fundamentos de los grupos electrógenos

Ing. Pedro L. Flores Grupos Electrgenos. Fundamentos.

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TEMA 1

FUNDAMENTOS DE LOS GRUPOS ELECTROGENOS

Plantas Elctricas.


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FUNDAMENTOS DE LOS GRUPOS ELECTROGENOS

HISTORIA DEL MOTOR DIESEL

En 1897, el ingeniero alemn Rudolf Diesel (1858-1913), present

su invento al mundo cientfico en la Asamblea General de

Ingenieros Alemanes celebrada en la ciudad de Kassel. Un motor

con encendido por compresin. En comparacin con el ya

acreditado motor a explosin Otto, este motor tena las ventajas de

consumir mucho menos y de poder funcionar con un combustible

relativamente barato, siendo posible adems alcanzar potencias

muy superiores Pero antes de llegar a su gran descubrimiento por

poco lo mata su invencin. Uno de los primeros motores de

combustin interna, que llevan su famoso apellido, explot durante

la primera prueba, pero Rudolf sobrevivi y continu su trabajo. Diesel dise y prob muchos tipos

de artilugios. De hecho, fue el primero en crear un motor solar pero no fue hasta 1893 cuando su

fama comenz a conocerse entre los ingenieros e investigadores de la poca.

En este ao, Diesel public un ensayo donde describa un motor que haca combustin dentro de

uno de sus cilindros. Fue el nacimiento de la combustin interna. En 1894, Diesel patentiza su

descubrimiento y demuestra por primera vez que es posible encender el combustible sin utilizar una

chispa. Tres aos despus, Rudolf realiza la primera prueba exitosa de este motor, al ao siguiente

el gobierno le concede la patente.

Diesel era un hombre interesado por las necesidades sociales de las personas de su poca. Muchas

veces manifest que el nacimiento de su motor fue originado por el deseo que tena de que el

trabajador independiente pudiese competir con las grandes industrias del momento. El primer motor

de Diesel tena una efectividad de un diez por ciento, su segundo modelo, sin embargo, aument la

eficacia en un 75%. En 1898, a los cuarenta aos, Diesel ya era millonario.

En realidad el invento de Diesel se apoya sobre tres puntos:

la transferencia del calor como proceso o ley fsica

el conocimiento y creatividad en el diseo mecnico

y las necesidades sociales.

Su propuesta fue concebida en parte para facilitar el trabajo a los pequeos artesanos y trabajadores

independientes reducindoles los costos, a fin de que pudieran competir con las grandes industrias

que empleaban el vapor.

El invento de Diesel se impuso muy rpidamente, y pronto dej de tener competencia en el campo

de los motores navales y estacionarios.

Rudolf Diesel


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Sin embargo, el motor disel tena el gran inconveniente de que le resultaba imposible alcanzar

regmenes de revoluciones elevados.

Pero cuanto ms se iba difundiendo el motor disel y cuanto ms se iban conociendo las ventajas de

este sistema, tanto ms eran las voces que exigan un motor de autoignicin pequeo y rpido.

El mayor obstculo para el motor Diesel de alta velocidad lo representa la alimentacin de

combustible. El mtodo de "asistencia neumtica" aplicado en un principio, con el que el combustible

es "soplado" al interior de la cmara de combustin mediante aire comprimido, no permita

incrementar adecuadamente el rgimen de revoluciones. Adems la "bomba de aire" exiga una

instalacin compleja, lo que haca imposible reducir apreciablemente el tamao y el peso de los

motores.

A finales de 1922, el tcnico alemn Robert Bosch (1861-1942) decidi desarrollar su propio sistema

de inyeccin para motores disel. Las condiciones tcnicas eran favorables; se dispona ya de

experiencia en motores de combustin; las tecnologas de produccin haban alcanzado un alto nivel

de desarrollo y ante todo podan aplicarse conocimientos adquiridos en la fabricacin de bombas de

aceite. Robert Bosch y su equipo trabajaron infatigablemente en esta nueva misin. A comienzos de

1923 se haban proyectado ya una docena de bombas de inyeccin distintas, y a mediados de 1923

se realizaron los primeros ensayos en el motor.

El mundillo tcnico comenz a contar cada vez ms con la aparicin de la bomba de inyeccin

mecnica, de la que esperaba un nuevo impulso para la construccin de motores disel.

Por fin, en el verano europeo de 1925, se dieron los ltimos toques al proyecto definitivo de la

bomba de inyeccin, y en 1927 salieron de la fbrica de Stuttgart las primeras bombas producidas

en serie, del tipo mecnica con elementos en lnea.

