS

2. Filtro de Aceite: A medida que se usa el aceite del motor, este se contamina gradualmente con partículas de metal, carbón, suciedad aerotransportada, etc. Si las piezas del motor que están en movimiento fueran lubricadas por dicho aceite sucio, ellas se desgastarían rápidamente y como resultado el motor podría agarrotarse. Para evitar esto, se fija un filtro de aceite en el circuito de aceite que remueva esas sustancias indeseables. EI filtro de aceite es montado a la mitad del camino del circuito de lubricación. Este remueve las partículas de metal desgastadas de las piezas del motor por fricción, así como también la suciedad, carbón y otras impurezas del aceite. Si el elemento del filtro de aceite (papel filtrante), el cual remueve las impurezas, llega a obstruirse, una válvula de seguridad está colocada en el filtro de aceite, luego este flujo de aceite no será bloqueado cuando intente pasar a través del elemento obstruido.

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FIG. FILTRO DE ACEITE

El caudal de aceite salido de la bomba de engrase pasa en primer lugar a un filtro donde la función de este componente será el proteger al motor de impurezas en el aceite, los materiales dañinos, externos, nocivos para el motor son alojados en el corazón del filtro que es de micro fibras celulosas y sintéticas. El cuerpo del filtro es de acero con esmalte anticorrosivo y es montado sobre el monobloque con una cuerda de montaje que es una rosca interior y sellado con un empaque.

FIG. ESQUEMA DEL RECORRIDO INTERIOR DEL ACEITE A TRAVÉS DEL FILTRO. 1, FILTRO. 2, VÁLVULA DE SEGURIDAD. A, ENTRADA DEL ACEITE SUCIO. B, SALIDA AL INTERIOR DEL FILTRO. C, SALIDA DEL ACEITE FILTRADO HACIA SU UTILIZACIÓN EN EL MOTOR.

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3. Cárter o Depósito de Aceite: El cárter de aceite recolecta y almacena el aceite de motor. Muchos cárters de aceite son hechos de láminas de acero prensado, con una zona hueca profunda y una placa divisora construida en previsión al oleaje del aceite para adelante y para atrás. Además, un tapón de drenaje está provisto en la parte inferior del cárter de aceite para drenar el aceite cuando sea necesario. 4.

4.4 SISTEMA DE ESCAPE Como se sabe, todas las llamadas máquinas de combustión interna, producen gases producto de la combustión; pero también es necesario para quemar el combustible, proporcionar suficiente aire, que lleve el oxígeno al combustible. El aire que se inyecte al motor, debe estar exento de impurezas; ya que, si tiene polvo o partículas corrosivas, se puede perjudicar; esto significa que el local en donde se aloje la planta de emergencia, debe estar provisto de una buena dotación de aire, por medio de ventanas y ductos amplios y filtros, cuando se considere necesario. De la energía generada, aproximadamente el 15 ó al 25% se transforma en calor, mismo que se debe extraer del local donde se halle la planta, por lo que se debe disponer de un sistema de ventilación apropiado; para esto se estima que la cantidad de aire necesario (En m3 / seg), para evacuar el calor de las perdidas, se obtiene por un factor de 0.166; multiplicado por la potencia de la planta de emergencia expresada en KVA. El aire necesario para la combustión del motor, se estima que es del orden de 5.5 a 6.8 m3/Kwh. Se considera que es pequeño, en comparación con el necesario para la ventilación; y por lo mismo, no se considera en los cálculos. El escape de los gases de combustión se debe llevar a la atmósfera en forma rápida y silenciosa. Por ello estos motores están provistos de un escape apropiado con silenciador. Humos de Escape: Es un compuesto químico de carbono y oxígeno, se forma al quemar carbono o sustancias compuestas de carbono con una cantidad insuficiente de aire. En otras palabras se produce el smog por una mala combustión y que dará origen a un material contaminante para la atmósfera y dañino para el ser humano y peligroso al no tener color, sabor e inodoro. Silenciador: El sonido del motor es una onda formada por pulsos alternativos de alta y baja presión que se pueden amortiguar con un silenciador de escape. Cuando la válvula de escape se abre y el gas se precipita hacia el múltiple, golpea la masa de gas de menor presión que está detenida allí.

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Esto genera una onda que se propaga hasta la atmósfera por el sistema de escape. La velocidad de la onda es mayor que la del propio gas.

En un silenciador de escape estándar, el gas ingresa a el y se desplaza hasta el fondo del tubo de entrada para luego ser reflejado hacia la cámara principal. Posteriormente sale atravesando pequeñas perforaciones practicadas en el tubo de salida del silenciador. Al mismo tiempo, la cámara principal se mantiene conectada con otro compartimiento denominado resonador.

4.5 SISTEMA DE COMBUSTIBLE Como se sabe, los motores impulsores (máquinas de combustión interna), producen gases y a la vez requieren de aire para producir la combustión. El aire que se inyecta al motor debe estar exento de impurezas para evitar perjudicar a la máquina; por ello el local debe estar provisto de una buena ventilación y un filtro de aire, si se considera necesario.

FIG. ESQUEMA DE UN CIRCUITO DE INYECCIÓN EN UN MOTOR DIESEL.

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FIG. ELEMENTOS QUE FORMAN EL CIRCUITO DE INYECCIÓN DE UN MOTOR DIESEL. 1, BOMBA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE. 2, FILTRO PRINCIPAL. 3, BOMBA DE INYECCIÓN. 4, INYECTOR. 5, DISPOSITIVO VARIADOR DE AVANCE DE LA INYECCIÓN. 6, CONJUNTO DEL REGULADOR. 4.5.1 TANQUE DE COMBUSTIBLE: En cualquier planta de emergencia, es necesario disponer del tanque de combustible, que permita generar la potencia requerida durante un lapso de tiempo especificado para esto por lo general se usan dos tanques. Uno se denomina tanque de almacenamiento de combustible, que por lo general se instala fuera del área donde se instala la planta; normalmente se instala enterrado, y es de lámina negra (no debe ser galvanizado); el otro tanque se denomina tanque de diario o auxiliar, es de pequeña capacidad; también debe ser junto con los tubos y conexiones de hierro negro, ya que el diesel produce una reacción con el fierro galvanizado, que desprende partículas que pueden ensuciar al motor, y provocar mala operación. El tamaño de este tanque se determina por el mínimo tiempo de operación de emergencia; considerando la carga mínima de servicio, y la de la duración típica de una interrupción de servicio. 4.5.2 FILTRO DEL COMBUSTIBLE: El combustible una vez bombeado del tanque pasa por el conducto y se dirige hacia el conjunto de filtros en donde se produce no solamente una labor de microfiltrado del combustible sino también una separación de las partículas de agua que pudieran contener el combustible y así mismo también las impurezas del mismo

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FIG. FILTRO DE COMBUSTIBLE 4.5.3 BOMBA DE INYECCIÓN Este componente del motor diésel aspira el combustible y se halla adosada a la misma bomba de inyección. Una vez filtrado el combustible de impurezas pasa a la bomba de inyección desde donde inunda las cámaras de cada uno de los cilindros de la bomba a la espera de ser bombeado, a elevada presión, para ser lanzado, por medio de cada uno de los tubos de impulsión hacia el inyector, cuya punta inyectora se encuentra en contacto directo con la misma cámara de combustión.

FIG. VISTA INTERIOR DE UNA BOMBA DE INYECCIÓN EN LINEA PARA MOTOR DIESEL CILINDROS. 1. EJE DE LEVAS, 2. EMPUJADOR DE RODILLOS, 3. PISTÓN, 4. VÁLVULA DE IMPULSIÓN, 5. MUELLE DE PRESIÓN, 6. VARILLA DE REGULACIÓN, 7. PALANCA DE ACCIONAMIENTO DE VARILLA, 8. REGULADOR, 9. CAMISA DE REGULACIÓN, 10. VARIADOR DE AVANCE, 11. ENTRADA DE COMBUSTIBLE, 12. VÁLVULA DE DESCARGA DEL COMBUSTIBLE, 13. TOPE DE SOBRECARGA, 14. MASAS CENTRÍFIGAS DEL REGULADOR.

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La bomba inyectora establece el orden en que se han de producir las inyecciones de acuerdo con el orden de encendido del motor, de modo que cada cilindro reciba la aportación de combustible en el momento en que su pistón se encuentre a punto de alcanzar su P.M.S. en el tiempo de ciclo de compresión. La bomba esta formada por un núcleo determinado de pequeños cilindros inyectores, constituyen, pues, la parte principal de la bomba inyectora ya que en ellos se ha de conseguir la presión necesaria para la inyección del diesel y la dosificación de la cantidad de combustible que se alcanzará desde los inyectores. INYECTORES Son los elementos que pulverizan el combustible en la precámara o cámara de combustión.

Inyector de un Motor Diesel

El sistema de combustible suministra diesel al motor. El combustible es bombeado hacia arriba desde el tanque de combustible por alimentación de la bomba, (en un principio por la bomba de cebado) este pasa por el filtro de combustible y es enviado a la bomba de inyección. La bomba de inyección es movida por el motor y da al combustible una gran presión, enviando éste por las líneas de alimentación las cuales inyectan éste dentro de los cilindros de acuerdo a la secuencia de encendido (tiempo de inyección), la secuencia de encendido puede ser mecánica o eléctrica.

4.5.4 GOBERNADORES DE VELOCIDAD La velocidad en grupos electrógenos mecánicos se fija a través de la bomba de combustible mecánicamente, ya que no cuenta con una actuador, que nos pueda variar la velocidad. Un gobernador de velocidad debe incluir por lo menos dos componentes: un elemento detector de velocidad (pick up) y un dispositivo para operar el acelerador o impulso, (servomecanismo) que es capaz de ejercer la fuerza requerida para realizar el trabajo, el cual es controlado por el elemento detector de velocidad, existiendo de varios tipos: gobernador de bomba centrífuga, gobernador sensible a frecuencia, gobernador hidromecánico, por mencionar algunos. Y actualmente los mas usados son los gobernadores de velocidad isócrona, gobernador electrónico de velocidad y gobernador electrónico de velocidad y gobernador digital (inyección electrónica).

1) Gobernador Isócrono: En ocasiones es necesario tener un motor aislado que opera en forma isócrona (velocidad constante sin importar la carga, dentro de la capacidad del motor); el motor opera a la misma velocidad si lleva su carga máxima o si no lleva carga alguna, la única manera de cambiar la velocidad es ajustándolo a la velocidad deseada.

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2) Gobernador electrónico de velocidad: Un gobernador de velocidad básico está compuesto por tres

partes. Un elemento detector de velocidad. Un control de velocidad que genera una referencia de velocidad, compara la referencia de

velocidad a la velocidad real, y produce una señal proporcional al combustible. Un actuador para desplazar el mecanismo alimentador de combustible. La velocidad del motor es normalmente detectada utilizando uno de dos métodos, el más común es un sensor magnético (pick up) y el otro es medir la frecuencia del generador. La señal de velocidad es convertida a un nivel de corriente directa análoga, en donde el voltaje es proporcional a la velocidad real del motor, este voltaje de corriente directa es comparado al voltaje de referencia de la velocidad. Si existe una diferencia o error, la producción del amplificador causa que se mueva para hacer mínimo este error. Este movimiento modula el combustible para frenar el motor o para acelerarlo con el efecto de que la velocidad real se empareje con la de referencia.

3) Gobernadores Digitales: Los gobernadores digitales para motores diesel (inyección electrónica) consta de un módulo electrónico, un sistema de inyección completo del control de combustible, donde un control de velocidad digital regula la duración y tiempo de inyección a cada cilindro. Un módulo electrónico obtiene datos de la velocidad del motor, posición del cigüeñal, presión del turbo, presión de combustible, temperatura del aire, etc. Y calcula la cantidad de combustible para cada cilindro; después envía un pulso modulado a cada inyector para alimentar la cantidad exacta de combustible.

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GOBERNADORES ELECTRONICOS DE VELOCIDAD

ECU (Engine Control Unit)

Gobernador para motor John Deere 6125 (300-350 kW)

WOODWARD

(Digital Speed Control Fuel Limiter)

Gobernador para motor Mitsubishi (600 kW a 1250 kW)

TOHO Seisa kusho Co. (Speed Controller)

Gobernador para motores de (750 kW a más)

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En lo que se refiere al Woodward y al Toho Seika Husho Co, ambos son controladores de velocidad, requieren de la conexión de un actuador y un pick-up, cuyo funcionamiento de ambos es el siguiente: 1) ACTUADOR.- Es un elemento que está diseñado para instalarse sobre el motor, ya que generará calor, especialmente cuando está instalado. El actuador proveerá arriba de 75 de 69 rotaciones de posiciones mínimas a máximas, para ello cuenta con una palanca que se posiciona de manera automática a fin de que suministre la cantidad necesaria de diésel conforme aumenta o disminuye la carga. El actuador funciona de manera que suministre a los inyectores la cantidad necesaria de diesel, es decir, esté en el rango mínimo y máximo, para que la máquina no pare y la frecuencia se mantenga en el límite establecido (60 Hz) independientemente del aumento o disminución de la carga.

Actuador de Motor WOODWARD

2) PICK-UP.- Son elementos electrónicos que con la sola presencia del elemento a detectar varían la señal de salida. No hace falta que hagan contacto físico con dicho elemento.

Se compone de un circuito tanque donde el inductor es el elemento detector, y un capacitor tiene un valor tal que

pone al sistema en resonancia. Un circuito comparador mide la tensión del capacitor con respecto a una tensión

prefijada. Cuando el circuito tanque está en resonancia, la tensión del capacitor es máxima.

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En esas condiciones, el comparador no entrega salida. Si se acerca un elemento metálico al inductor, se producen

corrientes de Foucault (Corrientes Generadas por los campos Magnéticos, descubiertas por el FísicoFrancés León

Foucault) que lo sacan de resonancia. En esas circunstancias, la tensión en el capacitor cae, y el comparador entrega

una salida proporcional a la diferencia entre la máxima y la que ahora existe en el capacitor. Detecta cualquier tipo de metal porque inducen corrientes en el elemento que se acerca.

Fig. Tipos de Pick-up y su composición física.

La frecuencia que detectan es de 1000 Hz, y se prueban con dientes y ranuras pasando por delante y midiendo la salida con osciloscopio.

Forma de detectar la velocidad del Pick up en un Motor Diesel.

4.5.5. TIPOS DE COMBUSTIBLES PARA MOTORES 1. GAS LP: El gas licuado de petróleo es un combustible integrado por una mezcla, esencialmente de propano, y en algunos casos butano debidas a una refinación del petróleo. El gas LP se encuentra en estado gaseoso a condiciones normales, sin embrago, para facilitar su almacenamiento y transporte, se licua y se maneja bajo presión para mantenerlo en ese estado. La licuación se logra separando en el refinado dos partes, una gaseosa básicamente formada por metano y otra líquida

2. GAS NATURAL: constituye una importante fuente de energía fósil liberada por su combustión. Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos ligeros que se extrae, bien sea de yacimientos independientes (gas no asociado), o junto a yacimientos petrolíferos o de carbón (gas asociado a otros hidrocarburos y gases). De similar composición, el biogás se genera por digestión anaeróbica de desechos orgánicos, destacando los siguientes procesos: depuradoras de aguas residuales (estación depuradora de aguas residuales), vertederos, plantas de procesado de residuos y desechos de animales (SANDACH [Subproductos de origen Animal No Destinados A Consumo Humano]).

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3. DIESEL : El gasóleo es una mezcla de hidrocarburos obtenida por destilación fraccionada del petróleo crudo, el gasoil es un combustible que es pulverizado en el seno del aire comprimido que llena la cámara de combustión, al final de la carrera de compresión. El calor de compresión provoca el encendido del combustible y se produce la carrera de expansión. El gasoil es ligero, con viscosidad pequeña y un adecuado número de cetano que se refiere a la facilidad con que este compuesto entra en combustión, un combustible con un alto número de cetano se quemará con facilidad. El poder calorífico del gasóleo es de unas 10,500 kilocalorías por cada Kg consumido y su peso específico es de unos 855 gramos por litro. El hecho de que este combustible se presente a temperatura ambiente en estado líquido tiene enormes ventajas de almacenamiento y facilita su transporte, así como su desvanecimiento, una vez consumido sin dejar residuos sólidos. 4.5.6. CONSUMO DEL COMBUSTIBLE DIESEL: El rendimiento del combustible se determina por el número de cilindros del motor, por las condiciones climatológicas, por la calidad del combustible y por la calidad de los aceites lubricantes.

DATOS DE CONSUMO Y TANQUE DIARIO DE COMBUSTIBLE DIESEL Potencia G. En KW Potencia M. En HP Consumo H / hrs Volumen del tanque

Lt. 75 112 14.6 200

100 125 21 200 125 202 26.5 200 150 233 31 200 200 315 41 200 250 505 69 500 350 660 100 500 400 790 114 500 600 1190 180 1000 900 1570 260 1000

CONSUMO DE COMBUSTIBLE A PLENA CARGA El tamaño del tanque de combustible, se determina por el mínimo tiempo de operación en emergencia; considerando la carga mínima de servicio, y el de la duración típica de una interrupción de servicio. 4.6 SISTEMA DE AIRE 4.6.1 SUMINISTRO DE AIRE No sería posible la combustión si no se cuenta con una cantidad abundante de oxígeno. Es necesario que el carbono se combine con el oxígeno para que de este modo se pueda producir la liberación de la energía calorífica. Por esto es necesario un comburente como el aire que es rico en oxígeno, abundante y seguro. El Aire está compuesto por: Oxígeno 20.99%, Nitrógeno 78.03%, Argón y gases raros 0.94%, Bióxido de carbono 0.03%, Hidrógeno 0.01% Podemos establecer que la presencia de oxígeno puede considerarse del 21% con respecto a todos los demás gases. Cabe mencionar que esta proporción corresponde a los valores de su fracción mol y no a su peso. Así pues, puede decirse que en un litro de aire hay un 21%n de oxígeno.

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4.6.2 FILTRO DEL AIRE El aire admitido por el motor debe ser aire limpio y frío, este es aspirado de la zona que rodea el grupo a través del filtro de aire del motor, la función de este elemento es atrapar las impurezas del aire y alojarlas en el para poder efectuar una buena combustión. En casos especiales donde el polvo o calor se encuentran cerca de la entrada de aire, se debe instalar una conducción de aire externa la cual viene de afuera con aire limpio y fresco.

FIG. FILTRO Y RESTRICTOR DE AIRE

En caso de que el filtro tenga un indicador de restricción de aire ver la lectura que registra y basándose en el dato proporcionado por el fabricante determinar cuándo se debe cambiar el filtro de aire. En caso de no tener indicador de restricción cambiar el filtro de acuerdo a las recomendaciones que da el fabricante, lo cual es en horas de operación o un tiempo determinado, lo que ocurra primero. 4.7 SISTEMAS DE PROTECCIÓN DEL MOTOR

4.7.1 Protección por baja presión de aceite.- Los grupos electrógenos cuentan con sistema de protección de baja presión de aceite, el cual es un elemento que registra la caída de presión en caso de que esto ocurra.

Manómetro con contactos.- Es un manómetro de presión de aceite conectado al motor, el cual tiene un contacto que es accionado mecánicamente y está calibrado para cuando se presente una caída de dicha variable, éste cambie de estado a fin de que se proteja al motor. Las terminales internas del instrumento son la aguja indicadora y un tope ajustable, el cual esta calibrado para que cierre cuando la presión disminuya a valores no aptos para la operación del electrógeno. Se utiliza en plantas manuales y es opcional en automáticas.

Sensor de presión de aceite.- Es un sensor con un elemento piezoeléctrico que registra el cambio de presión, modificando la resistencia en las terminales del sensor, este tipo de sensores requiere que se programe su curva de presión/resistencia en el control del motor/generador, y que se programe que presión se considera baja, para que el control mande una alarma o paro. Se utiliza en grupos electrógenos con control automático que cuentan con dicha entrada.

4.7.2. Protección por alta temperatura de refrigerante.

Medidor de temperatura análogo (con contactos).- Es un instrumento análogo el cual tiene un contacto que es accionado mecánicamente y esta calibrado para que cuando se incrementa la temperatura del refrigerante del motor el contacto cambie de estado, y mande paro por alta temperatura, las terminales internas del instrumento son la aguja indicadora y un tope ajustable el cual esta diseñado para que cuando se incremente la temperatura a valores no aptos para la operación del motor mande parar el motor.

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Sensor de temperatura.- Es un sensor del tipo termistor que registra el cambio de temperatura, modificando la resistencia en las terminales del sensor, este tipo de sensores requiere que se programe su curva de temperatura/resistencia en el control del motor/generador, y que se programe

que temperatura se considera alta, para que el control mande una alarma o paro.

4.7.3 Protección por sobre velocidad.- Para el caso de los genset manuales esta protección es a través de bomba de combustible la cual se ajusta de fábrica (protección mecánica en la bomba de combustible) para evitar que sobre pase las revoluciones permitidas. Para el caso de los genset manuales con control basado en microprocesador, como es el caso de las semiautomáticas y automáticas, el control integra un circuito de protección por sobrevelocidad y dependiendo del tipo de control este puede ser:

A través de una entrada análoga de medición de velocidad del control, el cual recibe la señal a través de un sensor magnético instalado en el motor. Y compara la velocidad actual del motor con la velocidad de referencia en este caso las 1800 rpm y en caso de sobre pasar el valor del porcentaje de sobre velocidad programado en el control, el control manda a parar el motor. Los elementos que pueden realizar ésta función son el solenoide de sobrevelocidad y el pick-up.

Fig. Solenoide de sobrevelocidad y Pick up Magnético .

