Generadores Enfriados por Lquido - Manual de Aplicacin CONTENIDOS 2 CONTENIDOS GARANTA............................................................................................. 6 1 INTRODUCCION................................................................................ 7 Generalidades................................................................................................................. 7 Acerca de Este Manual................................................................................................... 7 Manuales de Aplicacin Relacionados........................................................................... 8 Seguridad........................................................................................................................ 8 2 DISEO PRELIMINAR....................................................................... 10 Generalidades................................................................................................................. 10 Requerimientos de Potencia........................................................................................... 10 Requerimientos Generales......................................................................................... 10 Requerimientos Especficos........................................................................................ 10 Tipos de Sistema y Rangos........................................................................................ 10 El Diagrama de Una Sola Lnea..................................................................................... 12 Guas para los Rangos de Potencia del Generador ...................................................... 13 Rango de Potencia de Emergencia............................................................................ 13 Rango de Potencia Primaria ....................................................................................... 13 Rango de Potencia de Carga-Base (Rango de Potencia Continua).......................... 15 Tamao ........................................................................................................................... 15 Consideraciones de Ubicacin ....................................................................................... 16 Consideraciones de Ubicacin en Exteriores............................................................. 16 Consideraciones de Ubicacin en Interiores.............................................................. 17 Consideraciones de Seleccin de Combustible............................................................. 18 Diesel........................................................................................................................... 18 Biodiesel ...................................................................................................................... 18 Gas Natural.................................................................................................................. 18 LPG (Gas Licuado de Petrleo).................................................................................. 19 Gasolina....................................................................................................................... 19 Combustibles Substitutos............................................................................................ 19 Consideraciones Ambientales........................................................................................ 19 Ruido y Tratamiento del Ruido.................................................................................... 19 Regulaciones y Leyes para el Ruido .......................................................................... 20 Regulaciones para las Emisiones de Escape del Motor............................................ 20 Regulaciones de Almacenaje de Combustible ........................................................... 20 Proteccin contra Incendios........................................................................................ 21 Checklist de Diseo Preliminar....................................................................................... 22 3 IMPACTO DE LA CARGA ELCTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR........................................................................................ 23 Generalidades................................................................................................................. 23 Aplicaciones en Rangos de Trabajo............................................................................... 23 Rangos de Trabajo de Generador .............................................................................. 23 Aplicaciones Obligatorias y Opcionales...................................................................... 23 Entendiendo las Cargas.................................................................................................. 24 Requerimientos de Arranque y Funcionamiento de Cargas...................................... 24 Generadores Enfriados por Lquido - Manual de Aplicacin CONTENIDOS 3

Secuenciacin de Pasos de Cargas........................................................................... 25 Tipos de Carga............................................................................................................ 25 Caractersticas de la Carga......................................................................................... 32 4 SELECCIN DE EQUIPO.................................................................. 35 Generalidades................................................................................................................. 35 Alternadores de CA......................................................................................................... 35 Voltaje.......................................................................................................................... 35 Aislamiento y Rangos.................................................................................................. 35 Devanados y Conexiones........................................................................................... 35 Fundamentales y Excitacin ....................................................................................... 36 Motores............................................................................................................................ 45 Gobernadores.............................................................................................................. 45 Sistemas de Arranque de Motor................................................................................. 46 Controles......................................................................................................................... 49 Basados en Relevador ................................................................................................ 49 Electrnicos (Basados en Microprocesador).............................................................. 49 Electrnicos de Autoridad Total................................................................................ 50 Opciones de Controles................................................................................................ 50 Accesorios y Opciones.................................................................................................... 50 Seguridades de los Controles y Anunciadores........................................................... 50 Breakers de Circuito de Lnea Principal...................................................................... 51 Bateras y sus Cargadores.......................................................................................... 51 Sistemas de Escape y Silenciadores.......................................................................... 52 Casetas (Cabinas)....................................................................................................... 