Esta bomba de inyeccin desarrollada por Bosch proporcion al motor de Rudolf Diesel la velocidad

deseada, proporcionndole un xito imprevisto. El motor disel fue conquistando cada vez ms

campos de aplicaciones, ante todo en el sector del automvil.

La evolucin del motor disel y del sistema de inyeccin continu desde entonces y hasta hoy

incesantemente.

DESARROLLO TECNOLOGICO DEL MOTOR DIESEL

Muchos lo consideraron un motor trmico en rendimiento elevado y menos contaminante. Ideado por

Rudolf Diesel, de quien tomo el nombre genrico, este tipo de motor fue diseado originalmente para

trabajar con carbn pulverizado.

El 28 de febrero de 1892, Rudolf Diesel obtuvo la primera patente del motor que le hizo famoso. De

hecho, este se diferencia de los de gasolina en un pequeo detalle: no precisa chispa para iniciar la


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combustin. Diesel, en su bsqueda de un motor de alto rendimiento, tuvo en cuenta que segn los

principios termodinmicos del fsico N.L Sadi Carnot, uno de los padres de la termodinmica, exista

la posibilidad de que una mezcla de aire y combustible pudiera explotar simplemente si se

comprima lo suficiente.

Durante aos, los motores Diesel tuvieron aplicaciones limitadas a causa de dificultades prcticas.

Eran pesados, ruidosos y producirn grandes vibraciones. Su potencia, adems, era muy inferior a la

de los motores de gasolina de cilindrada similar. Solo la llegada de nuevas tecnologas, como el

turbocompresor o la inyeccin directa, permiti que se popularizasen entre los automovilistas, hasta

el punto de que, en el ao 2000, en algunos mercados europeos, los turismos Diesel igualaron y

superaron en ventas a los de gasolina. Sin embargo, en Estados Unidos continuaron siendo poco

menos que un cuento de otro pas.

Fotografa de uno de los primeros motores Diesel

Diesel ideo un motor de cuatro tiempos y elevada compresin, capaz de funcionar con diversos tipos

de combustibles pesados, tanto lquidos como slidos. La primera tentativa, auspiciada por la firma

Man, fue un fracaso. El motor simplemente exploto, Diesel necesito tres aos ms para poner a


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punto el primer motor practico de este tipo. Fue en 1898, seis aos despus de registrar su patente,

cuando presento en Munich, su primer motor practico, un cuatro tiempos monocilndrico, refrigerado

por agua. Un industrial norteamericano. Adolphus Busch, adquiri la patente para Estados Unidos y

muy pronto un moto bicilindrico comenz a producir electricidad para sus fbricas.

Comparacin de Mtodos de Encendido de Los Motores Diesel y de Gasolina

Diesel se dio cuenta de que los motores de gasolina ofrecan un rendimiento muy pobre debido a su

baja relacin de compresin. En aquellos tiempos esta era de apenas 6/1 (es decir, la mezcla se

comprima hasta que su volumen inicial), para evitar la detonacin (explosin incontrolada) de la

misma. Los motores Diesel deban funcionar con relaciones de compresin de 20/1 e incluso

superiores.

La violencia de la explosin, as como la necesidad de una gran cantidad de aire para funcionar,

fueron los puntos dbiles iniciales. Peso, volumen, ruido y vibraciones hicieron que los primeros

motores Diesel solo se utilizaran en instalaciones estticas, es decir, para generar electricidad o

mover mquinas. En 1903, el Vandal fue el primer barco propulsado por motores Diesel y, hacia

1912, este sistema se haba popularizado. En 1910, H. Saurer presento el primer motor Diesel para

uso automotriz, aunque todava fueron necesarios varios aos para que el sistema se hiciera

realidad. En 1923, Daimler Benz presento un motor Diesel de 40 CV, que fue instalado en el camin

5K3. Se trataba de un motor por entonces liviano y rpido (ya giraba a 1.000 rpm), con cuatro

cilindros. Para evitar o paliar los problemas prcticos, le mezcla de aire y gasoil no se inyectaba

directamente en el cilindro, sino en una precamara. El primer turismo Diesel, un Mercedes, no llego

hasta 1934.


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Motores Diesel Modernos para Uso Automotriz

Aunque el Motor Diesel estaba diseado para funcionar con numerosos combustibles, pronto qued

muy claro que el gasoil era el idneo. Aunque lquido, se trata de un combustible pesado, y por lo

tanto, casi imposible de vaporizar. Para conseguir la mezcla, deba introducirse en el cilindro muy

pulverizado. Ello fue posible gracias a la invencin de los sistemas de inyeccin.