Otra manera en que el control puede sensar la velocidad es a través de la frecuencia, es decir, mide la frecuencia de una de las entradas de medición de voltaje del control y compara la velocidad actual del motor con la velocidad de referencia en este caso los 60Hz y en caso de sobre pasar el valor del porcentaje de sobre velocidad programado en el control, manda parar el motor.

A través de este mismo circuito de protección este tipo de controles proveen la medición de velocidad y adicionalmente se realizan las siguientes funciones.

Control de falla de arranque Control contra acción de motor de arranque cuando el motor está operando. Lectura de revoluciones del motor RPM.

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UNIDAD CINCO SISTEMAS ELECTRICOS 5.1 SISTEMA ELECTRICO Y ELECTRONICO DE LA PLANTA DE EMERGENCIA El equipo eléctrico de la planta de emergencia comprende, el tablero de control y transferencia, el generador eléctrico, la batería o acumulador, el alternador, además del cableado o arnés correspondiente. La batería almacena energía para alimentar los diferentes sistemas eléctricos. Cuando el motor está en marcha, el alternador, movido por el cigüeñal, mantiene el nivel de carga de la batería. La energía mecánica del motor se transmite al generador para obtener la energía eléctrica de potencia que es nuestro objetivo. Se presentaran indistintamente los dos tipos de corriente continua (para control de motor y transfer switch) y corriente alterna para potencia.

5.2 TABLEROS DE CONTROL Los tableros de control tienen tres funciones principales: 1. Vigilar el funcionamiento del motor diésel y de la salida del generador. 2. Dar señales visibles y acústicas, de posibles fallas en el motor. 3. Automáticamente apagar el motor para prevenir daños al motor o al generador. La gran mayoría de se presentan en dos clases fundamentales. Uno que se monta en la caja de conexiones del generador. La otra es el tablero tipo armario. Este se usa normalmente para operaciones automáticas en paralelo donde cada armario corresponde a un grupo generador y todos ellos se instalan uno al lado del otro cerca de los generadores. Los tableros montados en el generador fig.5. están disponibles para las siguientes aplicaciones: .

FIG. Tablero de Control de Planta Eléctrica

El tablero trabaja a 50 o 60 Hz, sin modificación y se puede ajustar de alto a bajo voltaje simplemente cambiando de gama en el bloque interno de voltaje. El gabinete cumple las normas NEMA1 para construcción normal de interiores y se monta sobre la caja de conexiones del generador con amortiguación por golpes. El tablero se compone de dos módulos: el tablero de instrumentos del motor y el tablero de instrumentos del generador. El tablero de instrumentos del motor contiene los siguientes instrumentos accionados eléctricamente: presión de aceite del motor; temperatura de aceite del motor; temperatura de agua del motor, indicador de carga de la batería y horometro. Estos instrumentos cumplen con las normas SAE y su diseño sometido a pruebas en diversos ambientes.

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Tres luces indican la razón para la parada del grupo: sobre velocidad, baja presión de aceite y alta temperatura del agua. Al pie del tablero están los controles para prender el motor manualmente.

a) Voltímetro y Conmutador de CA.

b) Amperímetro y Conmutador de CA.

c) Frecuencímetro que se utiliza en los Tableros de Control y operación.

d) Horómetro que se utiliza en los Tableros de Control y operación. e) Fusibles de cristal para la protección de los elementos f) Switch de tres posiciones para el arranque de la planta

g) Medidor de presión de aceite y medidor de temperatura.

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Controlador para motor Murphy ASM 150 para motor de 20 – 200 kW

El tablero de control del generador contiene los instrumentos que indican los valores de la corriente, el voltaje y la frecuencia que se genera para abastecer las necesidades de la carga. Todos los instrumentos cumplen con las normas ANSI. Tienen doble escala para dar lecturas en alto y bajo voltaje. Operan a 50 y 60 Hz, y tiene una precisión de ±2% de la escala completa. ^ Además, cuenta con un selector de fases para el amperímetro y el voltímetro para leer el voltaje entre líneas y amperaje de cada fase, Hay luces indicadoras (LED o normales) que muestran la escala correcta de los instrumentos. Tablero tipo Armario. Estos tipos de tableros se usan en aplicaciones donde se utilizan más instrumentos y aparatos de los que caben en el tablero montado en el generador y se desea una instalación remota. Los tableros de armario se pueden obtener para las siguientes aplicaciones:

Unidad sencilla con arranque manual o automático Sistemas en paralelo, manuales, semiautomáticos y automáticos.

Para aplicaciones de arranque y operación en paralelo automáticas se requieren unos accesorios adicionales. Algunos más de los más comunes son: Sistema de arranque/paro con indicadores de paro. Tres sistemas de paralelismo Manual Semiautomático Automático Vatímetro Horómetro Barrajes de conexión Circuitos para soltar cargas. Relevador de potencia inversa Cargador de baterías y alarma Contactos auxiliares y luces indicadoras

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5.3 INSTRUMENTOS DEL TABLERO Los instrumentos de medición que se instalan normalmente en los genset (ó grupos electrógenos) son colocados especialmente para que el operador esté verificando las variables y con ello corroborar la perfecta operación del equipo:

Cuando falla el servicio de alimentación de energía eléctrica de la compañía suministradora, la planta de emergencia puede entrar en forma manual o automática, lo ideal es que sea automáticamente, para evitar interrupciones de servicio en casos de urgencias, se usan los interruptores de transferencia, estos son trifásicos y están dentro de un gabinete con la función de alimentar a la carga cuando falle el suministro de la compañía. El tablero de transferencia es un equipo que permite que la planta eléctrica opere en forma totalmente automática supervisando la corriente eléctrica de la red comercial.

FIG. 7 TABLERO DE TRANSFERENCIA

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Control Maestro: Monitorea el rendimiento del motor y la salida de corriente alterna. Controla el encendido y apagado de la planta de emergencia.

El Generador Monitorea el Voltaje, Amperaje, KW/hora, Velocidad y Frecuencia.

La capacidad del motor impulsor, y del generador de la planta de emergencia, debe ser suficiente para absorber las cargas definidas como de emergencia; si se trata de transferir la carga total al generador, el diagrama de conexiones, es como el mostrado en el diagrama siguiente:

DIAGRAMA 1. CONMUTACIÓN DE SERVICIO DE ALIMENTACIÓN

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Cuando solo se trata de transferir cargas esenciales al generador de la planta de emergencia, como por ejemplo alumbrado, aire acondicionado, elevadores, centros de procesamiento de datos, etc. se usa una conexión como la mostrada en el siguiente diagrama:

DIAGRAMA 2. ARREGLO BÁSICO DE GENERADOR DE EMERGENCIA Y SWITCH DE TRANSFERENCIA. 5.3.1 Control de Transferencia y Paro A la frente señalización luminosa (lámpara verde de alimentación normal y roja de alimentación de emergencia) para indicar el estado de suministro o alimentación a la carga. El tablero de transferencia, es un gabinete metálico, el cual tiene integrado: Una tarjeta de estado sólido, que cumple con la función de detectar voltaje en rangos ajustables a diferentes valores para la protección de equipos contra voltajes (variaciones) incorrectos de operación tanto en bajo como en alto voltaje, con operación de contactos e indicación luminosa. Una tarjeta de estado sólido, que tiene la función de procesar 2 tiempos independientes, ajustables a diferentes valores de cero a cinco minutos para retardar la re transferencia y paro del motor. Un cargador de baterías, que está diseñado para cargar baterías del tipo plomo ácido. Una unidad Básica de Transferencia (UBT) para alimentar a la carga desde la fuente de suministro normal o la de emergencia, que dependiendo del voltaje, capacidad de corriente, tipo de operación, puede ser de varios modelos, entre ellos: Contactores, Termomagnéticos, Electromagnéticos. Un interruptor de prueba, para simular fallas de energía normal. Un reloj programador a base de un control electrónico de tiempo que proporciona un sencillo y económico control de la planta eléctrica, con un programa de horario y día. El control puede utilizarse como un control de 24 horas o de 7 días, para arrancar a la planta eléctrica de manera automática y programada. 5.3.2 INTERRUPTORES Los interruptores pueden ser dispositivos de control o protección eléctrica que están diseñados para abrir y cerrar un circuito por medios no automáticos y para abrir automáticamente a cierta sobre-corriente. Se pueden utilizar a la salida de los generadores para proteger a estos de sobrecorrientes o cortos circuitos o en los arreglos de tranferencias automáticas.

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5.3.2.1. INTERRUPTORES DE PROTECCION La mayoría de los grupos generadores tienen un interruptor al aire en caja moldeada y operan con base en el sistema termo-magnético. Estos dan protección a sistemas de distribución de bajo voltaje contra sobrecargas y/o cortocircuitos. Las sobrecargas son aumentos excesivos en la corriente. Pueden ser temporales o sostenidos. Durante una sobrecarga temporal, por ejemplo, cuando arranca un motor el corta circuitos no debe dispararse. Cuando ocurre una sobrecarga sostenida, se debe disparar el interruptor. Un corto circuito es un aumento instantáneo de la corriente a un valor muy alto. Cuando ocurre un corto, el interruptor debe dispararse inmediatamente. Los interruptores pueden instalarse a la salida del generador para protección contra sobre cargas. En este caso se llama interruptor de línea o interruptor de línea principal. Tiene la ventaja de poder desconectar el generador del barraje. Esto es indispensable cuando se conectan generadores en paralelo.

Normalmente, hay un solo interruptor de 3 polos para las tres fases y en caso de una sobre carga o un corto en cualquier fase, se disparan las tres. La caja moldeada es una cubierta aislada que soporta todos los componentes del cortacircuitos. Cada tipo y tamaño de caja recibe una designación de marco, basada en su máxima capacidad de interrupción de carga. Existen algunos interruptores de 4 polos en los que el neutro también se desconecta en caso de corte.

El mecanismo de operación da una forma de abrir y cerrar el interruptor, a una velocidad independiente de la rapidez con que se mueve la manija. Este está diseñado de manera que al mantener la manija manualmente en posición prendida no evita que se dispare en caso de sobrecarga, esto se denomina "disparo libre".

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La posición de la manija de operación indica si el interruptor está en posición “encendido”, “apagado”, o si se ha disparado. La posición superior significa encendido, abajo significa apagado y en el centro es señal de que se ha disparado. Para restablecer el servicio después de que este se ha disparado, la manija debe llevarse de la posición “apagado" y luego a “encendido”. El objeto del extintor de arco es encerrar, dividir y apagar el arco que se crea entre los contactos cada vez que el interruptor interrumpe la corriente. La función del elemento e disparo es accionar el mecanismo de operación en caso de una sobre carga prolongada o corto circuito. Para esto se instala un elemento disparador electromecánico o de estado sólido. 5.3.2.2 INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS Los interruptores termo magnéticos usan dos clases de acción para dar protección contra sobre cargas y cortos circuitos. La acción térmica se usa para protección contra sobrecargas y la acción magnéticas para accionar el interruptor.

La acción térmica usa una tira bimetálica que consiste en dos metales diferentes que se dilatan y contraen a diferentes velocidades. La acción magnética dispara el interruptor cuando hay un corto circuito. Esta acción tiene que ser muy rápida para evitar daños al generador o a la carga. La única demora está en el tiempo que tardan los contactos en separarse físicamente y extinguir el arco. La acción toma lugar en 0.016 segundos o menos, que es menos que un ciclo. En la parte delantera del interruptor hay punto para calibrar la corriente de disparo. Los accionadores termomagnéticos combinan la acción térmica y la magnética para dar protección contra sobrecargas y cortos circuitos, son los más aptos para la mayoría de las aplicaciones de uso general porque son más sensibles a la temperatura y automáticamente se relacionan con las capacidades seguras de cables y equipos, que pueden variar con la temperatura ambiente.

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Una sobrecarga del 250% no alcanza a hacer saltar una unidad magnética, pero si saltara una unidad térmica en aproximadamente 60 segundos. En un corto circuito la corriente es hasta 4000% la nominal y el magnético disparara el interruptor en aproximadamente un ciclo. Existen también interruptores ajustables por control de estado sólido que reemplazan el sistema termo magnético, con un transformador de corriente, disparado en derivación de transferencia de flujo y un circuito de estado sólido que son parte integral del marco del interruptor, que tiene las mismas dimensiones físicas y es completamente intercambiable con el interruptor convencional. Este se logra mediante un enchufe que se ajusta entre el 50% - 100 % de la capacidad de la corriente continua del dispositivo y es aplicable a voltajes de "Y" alta y de "Y" baja. Como alternativa al interruptor de línea principal de caja moldeada los interruptores se pueden instalar en el circuito de excitatriz / regulador. Esta clase de protección se llama interruptor de campo de la excitatriz. Puede interrumpir el voltaje que se aplica a la excitatriz. Como la excitatriz abastece al campo giratorio del generador, caerá el grupo magnético haciendo caer el voltaje de la salida del generador como se abre el interruptor este interruptor. Como se ve en la figura, tres transformadores de corriente captan la corriente en cada fase. El secundario de cada trasformador va a un interruptor tripolar que tiene accionadores especiales sensibles a la corriente para manejar las sobrecargas y cortos circuitos.

Normalmente el cortacircuitos de campo está cerrado y un generador produce un voltaje de salida. Durante una sobrecarga marcada (usualmente del 25%) o un cortocircuito, aumenta la corriente y se dispara el interruptor. El voltaje del generador inmediatamente cae. El interruptor de campo: de la excitatriz tiene la ventaja de controlar un menor amperaje, y tener un costo menor que un interruptor de línea. Sin embargo, los interruptores de campo de la excitatriz no son adecuados para generadores en paralelo ni para los que tienen un módulo de aumento de corriente opcional, porque no aíslan eléctricamente el generador de la carga. Para elegir un cortacircuitos de línea principal particular, hay que conocer parámetros como el voltaje, la frecuencia, capacidad de interrupción, capacidad continua de corriente y cualquier condición de trabajo anormal. Estos parámetros los definen el generador y el tipo de carga. Un interruptor puede tener diversos accesorios, como por ejemplo un disparador de bajo voltaje, que es un dispositivo que interrumpe en flujo cuando el voltaje cae por debajo de un valor. En la gran mayoría de los grupos generadores, una bobina de retención de 24V se conecta en serie con la válvula de solenoide de combustible. Al desenergizarse esta válvula hace disparar el interruptor de línea. La bobina tiene que estar energizada para permitir el cierre manual del cortacircuitos de línea.

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Un cortocircuito con bobina de retención se necesita en cada grupo generador operando en paralelo por dos razones: 1. Si el motor de un generador se apaga por cualquier razón y su generador sigue conectado eléctricamente al otro generador o generadores, el generador trabajaría como un motor impulsando el motor diésel y no dejándolo parar. Un corta circuitos de línea sin bobina de retención no abriría en este caso. Esto puede averiar los componentes del sistema de combustible. 2. Si cada grupo generador tiene su propio tanque de combustible, y un tanque queda vacío, el grupo correspondiente seguiría movido por su generador y los componentes del sistema de combustible se pueden dañar. En este caso se necesita un relevador de potencia inversa. Este se dispara por flujo inverso de energía, desenergizando la bobina de retención y abriendo el interruptor de línea.

Contactos auxiliares se usan cuando es deseable tener una indicación visual de que el circuito está energizado, por ejemplo, en un tablero también se usan con varios grupos generadores en paralelo.

La función de un accionador motorizado es permitir el accionamiento remoto total del interruptor mediante un pulsador o accionador similar. Esta opción se usa cuando se conectan en paralelo dos o más grupos generadores. Se logra un accionamiento positivo mediante un brazo que agarra la palanca del interruptor, cuando se acciona el motor desde un lugar remoto, el brazo mueve a la manija a la posición "prendido" o "apagado”. En caso de falla eléctrica, es posible el accionamiento manual.

En adición a los sistemas descritos anteriormente, a veces se usan otros interruptores con los grupos generadores. Estos incluyen:

1. Interruptor aire-magnético (de energía almacenada). Se requieren en aplicaciones de alto voltaje. 2. Limitadores de corriente.

En algunas aplicaciones de servicio pesado críticas, se usa un interruptor con esta característica especial llamada “tipo corredizo”. Estos interruptores se pueden sacar fácilmente de un tablero energizado para darle mantenimiento

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5.3.3. INTERRUPTORES AUTOMATICOS DE TRANSFERENCIA (Automatic Transfer Switch ATS) Cuando hay una emergencia, tal como una caída de voltaje de la red, el sistema de emergencia debe pasar la energía eléctrica de la fuente normal a la fuente auxiliar. Esto se logra con el interruptor automático de transferencia o interruptor de falla de red. Una vez que la energía se ha restablecido en forma normal, el interruptor automático debe conectar la carga nuevamente a las líneas eléctricas normales. En la figura se esquematiza un sistema automático auxiliar de emergencia.

El interruptor automático de transferencia está conectado al sistema de arranque y paro automático. Cuando el voltaje en la red cae por debajo del 70% de su valor normal, el interruptor capta esto y envía una señal al sistema automático de arranque y paro. El sistema de arranque entonces activa el interruptor y lleva el grupo al voltaje y frecuencia especificados. Cuando el generador alcanza el 90% de voltaje de línea, el interruptor de transferencia conecta el generador a la carga. El interruptor capta cuando se ha restablecido la energía normal y reconecta la carga, desconectando el grupo generador. También envía una señal al sistema automático de arranque y paro para que apague el motor Diésel y generalmente el interruptor de transferencia tiene un dispositivo temporizador para dejar enfriar al grupo generador después de que la carga haya sido cambiada a la fuente normal de energía. Los interruptores automáticos de transferencia ó ATS, como también se llaman. Estos caen en dos grandes categorías: Los de interruptor y los de contactor, los nombres mismos indican cuál es la diferencia entre los dos tipos. 5.3.3.1.Modelos de interruptores. De acuerdo a los requerimientos de la planta y del cliente, se seleccionan el tipo de interruptores de transferencia, más adecuado, de modo que éstos forman parte integral de cada unidad cuando salen de fábrica. Sección de control de voltaje de la línea Tiene como función “vigilar” que exista el voltaje adecuado (208, 220, 380, 440, 480) según sea el caso, en las líneas de alimentación de normal y mandar la señal de arranque y transferencia cuando el voltaje baja al 88% de su valor nominal o cae a cero. El interruptor automático de transferencia de tipo interruptor se compone principalmente de tres elementos básicos: 1) Contactos principales; 2) Mecanismo de transferencia; 3) Un circuito de inteligencia.

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Los interruptores de contacto principal se usan para conectar y desconectar la carga de las fuentes de energía. Se usan interruptores de caja moldeada para asegurar una operación confiable y segura bajo todas las condiciones. Están especificados para servicio continuo, para toda clase de carga, abierta o encerrada. También tienen una alta resistencia dieléctrica; alta capacidad de interrupción y resistencia, el mecanismo de transferencia transfiere los interruptores de una fuente a la otra. para lograr esto, se usan interruptores con moto reductor unidireccional. los interruptores se montan en una placa de acero. el mecanismo de trasferencia de un enclavamiento mecánico positivo que evita que ambos cortacircuitos estén cerrados al tiempo. Está diseñado para dejar los interruptores libres para saltar cuando estén cerrados, permitiendo que se le incorpore protección térmica e interruptores, en uno o ambos interruptores si se requiere. el interruptor está diseñado para resistir plena carga, ya sea resistiva o inductiva. la manija de operación manual esta “aislado” eléctricamente para seguridad del personal está en clavada positivamente y mecánicamente sin posiciones seguridad de “apagado” o “neutro" para mantenimiento de circuitos de carga se puede seleccionar manualmente, pero solo si se retiran el enclavamiento o el enchufe indicador. El circuito de control se monta en el tablero inferior y se conecta al tablero de conmutación mediante dos cables que terminan en los enchufes de interconexión del tablero. El circuito de control constantemente vigila la condición de las fuentes de energía y da la información necesaria para que operen el interruptor y los circuitos anexos. Los interruptores se conectan en fábrica para un voltaje dado. Todos los interruptores tienen primarios con varias derivaciones que permiten ajustarlos en el campo para voltajes entre 208 y 600 volts y operación a 50 o 60 Hz. Dos transformadores bajan el voltaje de línea a 120 V o menos para que el circuito de control lo capte.

Transferencia de interruptores Termomagnéticos.

El paquete lógico de estado sólido consiste de una serie de plaquetas de circuito impreso, conectadas al tablero de control. Estas plaquetas se usan para temporizar y supervisar voltajes y frecuencias. Las plaquetas están diseñadas para de tal manera que es imposible meterlas en la ranura equivocada. Bajo condiciones normales, el interruptor normal, está cerrado y el de emergencia está abierto. Siempre se supervisa la fuente sobre la línea. La energía para el mecanismo de trasferencia motorizado se toma del lado hacia el cual se va a trasferir la carga. La fuente normal es la fuente preferida y el interruptor siempre la buscará, si está disponible.