53 Configuraciones Alternativas de Enfriamiento y Ventilacin...................................... 53 Sistemas de Mantenimiento de Nivel de Aceite Lubricante ....................................... 54 Dispositivos de Calentamiento para Generadores de Emergencia ........................... 54 Tanques de Combustible (Diesel)............................................................................... 56 Montaje de Aisladores de Vibracin ........................................................................... 56 Equipo de Interrupcin de Voltaje............................................................................... 57 Necesidades de Equipo Adicional .............................................................................. 57 5 DISEO ELCTRICO......................................................................... 58 Generalidades................................................................................................................. 58 Consideraciones de Diseo............................................................................................ 58 Conexiones Elctricas..................................................................................................... 58 General ........................................................................................................................ 58 Conexiones de Potencia CA en el Generador............................................................ 59 Conductores de Potencia CA...................................................................................... 61 Factor de Potencia de Carga de Inicio........................................................................ 64 Aterrizado de Sistema y Equipo.................................................................................. 64 Coordinacin Selectiva................................................................................................ 67 Proteccin de Falla y Sobrecorriente con Generadores................................................ 70 Tamao de un Breaker de Circuito de Generador de Lnea Principal ....................... 70 Fuentes de Generador................................................................................................ 71 Proteccin de Sobrecarga de Generadores............................................................... 72 Voltaje Medio, todas las Aplicaciones......................................................................... 76 Generadores Enfriados por Lquido - Manual de Aplicacin CONTENIDOS 4 6 DISEO MECANICO.......................................................................... 78 Cimientos y Montaje ........................................................................................................... 78 Montaje del Generador y Aislamiento de Vibracin ................................................... 78 Provisiones para la Cimentacin................................................................................. 79 Cimentacin Aislante de Vibracin............................................................................. 79 Aisladores de Vibracin............................................................................................... 81 Resistencia a Terremotos........................................................................................... 83 Alivio de Tensin en Cableado de Potencia y Control ............................................... 84 Sistema de Escape......................................................................................................... 84 Guas Generales del Sistema de Escape................................................................... 84 Clculos del Sistema de Escape................................................................................. 89 Enfriamiento del Motor.................................................................................................... 93 Radiador Montado en el Patn .................................................................................... 93 Radiador Remoto ........................................................................................................ 95 Sistema de Radiador Remoto de Tipo De-aereacin................................................. 97 Radiador Remoto con Bomba Auxiliar de Refrigerante............................................. 97 Radiador Remoto con Pozo Caliente.......................................................................... 99 Enfriamiento de Motor Multi-Circuito, Radiadores Remotos...................................... 101 Radiadores para Aplicaciones de Radiador Remoto.................................................. 101 Enfriamiento de Combustible con Radiadores Remotos............................................ 105 Clculos de Tamao de Tubera de Enfriamiento ...................................................... 106 Ventilacin....................................................................................................................... 108 Guas Generales......................................................................................................... 108 Clculos de Flujo de Aire ............................................................................................ 111 Probado en Campo de Sistemas de Ventilacin........................................................ 111 Ventilacin de Radiador Montado en el Patn ............................................................ 111 Ventilacin de Intercambiadores de Calor o Radiador Remoto................................. 114 Ejemplo de Clculo de Flujo de Aire de Ventilacin................................................... 114 Suministro de Combustible............................................................................................. 115 Suministro de Diesel ................................................................................................... 115 Tubera de Diesel........................................................................................................ 120 Tanque de Combustible Sub-Base............................................................................. 121 Tanques de Da ........................................................................................................... 121 Suministro de Combustible Gaseoso.......................................................................... 121 Calidad del Combustible Gaseoso.............................................................................. 122 Diseo del Sistema de Combustible del Generador................................................... 124 Diseo del Sistema de Combustible del Sitio............................................................. 124 Clculos del Sistema de Combustible Gaseoso, Presin de Combustible................ 126 Reduccin de Ruido en Aplicaciones de Generador..................................................... 132 La Ciencia del Ruido ................................................................................................... 132 Ruido del Generador................................................................................................... 135 Reduccin del ruido Transmitido por la Estructura..................................................... 136 Reduccin del Ruido Transmitido por el Aire ............................................................. 136 Casetas (Cabinas) con Atenuacin de Sonido........................................................... 137 Desempeo del Silenciador de Escape...................................................................... 137 Proteccin contra Incendios............................................................................................ 137 Diseo del Cuarto de Equipo.......................................................................................... 