Para conseguir motores ms pequeos, los ingenieros recurrieron a introducir aire a presin en los

cilindros, primero mediante la adopcin de compresores volumtricos y ms adelante de

turbocompresores. Adems, la inyeccin de precamara fue sustituida a finales de los aos noventa

y principios de 2000 por la inyeccin directa. Este paso haba sido dado en los camiones hacia algn

tiempo, pero, en 1990, aun no se haban conseguido inyectores tan rpidos y con la elevada presin

necesaria para los motores de turismo, que giraban entre 4.000 y 4.500 rpm, un rgimen que

duplicaba con creces el de un motor de camin.

DEFINICION DE GRUPO ELECTROGENO O GRUPO MOTOGENERADOR

Un grupo electrgeno es una mquina que mueve un generador de electricidad a travs de un motor

de combustin interna. Son comnmente utilizados cuando hay dficit en la generacin de energa

elctrica de algn lugar, o cuando son frecuentes los cortes en el suministro elctrico. As mismo, la

legislacin de los diferentes pases puede obligar a instalar un grupo electrgeno en lugares en los

que haya grandes densidades de personas como centros comerciales, restaurantes, crceles,

edificios administrativos, etc.


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Una de las utilidades ms comunes es la de generar electricidad en aquellos lugares donde no hay

suministro elctrico, generalmente son zonas apartadas con pocas infraestructuras y muy poco

habitadas. Otro caso sera en locales de pblica concurrencia, hospitales, fbricas, etc., que a falta

de energa elctrica de red, necesiten de otra fuente de energa alterna para abastecerse.

La Figura representa un Grupo Electrgeno o Grupo MOTOGENERADOR

ELEMENTOS COMPONENTES DEL GRUPO MOTOGENERADOR

Una planta elctrica est constituida fundamentalmente por seis elementos bsicos que son los

siguientes:

1. Motor

2. Alternador

3. Panel elctrico de mando y control

4. Una bancada de apoyo

5. Sistema de combustible

6. Un sistema de gases de escape


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Identificacin de Componentes Bsicos de un Grupo MOTOGENERADOR

En la figura arriba se han numerado partes bsicas, tambin llamadas sub-sistemas como por

ejemplo el sub-sistema de combustible., y el sub-sistema de escape de gases; ambos dos que a

diferencia de los tres anteriores, pueden extenderse ms all del grupo electrgeno como es el caso

de los tanques de combustible de gran capacidad y de los sistemas escape fuera del recinto de la

planta elctrica. A continuacin se coloca una figura que detalla muchos ms componentes del

grupo electrgeno.

Componentes en detalle y su Ubicacin de los Grupos Electrgenos


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La tabla a continuacin lista tal detalle de componentes:

Tabla de Ubicacin y Componentes Tpicos de los Grupos Electrgenos

Deberemos pues para los efectos de esta unidad, realizar una descripcin suscinta de estos

elementos componentes, suerte de sub-sistemas bsicos.

Motor. El motor representa nuestra fuente de energa mecnica para que el alternador gire y genere

electricidad. Existe dos tipos de motores: Motores de gasolina y de gasoil (disel). Generalmente los

motores disel son los ms utilizados en los grupos Electrgenos por sus prestaciones mecnicas,

ecolgicas y econmicas.

Regulacin del Motor. El regulador del motor es un dispositivo mecnico diseado para mantener

una velocidad constante del motor con relacin a los requisitos de carga. La velocidad del motor est

directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo que cualquier variacin de

la velocidad del motor afectar a la frecuencia de la potencia de salida.

Sistema Elctrico del Motor. El sistema elctrico del motor es de 12 VC, excepto aquellos motores

los cuales son alimentados a 24 VCC, negativo a masa. El sistema incluye un motor de arranque

elctrico, una/s batera/s libre/s de mantenimiento (acumuladores de plomo), sin embargo, se puede

instalar otros tipos de bateras si as se especifica, y los sensores y dispositivos de alarmas de los

que disponga el motor. Normalmente, un motor dispone de un manocontacto de presin de aceite,


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un termocontacto de temperatura y de un contacto en el alternador de carga del motor para detectar

un fallo de carga en la batera.

Sistema de Enfriamiento. El sistema de Enfriamiento del motor puede ser por medio de agua,

aceite o aire. El sistema de refrigeracin por aire consiste en un ventilador de gran capacidad que

hace pasar aire fro a lo largo del motor para enfriarlo. El sistema de refrigeracin por agua/aceite

consta de un radiador, un ventilador interior para enfriar sus propios componentes.