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Si falla la energía normal, la plaqueta sensora de voltaje da una señal para arrancar el grupo generador. Cuando es suficiente el voltaje del grupo generador y la frecuencia está a 90% del valor requerido, se cierra el relevador de emergencia y se completa el circuito al mecanismo de trasferencia. El mecanismo de transferencia abre el interruptor normal y cierra el de emergencia. Al cerrar el interruptor de emergencia abren los contactos del interruptor limitador de emergencia, parando el motor de trasferencia. El motor se frena positivamente con un freno de solenoide. Al regresar la energía normal y alcanzar el voltaje el punto de captación de la plaqueta sensora cierra el relevador normal iniciando la parada del grupo generador. Los contactos en el relevador completan el circuito al motor de trasferencia, el cual cierra el interruptor normal y abre el de emergencia. Cuando el interruptor normal cierra, unos contactos auxiliares en su interior apagan el motor y quedan restablecidas las condiciones normales. Los ATS con interruptores se seleccionan en base al amperaje de 80 a 3000 Amperios. Se puede obtener como interruptor abierto para montar en tableros y centros de control de motores o en cajas NEMA 1 para montaje interior a prueba de lluvia. Además hay varios equipos opcionales: Disparadores termo-magnéticos que se pueden instalar al lado de emergencia para dar protección sobre corriente e interruptores. En ciertas aplicaciones pueden eliminar la necesidad de usar un interruptor en el generador. Demora de normal a emergencia hace que el paso a emergencia se demore para desatender fallas y fluctuaciones momentáneas en el suministro eléctrico. El tiempo empieza a correr cuando aparece la energía de emergencia. Demora en neutro da una espera en la posición neutral cuando la carga se desconecta de cualquier fuente en la transferencia. Puede usarse con grandes cargas de motores para permitir que el voltaje residual en el motor disminuya a un valor seguro antes de la transferencia. Calentador de planta es un reloj de 168 horas que permite programar la operación de prueba del generador a intervalos preseleccionados. Se puede ajustar a intervalos de 15 minutos desde 0 a 168 horas. El ATS tipo contactores consiste de tres elementos funcionales básicos: 1) contactos principales especialmente diseñados; 2) mecanismos de transferencia; 3) control lógico.

Transferencia de interruptores Electromagnéticos

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Los contactos principales especialmente diseñados se usan para conectar y desconectar la carga de las fuentes de energía. Los contactos principales están protegidos contra los arcos por contactos que evitan el saldo de estos y reducen la erosión de tal forma que los contactos principales les sea permitido conducir corriente continuamente a niveles más altos.

Transferencia de interruptores Electromagnéticos

El mecanismo de transferencia es operado eléctricamente por un accionador de solenoide sencillo energizado momentáneamente por la fuente a la cual se transferirá la carga. El interruptor está enclavado mecánicamente para asegurar solo una de dos posiciones normal o emergencia. El control lógico constantemente vigila la condición de las fuentes de energía, da las señales necesarias para el interruptor y operación de circuitos relacionados. El tablero es una unidad de control combinada electromagnética y de estado sólido que incluye muchos accesorios como equipo de norma para cumplir con las diferentes normas. La posición normal del interruptor se muestra en la. Si falla la energía normal, el voltaje de la unidad lógica se aplica al solenoide que tira el núcleo hacia arriba. Al moverse el núcleo tira la pesa giratoria en sentido contrario a las agujas del reloj, lo cual hace abrir los contactos principales de la fuente normal a la posición de emergencia. Cuando el interruptor está en posición de emergencia ocurre la acción opuesta. Otras características del ATS de contactor incluye:

Modulo sensor de estado solido que detecta la falla de energía o la condición de baja tensión. Al valor ajustado previamente, entre 75% a 98% del voltaje normal de línea, se activa el temporizador antes de activar el arranque del motor.

Contacto de arranque del motor que se cierra la fallar la fuente normal de energía para dar arranque al motor, se puede ajustar la demora en arranque del motor de 0 a 6 segundos.

Módulo o módulos censores de estado sólido que captan que la fuente de energía de emergencia ha alcanzado los niveles deseados de voltaje y de frecuencia antes de transferir la carga a la fuente de emergencia.

Demora de emergencia a normal ajustable entre 0 y 30 minutos. Demora ajustable para enfriamiento del motor ajustable de 0 a 5 minutos. Un grupo de contactos auxiliares un par normalmente abierto y otro par normalmente cerrados, que

operan cuando el interruptor de transferencia pasa la carga a la fuente de emergencia. Pueden usarse para accionar equipos suministrados por el cliente, como ventiladores y equipos de distribución de energía.

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Transferencia Thomson de interruptores Electromagnéticos

con mecanismo tipo doble tiro. 5.3.4 APLICACIÓN Y SELECCIÓN DEL ATS Los interruptores automáticos de transferencia se escogen de la misma forma como se seleccionan los demás componentes en un sistema de distribución eléctrica. Ciertas características tienen que identificarse para ajustar bien el interruptor sistema de acuerdo con el Código Eléctrico Nacional (NEC) y otras normas aplicables. Estas características son:

Voltaje Número de fases Número de hilos Frecuencia Número de polos a interrumpir Tipo de carga Necesidades de potencia. Corriente de falla disponible Si el interruptor debe servir para la acometida principal Si el interruptor debe incluir protección contra sobre corriente

5.3.4.1.Cargas La clasificación de los interruptores de transferencia, se hace atendiendo principalmente al rango de corriente que puede conducir o manejar, siendo el rango máximo el expresado, en forma continua. Además del rango máximo mencionado, se ha de tomar en cuenta, la máxima capacidad interruptiva y de corriente de arranque. Muchos tipos de carga, demandan más corriente al arranque que en servicio, por ejemplo: Los motores demandan cinco veces aproximadamente la corriente nominal al arranque. Más importante aún, las lámparas incandescentes demandan 18 veces su corriente normal durante el primer instante de operación (0.3 seg.).

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Por lo tanto, los contactos deberán de tener la capacidad térmica adecuada para soportar éstas corrientes, de lo contrario se soldarían. La máxima capacidad interruptiva es la corriente máxima que puede ser interrumpida en un tiempo determinado por los contactos al abrirse y marcan un rango el cual no es suficiente requisito para el interruptor, sino que debe ser capaz de interrumpir mayores corrientes inductivas como, por ejemplo la del rotor bloqueado. El arco que se produce depende del tipo de carga; inductiva, resistiva ó capacitiva, ya que no es igual el efecto. Algunos fabricantes especifican sus equipos, haciendo diferencias si se trata de cargas inductivas (motores) o lámparas de tungsteno solamente. 5.3.4.2. Velocidad de operación Se entiende por velocidad de operación, el tiempo que el control utiliza por transferir la carga de la alimentación del servicio normal (que falló) al servicio de emergencia. El tiempo de interrupción solamente, no tiene mayor importancia, comparado con el tiempo que tarda la planta de emergencia en arrancar (5 a 10 seg.). Pero en la transferencia, éste tiempo si puede llegar a ser importante. La velocidad de retransferencia de los interruptores de transferencia es aproximadamente de 50 milisegundos para capacidades menores de 400 Amps. y de 300 milisegundos como mínimo para capacidades mayores. En ambos casos, para formar una idea apenas se alcanza a apreciar como un destello ó parpadeo de luz. Cuando falla la energía comercial, siempre existe un tiempo de ausencia de energía, o sea mientras arranca la planta de emergencia y se hace la transferencia de 5 a 10 seg., lo cual depende de la capacidad de la misma. Si nuestro caso fuera el de equipos como computadoras ó equipos en hospitales que no pueden tolerar una interrupción “tan prolongada”, se deberá complementar el equipo automático con una unidad de continuidad con lo que se puede reducir la interrupción de la energía hasta 0.017 seg. que es menos de un ciclo en 60 Hz. Si lo que se requiere es eliminar el tiempo de ausencia en la retransferencia lo que se necesita implementar es un sistema de Sincronía, así eliminamos el corte de energía en la retransferencia de la siguiente forma: 1.- El sensor de Voltaje detecta el retorno de normal, y da la señal al control para que inicie el proceso de sincronía. 2.- Cuando los parámetros eléctricos del generador, son idénticos a los de la red eléctrica, el control cierra los dos interruptores. Y el generador comienza a pasar la carga a la red. 3.- El grupo electrógeno pasa la carga de forma controlada (en rampa), según kW/s, programados en el control a la red. Después de que el generador no tiene carga, el control abre el interruptor de emergencia, y comienza el periodo de enfriamiento del generador. Con lo que evitamos el corte de energía en la retransferencia. Como se puede observar el de la siguiente figura.

Lógica de transición cerrada.

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5.4 OPERACION EN PARALELO Poner en paralelo es la conexión de dos o más generadores que alimentan una carga eléctrica común. La energía se alimenta a un barraje común a través de un interruptor de línea. La operación en paralelo se considera satisfactoriamente cuando los generadores entregan potencia y corriente en proporción aproximada a sus capacidades.

Generalmente, los generadores se conectan en paralelo para mayor economía, confiabilidad y menor tiempo fuera de servicio. En algunas aplicaciones puede ser más económico instalar dos o más grupos pequeños que uno solo de mayor capacidad. Esto puede dar flexibilidad y economía al operar solamente las unidades necesarias para satisfacer la demanda real.

Los grupos generadores no necesarios se pueden apagar para darles servicio o mantenimiento sin afectar todo el sistema. En algunas aplicaciones puede ser necesario conectar dos o más grupos generadores en paralelo para entregar la potencia necesaria.

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5.4.1. REQUISITOS PARA LA OPERACIÓN EN PARALELO Los principales requisitos para operación satisfactoria de generadores de CA en paralelo son:

1. La rotación de fases debe ser igual. 2. El voltaje y la regulación de voltaje deben ser iguales. 3. La frecuencia y la regulación de frecuencia deben ser iguales

Al poner un generador en paralelo con un barraje, la salida del generador que entra debe estar en sincronismo y en fase con el barraje.

Una forma económica de saber si el generador que entra está en sincronía y en fase con el arreglo de barras es por medio de luces de sincronización sobre los contactos de los cortacircuitos. Cuando el generador está en fase con el barraje, las luces se apagan porque no hay voltaje sobre ellas. Cuando el generador está desfasado respecto al barraje, habrá una diferencia de voltaje y las lámparas se prenden cuando el generador no está sincronizado con el barraje ambas luces simultáneamente apagarán encenderán

Si la rotación de fases generador que entra no es igual al barrajé, las luces no se apagarán al mismo tiempo. El “sincronoscopio” es otro aparato que indica cuándo el generador que entra va demasiado rápido o despacio. También indica cuando los generadores están en fase. Hay dos métodos básicos de dividir cargas entre dos grupos generadores.

1. Con gobernadores de caída de velocidad se pueden mantener operaciones satisfactorias con una caída de velocidad del 3%

2. Con gobernadores sensores de carga eléctrica que generalmente operan en paralelo se ajustan con cero caídos de velocidad, o como también se llama: operación isocrónica.

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Los generadores en paralelo deben trabajar a la misma frecuencia. Para 60 Hz pueden trabajar en paralelo generadores de 1200, 1800, 3600 r.p.m. y para 50 Hz pueden hacerlo generalmente de 1000, 1500 y 3000 r.p.m. 5.4.2 Sistemas de Paralelismo Hay cuatro tipos de sistemas diferentes para poner en paralelo generadores: Manual, Semiautomático, Automático de emergencia y Automático isócrono. Cada generador requiere un módulo de paralelismo y transformador compensador de corriente cruzado. Paralelismo Manual El paralelismo manual es el sistema de costo inicial más bajo para poner a trabajar dos o más generadores juntos, pero se requiere un operario capacitado para operar el sistema. El sistema manual se usa normalmente con luces de sincronización, cortacircuitos manuales y gobernadores de caída de velocidad para dividir las cargas. Como se necesita un operario para sincronizar y cerrar los cortacircuitos en el momento correcto, este sistema no es apto para aplicaciones de emergencia con arranque automático. Los gobernadores de caída de velocidad son los que generalmente se usan en aplicaciones manuales, lo cual significa que la velocidad o frecuencia'; disminuye con la carga adicional. Una vez conectados en paralelo los veneradores y motores operarán exactamente a la misma frecuencia o velocidad Al aplicarse la carga, la velocidad variará según la curva del gobernador haciendo que cada gobernador o grupo asuma una parte proporcional de la carga eléctrica. Paralelismo Semiautomático. El sistema de paralelismo semiautomático se usa primordialmente para operación supervisada no automática de dos o más grupos generadores. Se requiere poca habilidad del operario y generalmente se usan gobernadores de caída de velocidad de bajo costo. En un sistema semiautomático son dos o más grupos generadores, cada motor agarra manualmente, se lleva a la velocidad de operación y se cierra manualmente el interruptor. El sistema automáticamente sincroniza los generadores y los coloca en fase. Durante la revisión inicia se igualan frecuencias y secuencia de fases. Al poner en marcha cada motor, cuando se va a colocar un nuevo generador al barraje, hay una interrupción de voltaje y potenciaL hasta que se cierra el cortacircuitos del grupo que acaba de arrancar. En algunos casos esta interrupción es inaceptable. Cuando un grupo sale de servicio, no hay interrupción de voltaje ni de potencia. Paralelismo Automático de Emergencia El paralelismo automático permite que se establezca el servicio eléctrico de emergencia, con dos o más grupos en paralelo, en diez segundos. El sistema se recomienda para grupos generadores en paralelo en aplicaciones como hospitales o centros de salud donde se necesita un arranque sencillo, rápido y automático (fig. 5.21) El sistema de paralelismo automático de emergencia es esencialmente lo mismo que el sistema semiautomático, con algunas adiciones: un control automático de arranque, cortacircuitos operados eléctricamente, un control de paralelismo automático, un interruptor especial de velocidad y una señal de soltar carga. Un sistema de costo mínimo usa gobernadores de tipo caída de velocidad. Sin embargo, con estos gobernadores, si se apaga una unidad mientras las demás siguen trabajando, habrá una pérdida de voltaje de 3 a 5 segundos en el barraje cuando la unidad apagada se reincorpora al servicio. En 'algunas_ aplicaciones esta pérdida momentánea de voltaje es inaceptable.

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Para eliminar esta pérdida de voltaje, se usan gobernadores eléctricos isócronos sensibles a la carga y relevadores de sincronismo. Cuando se usan estos accesorios, un motor apagado se puede re-arrancar manualmente y colocarse en paralelo sobre el barraje sin interrupción del servicio eléctrico. Paralelismo Automático Isócrono Convencional. A veces se usan sistemas de paralelismo automáticos isócronos en aplicaciones de energía auxiliares, pero generalmente son utilizados para sistemas de energía primaria. Comúnmente se necesitan en aplicaciones primaria que trabajen 24 horas al día, como en hoteles, donde la carga eléctrica varia y la operación normal obliga que grupos adicionales arranquen, sincronicen y se apaguen. La ventaja de este sistema es que se pueden incorporar grupos al barraje y sacarlos automáticamente a medida que varía la demanda eléctrica. La desventaja del sistema es que es más costoso que los otros y se requiere de más de 10 segundos para arrancar motores y ponen en paralelo los grupos. Para estos sistemas se necesitan gobernadores isócronos sensibles a la carga eléctrica. También es necesario un sintonizador que ajuste la frecuencia del gobernador que entra y que pueda ajustar su voltaje al del barraje. Brevemente, estos son cuatro sistemas básicos para sincronizar y operar dos o más grupos generadores de CA en paralelo. A estos sistemas se pueden añadir una gran variedad de accesorios para dar características especiales en aplicaciones específicas.

Relevador de potencia inversa, es un accesorio muy usado que capta la dirección del flujo de energía, si es desde o hacia el generador por si la energía fluye en sentido contrario, Haciendo que el generador mueva el motor, el relevador detectará la condición y hará abrir el interruptor del generador. 5.4.3 Accesorios. Kilo-Vatímetro, llamado comúnmente vatímetro mide la potencia que produce un generador y se recomienda uno para cada grupo que trabaje en paralelo. Estos vatímetros tienen varias ventajas. Hacen más fácil balancear o igualar cargas durante la instalación inicial y durante las operaciones futuras de mantenimiento. Circuitos lógicos para "soltar carga" se pueden instalar en el tablero para apagar cargas de baja prioridad. Cuando dos o más grupos generadores trabajan en paralelo, frecuentemente es necesario abastecer un circuito de alta prioridad, aunque algun grupo se apague. Soltar cargas es un sistema usado en hospitales donde dos o más generadores se ponen en paralelo como fuente auxiliar de electricidad. El circuito de terapia intensiva tiene la más alta prioridad seguido por el circuito de emergencia. La carga de equipo normalmente se suelta si uno o más generadores no operan. Relevadores de supervisión de sincronismo que se usan en conjunto con los cortacircuitos operados eléctricamente para evitar su cierre, si el generador que entra no está en sincronía con el arreglo de barras. La salida de cada interruptor de los generadores se conecta frecuentemente a tres barras de cobre o aluminio que se denomina barraje.

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A menudo se proveen también barras para neutro y para tierra. El uso de estos barrajes, especialmente en instalaciones mayores de puntos fáciles y positivos para conectar las cargas. Un sincronizador es un dispositivo que ajusta la velocidad o la frecuencia del generador que entra a la frecuencia del barraje. Generalmente se usan en sistemas de paralelismo automático convencionales con gobernadores isócronos sensibles a carga eléctrica. 5.5 GENERADOR ELECTRICO Generador Eléctrico: Esta es una de las partes más importantes de la planta de emergencia, ya que es la que produce el voltaje requerido. Un generador eléctrico es una máquina eléctrica rotativa que transforma la energía mecánica en energía eléctrica, un generador produce electricidad por la rotación de un grupo de conductores dentro de un campo magnético. La energía mecánica que entra puede provenir de motores de combustión interna, turbinas de vapor, reactores ó motores eléctricos. A la salida del generador se obtiene una FEM que se induce en los conductores cuando estos se mueven a través del campo magnético.

5.1 CAPACIDADES DE GENERADORES. Todos los generadores tienen dos capacidades: en KW y en KVA. La capacidad en KVA es la corriente multiplicada por el voltaje. Como esta es la corriente que físicamente llevan los alambres del generador, define el tamaño del generador. La capacidad en KW de la capacidad en caballos de fuerza del motor que mueve el generador. Un KW= 0.746 HP. Dicho de otra manera: la potencia de entrada que requiere el generador fija la potencia del motor diésel.

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Los KVA que salen del generador no dependen del generador si no de la carga. Un generador tratará de satisfacer cualquier demanda que se le exija hasta que: a) El motor se frena, b) cae el voltaje y no se recupera más c) Finalmente se queman los devanados del generador. La capacidad en la placa del generador es una forma precisa dar el rendimiento nominal de un generador.

CAPACIDADES DE GENERADORES DE 60Hz PARA PLANTAS DE EMERGENCIA CORRIENTE MAXIMA EN AMPERS

POTENCIA KW 240V 480V 30 90 45 50 150 75 75 226 113

100 300 150 125 376 188 150 452 226 200 600 300 250 752 376 300 904 452 350 1054 527 400 1204 602 500 1500 750 750 2260 1130

1000 3000 1150 CAPACIDADES DE GENERADORES

5.5.2 APLICACIONES INDUSTRIALES Y DE EMERGENCIA Para las plantas de emergencia, dependiendo de su tamaño, los generadores de C.A. se pueden construir monofásicos y trifásicos, accionados por motores de combustión interna, pueden generar con los siguientes niveles de voltaje; A) 600 Volts ó menos

Monofásicos 120 Volts, 2 o 3 conductores 3 fases 120/240 Volts 3 conductores

B) Mayores de 600 Volts Trifásicos 2,400 Volts, 4,160 Volts, 12,470 Volts, 13,800 Volts 5.5.3 GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA. La auto excitación empieza por la tensión residual en el estator y bobinado auxiliar del generador que es garantizada por los imanes permanentes incrustados en los polos del estator de la excitatriz principal. El valor de la tensión residual varía de generador a generador. El bobinado auxiliar es responsable de la alimentación de potencia para el regulador de tensión, independientemente de la tensión de los bornes del generador o de variaciones de carga que pueden ocurrir. El regulador de tensión alimentado por el bobinado auxiliar, suministra la potencia necesaria para la excitatriz principal de la máquina y de ésta manera hace la comparación entre su valor teórico y la tensión de regeneración y así controla la excitación del generador manteniendo la tensión en el valor deseado.

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Generador 3con Bobinado Auxiliar

En este tipo de generadores modelo GTA la alimentación de potencia del regulador de tensión es hecha por la bobina auxiliar.

Generador 3 con excitatriz auxiliar

En este tipo de generadores modelo GPA la alimentación de potencia del regulador de tensión es hecha por la excitatriz auxiliar o PMG (Permanent Magnetic Generator).

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Generador 3 sin excitatriz auxiliar y sin bobina auxiliar

En los generadores modelo GSA, la alimentación de potencia del regulador de tensión es hecha por la tensión de salida del generador que normalmente es conectada a un transformador para adecuar a la tensión de entrada del regulador de tensión. 5.5.4 REGULADOR DE VOLTAJE El regulador de tensión electrónico tiene la finalidad de mantener la tensión del generador constante, independiente de la carga. Puede estar alojado en la caja de conexiones del generador o en el panel de comando. En la configuración estándar (salida derivada), el regulador automático de voltaje recibe tanto la entrada de energía como el sensor de voltaje de los terminales de salida del generador. Con la configuración opcional PMG, el regulador recibe la entrada de energía del PMG. El regulador automáticamente monitorea la salida de voltaje del regulador contra un punto de referencia interno establecido y proporciona la salida necesaria de voltaje DC al campo excitador requerido para mantener un voltaje terminal constante del generador. El voltaje terminal del generador se cambia al ajustar el punto de referencia establecido en el regulador.

Para hablar en forma general de los reguladores hay que destacar que cada generador y dependiendo de la marca de éste, cuenta con distintos tipos de regulador pudiendo ser: Basler de MARATHON ELECTRIC, TH4 de WEG, AVR sx460 de STAMFORD, DVR 2000E de MARATHON ELECTRIC que para poder operarlos es necesario estudiar el manual de usuario que cada uno de los mencionados anteriormente traen consigo de fábrica.

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Regulador Basler (MARATHON ELECTRIC)

Fig. Conexiones de Regulador Basler y Trimpots de ajuste de tensión

Vista superior del Regulador Basler

Regulador TH4 (WEG)

Vista Frontal de Regulador y conexiones de Regulador TH4

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Ajuste de tensión El regulador electrónico de tensión permite un ajuste de tensión en el rango de ± 15%, mientras, el generador debe trabajar en régimen con tensión entre 95 y 105% de su tensión nominal bajo velocidad de rotación, potencia y factor de potencia nominal. El ajuste de tensión es hecho a través de un trimpot en el propio regulador de tensión, o podrá también ser conectado un potenciómetro externo para ajuste fino de tensión. 5.5.5. DIAGRAMA DEL CIRCUITO

DIAGRAMA TÍPICO

Los generadores sincrónicos AC sin conductor, auto excitador, y con voltaje regulado en forma externa. El generador consiste de 6 componentes mayores: el estator principal (armazón), el rotor principal (campo), y el rotor excitador (armazón), el montaje rectificador, y el regulador de voltaje. Para entender la terminología mencionada, tome nota de lo siguiente: los estatores son estacionarios, los rotores giran, un campo es una entrada eléctrica DC, y un armazón es una salida eléctrica AC. Estos componentes del sistema están eléctricamente interconectados como lo muestra la Figura anterior, y físicamente localizados como lo muestra la Figura siguiente

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. El excitador del generador consiste en un campo estacionario y un armazón giratorio. El campo estacionario (estator excitador), está diseñado para ser la fuente primaria del magnetismo residual del generador. Este magnetismo residual permite al rotor excitador (armazón) producir voltaje AC aun cuando el estator excitador (campo) no reciba energía. Este voltaje AC es rectificado a DC mediante el montaje rectificador giratorio y es alimentado directamente al rotor principal (campo). Al continuar girando el eje del generador, el rotor principal (campo) induce un voltaje dentro del estator principal del generador (armazón). A una velocidad moderada, el voltaje del estator principal producido por el magnetismo residual del excitador permite que funcione el regulador automático de voltaje. El regulador proporciona voltaje al campo excitador, lo que resulta en una acumulación de voltaje terminal del generador. Este sistema de usar magnetismo residual elimina la necesidad de un campo especial de circuito intermitente en el regulador. Una vez que el sistema ha establecido el voltaje residual inicial, el regulador proporciona un campo de voltaje DC controlado al estator excitador, lo que resulta en un voltaje terminal controlado del generador. 5.5.6. ARRANQUE DE MOTORES ELECTRICOS Cuando se enciende un motor eléctrico, el motor exige una gran sobretensión de corriente. Esta corriente inicial es equivalente al bloqueo del rotor del motor o pérdida de velocidad y es de 5 a 10 veces la corriente de una carga completa.

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Cuando el generador suministra este empuje de corriente de encendido, el voltaje del generador baja temporalmente. Si el motor es demasiado grande para el generador, el voltaje del generador baja más de un 30 por ciento. Esto puede tener como resultado que el motor se empiece a desenergizar o que empiece a perder velocidad. Los generadores generalmente proporcionan de 0.3 a 0.4 caballos de fuerza por KW del generador en la capacidad de encendido del motor. 5.5.7. CARGAS NO LINEALES Los artefactos de control electrónico de estado sólido (transmisores de frecuencia variable, controles de precisión de motor, cargadores de batería, etc.) utilizan circuitos de interruptor electrónico (tiristores, SCRS, diodos, etc.). Estos circuitos interruptores introducen armonías de alta frecuencia, que pueden distorsionar la forma de la onda normal del generador. Esto ocasiona un calor adicional en los embobinados del generador y puede ocasionar que el generador se sobrecaliente. Los problemas que pueden ocurrir no se limitan al generador. Una forma pobre de onda puede afectar de forma adversa a varias cargas conectadas al generador. 5.5.8. CONEXIONES DE CABLEADO DE POTENCIA La construcción de la caja tubo del generador permite la entrada de cables por múltiples lados. Se puede utilizar una sierra para perforar, o cualquier otra herramienta apropiada para proporcionar una entrada al tubo. Al utilizar un taladro o sierra, proteger el generador de las esquirlas. Se deber usar un conector aprobado en conjunto con el tubo. Para hacer mínima la transmisión de vibración, es esencial que se utilice un tubo flexible para todas las entradas eléctricas de la caja del tubo del generador. Todos los generadores están equipados con tableros de conexión (terminales) tanto para las conexiones internas como externas. Todas las conexiones a los contactos del tablero de conexión deben hacerse con terminales de ojillo. El neutro en los siguientes diagramas de conexiones mostrados abajo puede ser conectado a tierra o dejado en potencial arriba de tierra (flotando). revise el diagrama esquemático del alambrado del sistema de distribución, para una conexión adecuada del neutro. NOTA IMPORTANTE: Los siguientes diagramas de conexión se muestran para generadores de doce cables. Los generadores de diez cables tienen las mismas designaciones terminales excepto por los cables T10, T11 y T12. Estos tres cables están internamente conectados dentro del generador y salen como un solo cable (T0). Los generadores de diez cables pueden solo ser conectados en una configuración WYE según las características del voltaje requerido.

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UNIDAD SEIS ANALISIS DE CARGAS Y SELECCION DE GRUPOS GENERADORES 6.1. ANALISIS DE CARGAS El análisis de cargas es un factor básico en la selección del grupo generador para una carga dada. La carga del generador, claro está, es cualquier dispositivo que requiere voltaje y corriente para operar. Algunas cargas son motores eléctricos, luces y computadoras. Si bien el análisis de cargas es un elemento primordial en la selección de un generador para cierta carga, también hay que tener conocimientos del rendimiento y características del generador. Cuando se aplica una carga a un generador, el voltaje cae por debajo de su valor nominal. El regulador de voltaje capta esta caída y lleva el voltaje de salida a su valor original de nuevo aumentando el voltaje de la excitatriz. La caída inicial depende de las características del generador y no puede ser controlada por el regulador y la excitatriz porque el regulador y la excitatriz demoran un cierto tiempo en responder. La velocidad con que el regulador capta el bajo voltaje y la velocidad de respuesta dependen del regulador, la excitatriz y el generador. La velocidad a la cual el regulador lleva el voltaje de nuevo a su valor original depende de: 1. La cantidad de corriente que está entregando el generador. 2. El voltaje disponible que puede producir el sistema de excitación. La cantidad de corriente que se consume depende del tamaño de la carga. Las cargas pequeñas toman poca corriente; las cargas grandes toman cantidades relativamente grandes de corriente. Cuando se conecta una carga pequeña a un generador, se requiere un pequeño aumento en el voltaje y en la corriente de excitatriz para llevar la salida del generador a su temperatura original. Las cargas grandes requieren aumentos mayores en la corriente y voltaje de excitación. Con cargas grandes es importante que el regulador pueda suministrar grandes cantidades de corriente a la excitatriz para que la salida del generador vuelva a subir rápidamente a su valor original. Los generadores normalmente están diseñados para arrancar cargas más pesadas de lo normal sin sufrir caídas de tensión mayores de las normalmente aceptadas. 6.2 CARACTERISTICAS DE LA CARGA Las características de la carga se definen por las dos clases básicas de carga que se pueden conectar a un generador. Estas son motores de CA y cargas diferentes a motores de CA. Las cargas diferentes a motores de CA incluyen: cargas de calefacción e iluminación, computadoras, cargas de SCR (rectificadores a control de silicon) y cargas especiales. Cada tipo de carga tiene ciertos efectos en la operación del generador. Hay que considerar estos efectos al escoger un generador, (fig. 6.1)

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CARGAS DE MOTORES DE CA Los motores de CA pueden ser monofásicos o trifásicos. Los motores trifásicos generalmente son de más de Un caballo de fuerza y los motores monofásicos generalmente son de menos de un caballo de fuerza. Los motores afectan más el generador en el momento en que arrancan. Los motores se pueden arrancar con o sin carga. En ambos casos, el rotor está estacionario inicialmente, de manera que la caída de voltaje que se ocasiona es la misma. La duración de caída será mayor al arrancar un motor con carga. La caída de voltaje ocurre porque los motores toman en el arranque una corriente varias veces mayor que la nominal a plena carga (de 4 a 7 veces). Por ello, el voltaje de salida del grupo generador decrece hasta que el motor llega a su velocidad de funcionamiento normal. La magnitud de la caída depende de la precarga y de la capacidad del generador. La caída permisible de voltaje depende también de la aplicación. Es posible tolerar caídas de hasta el 35% cuando arranca un motor sin carga; no deben permitirse caídas mayores de esa cifra, porque los contactores magnéticos del circuito pueden abrirse si el voltaje cae a menos del 70% del valor nominal. Cuando las cargas de alumbrado o algunos equipos sensibles comparten la capacidad del generador con algunos motores, son indeseables las caídas grandes o repetidas en el voltaje. Las caídas de voltaje se pueden reducir de la siguiente manera: 1. Sobre-dimensionando el generador. 2. Usando arranques a voltajes reducidos. 3. Usando un módulo de aumento de corriente. Cuando la caída de voltaje es mayor del 35% y tiene que reducirse, es una ayuda sobredimensionar el generador. Si la caída de voltaje es debida al arranque en motores grandes, esta se puede disminuir usando un arrancador de voltaje reducido. El módulo de aumento de corriente es más efectivo cuando la caída de voltaje es entre el 30% y 40%. El modulo da mayores cantidades de corriente a la excitatriz que el sistema normal de excitación y acorta el tiempo de recuperación. Motores Trifásicos En los Estados Unidos, la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) ha establecido normas que cumplen todos los principales fabricantes del motor. NEMA hace la distinción entre motores usando letras de diseño letras de código, que se hallan en la placa del motor. Las letras de diseño indican el par de arranque del motor y tienen poca influencia sobre los KVA o la corriente con el rotor frenado. Las letras más comunes de diseño son B, C y D. No deben confundirse con las letras de código. Las letras de código indican la gama de KVA de rotor frenado por caballo de fuerza y son la referencia más importante al relacionar grupos generadores a cargas de motores. Las letras más comunes son F,G y H. La mayoría de los motores tienen clasificación F, lo cual quiere decir que para arrancar el motor se necesitan 5.3 KVA/hp, en promedio. Los KVA/hp se pueden usar para conocer la corriente de arranque de un motor.

Código F - 5.0 a 5.6 KVA/hp (mas de 25 hp) Código G - 5.6 a 6.3 KVA/hp (10 a 25 hp) Código H - 6.3 a 7.0 KVA/hp ( 5 a 10 hp)

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Factor de Potencia Al arrancar un motor, el factor de potencia es bastante bajo y luego se recupera a un valor más alto (aproximadamente 0.9) cuando está en operación. El factor de potencia al arrancar puede ser de 0.3 a 0.5. Esto es importante porque 5.3 KVA por caballo de fuerza a un factor de potencia de 0.4 equivale a 2.5 veces los kilovatios nominales de operación del motor. El motor diesel tratará de suministrar estos kilovatios, de manera que vale la pena verificar si el motor del generador tiene la potencia para arrancar un motor eléctrico grande, particularmente cuando el generador tiene una carga inicial. Cuando al generador se le exige seis o siete veces la corriente normal de un motor durante el arranque, el motor diesel tiene que suministrar más o menos dos veces la potencia normalmente consumida por el motor. Esto puede ser algo menor si el factor de potencia del motor se baja en el arranque. Si se desconoce el factor de potencia, se puede suponer que es de 0.4 en el arranque. Arranque a Voltaje Reducido. Al arrancar motores grandes se crearán grandes caídas de voltaje. La caída de voltaje se puede reducir por medio de varios sistemas de arranque a voltaje reducido. Los arrancadores de voltaje reducido esencialmente reducen el voltaje aplicado al motor para evitar el consumo de gran cantidad de KVA. Sin embargo, al usar arrancadores a voltaje reducido, se disminuyen el par de arranque del motor. La aplicación del motor definirá si se puede usar un sistema de arranque de voltaje reducido. Algunos métodos comunes de arranque a voltaje reducido son:

1. Auto transformador 2. Reactancia 3. Resistencia 4. Estrella-Delta 5. Devanado partido

Un Auto transformador es un transformador con varias salidas, que aplica un porcentaje del voltaje de líneas a un motor. Porcentajes típicos son 50%, 65% y 80%. La corriente consumida por el motor se reducirá proporcionalmente. La salida del 50% reducirá el voltaje de línea y la corriente a la mitad. Los KVA y el par del motor será solo 0.25 de los KVA y el par de arranque nominales. Para compensar por los KVA que necesita el transformador los KVA del motor se multiplican por 0.3 para el terminal del 50%. El arranque con auto transformador produce el máximo par por KVA de entrada y se usa donde el arranque es frecuente o la aceleración es demorada. El arranque por reactancia reduce el voltaje del motor intercalando un reactor entre el motor y las líneas eléctricas. Un reactor es una bobina de alambre que presenta una impedancia a la corriente alterna. La impedancia (o resistencia) se coloca en serie con el motor como medio de reducción de voltaje en sus terminales, disminuyendo así la entrada de corriente. El consumo total de corriente del motor baja en proporción directa a la reducción del voltaje. Sin embargo, el voltaje aplicado al circuito en serie del reactor y motor permanece en el 100%, por lo tanto, los KVA de entrada también bajarán en proporción directa en la reducción del voltaje en las terminales del motor.

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En el arranque por resistencia se coloca un resistor entre el motor y la línea. La resistencia se saca del circuito poco a poco o de una sola vez. La corriente de arranque se reduce en la misma proporción que el voltaje de arranque. El arranque por resistor es apto para aplicaciones tales como bandas, transportadoras o máquinas, herramientas delicadas donde se requiere una reducción moderada de par motor junto con una reducción moderada en la corriente de línea. Para el arranque Estrella-Delta, se requiere un motor especial de 6 a 12 terminales, en el cual se puede cambiar la configuración de los devanados. El motor se arranca en estrella o en Y, se lleva a su velocidad nominal y se pasa a conexión delta para operación normal. El arranque Estrella-Delta equivale a arrancar un motor en el terminal del 57% de un auto transformador. Da solo el 33% del par motor nominal en el arranque. El arranque Estrella-Delta se usa cuando el par de arranque es bajo, y la corriente tomada de las líneas debe ser mínima. Una aplicación típica es un compresor centrifugo en el cual la compresión se retrasa hasta acompletar la conexión del motor al voltaje de línea. Un arrancador de devanado partido es un arrancador automático para motores de jaula de ardilla que tiene dos devanados en el estator. Al arrancar, se usa un solo devanado y el otro se energiza cuando el motor casi ha alcanzado su velocidad de operación. Este devanado arranca el motor con la corriente reducida a un 70% de la corriente inicial normal y con un par de menos del 50% del par de arranque nominal. El arranque de devanado partido es el sistema de arranque de voltaje reducido más económico porque no utiliza métodos externos de disminución como resistores o transformadores. Este método es ideal para cargas bajas de arranque, como ventiladores sopladores y bombas centrifugas. Una ventaja del arranque con voltaje reducido cualquiera que sea, es que el regulador de voltaje puede hacer su trabajo en dos etapas. Antes de que el arrancador llegue a la posición de marcha, aplicando pleno voltaje al motor, el regulador habrá re-establecido el nivel de voltaje normal de modo que habrá dos pequeños descensos de voltaje en vez de uno grande. En algunos casos no es factible usar sistemas de arranque de voltaje reducido. Por ejemplo, una banda transportadora completamente cargada requiere más del 100% del par motor nominal para arrancar. Un arrancador de voltaje reducido puede no producir el par necesario para el arranque para tales aplicaciones. Motores Sincrónicos. Un motor sincrónico es una clase especial de motor trifásico cuyo factor de potencia se puede controlar y a cuyo rotor se aplica un voltaje de excitación de CC. Un motor sincrónico se arranca como un motor de inducción, se acerca a su velocidad nominal, donde se aplica la corriente continua de excitación al rotor y éste se sincroniza con el campo magnético giratorio. La velocidad del campo magnético giratorio depende de la frecuencia aplicada y del número de polos. La corriente de arranque es aproximadamente 6 veces la corriente consumida a plena carga. El factor de potencia se controla variando el voltaje de CC de excitación. Los motores sincrónicos se mantienen en línea aun sin carga. Esto mantiene alto el factor de potencia y mejora la operación total del sistema. Motores de inducción monofásicos. Los motores monofásicos tienen potencias nominales menores que un caballo de fuerza se conectan de cualquier línea y neutro o entre líneas y líneas y no tienen una carga en el arranque significativa. Para escoger el generador solo debe tenerse en cuenta su carga combinada de operación o el arranque simultáneo de una gran cantidad de ellos.

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CARGAS DIFERENTES A MOTORES CA Las cargas diferentes a motores de CA son cargas de iluminación y calefacción, cargas de SCR (rectificadores controlados de silicón) y computadoras. Las cargas de iluminación y calefacción generalmente son monofásicas y es necesaria si están conectadas entre fases o entre fase neutro. Si se quiere hacer un análisis completo, se debe establecer, que fase suministra la potencia a estas cargas. Otras cargas, tales como hornos de inducción y algunos equipos de soldadura pueden ser inductivas, lo cual baja el factor de potencia. Si se calcula el factor de potencia será menor que 0.8 se necesitará un generador especial con mayor capacidad de KVA. Otras cargas diferentes a los motores CA son las cargas SCR, son cargas en las cuales la potencia pasa por un rectificador controlado de silicón para suministrar voltaje variable de CC a una carga. Las cargas de SCR grandes pueden afectar adversamente al generador. Cuando un SCR se "dispara" crea armónicos que pueden hacer recalentar el generador. Si los devanados se calientan demasiados pueden producir daños permanentes en el generador. Las cargas de SCR se pueden hallar donde motores de CC accionan equipos tales como malacates o grúas o aún grandes cargadores de baterías. También se usan con algunos sistemas de suministro de potencia ininterrumpida. Una aplicación típica es el caso de una plataforma de perforación submarina donde la potencia de CA del generador se rectifica con SCR's y todos los equipos de perforación se operan con motores de CC. La CA se usa también para iluminación, servicios en los alojamientos, etc. Como las cargas de SCR aumentan el calentamiento del generador se recomienda sobredimensionar el generador según los siguientes criterios: - Si la carga SCR es menos del 30% de la carga total del sistema, especifique un generador primario o auxiliar que sea adecuado para la demanda del sistema. - Si la carga SCR está entre 30% y 60% de la carga total del sistema, especifique el siguiente tamaño del generador en capacidad. - Si la carga SCR es mayor del 60% de la carga total del sistema, especifique un generador que tenga dos capacidades nominales por encima de él. Otra carga diferente a motores son las computadoras que forman potencia directamente del generador. Los computadoras se usan más y más en toda clase de negocios y son muy sensibles a variaciones de voltaje o frecuencia. No resisten ni el apagón mas breve. Un sistema de potencia ininterrumpida, o sistemas sin interrupción es una manera de asegurar un suministro continuo y preciso de energía a un computador mientras entra en operación el generador. Un sistema de potencia ininterrumpida típica consiste de una fuente de CC (rectificada), un cargador de baterías, un banco de baterías y un inversor, que convierten la CC en CA. (fig. 6.2)

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En operación normal, la red de CA suministrará energía a la fuente de poder del cargador, que convierte la CA en CC y alimenta las baterías y el inversor, el cual convierte la CC en CA para alimentar las diferentes cargas. Cuando falla la fuente primaria de energía, la batería alimenta el inversor por un tiempo establecido, generalmente de 15 a 30 minutos. Este es tiempo suficiente para poner en marcha un generador auxiliar. El grupo generador debe escogerse cuidadosamente para que tenga capacidad suficiente cuando se usa con un sistema de potencia ininterrumpido. Como estos sistemas varían en sus capacidad de sobrecarga y eficiencia. Como las cargas de computadoras se consideran análogas a las cargas de SCR's, la capacidad de los generadores debe calculares como se explicó anteriormente. Si el computador es menos del 30% de la carga del sistema como el generador principal o auxiliar debe tener una capacidad adecuada para el sistema. Si el computador es hasta el 60% de la carga total, especifique un generador de un tamaño mayor. Y si el computador constituye más del 60% de la carga total, especifique un generador de dos tamaños mayores que el normalmente necesario para la carga. Claro que en algunos casos, es difícil conocer todas las cargas que se pueden aplicar a un generador, de modo que se dében recomendar dejar por lo menos un 10% de la capacidad disponible para aplicaciones futuras. En caso de duda, siempre es deseable ir al siguiente generador de mayor capacidad. CARGAS ESPECIALES En ocasiones es necesario que el grupo generador suministre energía a cargas especiales. Un ejemplo puede ser un soldador de puntos donde se presentan periódicamente una gran carga de muy corta duración (menos de un segundo) y se permite una caída de voltaje del 10% menos. Las cargas monofásicas también merecen especial evaluación. Si constituyen más del 15% de la carga conectada al generador, puede ser necesario usar un generador de mayor capacidad ya que solo del 50% al 67% de los KW trifásicos están disponibles cuando se trabajan en una sola fase. Otro caso de caso especial es la carga regenerativa, que se encuentra en equipos de construcción como grúas o palas. La acción de los malacates puede re-alimentar energía al generador y afectar la velocidad del motor.