Alternador. La energa elctrica de salida se produce por medio de un alternador apantallado,

protegido contra salpicaduras, autoexcitado, autorregulado y sin escobillas acoplado con precisin al

motor, aunque tambin se pueden acoplar alternadores con escobillas para aquellos grupos cuyo

funcionamiento vaya a ser limitado y, en ninguna circunstancia, forzado a regmenes mayores.

Depsito de Combustible y Bancada. El motor y el alternador estn acoplados y montados sobre

una bancada de acero de gran resistencia La bancada incluye un depsito de combustible con una

capacidad mnima de 8 horas de funcionamiento a plena carga.

Aislamiento de la Vibracin. El Grupo Electrgeno est dotado de tacos antivibrantes diseados

para reducir las vibraciones transmitidas por el Grupo Motor-Alternador. Estos aisladores estn

colocados entre la base del motor, del alternador, del cuadro de mando y la bancada.

Silenciador y Sistema de Escape. El silenciador de escape va instalado en el Grupo Electrgeno El

silenciador y el sistema de escape reducen la emisin de ruidos producidos por el motor.

Sistema de Control. Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de control

para controlar el funcionamiento y salida del grupo y para protegerlo contra posibles fallos en el

funcionamiento. El manual del sistema de control proporciona informacin detallada del sistema que

est instalado en el Grupo Electrgeno.

Interruptor Automtico de Salida. Para proteger al alternador, se suministra un interruptor

automtico de salida adecuado para el modelo y rgimen de salida del Grupo Electrgeno con

control manual. Para grupos Electrgenos con control automtico se protege el alternador mediante

contactores adecuados para el modelo adecuado y rgimen de salida.

Accesorios del Grupo Electrgeno. Adems de lo mencionado anteriormente, existen otros

dispositivos que nos ayudan a controlar y mantener, de forma automtica, el correcto funcionamiento

del mismo. Para la regulacin automtica de la velocidad del motor se emplean una tarjeta

electrnica de control para la seal de entrada "pick-up" y salida del "actuador". El pick-up es un

dispositivo magntico que se instala justo en el engranaje situado en el motor, y ste, a su vez, esta

acoplado al engranaje del motor de arranque. El pick-up detecta la velocidad del motor, produce una

salida de voltaje debido al movimiento del engranaje que se mueve a travs del campo magntico de

la punta del pick-up, por lo tanto, debe haber una correcta distancia entre la punta del pick-up y el

engranaje del motor. El actuador sirve para controlar la velocidad del motor en condiciones de carga.

Cuando la carga es muy elevada la velocidad del motor aumenta para proporcionar la potencia


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requerida y, cuando la carga es baja, la velocidad disminuye, es decir, el fundamento del actuador es

controlar de forma automtica el rgimen de velocidad del motor sin aceleraciones bruscas,

generando la potencia del motor de forma continua. Normalmente el actuador se acopla al

dispositivo de entrada del fuel-oil del motor.

Cuando el grupo se encuentra en un lugar muy apartado del operario y funciona las 24 horas del da

es necesario instalar un mecanismo para restablecer el combustible gastado. Consta de los

siguientes elementos:

Bomba de Trasiego. Es un motor elctrico de 220 VCA en el que va acoplado una bomba que es la

encargada de suministrar el combustible al depsito. Una boya indicadora de nivel mximo y nivel

mnimo. Cuando detecta un nivel muy bajo de combustible en el depsito activa la bomba de

trasiego.

Cuando las condiciones de fro en el ambiente son intensas se dispone de un dispositivo calefactor

denominado Resistencia de Precaldeo que ayuda al arranque del motor. Los grupos Electrgenos

refrigerados por aire suelen emplear un radiador elctrico, el cual se pone debajo del motor, de tal

manera que mantiene el aceite a una cierta temperatura. En los motores refrigerados por agua la

resistencia de precaldeo va acoplada al circuito de refrigeracin, esta resistencia se alimenta de 220

VAC y calienta el agua de refrigeracin para calentar el motor. Esta resistencia dispone de un

termostato ajustable; en l seleccionamos la temperatura adecuada para que el grupo arranque en

breves segundos.

Igualmente para propsitos de esta unidad se harn de algunos de los elementos componentes

explicaciones y diagramas que se ampliarn en otras unidades de este curso.

DESCRIPCION DEL MOTOR DIESEL

Una definicin genrica de motor sera la de mquina o dispositivo que transforma en trabajo

mecnico cualquier otra forma de energa.

Existen diversas clases de motores; pero nos ocuparemos de los trmicos y dentro de stos, de los

de dos y cuatro tiempos que utilizan como combustible la gas-olina (motores de explosin) y el

gasleo o gas-oil (motores de combustin). El motor a gasolina no se detallar en este curso.