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La energía regenerativa se produce cuando un motor trabaja como generador y transmite potencia a las líneas eléctricas. Esto puede suceder cuando el motor es accionado mecánicamente por la carga. Las instalaciones más comunes donde esta condición puede ocurrir son grúas, palas y puentes elevadizos. Cualquier tipo de motor puede regenerar potencia. Sin embargo, en muchos casos, un sistema matriz SCR tendrá circuitos especiales que utilizan esta potencia regenerativa. En estos casos se usa como freno dinámico. En cualquier caso, no se debe sobrepasar la capacidad de absorción de potencia regenerativa del motor, ya que el motor puede desbocarse. En la hoja de datos de los motores se da un valor máximo. Cuando se pasa de este valor de potencia regenerativa, generalmente se maneja adicionando cargas en las líneas durante el freno o en el descenso de las cargas mecánicas. SISTEMAS MOTRICES DE FRECUENCIA VARIABLE Un sistema motriz de frecuencia variable es un dispositivo que permite controlar la velocidad de un motor de inducción de CA variando la frecuencia de voltaje aplicado. Esto se logra usando SCR's y rectificadores que se conectan y controlan para operar como un inverso de salida variable. Aunque no todos los sistemas motrices de frecuencia variable imponen la misma cantidad de distorsión en el generador, conviene usar las mismas reglas para calcular la sobre capacidad del generador que con los sistemas SCR o de potencia ininterrumpida. Para todas las aplicaciones especiales, se recomienda reunir toda la información necesaria sobre cargas, consumo de corrientes y tiempos para luego consultar a los ingenieros de aplicaciones de la fábrica para verificar las capacidades de los motores y de los generadores. 6.3 FACTORES DE ANALISIS DE CARGA El análisis de carga es un paso esencial en la selección del generador correcto para una aplicación particular. Para ello hay que responder a las siguientes preguntas. 1. ¿ El generador será una fuente de energía primaria o auxiliar ? 2. ¿Cuál es la elevación y la temperatura ambiente del sitio ? 3. ¿Cuánta es la carga conectada y cuál es el tipo de carga ? 4. ¿ Cuál es la máxima caída admisible de voltaje ? 5. ¿ Cuál es el crecimiento futuro ? En el caso de aplicaciones de energía primaria, se debe preparar una lista de todas las cargas posibles y cada carga se debe analizar en cuanto a sus condiciones de estado estacionario y transitorias, que pueden presentarse al arrancar motores. En el caso de generadores auxiliares hay que definir que cargas críticas hay que alimentar. Las cargas no esenciales deben desconectarse del barraje de energía auxiliar con solo las cargas críticas en un barraje separado, solo estas recibirán energía al fallar el suministro de la compañía de energía y arrancar el generador auxiliar. Las cargas que son sensibles a caídas de voltaje pueden conectarse a un generador diferente. O en algunos casos, pueden enclavarse eléctricamente para que los equipos críticos no puedan operar mientras arranca los equipos que ocasionan la caída de voltaje, o para que los equipos que provocan la caída de voltaje no puedan arrancar mientras los equipos críticos funcionan. La elevación y la temperatura del sitio deben considerarse por su posible efecto sobre el motor y el generador, tanto el motor y el generador deben ser disminuido en su capacidad nominal cuando la elevación y la temperatura exceden ciertos niveles de diseño. Para el análisis de cargas es básico evaluar la carga total conectada y el tipo de carga. Esto implica la elaboración de una lista de todas las cargas, motores y no-motores que el generador tiene que alimentar. Se debe evaluar la máxima caída admisible de voltaje, para que los aparatos como los contactores de arranque de motores no se desenergicen al arrancar motores grandes.

98



Electricidad.

MR

Cuando el voltaje cae por debajo de cierto nivel, generalmente 65%, la bobina del contactor no tendrá fuerza suficiente para mantenerlo cerrado y el motor saldrá de las líneas en unos pocos ciclos. Por esta razón es importante que la caída de voltaje de arranque no pase de ciertos valores. Una caída del 35% es el límite práctico. Otro factor importante es el método de arranque de los motores, si un motor se arranca a través de la línea con pleno voltaje o mediante algún sistema de voltaje reducido, la secuencia de arranque también afecta la caída de voltaje. Una buena regla es que los motores grandes deben arrancarse primero. También hay que considerar el número de motores u otros aparatos trabajando al mismo tiempo. Algunos motores grandes tal vez no se arranquen si hay otras cargas conectadas al generador. Por ejemplo, los motores de aire acondicionado no se usarán mientras trabaja la calefacción. Las cargas monofásicas deben considerarse en la fase o fases correctas, ya que la capacidad del generador se basa en la fase que soporta las cargas mayores. Esta información se puede obtener en los diagramas de alambrado. El voltaje de una carga monofásica indica si la carga se conecta entre una fase y neutro o entre dos fases. Por ejemplo, en un sistema de 120/208 Voltios, las cargas que operan a 208 Voltios se conectan entre dos fases y las cargas de 120 voltios se conectan entre una fase y neutro. 6.4 PROCEDIMIENTO PARA SELECCIONAR UN GRUPO GENERADOR La selección de un grupo generador correcto para un trabajo exige la evaluación de la carga constante máxima en KW que el generador tiene que alimentar y la máxima caída admisible de voltaje. El primer paso para el análisis de cargas es hacer una lista de todas las cargas. Se anotan separadamente los motores y las cargas diferentes a motores. La información se obtiene de los planos eléctricos o de una lista que da el cliente o su electricista. La compañía Segregados MABOGA necesita un grupo generador para alimentar varios equipos eléctricos. Su equipo requiere voltaje trifásico a 120/208 volts, y a una frecuencia de 60 Hz. Hay que seleccionar un grupo generador que suministre energía adecuada y continua al siguiente equipo:

Cantidad. HP Fases y RMP Clase Fase

1 125 3/1800 (Trituradora) Motor 3

2 40 3/1800 (Transportador)

Motor 3

1 30 3/3600 (Bomba) Motor 3

2 5 3/1200 (Ventilador) Motor 3

5 1/4 1 (Herr. manual) Motor 1(A-B)

2 1/3 1 (Taladro de columna) Motor 1(B-C)

4 3/4 1 (Maq. Herramienta) Motor 1(A-C) 12 kW en luces incandescentes igualmente repartidas entre fases y neutro.

El orden de arranque de los motores trifásicos es : 1. 125 hp. 2. 30 hp. 3. 40 hp. 4. 40 hp. 5. 2 de 5 hp.

99



Electricidad.

MR

Todos los motores arrancan a través de la línea con pleno voltaje. La caída máxima de voltaje no puede ser mayor del 30%. Se vacían los datos en las tablas 1 y 1a.

Notas:

1. Datos de placa del motor 2. Si es monofásico, establecer de cuál fase o fases son utilizadas del diagrama de alambrado. 3. Tipos de motor: 1. Jaula de ardilla, 2. Rotor devanado, 3. Sincrónico, 4.Fase partida, 5. Arranque

por condensador, 6. Inducción por repulsión. 4. De datos de la placa del motor o catálogo del motor (Formulario 3) 5. Usar símbolos de Tabla 1. 6. Calcule los voltios, amperios y factor de potencia Monofásico : Volts x Amperes x FP

Trifásico : 1.73 x Volts x Amperes x FP 7. Ver formulario 6

1 1 1,2 1 1,3 1,4 5

1 Trituradora 1 125 208 3 1800 1 F A Arranca primero

2 Transportador 2 40 208 3 1800 1 F A

3 Bomba 1 30 208 3 3600 1 F A Arranca segundo

4 Ventilador 2 5 208 3 1200 1 F A

5Herramienta

Manual5 1/4 208 1 A-B 1800 5 - A

6Taladro de

Columna2 1/3 208 1 B-C 1800 5 - A

7Maquina

herramienta4 3/4 208 1 A-C 1800 5 - A

TABLA 1 MotoresNotas

Ptda. Descripción Cant. hp Volts fases RPM Tipo CódigoMétodo

ArranqueObservaciones

2 6 7

Ptda. Descripción Volts fases kw FP

8 Luces 120 1 A-N 4 1

9 Luces 120 1 B-N 4 1

10 Luces 120 1 C-N 4 1

TABLA 1a Cargas Diferentes a Motores

Notas

100



Electricidad.

MR

Notas:

1. Para motores utilice Tablas 4 y 5 o

KW = hp x 0.746 / Eficiencia Para

cargas diferentes a motores:

KW = Volts x Amperes FP

2. Para no motores utilizar Formulario 6 Para

motores no es necesario

3. Para motores utilice Formularios 5 y 6

Para cargas diferentes de motores

KVA = Volts x Amperios ó KVA = KW/FP

Línea* 1. Ultima línea de la Tabla Línea a Línea 2. Ultima línea de la Tabla Línea a Neutro 3. Suma de la Línea 1 más Línea 2 4. Multiplique Línea 3 por un factor de 3 Utilice solamente la fase mayor. Los valores de KVA de arranque de motores monofásicos pueden despreciarse, ya que ellos son pequeños comparados con las capacidades de generador. En el caso de motores diseños M por encima de 1 hp consultar Formulario 7.

1 2 3

Ptda. Cant. hp KW FP KVA A B C A B C

5 5 1/4 0.4 - 0.6 2 2 3 3

6 2 1/3 0.5 - 0.7 1 1 1.4 1.4

7 4 3/4 0.95 - 1.25 3.8 3.8 5 5

TOTAL 5.8 3 4.8 8 4.4 6.4

÷2 2.9 1.5 2.4 4 2.2 3.2

TABLA 2. Línea a Línea

Notas KW . Totales KVA Totales

1 2 3

Ptda. Cant. hp KW FP KVA A B C A B C

8 1 - 4 1 4 4 4

9 1 - 4 1 4 4 4

10 1 - 4 1 4 4 4

TOTAL 4 4 4 4 4 4

KW . KVA

Línea a NeutroNotas

A B C A B C

1 Linea a Linea 2.9 1.5 2.4 4.0 2.2 3.2

2 Linea a Neutro 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0

3 Total Monofasico 6.9 5.5 6.4 8.0 6.2 7.2

4 Equivalente Trifasico 20.7 24.0

Resumen

KW KVA

Linea*

101



Electricidad.

MR

Notas: 1. De Formulario 2 o de: KW=(Volts x Amp x 1.73 x KP) / 1000 2. Omita para motores. Otros de Formulario 6. 3. Dé Formulario 2 o de KVA=(Volts x Amp x 1.73 )/1000 = KW/FP 4. De Formulario 2 o Formulario 3. 5. Símbolos de Formulario 1 6. SKVA multiplicado por el factor de formulario 1. 7. Suma de los KW y KVA de cada motor. 8. KW y KVA totales que deben ser suministrados al mismo tiempo. 9. Liste los SKVA totales de aquellos motores que tienen que ser arrancados al mismo tiempo, o el motor con

el mayor SKVA, el que sea más alto.

Notas:

1. De los resúmenes. 2. Datos finales listados en Tablas 2 y 3 3. Datos finales listados en Tablas 2 y 3 4. El valor más alto de SKVA de la tabla 3. 5. FP = KW Máximo/ KVA Máximo

Cuando el FP = 80% o mayor utilizar KW Máximos para seleccionar la capacidad nominal del generador standard.

Cuando el FP es menor que 80%, utilice KVA Máximos para para seleccionar la capacidad nominal del generador standard

Los generadores standard tienen un factor de potencia nominal del 80%

1 2 3 4 5 6 7 7 8 8 9

Cant. HP KW FP KVA SKVAMetodos

Arranque

SKVA

Equival.

KW

Total

KVA

Total

KW

Maximo

KVA

Maximo

SKVA

Maximo

1 125 106 -- 117 696 A 696 106 117 106 117 696

1 30 25.2 -- 28 166 A 166 25.2 28 25.2 28

2 40 35.2 -- 39 220 A 220 70.4 78 70.4 78

2 5 4.5 -- 5.8 34 A 34 9 11.6 9 11.6

Total 210.6 234.6 696

Tabla 3. Cargas Trifasicas

Notas

NOTAS 1 2 3 4 5

DE:COMPONENTE DE

CARGAKW MAXIMO

KVA

MAXIMO

SKVA

MAXIMOFP

TABLA 2. 1 Fase 20.70 24.00

TABLA 3. 3 Fases 210.60 234.60 696.00

SUB-TOTAL 231.30 258.60 696.00 0.90

RESERVA 18.70

TOTAL 250.00

TABLA 4. RESUMEN FINAL Y RECOMENDACIONES

102



Electricidad.

MR

Aparentemente un generador de 250 KW, podría ser satisfactorio para mantener en funcionamiento todo el equipo, pero al arrancar el motor de la trituradora de 125 hp; produciría una caída de voltaje mayor del 30% permisible, por lo cual tendríamos que tomar el tamaño mayor de generador para eliminar esta caída de voltaje, para saber el tipo de generador a utilizar se necesita saber la potencia necesaria para el arranque del motor de 125 hp, con la siguiente formula:

SKW = SKVA x SFP Donde:

SKW = KW de arranque. SKVA = KVA de arranque (de tabla 4). SFP = FP para el motor durante el arranque.

SFP : Si no se encuentra especificado el factor de potencia a tomar será de un .5 (50%) retrasado, el cual se tomara para todos los cálculos.

Por lo tanto :

SKW = 696 x 0.5 SKW = 348

El generador adecuado para la empresa SEGREGADOS MABOGA será uno de

350 KW. Por medio de un programa u hoja de cálculo para obtener el tamaño de generadores se toma el mismo ejemplo dando como resultado lo siguiente:

1. Cuadro de datos del modelo 2. Análisis de cargas

El cual coinciden con el generador seleccionado anteriormente

103



Electricidad.

MR

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Electricidad.

MR

6.5 Procedimiento de Selección Alterno. Hay un método simplificado para seleccionar un generador cuando casi toda (90%) la carga está representada en motores trifásicos o cargas balanceadas. Los pasos a seguir para este método son los siguientes:

1. Se pone el orden de arranque de los motores 2. Se calcula los kW de arranque del 1er. motor, y se vacía en el primer cuadro. 3. Se calcula los kW de operación del 1er. motor, y se vacía en el primer cuadro de la segunda columna. 4. Se calcula los kW de arranque del 2do. motor, y se vacía en el segundo cuadro de la segunda columna. 5. Se suma la segunda columna con los valores de kW de operación del ler. motor y los kW de arranque del

2do. motor. 6. Se repiten los pasos para los demás motores teniendo en cuenta que los kW de arranque solo serán para

el motor el cual vaya a entrar, y los demás que ya estén funcionando será los kW de operación. 7. La cantidad mayor que se encuentre en la suma de las columnas serán los kW necesarios para la

elección del mismo. Nota: Para los kW tanto de arranque como de operación se usarán las siguientes fórmulas:

kW arranque = hp x L.C. x 0.5 x (%V / 100)2

kW operación = hp x 0.746 x ηG

Dónde:

L.C. = Letra código del motor. % V = % de Voltaje de arranque del motor. ηG = Eficiencia del generador (90% generalmente)

105



Electricidad.

MR

La Compañia MARIAM MAQUINARIA Y EQUIPO requiere un generador para operar el siguiente equipo:

Siguiendo los pasos antes mencionados obtiene la tabla siguiente: TABLA No. 5 2

BOMBA 84.00 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14 20.14

BOM SIS I 17.75 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36

BOM SIS 2 17.75 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36 3.36

ALUMBRADO 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10 18.10

TABL. H 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58 12.58

TABL. I 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41 12.41

CON. 3F 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00

TABL. B 7.48 7.48 7.48 7.48 7.48 7.48 7.48 7.48 7.48 7.48 7.48 7.48

SIS ENFR 31.50 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71

SIS ENFR 31.50 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71

BOM. VAC. 31.50 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71

BOM. VAC. 31.50 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71 6.71

BOM. E/LECH

12.00 2.01 2.01 2.01 2.01 2.01 2.01

COMPRESOR 12.00 2.01 2.01 2.01 2.01 2.01

BOM. PRESU. 12.00 2.01 2.01 2.01 2.01

AGIT D/TAN 'i 5.00 0.67 0.67 0.67

AGIT TAN/RES

5.00 0.67 0.67

BOM. C/PIPAS

12.00 2.01

TOTAL KW. 84.00 37.89 41.25 44.96 57.54 69.95 84.95 92.43 123.93 130.64 137.35 144.07 131.28 133.30 135.31 130.32 131.00 138.67 128.68

1. Bomba 30 hp

2. Bomba de sistema 1 5 hp

3. Bomba de sistema 2 5 hp

4. Alumbrado 18.1 Kw

5. Tablero H 12.58 Kw

6. Tablero I 12.41 Kw

7. Contador 3 F 15 Kw

8. Tablero B 7.48 Kw

9. Sistema de Enfriamiento 10 Hp

10. Sistema de Enfriamiento 10 Hp

11. Bomba de vacio 10 Hp

12. Bomba de vacio 10 Hp

13. Bomba envió de leche 3 Hp

14. Compresor 3 Hp

15. Bomba presurizadora 3 Hp

16. Agitador del tanque 1 Hp

17. Agitador tanque de

reserva1 Hp

18. Bomba carga pipas 3 Hp

106



Electricidad.

MR

FORMULARIO 2

MOTORES TRIFASICOS TIPICOS

Características

hp rpm hp rpm

1 3600 1.05 1.3 13 40 3600 33.3 37 221

1800 1.06 1.4 12 1800 35.2 39 220

1200 1.02 1.5 12 1200 34.5 39.2 220

900 34.6 41.3 216

2 3600 1.9 2.2 19

1800 1.9 2.3 13 50 3600 43.5 48 276

1200 2 2.7 18 1800 43.5 48 275

1200 43.2 48 274

3 3600 2.9 3.2 25 900 42 49.5 272

1800 2.8 3.4 24

1200 2.8 3.7 24 60 3600 49.5 55 336

1800 51.5 57 331

5 3600 4.6 5.2 35 1200 51.1 58 330

1800 4.6 5.4 34 900 51.3 61.2 328

1200 4.5 5.8 34

900 4.5 6.3 33 75 3600 64 71 419

1800 63 70 416

7 Vi 3600 6.7 7.5 48 1200 63 71.5 417

1800 6.9 7.9 46 900 66 77 414

1200 6.8 8.2 45

900 7 9.3 44 100 3600 85 94 552

1800 84 93 556

10 3600 8.8 9.8 62 1200 84.5 96 555

1800 8.8 10.1 60 900 86 99 552

1200 8.7 10.5 58

900 9.4 12.3 56 125 3600 108 119 698

1800 106 117 696

15 3600 13.2 14.7 88 1200 109 123 695

1800 13 14.7 84 900 113 127 690

1200 12.9 15.2 82

900 13.7 17.4 81 150 3600 127 139 836

1800 125 136 830

20 3600 16.7 18.6 112 1200 131 149 828

1800 17.2 19.4 112 900 136 153 820

1200 17.4 20.3 112 -

900 17.4 21.6 110 200 3600 167 183 1110

1800 164 180 1105

25 3600 20.5 22.8 139 1200 168 195 1100

1800 21.6 24.3 138 900 178 201 1060

1200 22 25.5 138

900 22 26.2 136 250 3600 204 224 1380

1800 200 220 1370

30 3600 25.2 28 166 1200 205 232 1360

1800 25.5 28.6 165 900 213 239 1345

1200 25 28.6 165

900 25.5 31.1 161

KVA de arranque hasta un 50% mas alto. Muchos

motores de 3600 rpm, son de diseño A

* Los motores de diseño A pueden tener valores de

KW en

Operación

KVA en

Operación

KVA de

Arranque

KW en

Operación

KVA en

Operación

KVA de

Arranque

*Diseño B,C,D

Según nos muestra la tabla se puede apreciar que el valor más alto de los KW que son 144.07 KW por lo que una máquina de 150 KW nos sirve para satisfacer las necesidades de la compañía.

FORMULARIO 1:

METODO DE ARRANQUE DE MOTORES

Mctodo de Arranque

A. A través de la linea 100 100

B. Auto-Transformador Terminal de 50% 30 25

Terminal de 65% 46 42

Terminal de 80 % 68 64

C. Reactor o Resistencia Terminal de 80 % 80 64

D. Estrella - Delta 33 33

E. Devanado Partido 65 50

KVA de

Arranque %

Par Motor

Arranque %

107



Electricidad.

MR

108



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UNIDAD SIETE RECOMENDACIONES DE INSTALACION 7.1 EL LOCAL 7.1.1 UBICACION DEL LOCAL Para la ubicación del local considere las condiciones siguientes a) Estar lo más cerca posible de los equipos de distribución eléctrica. b) No causar molestias ocasionadas por el ruido y las posibles vibraciones. c) Garantizar un suministro adecuado de aire para enfriamiento, tanto en cantidad como en temperatura y limpieza. d) La dirección de los gases de la combustión no deberá afectar el ambiente una vez salen de los ductos de escape. e) Tener presente la dirección de la descarga de aire caliente. f) Garantizar facilidades para el suministro de combustible. g) Tener buena accesibilidad al área. Cualquiera que sea, deberá garantizar que la operación de la planta eléctrica de emergencia no ocasione daños a terceros. El local de la planta eléctrica de emergencia deberá estar separado por lo menos un metro de la colindancia con otras propiedades, siempre y cuando se cumplan los controles de niveles de decibelios para los diferentes usos de las edificaciones. La ubicación del lugar de la p l a n t a eléctrica de emergencia, sobre todo en edificios multifamiliares, tendrá en cuenta las especificaciones de construcción gubernamentales. Solamente las plantas eléctricas con caseta podrán ser instaladas en áreas abiertas. Todas las plantas eléctricas industriales deberán ser instaladas en áreas cerradas. En caso de que el local de la planta eléctrica de emergencia esté ubicado en un nivel elevado, deberán realizarse los cálculos estructurales correspondientes que garanticen la instalación segura, que no afecte personas, equipos u otras estructuras. 7.1.2 CRITERIOS DE PROTECCIÓN El local de la planta eléctrica de emergencia, además de tener en cuenta los requisitos enumerados en la sección anterior, deberá ser diseñado para proveer protección contra los elementos de la naturaleza, como lluvia, vientos huracanados, sol, excesivo calor, inundaciones, entre otros. El local de la planta eléctrica de emergencia será construido en paredes de bloques u hormigón y techo de hormigón, de manera que proteja mecánicamente la planta y sus equipos auxiliares. El acceso al local de la planta eléctrica de emergencia estará limitado solamente a personal autorizado. En instalaciones de plantas eléctricas de 400 kW y mayores se colocarán señales de restricción. 7.1.3 ÁREA DEL LOCAL Deberá ser suficiente para garantizar el flujo del personal de mantenimiento y/o reparación, de acuerdo a la Tabla 1, teniendo en cuenta que el espacio libre a dejar para la circulación del personal a ambos lados del equipo dependerá de su tamaño, pero nunca será menor de 1.0 metro entre el chasis de la planta y la pared u otro equipo colindante. Deberá permanecer limpia, seca, convenientemente iluminada a 0.8 metros sobre el nivel del piso y no sujeta a posibles inundaciones.

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En caso de instalación de dos o más plantas eléctricas en una misma caseta, la separación mínima entre éstas será de 1.5 m, y deberán tener espacios independientes para la descarga de aire. El espacio libre del lado del generador no será menor de 1.20 metros para facilitar la remoción del conjunto generador cuando sea necesario. El local deberá tener una puerta que permita el paso de la planta eléctrica de emergencia y de equipos auxiliares para levantarla o moverla. Preferiblemente, la puerta estará en un lugar próximo al extremo del eje generador-motor, del lado del generador. El local de la planta eléctrica de emergencia no deberá ser usado para almacenar mercaderías o materiales. Tabla 1. Área mínima recomendada del Local en Relación con la Potencia.

7.1.4 AISLAMIENTO DE RUIDO

El local de la planta eléctrica de emergencia cumplirá la función de reducir el ruido ocasionado por el funcionamiento del motor. El nivel del ruido fuera del local, variará con la instalación a la que se le da servicio: industria, comercio, oficina, residencia, hospital, entre otras. En cualquier caso, el ruido ocasionado por la planta eléctrica deberá ser menor que el nivel de ruido en las áreas circundantes Se tendrá presente que el nivel de ruido desciende en unos 6 db cada vez que se dobla la distancia entre la fuente de ruido y el oyente. El nivel de ruido, medido a una distancia de 1 metro del local, deberá ser menor a los niveles siguientes, el que sea más restrictivo:

a) 50 db. En hospitales, auditorios, universidades, colegios, iglesias. b) 60 db. En residencias, oficinas, comercios, instalaciones deportivas. c) 70 db. En industrias.

Se recomiendan los métodos siguientes para amortiguar el ruido: a) Insonorización de paredes, techo y puerta(s) mediante su recubrimiento con fibra de vidrio flexible u otro material atenuador del sonido. b) Cambio de dirección en los conductos de entrada y salida del aire. c) Uso de persianas atenuadoras del ruido, regularmente confeccionadas en acero galvanizado con aletones rellenos de fibra de vidrio y terminación en malla metálica. d) Cierre hermético de la(s) puerta(s)

Potencia [kW] Área [m

2]

10 – 30 9

30 – 60 12

75 – 125 15

150 – 300 18

350 – 450 22

500 – 600 27

750 – 900 34

1000 – 1200 40

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7.2. BASE Y ANCLAJE 7.2.1. CONCEPTOS GENERALES La base sobre la cual se instalará la planta eléctrica será de concreto armado, con una resistencia a la

compresión a los 28 días de por lo menos 210 kg/cm2, para evitar la deflexión y prevenir la vibración.

Esta base deberá estar separada físicamente y tener un envarillado independiente de la estructura que la rodea a fin de aislar la vibración, con excepción de las plantas eléctricas menores de 200 kW o las instaladas en pisos elevados. El efecto de las vibraciones de las plantas colocadas en pisos elevados deberá ser considerado en el análisis estructural del edificio. Es recomendable que la elevación de la base sea entre 10-15 cms superior al nivel del piso, para evitar que líquidos que se derramen entren en contacto con el chasis, minimizando así la corrosión y para facilitar ciertas labores de mantenimiento, como el drenaje de aceite, cambio de correas y otros. 7.2.2. DIMENSIONES El peso de una base físicamente aislada del piso que la rodea deberá tener cuando menos dos veces el peso de la planta eléctrica de emergencia, para resistir la carga dinámica. Para el dimensionamiento y cálculo de la planta se deberá tener en cuenta las siguientes recomendaciones: La base deberá ser de dimensiones superiores en por lo menos 15 cm (6 pulgadas) más que el ancho y el largo del chasis de la planta eléctrica, respectivamente. La altura mínima H o espesor de la base deberá ser tal que garantice el peso W indicado en 3.2.1, el cual será determinado a partir de la siguiente fórmula:

H = W/(ϒ con x A x L)

ϒcon - peso específico del concreto: 2,400 kg/m3

A - ancho de la base. L - largo de la base. En modelos pequeños y medianos se pueden colocar bases macizas sencillas 7.2.3. ANCLAJE Y AMORTIGUACION La planta eléctrica de emergencia deberá ser instalada con sus correspondientes amortiguadores, para minimizar la vibración que se pueda transmitir a la edificación. En todos los casos la planta eléctrica deberá estar atornillada a la base, sea a través del chasis o de los aisladores de vibración, para prevenir deslizamientos. Esto se hará usando tornillos de anclaje o expansiones industriales de acero. Se deberán proveer elementos flexibles que aíslen la vibración entre la planta eléctrica de emergencia y cualquier conexión externa, como son: a. Tuberías de combustible. b. Conducto para gases de escape de la combustión. c. Conducto de aire de enfriamiento del radiador. d. Tuberías para los cables eléctricos, tanto de control como de potencia.

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7.3. VENTILACIÓN La ventilación del local de la planta eléctrica de emergencia deberá: a) Permitir la entrada de una cantidad de aire suficiente, en calidad y temperatura, para remover el calor irradiado por el motor, el generador y la tubería de escape de gases. b) Garantizar aire limpio para el proceso de combustión del motor. c) Permitir la entrada de un volumen de aire suficiente para suplir el flujo requerido por el radiador. Al instalar el sistema de ventilación se deben considerar los siguientes aspectos: a) Localización de la entrada y salida de aire hacia y desde el local. La salida y la entrada de aire no deberán estar próximas una de otra. b) La temperatura ambiente y la temperatura del aire próximo a la entrada de aire del local. c) La ruta del ducto de salida de aire. d) Una solución de diseño que tenga en cuenta el aislamiento del ruido. En la mayoría de los casos es necesario considerar trampas de ruido en la entrada y salida de aire. e) Si la entrada de aire será natural o forzada mediante ventilador. 7.3.1. AIRE PARA LA COMBUSTIÓN El aire para la combustión deberá ser limpio y tan fresco como sea posible. En la mayoría de las instalaciones este aire está disponible en el área que rodea la instalación y es succionado a través de los filtros. Si debido a exceso de polvo, suciedad o calor el aire no fuera adecuado para la combustión, tendrá que instalarse un ducto desde una fuente de aire limpio y fresco, sea desde otra área dentro del edificio o fuera de la edificación. 7.3.2. AIRE PARA ENFRIAMIENTO ENTRADA DE AIRE Se dispondrá la entrada de aire de manera que garantice que el flujo de aire fresco siga la ruta generador: motor: radiador. El área de la entrada de aire estará en relación directa con el área del panel del radiador. Dicha área será por lo menos 1.5 veces el área del panel del radiador.Si el área de entrada tiene ventanas deflectoras se deberá considerar el área efectiva, es decir, el área que los deflectores dejan libre para el paso del aire, y no el área total de la ventana. SALIDA DE AIRE Después del radiador, sobre todo en los equipos grandes, deberá haber un ducto que conduzca el aire caliente fuera del local para evitar que se recircule, afectando la capacidad de enfriamiento del equipo y, por tanto, su operación eficiente. Si el conducto de salida de aire se acopla al marco del radiador deberá tener una sección flexible para aislar vibraciones. La distancia del radiador a la zona de descarga del aire caliente será la menor posible.

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En caso de que haya ventanas deflectoras en las salidas de aire se considerará el área efectiva, no el área total, tome en cuenta lo siguiente:

El área de la salida de aire estará en relación directa con el área del radiador y será por lo menos 1.3 veces el área del panel del radiador.

La descarga del conducto de salida de aire no estará expuesta a vientos de alta velocidad para evitar la reducción de la descarga del ventilador y la disminución de la capacidad de enfriamiento del equipo.

Los cambios de dirección en el conducto de salida deberán ser efectuados con una curva suave para que no haya restricción en el flujo de aire.

Cuando se produzcan cambios de dirección es recomendable aumentar el área del ducto en, por lo menos, un factor de 1.25

El conducto de salida de aire, tanto en su forma como en su longitud, deberá presentar el mínimo de restricciones al flujo de aire.

El conducto de salida de aire deberá descargar a un área abierta. El conducto de salida de aire no deberá descargar hacia áreas de flujo peatonal a menos que esté a

una altura superior a 2 metros cuando la capacidad de la planta eléctrica sea de 20 – 125 kW y 3 metros en plantas eléctricas de 150 kW y mayores.

7.4. TUBERÍAS PARA GASES DE ESCAPE 7.4.1. CONCEPTOS GENERALES Los gases de escape de cualquier planta eléctrica de emergencia instalada bajo techo deben ser conducidos mediante tuberías libres de fugas a un lugar apropiado hacia el exterior del edificio.La tubería para el escape de los gases de la combustión debe cumplir los siguientes propósitos:

a) Dirigir los gases hacia la atmósfera, por tanto, hacia un lugar abierto y preferiblemente alto donde ni el humo, ni los olores, ni la temperatura, ni el hollín causen perjuicio.

b) Reducir el ruido. Deberá ser incorporado un silenciador a la tubería de escape para reducir el nivel del ruido. El silenciador podrá ser instalado indistintamente dentro o fuera del local. 7.4.2. TRAYECTORIA DE LA TUBERÍA El conducto de salida de los gases deberá descargar en un espacio libre, alejado de puertas y ventanas. La descarga de los gases, debido a sus altas temperaturas, deberé estar alejada de materiales o sustancias inflamables. El extremo del conducto de salida de los gases deberá estar alejado de la entrada de aire de enfriamiento, regularmente en paredes opuestas del local y siempre el ducto de los gases estará situado más alto que la entrada del aire, la tubería de escape será lo más recta posible. Para no crear contrapresiones que afecten la vida y el funcionamiento del equipo se deberán cumplir las siguientes recomendaciones:

a) El diámetro de la tubería de escape será igual o mayor al diámetro de la salida del turbo cargador y de los extremos del silenciador.

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b) Si la tubería tiene una extensión mayor de 6.1 metros (20 pies) se debe considerar aumentar su diámetro de acuerdo a la Tabla 2.

c) Los codos a usarse en la tubería serán preferiblemente de radio largo. Tendrán un radio de curvatura de por lo menos 1.5 veces el diámetro de la tubería. Véase el largo equivalente de diferentes tipos de codos en la Tabla 3.

d) Si los codos son soldados, en su parte interna no presentarán cordones de soldadura que puedan causar fricción y turbulencia. 7.4.3 CALCULO DE CONTRAPRESION La contrapresión P en una línea de escape puede ser calculada mediante la siguiente fórmula:

Donde: L. - Largo total de la tubería, en pies. Se debe considerar el largo equivalente de los codos.

ϒgas - Peso específico de los gases (lb/pie cúbico). Varía c o n la temperatura absoluta de los gases de

acuerdo a la ecuación: gas = 41/ (460 + T [°F]).

Q - Flujo de gases (cfm). D - Diámetro interior de la tubería (en pulgadas). En los equipos que tienen dos líneas de salida se

considera 2D. El recorrido de la tubería de escape deberá evitar los sensores para alarma contra incendios y regaderas automáticas de agua. 7.4.4. FIJACION DE LA TUBERIA DE ESCAPE. Se deberá colocar un segmento de tubería flexible (acero inoxidable corrugado) e n t r e la salida de gases del motor y la tubería de escape, con el doble propósito de aislar las vibraciones y servir de junta de expansión. Este segmento de tubería flexible no deberá ser doblado, ni usado para compensar desalineaciones de la tubería. El silenciador y la tubería de escape de gases deberán estar soportados de tal forma que no ejerzan ningún peso sobre la salida de gases del motor, para evitar daños al turbo cargador. La tubería de escape de gases deberá ser aislada si existe la posibilidad de contacto personal o si pasa cerca –menos de 12 pulgadas ó 30 cm– de paredes o materiales combustibles. Secciones largas de tubería –3 m o más–, si corren en sentido horizontal, tendrán una ligerísima pendiente (2%) de forma tal que el extremo más bajo no sea el del silenciador. Si la descarga de la tubería está en posición vertical, deberá llevar una tapa protectora contra lluvia, que abra debido a la presión de los gases y cierre cuando no haya flujo. Si la descarga de la tubería tiene un sistema combinado, con una parte horizontal y otra vertical, se deberá ubicar una trampa de sólidos, en la transición de la parte horizontal a la vertical. Si la descarga de la tubería está en posición horizontal deberá tener un corte de 45 grados en relación con la línea horizontal para prevenir la entrada de agua de lluvia. Si la descarga de la tubería está en posición horizontal en dirección a la calle se instalará a una altura mínima de 3.05 metros (10 pies), medidos desde la acera, e n plantas eléctricas menores de 100 kW. En plantas eléctricas de 100 kW y mayores, la altura mínima será de 4.57 metros (15 pies).

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Tabla 2. Aumento del Diámetro por Longitud de Tuberías Diámetro de Tuberías [pulg.]

Salida del motor

Hasta 20 pies

20 - 40 pies

40 – 60 pies

60 - 80 pies

2 2 2 3 3

3 3 4 4 4

4 4 5 5 6

5 5 6 6 8

6 6 6 8 8

8 8 8 10 10

10 10 10 12 12

Tabla 3. Longitudes Equivalentes de algunos Elementos de Tuberías

Elemento \ Diámetro [pulg.] 1 1/2 2 3 4 5 6 8 10 12

Codo normal Codo radio largo

Codo radio medio Te

4.4 5.3 8.1 11 14 16 21 26 32 2.8 3.5 5.2 7 9 11 14 17 20 3.6 4.6 6.8 9 12 14 18 22 26 9.3 13 17 22 27 34 44 56 67

Tabla 4. Datos Recomendados para el Cálculo de Contrapresión en la Línea de Escape.

Capacidad de P.E. [kW]

Flujo de gases a 1800rpm

Temperatura de gases

Contrapresión permitida

Diámetro de salida [pulg.]

Cfm l/s [°F] [°C] [pulg. H 2O] [mm H2O]

15 138 65 1005 540 41 1044 2

35 296 140 1150 621 41 1044 2

60 459 217 1040 560 27 522 3

75 784 370 995 535 41 1044 3.5

100 762 358 960 515 41 1044 3,5

150 1330 627 1260 729 35 889 4

200 1860 878 986 530 28 700 5

250 2115 999 950 510 27 690 6

325 2650 1251 1040 560 27 690 6

400 3545 1673 956 513 41 1044 8

500 5440 2568 810 432 27 696 6(2)

600 5456 2575 985 529 41 1044 6(2)

750 7100 3351 915 491 41 1044 8(2)

1000 9183 4334 937 507 41 1044 10(2)

Nota: En caso de que los datos suministrados por los fabricantes difieran de los datos de esta tabla, se exigirán los del fabricante, los cuales varían con los diferentes tipos de motores.

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La tubería de escape de gases no deberá sobresalir de los límites de la propiedad donde está ubicada la planta eléctrica de emergencia. La tubería de los gases de escape no deberá conectarse con otras tuberías de escape de otras plantas de emergencia u otros equipos, tales como hornos y calderas, para evitar la exposición de la planta a gases a altas temperaturas y a condensaciones corrosivas, mientras el equipo no se encuentre en uso. 7.4.5. SILENCIADORES Aunque el silenciador es un aditamento que viene con la planta de emergencia se deberá tener presente que éste debe satisfacer las necesidades del lugar donde va a servir de acuerdo a la siguiente clasificación.

a) Silenciador industrial. Recomendado para industrias o instalaciones remotas donde la atenuación no es crítica.

b) Silenciador residencial. Recomendado donde es tolerable el ruido de baja intensidad. c) Silenciador crítico. Necesario para áreas hospitalarias, educacionales, residenciales y donde

quiera que se necesite minimizar el ruido.

El nivel de atenuación o reducción del ruido de cada uno de los tipos de silenciadores se determinará según lo siguiente:

a) Silenciador industrial - 12 a 18 decibeles. b) Silenciador residencial - 18 a 25 decibeles. c) Silenciador crítico - 25 a 35 decibeles.

Es recomendable instalar el silenciador cerca de la planta de emergencia y dentro del local con el fin de facilitar su drenaje y mantenimiento. Al instalar el silenciador se tendrá la precaución de conectarlo en la dirección correcta del flujo de acuerdo a sus propias indicaciones de entrada y salida.

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Si el silenciador no se va a instalar cerca de la planta de emergencia se deberán considerar puntos de ubicación dados por las siguientes fórmulas:

a) x = (2L/5) para motores comunes. b) x = (4L-5)/5 para motores en V con doble escape. c) x = (2L-5)/3 para motores en V con escape sencillo.

x –distancia desde la brida de salida del motor hasta la mitad de la longitud del silenciador, en pies. L –largo total del sistema de escape medido desde la brida de salida del motor. 7.5. SUMINISTRO DE COMBUSTIBLE 7.5.1. CONCEPTOS GENERALES En la instalación del sistema de combustible deberá garantizarse que la limpieza realizada sea completa y efectiva. Se deberá impedir la entrada de humedad, sucio o de contaminantes de cualquier tipo. 7.5.2 TUBERÍAS DE COMBUSTIBLE Son las tuberías por donde circula el combustible en todo el circuito, las cuales transportan diesel a presión debiendo ser éstas de acero o mangueras diseñadas para tolerar el diésel. Las tuberías de combustible serán preferiblemente de hierro negro. El uso de tuberías galvanizadas o de cobre está contraindicado. En ningún caso las tuberías de combustible –suministro y retorno – podrán ser de un diámetro menor que las del motor de la planta eléctrica de emergencia. En su acoplamiento con la entrada y retorno de combustible de la planta eléctrica, la tubería deberá ser flexible (manguera) convenientemente soportadas y protegidas contra daños físicos o esfuerzos excesivos ocasionados por vibración, expansión o contracción para evitar la transmisión de vibraciones que podrían afectar la propia línea de combustible. Se verificará que la tubería no tenga fugas o goteos. Aparte del peligro que esto encierra, puede ocasionar, en la línea de suministro, la entrada de aire que causaría una operación errática y fallas en el arranque. Además de los filtros primarios y secundarios de combustible, se recomienda instalar filtros separadores de agua para prolongar la vida y óptimo funcionamiento del motor y en lo posible los puntos de drenaje que deberán ser colocados en lugares de fácil acceso para promover un mantenimiento regular. El sistema de tuberías contendrá un número suficiente de válvulas para controlar el flujo del combustible, tanto en operación normal como en caso de eventos indeseados como fugas y otros. Los acoplamientos de combustible del motor, y en caso de que las líneas de combustible estén muy largas se deben incrementar el diámetro de las mismas para un óptimo funcionamiento.

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De 20Kw - 250 Kw. ½”. De 300Kw - 400 Kw. ¾”. De 500Kw - 1000 Kw. 1 ¼”. De 1250Kw- 3000 Kw. 2”.

La bomba de combustible en ningún caso se instalará debajo del tanque de combustible. 7.5.3. TIPOS DE TANQUES. El tanque será diseñado, construido e instalado de acuerdo a normas reconocidas de ingeniería. TANQUE DE SUMINISTRO Los tanques de metal serán construidos en planchas de acero de un espesor en concordancia con su capacidad y el tipo de ambiente, más o menos corrosivo, donde estén ubicados. En todo caso serán cubiertos con una capa de pintura contra óxido. Los tanques de metal serán probados contra goteos sometiéndolos a una presión de 0.35 kg/cm (5 psi). El tanque de suministro se instalará lo más cerca posible de la planta eléctrica de emergencia y a una altura, preferiblemente al mismo nivel de la planta eléctrica, que no presente inconvenientes para que la bomba de combustible integrada al equipo pueda succionar el combustible. El nivel máximo del combustible en el tanque estará por debajo de los inyectores. Es recomendable que la capacidad del tanque de combustible garantice la operación del equipo a plena carga por un lapso mínimo de 36 horas. Si no se poseen datos del fabricante, la capacidad mínima del tanque se puede calcular a partir de la siguiente fórmula:

Capacidad (gls) = 3.6 P2, donde P es la potencia en kW que se le demanda a la planta eléctrica. Se debe disponer un 5% de la capacidad del tanque como reserva para la expansión del combustible debido a cambios de temperatura. Es recomendable que el tanque de combustible sea instalado de forma tal que el nivel más bajo de combustible sea por lo menos 6 pulgadas (15 cm), sobre el nivel de la entrada de la bomba de la planta. De esa forma se previene la acumulación de aire en la línea de suministro cuando el equipo no está funcionando. El tanque de suministro deberá contar con los siguientes elementos:

a) Una línea de venteo con abertura, sin restricción y preferiblemente tamizada, a la atmósfera y a un área donde los gases expelidos no representen un inconveniente o un peligro.

b) Una línea de llenado, regularmente de dos pulgadas de diámetro, terminada sobre el nivel del piso a una altura conveniente y provista de tapa a la que se le pueda poner candado. c) Una línea de suministro conectada a la planta eléctrica de emergencia. Si el tanque está soterrado el extremo de la línea de suministro dentro del tanque estará provista de una válvula de no retorno para evitar la pérdida de cebado. d) Una línea de retorno que se conectará al tanque de suministro algunas pulgadas por debajo del tope. e) Una inclinación de 2 %, mínimo, con relación a la línea horizontal y en su punto más bajo una válvula de drenaje. Esta disposición no aplica en los tanques soterrados.