Estos motores basan su funcionamiento en la expansin, repentina, de una mezcla de combustible y

aire en un recinto reducido y cerrado. Esta expansin, puede ser explosin o combustin segn se

trate de un motor de gas-olina o diesel. Para que se logre, debe mezclarse el carburante con aire,

antes de entrar en los cilindros en los motores de gas-olina o una vez dentro en los de gas-oil, en

una proporcin, aproximada, de 10.000 litros de aire por 1 de carburante.


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Se puede ver el motor diesel desde una perspectiva sistmica, es decir, desde el punto de vista de

los sub-sistemas con los cuales hace tarea cooperativa. La figura a continuacin se explica por s

misma:

Se puede ver el motor diesel desde una perspectiva interna o mecnica., al detallar su operacin,

funcionamiento y principios fsicos:

En la combustin, la mezcla, arde progresivamente, mientras que

en la explosin, lo hace, muy rpido. Los gases procedentes de

la combustin, al ocupar mayor volumen que la mezcla, producen

una fuerza que acta directamente sobre la cabeza del pistn y

hace que sta se mueva. En la figura puede verse el conjunto

biela pistn.

Este movimiento producido es recogido por la biela, que est

unida al pistn por su pie de biela y a ste, por medio de un

buln.

En la unin de la biela y el pistn, para atenuar el rozamiento, se

interponen unos casquillos.


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La biela se une por la cabeza de biela al cigeal, que es un eje de material resistente y con tantos

codos como cilindros tenga el motor.

Acaba el cigeal en una rueda o volante pesado (contrapeso) con el objeto, de que acabado el

tiempo de la explosin, no pierda sentido de giro, venciendo los puntos muertos hasta que se

produzca una nueva explosin.

Todos estos elementos van encerrados en un bloque que por su parte inferior se cierra con una

bandeja, llamada crter. Del bloque asoman los extremos del cigeal al que sirve de apoyo, este

punto, recibe el nombre de bancada, para que el cigeal no se deforme por efecto de las

explosiones, se intercala otra bancada.

ESQUEMA DE LOS ELEMENTOS DEL MOTOR

CILINDRO, PISTN, CILINDRADA, CALIBRE Y CARRERA

La explosin debe producirse en un punto adecuado del recorrido del pistn, para que la onda

expansiva se aproveche al mximo.

La explosin tiene lugar en el cilindro, en el que se desliza un mbolo o pistn que tiene forma de

vaso invertido. Sobre su superficie superior acta la presin de la onda expansiva producida por la

explosin.

El pistn ajusta dentro del cilindro con holgura de forma que minimice el rozamiento, pero esto

producira la fuga de gases, para evitarla, en unas hendiduras D de la falda E del pistn (figura

abajo), se instalan unos semianillos flexibles (acerados) denominados anillos o segmentos. Hay dos

tipos de segmentos, a saber: de compresin A y B y de engrase C (al primer segmento de

compresin A, se suele denominar de fuego). Se suelen colocar dos o tres de compresin y uno o

dos de engrase.

El pistn se desplaza en el interior del cilindro desde su

punto muerto superior (P.M.S.), que es el ms elevado

que alcanza, al punto muerto inferior (P.M.I.) que es el

ms bajo de su recorrido. A esa distancia, se denomina

carrera. Al dimetro, interior, del cilindro se denomina

calibre. Estos datos, se expresan en milmetros.

Entendemos por cilindrada, el volumen comprendido

entre el PMS y el PMI, es decir, el volumen de la parte

del cilindro que comprende la carrera.

Anillos y Pistn


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Si un motor tiene varios cilindros, la cilindrada total de ste ser la suma de las cilindradas de todos

los cilindros.

La cilindrada de un motor, se expresa en centmetros cbicos (c.c.) o litros y se halla:

Al alojamiento del conjunto de cilindros de un motor, se denomina bloque de cilindros. Los motores,

generalmente, se clasifican tanto por el nmero de cilindros que montan, como por el sistema en que

estn dispuestos. Los principales, son:

Motores de 4, 6 u 8 cilindros en lnea.

Motores de 6, 8 12 cilindros en V.

Motores de 2 4 cilindros horizontales opuestos.

En el caso de los cilindros en V, dos cabezas de biela irn alojadas en cada codo del cigeal.

A la capacidad de esfuerzo de un motor, se denomina potencia al freno, se mide en caballos de

vapor (C.V.) y se determina aplicando un freno dinamomtrico al volante motor.