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Si el tanque es elevado, con relación a la altura de la planta eléctrica de emergencia, es necesario la instalación de un tanque diario o de transferencia con una válvula de nivel para prevenir una sobre presión en la línea de suministro. Si el tanque es instalado por debajo del nivel de la planta eléctrica de emergencia de forma tal que la bomba integrada no pueda succionar el combustible, se hace necesaria la instalación de un tanque diario y de una bomba auxiliar para llenarlo. El tanque de combustible, con excepción de los tanques soterrados, no se instalará debajo de líneas eléctricas, sean de baja, alta o media tensión. TANQUE DIARIO El tanque diario es usado por uno de dos motivos:

a) Cuando el tanque de suministro es elevado y ejerce una presión inadecuada tanto en la línea de retorno como en los inyectores de la planta. b) Cuando la bomba de combustible de la planta eléctrica de emergencia no es capaz de succionar el combustible, sea porque el tanque esté soterrado – a más de 5 pies ó 1.5 m –, o porque esté muy lejos, o por una combinación de ambas cosas.

Es recomendable que el tanque diario tenga una capacidad que garantice el uso de la planta eléctrica de emergencia por lo menos 10 horas. El tanque diario, sea que se llene por gravedad o por el uso de una bomba auxiliar, deberá tener una válvula de nivel para prevenir derrame de combustible. El tanque diario constará de los elementos especificados para el tanque de suministro con las siguientes excepciones:

a) El diámetro de la tubería de llenado podrá ser menor de 2 pulgadas. b) Necesariamente no deberá tener la pendiente de 2%.

En los casos en que el tanque diario se llene mediante una bomba auxiliar de operación automática se instalará una línea de retorno desde el tanque diario hasta el tanque principal, previendo el caso de un desperfecto del interruptor de nivel.

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I ITANQUES SOTERRADOS. tanques de metal estarán convenientemente protegidos contra la corrosión con una capa de pintura contra óxido y una capa de emulsión asfáltica o un refuerzo de fibra plástica. Para la protección del tanque se tendrá en cuenta el historial corrosivo del área. Los tanques soterrados serán colocados en terreno firme y rodeados por una capa de material inerte, no corrosivo, como gravilla o arena limpia, de un espesor no menor de 15 centímetros (6 pulgadas). Véase la Figura 6. Los tanques soterrados serán cubiertos con por lo menos 60 centímetros (2 pies) de material compactado o, en su defecto, 30 centímetros (1 pie) de tierra y una capa de concreto reforzado de por lo menos 10 centímetros (4 pulgadas). Cuando la capacidad del tanque es de 500 galones o más se le deberá hacer un pedestal y deberá estar amarrado a éste, en una sujeción doble, con correas metálicas o cables de acero. La distancia del tanque a cualquier línea de colindancia será de por lo menos 60 centímetros (2 pies). La distancia del tanque a pozos o basamentos será de por lo menos 30 centímetros (1 pie).

La tubería de venteo de los tanques soterrados tendrá un diámetro mínimo interior de 3 cms. (11/4 pulgadas).

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7. 6 REQUERIMIENTOS ELÉCTRICOS CONCEPTOS GENERALES La planta eléctrica de emergencia será del mismo voltaje y número de fases igual o mayor que la carga eléctrica a alimentar. La planta eléctrica de emergencia será de una potencia (kw) mayor a la carga eléctrica a la que va a servir energía. 7.6.1BATERÍAS Las baterías, de voltaje y capacidad (Ah) adecuadas, se instalarán preferiblemente junto al motor de arranque en una base de madera u otro material aislante. Los cables de conexión de las baterías al motor de arranque serán del tipo multifibra, de calibre adecuado a la capacidad de las baterías y a la demanda del motor. El calibre en ningún caso será menor de un #2, AWG. En todo momento se deberá mantener alejado de las baterías cualquier fuente de ignición tales como encendedores, fósforos o cigarrillos. Es recomendable el uso de un cargador de baterías externo, automático, para compensar la auto descarga de las baterías cuando no se está usando la planta eléctrica de emergencia, para este fìn se deberá incluir un tomacorriente interior en la caseta, de 120 VAC, 15 amp., exclusivo para alimentar el cargador auxiliar de baterìas. 7.6.2 CABLEADO DE FUERZA Los cables de alimentación desde la planta eléctrica de emergencia tendrán una capacidad no menor de 125% del amperaje nominal del generador. El a is lamiento del cable alimentador, en voltajes hasta 600V, tendrá una resistencia a temperaturas de hasta 75°C (167 °F). Los cables alimentadores serán conducidos desde la planta eléctrica en canaletas o tuberías de PVC, EMT o HG. En todos los casos la instalación tendrá un segmento de tubería flexible para evitar la transmisión de vibraciones. El uso de tubería PVC estará restringido a instalaciones soterradas. Los conductos del cableado eléctrico estarán convenientemente soportados del techo o pared, de manera que no ejerzan esfuerzos sobre el generador y/o el interruptor magnético. Los cables de alimentación estarán protegidos por un interruptor termo magnético de una capacidad igual a 125% del amperaje nominal del generador.El interruptor termomagnético podrá ser instalado sobre el armario del generador o en su proximidad, a una distancia no mayor de 6.1 metros (20 pies), y siempre dentro del local de la planta eléctrica de emergencia. Las unidades grandes (400 kW o más), excepcionalmente podrán no tener interruptor termo magnético si las funciones de protección del cableado las hace el interruptor de transferencia y si éste está instalado en el mismo local de la planta eléctrica de emergencia y a una distancia no mayor de 6.1 metros (20 pies). El cableado de la planta eléctrica de emergencia deberá cumplir con las disposiciones de los códigos de electricidad vigentes dictadas por la Direccion General de Normas a través de las Normas OficialesMexicanas.

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7.6.3. INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA Toda planta eléctrica de emergencia en uso alternativo deberá estar conectada a la carga eléctrica a través de un interruptor de transferencia, automático o manual, para impedir la interconexión inadvertida de la planta eléctrica con el sistema de suministro normal. El interruptor de transferencia no se instalará sobre el armario del generador, ni en ninguna estructura sometida a vibraciones. En los interruptores de transferencia automática el cableado de control (DC) se instalará en una tubería separada a los cables de alimentación, para evitar la inducción magnética. Los interruptores de transferencia automática tendrán en su cubierta frontal luces indicadoras de las fuentes de energía disponibles: verde para la compañía de suministro eléctrico y roja para la planta eléctrica de emergencia. Los interruptores de transferencia automática estarán provistos de un relé de retardo de tiempo, con una graduación mínima de 3 minutos, para evitar la retransferencia en caso de un restablecimiento rápido de la fuente normal de suministro. 7.6.4 TIERRAS FISICAS Deberán ser aterrizadas todas las superficies metálicas que, bajo condiciones anormales, puedan llegar a estar energizadas. Esto incluye:

a) El chasis de la planta eléctrica de emergencia. b) La caja del interruptor termo magnético. c) La caja del interruptor de transferencia. d) Las tuberías metálicas.

El electrodo de tierra estará tan cerca como sea posible y preferiblemente en la misma área de la planta eléctrica de emergencia. El hilo de neutro del generador será aterrizado mediante su interconexión al electrodo de tierra con un conductor del calibre especificado en la tabla 4. Esta conexión será hecha en el lado del generador, antes de cualquier medio de protección o desconexión del sistema de emergencia. 7.6.5 CARACTERÍSTICAS DE LA CARGA ELÉCTRICA La carga a conectarse a la planta eléctrica de emergencia deberá estar balanceada en todas sus fases de forma tal que la diferencia en amperaje entre cada una de las fases y el amperaje promedio no exceda el 12 % del promedio. El amperaje de la carga en ninguna de las fases deberá ser mayor que el amperaje de placa del generador. El factor de potencia de la carga a conectarse estará en el rango comprendido entre 0.80 (atrasado) y 1.0.

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7.6.6. SECUENCIA DE FASES En plantas eléctricas trifásicas se comprobará que la secuencia de las fases de la planta sea la misma que la secuencia de las fases de la compañía de suministro.

Secuencimetro

Tabla 5. Tamaño Mínimo del Conductor de Aterrizaje.

Capacidad del interruptor de sobrecorriente de la P.E.

[Amperes]

Calibre del cable de cobre [AWG]

100 8

200 6

300 4

400 2

600 1/0

800 1/0

1000 2/0

1200 3/0

1600 4/0

2000 2-1/0

2500 2-1/0

3000 2-2/0

4000 2-3/0

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UNIDAD OCHO MANTENIMIENTO. 8.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL MOTOR DIESEL 8.1.1. CONCEPTOS GENERALES Para alargar el tiempo de vida de nuestra planta eléctrica se requiere de un buen programa de mantenimiento, el cual debe efectuarse, sólo por técnicos calificados. Se recomienda realizar una bitácora con el propósito de acumular datos para poder desarrollar el programa de mantenimiento. En general el grupo electrógeno debe mantenerse limpio. Evitar que se acumule suciedad, líquidos, capas de aceite sobre cualquier superficie. Cabe mencionar que cuando se requiera realizar limpieza a la planta generadora, ésta debe estar en estado de reposo para evitar cualquier accidente y con solventes inflamables. En caso de ser caseta acústica, cualquier desprendimiento de material se debe reemplazar para evitar que este material sea absorbido por el radiador. 8.1.2. CRITERIOS DE VERIFICACION. Para realizar el mantenimiento preventivo correspondiente, es necesario verificar en ciertos periodos de acuerdo a los siguientes puntos: Diariamente verificar

a) Nivel de refrigerante en el radiador. b) Nivel de aceite en el cárter y/o en el gobernador hidráulico si lo tiene. c) Nivel de combustible en el tanque. d) Nivel de electrolito en las baterías, así como remover el sulfato en sus terminales. e) Limpieza y buen estado del filtro de aire. f) Que el precalentador eléctrico del agua de enfriamiento opere correctamente para mantener una temperatura de 140°F. g) Que no haya fugas de agua caliente aceite y/o combustible.

Semanalmente

a) Operar el grupo electrógeno con carga, comprobar que todos sus elementos operen satisfactoriamente, durante unos 15 minutos. b) Limpiar el polvo que se haya acumulado sobre la misma o en los pasos de aire de enfriamiento (Limpieza y lavado del radiador para evitar sobrecalentamiento).

Mensualmente

a) Comprobar la tensión correcta y el buen estado de las bandas de transmisión (Que no estén deshilachadas y/o cuarteadas) b) Cambiar los filtros de combustible de acuerdo al tiempo de operación según recomendación del fabricante del motor.(Generalmente cada 240 horas de trabajo continuo) c) Cambiar el filtro de aire. d) Hacer operar el grupo con carga al menos 1 hora para verificar el correcto soporte de la misma para verificar la cantidad máxima de carga que soporta el equipo y con ello ver el desgaste de la planta al decaer la capacidad de carga.

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Cada 6 meses o 250 horas.

a) Verificar todo lo anterior, inspeccionar el acumulador y verificar que soporte la carga. c) Darle mantenimiento a la batería. b) Apretar la tornillería de oporte del silenciador. c) Verificar los aprietes de las conexiones eléctricas. d) Efectuar los trabajos de mantenimiento especificados en el manual del motor e) Observar que la planta eléctrica opere siempre con carga.

8.1.3. PROCEDIMIENTOS. 8.1.4. MANTENIMIENTO A MOTOR En base a todo lo anterior se tiene que el mantenimiento preventivo básico que se realiza cada 250 horas de trabajo continuo o interrumpido a un motor de combustión interna tipo diesel y en especial para plantas generadoras es: a) Verificación de nivel de aceite. Esto se realiza cada vez que la planta ha trabajado cierta cantidad de tiempo verificado en el horómetro del tablero de control. Cabe mencionar que el nivel de aceite no debe sobre pasar la marca de la varilla de medición.

Fig. 8.1 Verificación de nivel de aceite y marca de llenado.

b) Revisar el nivel del refrigerante cuando el motor está frío. El nivel deberá estar a ras con el fondo del cuello de llenado. Llenar el radiador (A) con la solución de refrigerante adecuada si el nivel está bajo.

Fig. 8.2 Revisión del nivel de refrigerante del radiador.

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c) Vaciar el agua del filtro separador de agua (en caso de que lo tenga). Aflojar el tornillo (C) y vaciar el agua y los desperdicios del tazón a un envase adecuado según sea necesario. Botar el agua y los desperdicios de modo no perjudicial al medio ambiente. Posteriormente retirar el tazón del separador y limpiarlo correctamente para evitar que se queden impurezas en el mismo. En caso de que el motor no cuente con un separador de agua, simplemente cambiar el filtro de combustible, llenándolo de diesel previamente para evitar purgar en mayor medida el sistema al arrancar el motor como se muestra en las figuras siguientes.

Fig. 8.3 Forma de drenar el separador de agua del Filtro Diesel.

Fig. 8.4 Procedimiento para el cambio del Filtro Diesel

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Comprobar que el nivel de combustible de la caja del filtro está entre los niveles MIN (B) y MAX (A) señalados en el exterior de la caja y en las marcas correspondientes del tubo central. Si el combustible está por debajo del nivel MIN, abrir un poco y con cuidado la válvula de corte de combustible (si la tiene) para añadir combustible. Después de esto colocar el filtro nuevo totalmente seco y volver a arrancar el motor para que todas las líneas se llenen de combustible y no haya problemas de purgado. d) Hacer una inspección minuciosa del motor. Buscar fugas de aceite o refrigerante, desgaste de las correas del ventilador y mando auxiliar, conexiones sueltas y acumulación de basura. Quitar la acumulación de basura y, si se descubren fugas, hacer las reparaciones del caso. Limpiar todos los adaptadores, tapas y tapones antes de efectuar trabajo alguno de mantenimiento para reducir las posibilidades de contaminar el sistema. e) Cambio de aceite y filtro del motor. Apagar el motor antes de realizar el drenado de aceite en el cárter del motor, y esperar a que se enfríe un poco. Quitar el tapón de vaciado del aceite del motor. El tapón y la forma del cárter varía de motor a motor pero el procedimiento es el mismo.

Fig. 8.5 Tapón de drenado de aceite del Cárter Vaciar todo el aceite del motor mientras está caliente y ubicándolo en una zona específica de residuos tóxicos para su mejor manejo y sin perjudicar el medio ambiente. Usar una llave apropiada para (A) para quitar el elemento del filtro de aceite y botarlo.

Fig. 8.6 Forma de quitar el Filtro de aceite con “Quita filtros” Quitar el filtro de aceite y limpiar su base de montaje.

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Llenar con aceite el filtro y aceitar el empaque con que cuenta el mismo para poder montarlo nuevamente. Apretar el elemento a mano a medida de no sobre apretarlo. Instalar nuevamente el tapón de vaciado del cárter y llenar el mismo a través de la lumbrera de llenado (B). La lumbrera puede variar de posición y forma dependiendo de la marca y modelo del motor en cuestión.

Fig. 8.7 Conducto para el llenado del Cárter (B).

Arrancar el motor y hacerlo funcionar para verificar si hay fugas. Apagar el motor y revisar el nivel de aceite después de transcurrir 10 minutos. El aceite deberá estar en la zona rayada de la varilla de medición, en caso contrario llenar a nivel. f) Cambio de filtro de aire. Los filtros de aire son muy simples de cambiar, ellos solamente se desatornillan del sistema de admisión de aire y se procede a sustituirlos.

Fig. 8.8 Filtro de Aire g) Mantenimiento a la batería. La batería es un conjunto de “celdas” que contienen cierto número de placas sumergidas en un electrolito. La energía eléctrica de la batería proviene de las reacciones químicas que se producen en las celdas, estas reacciones son de tipo reversibles, lo que significa que la batería puede cargarse o descargarse repetidamente. Antes de trabajar las baterías desconectar la alimentación de A.C. para evitar daños a los componentes del control.

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Mantener las baterías limpias, removiendo la suciedad con un trapo húmedo, o con agua y detergente si es necesario, además verificar que las conexiones estén limpias y apretadas. Mantener las baterías bien cargadas especialmente en climas extremosos utilizando un cargador de baterías.

Fig. 8.9 Batería y Cargador de Baterías.

En caso de que los bornes y la terminal se encuentren sulfatados, aflojar la terminar y lijar el poste y la pinza, posteriormente lavar los bornes y terminales con una solución 1 parte de bicarbonato de sodio, a 4 partes de agua y cepillar. Posteriormente apretar firmemente todas las conexiones. Se puede cubrir los bornes y terminales de la batería con una mezcla de vaselina y bicarbonato de sodio para retardar que se sulfaten. h) Mantenimiento al alternador. - Es un componente del sistema eléctrico de carga. Al decir que nuestra planta eléctrica cuenta con batería, sabemos que existe la necesidad de cargarlo, existiendo dos formas; una es a través de un cargador externo o a través del alternador. Aunque no existe una razón exacta para darle mantenimiento al alternador como tal, sin embargo, se puede verificar el estado de este, a través de una inspección periódica de los devanados del alternador y la limpieza de los mismos. El mantenimiento menor del alternador es sencillo y se resume en lo siguiente: • Limpieza en general al alternador. • Revisar los valeros y cambiarlos en caso de ser necesario. • Revisar la banda en busca de grietas, o desprendimiento de material y obviamente la tensión debe ser la que indique el fabricante. i) Mantenimiento al sistema de enfriamiento (Mantenimiento al radiador). • Limpieza exterior. Si la planta opera bajo condiciones polvorientas, la suciedad en el radiador puede llegar a obstruirse debido a polvo, insectos e incluso basura, provocando con ello el bajo rendimiento del radiador. Es por ello que se deben eliminar los depósitos de suciedad en el radiador mediante un chorro de vapor o agua a presión y en caso de ser necesario podemos utilizar detergente. Dirigir el chorro de vapor o agua desde la parte frontal del radiador hacia el ventilador, ya que si el chorro se dirige en otra dirección, desde el ventilador hacia la parte posterior del radiador, lo que haremos será forzar los depósitos acumulados hacia el interior del radiador. Asegúrese de tallar en la dirección de las rejillas, no en contra, ya que el metal es frágil y fácilmente puede perder su forma e incluso dañarlo.

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• Limpieza interior. Se pueden formar incrustaciones en el sistema, debido a que de fábrica sólo se lleno con agua sin anticorrosivos, es por ello que el radiador cuenta con una válvula de drenaje, que facilita el drenado del mismo. Para ello simplemente desenrosque la válvula y permita que el anticongelante fluya hacia el depósito que usted dispuso para el anticongelante usado. NO OLVIDE USAR GUANTES DE TRABAJO Y LENTES DE SEGURIDAD AL REALIZAR ÉSTA ACTIVIDAD YA QUE EL REFRIGERANTE ES TÓXICO. Ahora enjuagar el radiador con agua corriente hasta llenarlo y drenarlo tantas veces como sea necesario para que al drenar el radiador fluya agua limpia. El siguiente paso es revisar las abrazaderas y las mangueras del radiador. Hay dos mangueras: una en la parte superior del radiador que drena el refrigerante caliente del motor y otra en el fondo que lava el motor con refrigerante fresco. El radiador debe estar drenado para poder cambiar las mangueras, así que revisarlas antes del proceso es una buena idea. Así que, si usted encuentra rastros de que las mangueras tienen fugas o resquebrajamiento o las abrazaderas, las puede cambiar antes de iniciar el proceso de rellenado del radiador. Una consistencia suave, blanda es una buena indicación de que necesita mangueras nuevas y si solo descubre estas señales en solo una manguera, es correcto cambiar las dos de una buena vez. Después de haber hecho dicha revisión, se puede rellenar el radiador con líquido refrigerante nuevo. • Intervalos de cambio de refrigerante. Vaciar el refrigerante del motor y enjuagar el sistema de enfriamiento como ya se describió y volver a llenar con refrigerante nuevo. Este cambio se hace normalmente durante los primeros 3 años o 3000 horas de funcionamiento. Los intercambios subsiguientes de refrigerante son determinados por el tipo de refrigerante que se use. • Tapón presurizado. Es un elemento del radiador que se presuriza cuando el motor opera a su temperatura de trabajo, para que aumente el punto de ebullición del agua, es decir para que el agua no hierva y se produzca vapor y no se generen burbujas, las cuales reducen la eficiencia del sistema de enfriamiento, una de las causas de calentamiento en los motores de combustión interna. Es importante verificar que el tapón del radiador se encuentre firmemente apretado, y que el empaque de hermeticidad entre el tapón y radiador se encuentre en buen estado, libre de incrustaciones, roto o sucio. Cabe resaltar que el sistema de enfriamiento del motor se llena con líquido refrigerante para brindar protección contra la corrosión, la erosión y picaduras de las camisas de los cilindros y protección de congelación a -37°C (-34°F) durante todo el año. Es importante mencionar que el líquido refrigerante debe ser de acuerdo al tipo y especificaciones provistas por el fabricante del motor en el manual de operación del mismo y no mezclarlos con otros refrigerantes diferentes. j) Mantenimiento al sistema de lubricación Antes de iniciar alguna operación de mantenimiento en la planta eléctrica se debe desconectar la batería del grupo, para que bajo cualquier circunstancia la máquina no arranque, ya sea por descuido o en automático poniendo en peligro la integridad física del operador. Una buena operación en el sistema de lubricación del motor es primordial para el buen funcionamiento de la planta. Cambios de filtros de aceite y el tipo correcto de aceite y los periodos de cambio son la base para que nuestro sistema de lubricación opere correctamente.

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El cambio de los filtros de aceite y el aceite mismo son la pauta principal para que el sistema de lubricación trabaje correctamente. Varilla de medición. Para revisar el nivel de aceite, cuando el motor no se encuentra en operación, el motor cuenta con una varilla de medición la cual tiene marcas de bajo y alto nivel, las cuales nos indican el nivel de aceite en el cárter, para tener una lectura precisa de la cantidad de aceite. Se recomienda que el motor se encuentre parado por un tiempo de al menos 15 min. antes de revisar el aceite, con la finalidad de que el aceite que se encuentra en las venas de lubricación, paredes y elementos, baje al cárter. La falta de lubricación o mala lubricación pueden causar daños permanentes en el motor (desbielado) por lo cual se debe seguir un programa de mantenimiento del motor según las especificaciones del fabricante. Uso de registros de lubricación y mantenimiento. Observar el horómetro con regularidad para llevar un registro del número de horas de funcionamiento del motor y con ello mediante la revisión de la bitácora identificar cuando el motor requiere servicio. k) Mantenimiento al sistema de aire. Un filtro de aire tapado producirá una restricción excesiva de la admisión de aire y reducirá el suministro de aire al motor. La restricción máxima de admisión de aire es de 3.5 kPa (0.03 bar) (0.5 PSI). Es importante que en el sistema de admisión de aire se verifique lo siguiente: Revisar si las mangueras (tubos) tienen grietas y en caso de ser necesario sustituirlas para mayor eficiencia del sistema. Revisar las abrazaderas de los tubos que conectan el filtro de aire al motor y al turboalimentado, si lo tiene. Apretar las abrazaderas como sea necesario, esto ayuda a evitar que la suciedad entre por las conexiones sueltas al sistema de admisión de aire, lo que causaría daños internos al motor. Si el motor tiene una válvula de caucho para la descarga de polvo, inspeccionarla en el fondo del filtro de aire, en busca de grietas u obturaciones y sustituir en caso de ser necesario. En caso de tener indicador de restricción de aire, cambiar el filtro de aire siempre que la marca roja del indicador se encuentre visible. De lo contrario y no contar con dicho indicador cambiar los filtros de aire cada 250 horas ó 12 meses según se requiera. Probar el funcionamiento correcto del indicador de restricción de aire y cambiarlo en dado caso. l) Mantenimiento al sistema de combustible. El combustible es el elemento principal por medio del cual el motor entra en marcha mediante su combustión y se produce trabajo. La calidad y contenido de azufre del combustible diesel deberán satisfacer todas las reglamentaciones de emisiones existentes en la zona en la cual se usa el motor. Si se usa combustible diesel con más de 0.05% (500 ppm) de azufre, reducir el intervalo de cambio del aceite y filtro en 100 horas. Si se usa combustible diesel con un contenido de azufre mayor que 0,5% (5000 ppm), acortar el intervalo de servicio en 50%.

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Como sistema, el de combustible requiere de igual manera el cambio de su filtro, es muy importante para que al sistema entre diesel de buena calidad y sobre todo libre de impurezas. Además de esto es necesario instalar un filtro a la salida del tanque para que de esa manera las impurezas más grandes se queden en dicho filtro. Es necesario que regularmente se drenen los tanques contenedores de combustible cada 6 meses para mantener a los mismos libres de óxido y agua y no afecten nuestro sistema. También es importante verificar el correcto estado de las conexiones de nuestras líneas de combustible, tales como mangueras, tuberías y llaves para que de ésta manera no se tengan fugas del mismo. 8.1.5 MANTENIMIENTO A GENERADOR El generador síncrono de energía eléctrica es una parte importante en una planta de energía eléctrica, ya que mediante el motor de combustión interna tipo diesel es impulsado para la generación de energía y es por ello que se requieren supervisar ciertos parámetros de mantenimiento preventivo para el óptimo funcionamiento del mismo. 1) Los generadores utilizados en conjuntos de provisión de emergencia deben, conforme el grado de humedad en la planta de instalación, recibir la carga de 2 a 3 horas por mes. 2) La carcasa, ventanillas, rejas y deflectoras deben mantenerse limpias, sin acumulación de aceite o polvo en su parte externa para facilitar el intercambio de calor con el medio. También en su interior, los generadores deben ser mantenidos limpios, exentos de polvo, detritos y aceites. Para limpiarlos, se deben utilizar escobas o paños limpios de algodón. Si el polvo no fuere removido, se debe emplear un chorro de aire comprimido, soplando la suciedad de la tapa deflectora y eliminando toda la acumulación de polvo contenido en las palas del ventilador y carcasa. La caja de conexión debe presentar los terminales limpios, sin oxidación, en perfectas condiciones mecánicas y sin depósitos de grasa u óxido de cobre. 3) El ruido en los generadores deberá ser observado en periodos regulares de 1 a 4 meses y en caso de anomalía la causa pudiera ser por vibración excesiva pudiendo ser provocada por: acoplamiento desalineado, defecto de montaje y posiblemente en relación a la holgura de acoplamiento. 4) El nivel de vibración máximo para el generador en carga es de 20 mm/s. 5) Rodamientos.- El control de la temperatura en el rodamiento también hace parte del mantenimiento de rutina. La sobre elevación de temperatura no deberá traspasar los 60 ºC, medido en el anillo externo de rodamiento. La temperatura podrá ser controlada permanentemente con termómetros, puestos en el lado de fuera del descanso o con termo elementos embutidos. Las temperaturas de alarma y paro para descansos de rodamientos pueden ser ajustadas respectivamente para 90 ºC y 100 ºC.

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Cambio de rodamientos: Éstos deben ser cambiados cada 20000 horas o cuando presenten fallas y por seguridad, el cambio de rodamientos debe ser efectuado con el generador desacoplado de la máquina accionadora. El desmontaje de los rodamientos no es difícil, ya que se usa herramienta especial como :

Fig. 8.12 Extractor de Baleros.

Las garras del extractor deberán ser aplicadas sobre la lateral del anillo interno del rodamiento a ser desmontado, o sobre una pieza adyacente. Es fundamental que el montaje de los rodamientos sea efectuado en condiciones de rigurosa limpieza y por personal capacitado para evitar daños y asegurar un buen funcionamiento. Es necesario seguir las siguientes instrucciones: El rodamiento debe ser sacado del eje cuando sea absolutamente necesario. Antes del montaje de los rodamientos nuevos, los asientos de los ejes deben ser limpiados y debidamente

lubricados con grasa especial según manual de generador. Los rodamientos deben ser calentados a 100 ºC para facilitar el montaje. Los rodamientos no deben ser sometidos a golpes, caídas. Almacenaje con vibraciones o humedad, pues

pueden provocar marcas en las pistas internas o en las esferas, diminuyendo su vida útil. Lubricación: La mayoría de los generadores poseen rodamientos blindados, y con eso no se hace necesaria la relubricación de los mismos. Al final de la vida útil del lubricante, el rodamiento debe ser cambiado. Aunque cabe mencionar que hay generadores cuyos rodamientos permiten la relubricación, y en este caso es necesario verificar en el manual del generador la periodicidad, cantidad y tipo de grasa. 6) Diodos.- Normalmente las fallas en los diodos son provocadas por factores externos (subidas de voltaje, error en el sincronismo, etc.) y en el caso de ocurrir la quema de un diodo giratorio, se hace necesario también, verificar las condiciones de los demás. Cuando hay daño en un diodo, es imposible determinar el estado de los demás diodos, aunque la prueba indique buen estado de los demás, y es por ello, aparte de que los diodos forman parte del circuito de excitación de la máquina sincrónica que es recomendable el cambio de todos los diodos, reduciéndose así el riesgo de nuevas paradas motivadas por daños de los demás diodos. Prueba en los diodos: La conducción de corriente de los diodos debe suceder solamente en el sentido ánodo-cátodo, o sea, en la condición de polarización directa.

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Fig. 8.13 Diagrama de la Corona de Diodos. Cambio de los diodos: Es importante señalar que en algunos generadores es necesario desmontar el generador para efectuar éste cambio de diodos, y en otros simplemente retiramos la reja trasera o la tapa de inspección trasera para efectuar dicha acción. El procedimiento es el siguiente: Soltar el conjunto de diodos del soporte. Deshacer la conexión de los diodos con el rotor de la excitatriz (Cada generador posee 3 diodos

AND y 3 diodos CTD). Fijar el soporte en el tornillo de banco con protección en el mordiente, para la retirada de los diodos

dañados y colocación de los nuevos. Colocar tres diodos de la misma polaridad (AND o CTD) en el soporte. Apretar con torquímetro,

obedeciendo al par de apriete para montaje según la tabla siguiente:

Tabla 8.1 Tabla de par de apriete para montaje

Fijar el otro soporte en el tornillo de banco, de la misma manera que en el soporte anterior. Colocar en este soporte tres diodos de polaridad contraria a la de los tres diodos anteriores (AND o

CTD) Es de fundamental importancia que el par de apriete sea respetado a fin de que los diodos no resulten

dañados durante el montaje.

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7) Flujo de aire.- Las entradas y salidas de aire deben ser mantenidas sin obstrucciones a fin de que el cambio de calor sea eficiente. En caso de que haya deficiencia en el cambio de calor, el generador sufrirá sobrecalentamiento pudiendo quemarse y con eso dañar su bobinado. 8) Secado de los bobinados.- Ésta operación debe ser hecha con el máximo de cuidado y por personal calificado. El secado completo es hecho con la pieza en el horno, por 4 horas con temperatura de 60ºC a 70ºC y durante este proceso, la temperatura debe ser controlada cuidadosamente. En el inicio del proceso, la resistencia de aislamiento deberá disminuir como consecuencia del aumento de la temperatura, para crecer a la medida que el aislamiento sea deshumedecido. El proceso de secado debe continuar hasta que sucesivas mediciones de resistencia de aislamiento indiquen que ésta alcanzó un valor constante por sobre el valor mínimo aceptable. El bobinado es secado más efectivamente a través del flujo de aire caliente. Garantizándose que el aire caliente es seco, ventiladores deberán ser posicionados uniformemente en el lado de la entrada del aire. Si el nivel de humedad es muy alto, deben ser puestas resistencias de calentamiento entre los ventiladores y bobinas, o utilícese calentadores de aire forzado. Es extremadamente importante imponer una buena ventilación en el interior del generador durante la operación de secado para asegurar que la humedad sea efectivamente eliminada. ES IMPORTANTE DESCONECTAR Y SACAR EL REGULADOR DE TENSIÓN ANTES DE COLOCAR EL GENERADOR EN EL HORNO. 9) Revisión completa.- La periodicidad de las revisiones debe ser definida en función del ambiente donde las máquinas están instaladas. Cuanto más agresivo sea el ambiente (suciedad, aceite, ambiente marino, polvo, etc...) menor deberá ser el espacio de tiempo entre las revisiones. Limpie los bobinados sucios con pincel o escoba. Utilice un paño humedecido en alcohol o en solventes adecuados para remover grasa, aceite y otras

suciedades que se hayan adherido sobre el bobinado. Haga el secado con aire seco. Pase aire comprimido a través de los canales de ventilación, en el paquete de chapas del estator, rotor

y descansos. El aire comprimido siempre debe ser pasado después de la limpieza, nunca antes. Drene el agua condensada, limpie el interior de las cajas de conexión. Haga medición de la resistencia de aislamiento o índice de polarización conforme a la tabla siguiente:

Tabla 8.2 Límites de resistencia de aislamiento.

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Tabla 8.3 Tabla de índice de polarización.

El valor mínimo admisible para la resistencia de aislamiento Rm es obtenido por:

La ausencia de las revisiones correspondientes en los generadores irá provocando acumulación de suciedad en el interior, y el funcionamiento en estas condiciones puede reducir la vida útil de la máquina y provocar paradas indeseables y costos adicionales para la recuperación del equipo. 8.1.5.1. PLAN DE MANTENIMIENTO DEL GENERADOR

Tabla 8.4 Plan de Mantenimiento del Generador.

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Es conveniente dar el servicio correcto y oportuno a las plantas eléctrica, para evitar los problemas descritos en sitios frecuentemente alejados o de vital importancia. 8.1.5.2 PRUEBA CON CARGA Una prueba de mantenimiento preventivo que se recomienda a las plantas de generación eléctrica es la PRUEBA CON BANCO DE CARGA. Ésta prueba consiste en conectar los bornes de salida del break de carga (ó interruptor que permite la entrada de la planta a la carga) a un módulo de resistencias llamado “Banco de carga” para determinar parámetros como frecuencia, voltaje de operación, carga total soportada por la planta y que son muy importantes para determinar la eficiencia real del grupo electrógeno ya que el factor de potencia es 1 (KW= KVA). Esta prueba es recomendable para corregir problemas a motores que presentan fuga de diésel en los múltiples de escape por falta de carga en periodos largos de funcionamiento, ya que sufren dilatación irregular en el calentamiento del motor, pudiendo provocar desbiele. Los parámetros normales de buena operación de la planta y que son fundamentales en su aplicación es el soporte de al menos 90 % de la carga nominal total de la planta y soportando la carga con una frecuencia de 59 a 62 Hz y la manutención del voltaje sin variaciones y sin caídas bruscas. En caso de que durante la prueba con carga, el grupo electrógeno presente anomalías extrañas, tales como paro, no generación de voltaje o cualquier otra anomalía, se debe realizar un MANTENIMIENTO CORRECTIVO. Es importante que cuando se hayan concluido las pruebas de este tipo, es importante quitar la carga antes de parar la planta, ya que si no se hace, el genset puede sufrir de averías irreparables al motor y generador. 8.2 MANTENIMIENTO CORRECTIVO. Durante la aplicación y/o uso de la planta eléctrica de emergencia o de uso continuo se pueden presentar fallas de operación y arranque debidas a varios factores, ya sea en el motor o generador de la misma. Estas anomalías se presentan en lugares y periodos inesperados, es por ello que como personal a cargo de ellas es importante saber cómo solucionar los problemas por muy complicados que éstos sean o en su defecto dar un diagnóstico exacto a la mayor brevedad posible y con la máxima certeza en caso de que el problema sea mayúsculo. Hay que dejar en claro que las siguientes medidas correctivas son en forma general y muy importante que nos sirven para poner en funcionamiento una planta eléctrica cuyo motor y generador están en correcto estado. La importancia de leer el manual del operador del motor y de generador, ya que éstos componentes de la planta eléctrica están en constante evolución y perfeccionamiento que no debe pasar desapercibida la actualización de la persona que está a cargo de dicho grupo electrógeno. Por ésta razón recomendamos tener a la mano los manuales del motor (modelo, número de serie y marca) y del generador (modelo, número de serie y marca) para que de esa manera y en caso de necesitarlos podamos consultar el problema presentado.

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FALLAS MÁS COMUNES

FALLAS CAUSAS POSIBLES FORMA DE DETECTARLO FORMA DE CORREGIRLO

SISTEMA DE RED DE NORMAL NO OPERA

Ausencia de alimentación en la Red de Normal

Medir el voltaje en la entrada del interruptor de normal.

Hablar para restablecer el sistema de normal

Circuito sensitivo de voltaje en el control no funciona (Integrado en controlador). O Sensor de voltaje dañado (externo).

Mala calibración el los ajustes de protección de voltaje en el control

Verificar programación por alto y bajo voltaje en el control

Verificar los fusibles de alimentación del sensor de voltaje.

Cambiar fusibles “NO SE PUENTEE CON ALAMBRES”.

Verificar la operación del sensor de voltaje

Reponer.

52/N no opera. Mala calibración. Corrija calibración. Verificar el fusible de control. Corregir y Reponer.

Contactores de fuerza. Verificar operación de relevador auxiliar K2.

Reponer.

Interruptor termomagnético de transferencia normal no opera.

Medir voltaje de alimentación de la bobina.

Reponer bobina.

Verificar si se encuentra disparado.

Restablecer de acuerdo a las instrucciones del cambiador de fuerza.

Interruptor electromagnético.

Revisar contactos de fuerza del interruptor

Reponer.

Verificar operación de motor de energía almacenada.

Revisar ajuste de micros, contactos y conexiones de acuerdo al diagrama.

Verificar los bloqueos del interruptor de emergencia no dispara.

Reponer motor y mecanismo. Disparar interruptor de emergencia y revisar su operación de acuerdo al diagrama.

GRUPO ELECTROGENO NO ARRANCA.

Batería(s) en mal estado.

Medir voltaje de batería(s). Cambiar batería(s). Conexiones flojas y/o sulfatadas. Limpiarlas y reapretarlas.

Revisar conexiones rotas. Reponerlas. Verificar que el alternador o cargador de baterías

Revisar voltajes de salida de los elementos

Motor de arranque.

Revisar cables dañados. Medir voltaje en la bobina de solenoide auxiliar (4X).

Reponerlos

Falso contacto en la terminal del control del contacto de marcha

Revisar la salida del control y apretar en caso de ser necesario

Falta de combustible.

Válvula solenoide no opera. (solenoide de combustible)

Reemplazar

Con un multímetro verificar que la salida del control tenga alimentación en el tiempo de marcha.

Verificar el alambrado desde el control hasta el solenoide de marcha.

Aire en la línea de alimentación o en el sistema de combustible

Purgar líneas de suministro de combustible y sistema de combustible

Verificar el nivel de combustible del tanque.

Reponer combustible y purgar líneas.

Verificar que la válvula de alimentación de combustible no esté cerrada

Abrir válvula y purgar líneas de alimentación.

Check de alimentación en mal estado

Reponer y purgar líneas.

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GRUPO ELECTROGENO NO GENERA

Conexiones sueltas o flojas. Verificar conexiones. Reconectar y apretar.

Regulador dañado.

Medir voltaje en la salida del regulador F+ y F-.

Reponer.

Sistema de rectificación de generador dañado.

Aplicar alimentación de batería con el regulador desconectado y la máquina trabajando en F+ (positivo) y F- (negativo).

Desmontar diodos y reponerlos. NOTA: si al aplicar voltaje genera, deberá cambiarse el regulador.

Bobina de excitación y fuerza dañadas.

Medir con un Megger la resistencia de las bobinas

Desmontar generador para su reparación y mandar a fábrica.

SISTEMA DE EMERGENCIA NO OPERA

Conexiones sueltas o flojas. Verificar conexiones. Apretar o reconectar

Máquina no arranca. Verificar puntos de máquina no arranca.

Máquina no genera. Verificar puntos de máquina no genera.

52/E no opera

Verificar fusibles de control. Reponer.


Reponer bobina

Contactores de fuerza.


Reponer bobina

Revisar contactos de fuerza del contactor.

Reponerlos o cambiar contactor

Interruptor de protección de máquina.

Verificar contactos y operación de interruptor.

Restablecer o reponer.

Interruptor de transferencia no opera.

Verificar si se encuentra disparado.

Restablecer de acuerdo a las instrucciones del cambiador de fuerza.

Revisar contactos de fuerza del interruptor.

Reponer.

Interruptor electromagnético de transferencia no opera.

Verificar operación de motor de energía almacenada.

Revisar ajustes de micros, contactos y conexiones de acuerdo al plano. Reponer motor y mecanismo.

Verificar los bloqueos del interruptor de normal no dispara

Disparar interruptor de normal y revisar su operación de acuerdo al plano.

Circuito sensitivo de voltaje (integrado en el controlador) O Sensor de voltaje (externo)

Verificar fusible de alimentación

Reponerlo.

Verificar calibración. Corregir calibración. Verificar operación Cambiar controlador.

142



Electricidad.

MR


EL GRUPO NO PARA DESPUÉS DE HABERSE RESTABLECIDO LA RED DE NORMAL

Conexiones sueltas o flojas. Verificar conexiones. Apretar y reconectar.

Largo periodo de enfriamiento Verificar el tiempo de enfriamiento Reducir el tiempo de enfriamiento en el control

Solenoide de paro no opera. Verificar continuidad de la bobina del solenoide

Reponer.

Módulo de protección arranque y paro no opera (controlador).

Revisar relevador de combustible del control

Reponer relevador dañado. (o control)

Revisar salida del controlador. Reponer controlador.

PARO DEL MOTOR POR SOBRETEMPERATURA.

NOTA: En motores electrónicos se puede presentar un paro por alta temperatura antes de que el control lo detecte, debido al bajo nivel de refrigerante.

Revisar nivel de refrigerante. Esperar que baje la temperatura del agua y reponer el refrigerante faltante. Revisar las bandas de ventilador. Tensar o cambiar bandas.

Revisar bomba de agua. Reponer.

Revisar termostato. Reponer.

Revisar radiador tapado. Desmontar y lavarlo.

Revisar que el parámetro de alta temperatura del motor, en el control no esté en un valor bajo

Revisar los parámetros de alarma y paro por alta temperatura en el control

Cambiar este valor a 210°F o su equivalente en °C

Empaque de Tapón de radiador en mal estado

Inspección visual Cambiar el tapón, por uno con el mismo rango de presión

PARO POR BAJA PRESION DE ACEITE

Bajo nivel de aceite Revisar nivel de aceite. Reponer faltante.

Perdida de lubricante, por mangueras rotas o juntas deterioradas

Revisar fugas de aceite. Corregirlas.

Revisar que el parámetro de baja presión del motor, en el control este en un valor adecuado

Revisar los parámetros de alarma y paro por baja presión de aceite en el control

Cambiar este valor por el valor que se considerado como baja presión de aceite de acuerdo la capacidad del motor.

PARO POR SOBREVELOCIDAD

Ajuste alto del acelerador En motores de inyección mecánica, revisar el ajuste del acelerador

Dar el ajuste adecuado para 60Hz

Picos de sobre velocidad al tomar la carga o al retirarla

Falla del gobernador de velocidad Ajustar la calibración (PID) del gobernador de velocidad

NOTA: En motores de inyección electrónica no se presenta sobrevelocidad, cuando se opera el motor de forma isócrona, ya que esta es controlada a través de la ECU Propio del motor. La sobre velocidad se puede presentar cuando el control de la velocidad es a través deun control para sincronía o repartidor de carga, ya que el ECU del motor recibe la señal para incrementar o bajar la velocidad a través de un control externo.

Introducir al control de sincronía o repartidor de carga, los parámetros adecuados al tipo y capacidad del motor.

LARGO ARRANQUE

Precalentador fuera de peración o desconectado

Verificar precalentador del motor este operando.

Verificar conexión o reemplazarlo.

Falta de combustible Ver (falta de combustible) Ver (falta de combustible)

Falla en motor de arranque Ver (motor de arranqué) Ver (motor de arranque)

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