No debemos confundir la potencia al freno con la "potencia fiscal". Esta ltima se obtiene por una

formula, que no tiene nada que ver con la mecnica, y su finalidad es nicamente fiscal.

CMARA DE COMPRESIN:

Cada cilindro que cerrado, hermticamente, en su parte superior para que al producirse la explosin

el pistn reciba toda la fuerza. La pieza que cierra los cilindros se denomina culata y al ajustarla,

debe quedar una pequea cavidad entre sta y el PMS, llamada cmara de compresin,

comparando su medida con la de todo el cilindro, nos da la relacin de compresin del motor.

La relacin de compresin es un nmero abstracto, pero es fundamental para comprender algunas

circunstancias, como el tipo de gas-olina a utilizar. Es normal que los motores de gas-oil, tengan una

relacin de compresin ms elevada.

Obtendremos la relacin de compresin con la formula siguiente:

Siendo "V" la cilindrada y "v" el volumen de la cmara de compresin, si tomamos VV. = V', el

resultado de la formula anterior se expresar como

VV.


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As, podemos decir que la relacin de compresin en un motor de explosin, suele ser, de 7:1

10:1.

Se detallar en la unidad 9 este tema de nuevo as como que incluir la explicacin de los ciclos o

tiempos del motor diesel.

ARRANQUE

Arranque Manual o Automtico. El arranque manual se produce a nuestra voluntad, esto quiere decir

que cuando queramos disponer de la electricidad generada por el Grupo Electrgeno lo haremos

arrancar de forma manual. Generalmente el accionamiento de arranque se suele realizar mediante

una llave de contacto o pulsador de arranque de una centralita electrnica con todas las funciones

de vigilancia. Cuando se produzca un calentamiento del motor, cuando falte combustible o cuando la

presin de aceite del motor sea muy baja, la centralita lo detectar parando el motor

automticamente.

Existen plantas automticas que funcionan tanto en modo manual o automtico; estas centralitas o

cuadros electrnicos detectan un fallo en la red de suministro elctrico, obligando el arranque

inmediato del Grupo Electrgeno. Normalmente en los grupos automticos se instalan cajas

predispuestas que contienen bsicamente un rel de paro y otro de arranque, adems de tener

instalados en el conector todos los sensores de alarma y reloj de los que disponga el Grupo

Electrgeno. Instalado aparte un cuadro automtico en el que van instalados los accionamientos de

cambio de red a Grupo Electrgeno.

ALTERNADOR

DESCRIPCION GENERAL

Alternador (fuente de energa elctrica). Si se hace girar una espira, cuyos extremos estn unidos a

dos anillos, bajo la accin de un campo magntico Norte-Sur, se genera una f.e.m. alterna; el valor

de la frecuencia depender de la velocidad de giro para un nmero determinado de polos. Dado que

el uso de los grupos Electrgenos es la corriente trifsica explicaremos su fundamento.

Alternador Trifsico. Si se montan tres bobinas, desfasadas 120 grados entre s, y se les hace girar

dentro de un campo magntico Norte-Sur, se crea una f.e.m. alterna en cada una de ellas

desfasadas 120 grados, como indica el diagrama de corrientes trifsicas en funcin del tiempo. Los

alternadores reales disponen, en el inducido, de bobinados de corriente alterna monofsicos o

trifsicos, segn se generen 1 3 f.e.m.s. Cada bobinado, por ser abierto tiene un principio y un

final; en los bobinados trifsicos los principios se designan con las letras U, V, W y los finales con X,


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Y, Z. En los monofsicos el principio es U y el final es X. Existen dos tipos fundamentales de

conexin de un alternador:

Conexin en Estrella. Para conectar el bobinado en estrella se unen los finales XYZ de las tres fases

formando un punto comn que es el neutro, dejando libre los tres principios UVW. Con esta conexin

se consigue 380 V entre dos fases y 220 V entre fase y neutro.

Conexin en Tringulo. En la conexin en tringulo se une el final de cada fase con el principio de la

siguiente X con V, Y con W y Z con U. La diferencia de potencial que existe entre fase y fase es de

220 V.

Existen generadores con 12 cables de salida para permitir diferentes valores de tensin (230, 400,

460, 800 V). Los generadores deben ser siempre conectados a tierra con un conducto de seccin

adecuada (normalmente de la mitad de seccin de los cables principales de alimentacin), utilizando

uno de los dos bornes (interno/externo) previstos para la misma. La potencia suministrada por un

alternador trifsico ya est conectado en estrella o tringulo: P = RC (raz cuadrada)3 * V * I.

De forma general y para potencias ms o menos elevadas se utilizan alternadores autoexcitados sin

escobillas que eliminan el mantenimiento relacionado con las escobillas y los anillos colectores. El

sistema de control consta de un regulador automtico del voltaje, circuitos de proteccin y los

instrumentos necesarios para poder controlar la salida del Grupo Electrgeno. La energa elctrica

producida por el grupo electrgeno proviene de un sistema de bucle cerrado que consiste

principalmente en el rotor inductor, el campo de induccin giratorio y el regulador automtico. El

proceso comienza cuando el motor empieza a girar los componentes internos del alternador. El

magnetismo remanente en el rotor principal produce un pequeo voltaje alternante en el estator

principal. El regulador automtico de voltaje (AVR [RAV]) rectifica este voltaje y lo aplica al estator de

excitacin. Esta corriente continua en el estator de excitacin crea un campo magntico que, a su

vez, induce un voltaje en corriente alterna en el rotor de excitacin. Este voltaje en C.A. (corriente

alterna) se convierte otra vez en C.C. (corriente continua) por medio de los diodos giratorios

(conjunto rectificador). Cuando este voltaje de C.C. aparece en el rotor principal, se crea un campo

magntico ms fuerte que el campo remanente original lo que induce un voltaje mayor en el estator

principal. Este mayor voltaje circula a travs del sistema induciendo an mayor voltaje c.c. de vuelta

al rotor principal. Este ciclo se repite para acumular un voltaje prximo al nivel de salida adecuado

del grupo electrgeno. En este punto el regulador automtico de voltaje comienza a limitar el voltaje

que pasa al estator de excitacin que, a su vez, limita la potencia total de salida del alternador.

Generadores controlados por transformador. El estator principal proporciona energa para excitar el

campo de excitacin por medio del transformador rectificador. El transformador combina elementos

de tensin y corriente derivados de la salida del estator principal para formar la base de un sistema

de control de circuito abierto, el cual es de naturaleza autorregulador. El propio sistema compensa

las magnitudes de intensidad y factor de potencia, mantiene la corriente de cortocircuito y tiene

adicionalmente buenas caractersticas de arranque de motores elctricos. Los alternadores trifsicos

suelen estar controlados por un transformador trifsico para mejorar el comportamiento con cargas


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desequilibradas. Esta versin es de una tensin trifsica. Opcionalmente se puede suministrar con

un transformador monofsico para facilitar la reconexin a varias tensiones trifsicas y monofsicas.

ANALISIS DEL ALTERNADOR

Ya sabemos que es el componente encargado de transformar la energa mecnica del motor en

energa elctrica. Va unido al volante del motor a travs de unos discos de fijacin o a travs de un

acoplamiento flexible que transmite el movimiento del volante del motor al rotor del alternador.

Los alternadores estn fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo

magntico variable se crea una tensin elctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del

campo y su valor del flujo que lo atraviesa.

Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo

magntico y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las lneas de fuerza de dicho

campo magntico.

El valor de la frecuencia depender de la velocidad de giro para un nmero determinado de polos.

Dado que el uso de los Grupos Electrgenos es la corriente trifsica explicaremos su fundamento.

Si se montan tres bobinas, desfasadas 120 grados entre s, y se les hace girar dentro de un campo

magntico Norte-Sur, se crea una f.e.m. alterna en cada una de ellas desfasadas 120 grados, como

indica el diagrama de corrientes trifsicas en funcin del tiempo.

Generador trifsico y monofsico


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Voltaje de fases trifsico

Los alternadores reales disponen, en el inducido, de bobinados de corriente alterna monofsicos o

trifsicos, segn se generen 1 3 f.e.m.s.

Como puede haber demasiados terminos tcnicos vamos a ver el proceso de montaje de uno y

seguimos.

Cada bobinado, por ser abierto tiene un principio y un final; en los bobinados trifsicos los principios

se designan con las letras U, V, W y los finales con X, Y, Z. En los monofsicos el principio es U y el

final es X. Existen dos tipos fundamentales de conexin de un alternador:

Conexin en estrella. Para conectar el bobinado en estrella se unen los finales XYZ de

las tres fases formando un punto comn que es el neutro, dejando libre los tres


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principios UVW. Con esta conexin se consigue 380 V entre dos fases y 220 V entre

fase y neutro.

Conexin en tringulo. En la conexin en tringulo se une el final de cada fase con el

principio de la siguiente X con V, Y con W y Z con U. La diferencia de potencial que

existe entre fase y fase es de 220 V.

SISTEMA DE ESCAPE DE GASES

Los Gases del Escape no dejan de ser un problema. En los ltimos aos, la naturaleza robusta y

econmica del motor disel ha aumentado su popularidad. En la actualidad, los motores disel son

la eleccin estndar para la maquinaria. Sin embargo, a pesar de la ms moderna tecnologa de

motores, las emisiones de partculas siguen siendo un problema para el motor disel. La

investigacin cientfica indica que los motores sin filtro de partculas disel son un peligro para la

salud.

Contaminacin atmosfrica en una gran ciudad

Los motores disel suponen una inestimable contribucin a la hora de alcanzar objetivos de

proteccin medioambiental. A diferencia de los motores de gasolina, gracias a su bajo consumo de

combustible producen aproximadamente un 20% menos de dixido de carbono. Sin embargo,

durante muchos aos ha quedado patente que las partculas de holln generadas por los motores

disel contribuyen a la contaminacin medioambiental y son un riesgo para la salud. La directiva

europea 97/68/EC para motores instalados en mquinas mviles no de carretera exige un valor de

0,025 g/kWh para las emisiones de partculas de motores disel. En la actualidad, la legislacin

suiza ya exige la instalacin de un filtro en cada mquina para la construccin.

Los procesos de combustin de disel en los motores generan unas partculas tan finas que los

pulmones no son capaces de retenerlas y pasan directamente al flujo sanguneo.


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Se ha descubierto que algunos de los gases peligrosos contenidos en el escape Diesel (por ejemplo,

xidos de nitrgeno, benceno, bixido de azufre y formaldehdo) pueden producir el cncer. Segn la

Organizacin Mundial de la Salud, estas partculas son cancergenas. .

LOS PELIGROS A LA SALUD DEL ESCAPE DIESEL

El respirar los gases de escape Diesel es el mtodo ms comn de exposicin. Segn respiramos,

las pequeas partculas y los gases txicos del Diesel nos pueden entrar a los pulmones. El estar

expuesto a los gases de escape Diesel durante perodos de tiempo cortos puede ocasionar dolor de

cabeza, nusea, presin en el pecho, resuello al respirar, tos e irritacin de los ojos, la nariz y la

garganta.

El estar expuesto a los gases de escape Diesel durante perodos de tiempo largos (generalmente

aos) puede aumentar la probabilidad de contraer cncer. Los trabajadores que sufran de

enfermedades del sistema respiratorio, tales como bronquitis, enfisema y/o asma, pueden sufrir

efectos adversos si estn expuestos a largo plazo o de forma crnica al escape Diesel.

VENTILACIN

Se pueden eliminar los gases de escape de la planta elctrica usando ventilacin local de

extraccin. La ventilacin local de extraccin, debe usar tanto ventiladores de suministro como de

extraccin para extraer los gases de escape de la planta elctrica Diesel donde se producen.

Salida de escape del Grupo Electrgeno


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PANEL DE CONTROL ELECTRICO

Es el componente que nos permite mando y control del equipo y su funcionamiento, a travs del

mismo se puede poner la planta en marcha, apagarla y controlar los parmetros de su

funcionamiento.

Vistas de Paneles de Control de diversos fabricantes

El panel de control de la planta vara segn las exigencias de cada aplicacin, as podemos

diferenciar el panel de control automtico y el manual. Siendo un equipo de arranque automtico

aqul que para su funcionamiento no necesita de la intervencin de personas, este arrancara la

planta elctrica de manera autnoma.

PANEL DE ARRANQUE AUTOMTICO

Por otro lado el cuadro de arranque elctrico, es aquel en que la intervencin del hombre es

necesara para el arranque y la parada de la planta. Hoy da se tiende a que casi todas las plantas

sean de control automtico, empleando para ello diversos autmatas aunque se puede realizar el

control de maniobras y protecciones de manera elctrica.


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Autmatas de control de planta elctrica

BANCADA DE APOYO

Este elemento sirve de base de sujecin al conjunto de motor y alternador, su forma y construccin

es variable segn sea la funcin o caractersticas especficas la planta elctrica.

La norma general es que dicha bancada se realice en chapa metlica o perfiles metlicos a fin de

dotar al conjunto de la robustez necesaria.

La unin a la planta elctrica se puede realizar de diversas formas, siendo lo ms habitual el realizar

dicha unin mediante unos apoyos antivibratorios, que amortiguan las vibraciones producidas en su

funcionamiento, o tambin directamente sobre la bancada colocndose los tacos antivibratorios en la

parte inferior de la misma, a fin de evitar que las vibraciones entre la parte rgida y la parte vibratoria,

sometan a esfuerzos mecnicos excesivos a los elementos de unin.

fundamentos de los grupos electrógenos

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