138 Consideraciones Generales........................................................................................ 138 Generadores Enfriados por Lquido - Manual de Aplicacin CONTENIDOS 5 7 APENDICE.......................................................................................... 140 A. Definicin del Tamao del Generador con GenSize ................................................. 140 Generalidades............................................................................................................. 140 Parmetros del Proyecto............................................................................................. 141 Introduciendo Cargas.................................................................................................. 143 Definicin de los Trminos.......................................................................................... 145 Clculos Detallados de Cargas................................................................................... 145 Introduciendo las Cargas en Pasos............................................................................ 152 Consideraciones de Pasos de Carga......................................................................... 152 Guas de Secuencia de Pasos.................................................................................... 152 Recomendaciones y Reportes.................................................................................... 153 Reportes...................................................................................................................... 157 B. Arranque de Motores con Voltaje Reducido.............................................................. 159 Comparacin de Mtodos de Arranque...................................................................... 159 Arranque de Motores con Voltaje Total ...................................................................... 160 Arranque de Motores De Autotransformador, Transicin Abierta.............................. 160 Arranque de Motores De Autotransformador, Transicin Cerrada............................ 161 Arranque de Motores de Reactor, Transicin Abierta................................................ 161 Arranque de Motores de Reactor, Transicin Cerrada .............................................. 162 Arranque de Motores Estrella-Delta, Transicin Abierta............................................ 162 Arranque de Motores con Parte de Devanado, Transicin Cerrada.......................... 163 Arranque de Motores de Rotor Devanado.................................................................. 163 Arranque de Motores Sincrnicos............................................................................... 164 Nota de Aplicacin General ........................................................................................ 164 C. Voltajes y Suministros Mundiales.............................................................................. 165 D. Frmulas tiles........................................................................................................... 167 E. Mantenimiento y Servicio ........................................................................................... 168 F. Cdigos y Estndares................................................................................................. 170 Estndares de Productos Relacionados..................................................................... 170 Modificaciones de Productos...................................................................................... 170 G. Glosario ...................................................................................................................... 171 Indice de Frmulas.......................................................................................................... 179 Indice de Tablas.............................................................................................................. 179 Indice de Figuras............................................................................................................. 180 Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin GARANTIA 6 GARANTIA Garanta: Este manual se publica nicamente con propsito de informar y no debe considerarse como incluyente de todo. Si se requiere mas informacin, consulte a Cummins Power Generation. La venta del producto mostrado descrito en esta literatura est sujeto a los trminos y condiciones especificados en las polticas de ventas apropiadas de Cummins Power Generation u otros acuerdos contractuales entre las partes. No es la intencin de esta literatura agregar o aumentar a dichos contratos. La nica fuente de gobierno de los derechos y remedios del comprador de este equipo, es el contrato entre el comprador y Cummins Power Generation. LA INFORMACION, RECOMENDACIONES Y DESCRIPCIONES CONTENIDAS EN ESTA LITERATURA NO CREAN NI DAN NINGUNA GARANTIA EXPRESA O IMPLICITA, INCLUYENDO GARANTIAS DE CAPACIDAD PARA UN USO EN PARTICULAR O COMERCIALIZACION, ASI COMO TAMPOCO GARANTIAS QUE SE DESPRENDAN DE TRATOS O USOS. Cada cliente es responsable del diseo y funcionamiento de de los sistemas de sus edificios. No podemos asegurar que las especificaciones de los productos de Cummins Power Generation son apropiadas y suficientes para sus propsitos. Usted debe estar satisfecho en cuanto a ese punto. Cummins Power Generation no ser en caso alguno, responsable con el comprador o usuario en el contrato, de agravio (incluyendo negligencia), responsabilidad directa o indirecta, incidental o consecuencial de ningn dao o prdida de ningn tipo, incluyendo, pero sin limitarse a, dao o prdida del equipo, planta o sistema de energa, costos de capital, prdidas de energa, gastos adicionales en el uso de las instalaciones de energa existentes, o reclamaciones en contra del comprador o sus clientes resultando de el uso de la informacin, recomendaciones y descripciones contenidas en esta literatura. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 1 INTRODUCCION 7 1INTRODUCCION Generalidades Elmundoseestvolviendocadavezms dependientedelaelectricidad.Los suministros de electricidad son crticos para toda instalacin, y un suministro de confiable de electricidad es vital para un nmero cada vezmsgrandedeinstalaciones.Grandes edificiosdeoficinasygrandesfbricas,as comoinstalacionesdetelecomunicaciones, centros de datos y proveedores de servicios deInternetdependendeenergaelctrica queestdisponiblelas24horasdelda, sietedasalasemanaesencialmentesin interrupciones. Esta necesidad tambin est alimentadaporlacontinuaproliferacinde computadoras electrnicas en el proceso de datos,controldeprocesos,sistemasde soportedevidaycomunicacinglobal todosloscualesrequierendeunflujo continuoein-interrumpidodeenerga elctrica.Apartedelaconfiabilidad,hay cadavezmsincentivoseconmicosque favorecenlainstalacinen-sitiode generadoresimpulsadospormotor.Como resultado,losgeneradoresimpulsados por motorseespecificanrutinariamenteenla construccindenuevosedificios,as como en la adaptacin a sistemas que antes no los tenan.Estosproveendeenergade emergencia en el caso de una falla de la red pblicaysepuedenusarparareducirel costo de la electricidad en lugares donde la estructura de tarifas ofrece esa opcin. Dada suimportancia,losgeneradoresdeben especificarseyaplicarsedemaneraque suministrenenergaelctricaconfiableyde la calidad y capacidad requeridas. Lossuministrosdeenergaprincipal,a comunidadesremotasquenotienenel servicio de una red pblica, y a sitios donde laredpblicanoestdisponibledurante largosperiodosdetiempo,seestn convirtiendo tambin en una necesidad, ms que en un lujo, para muchos usuarios. Cualquieraquesealaintencindeusode energaen-sitio,laconfiabilidadenel servicio del equipo, desempeo y efectividad decostosonpreocupacionesprincipales paralosusuarios.Elpropsitodeeste manual es dar una gua a los diseadores de instalacionesparalaseleccindelequipo apropiado para la instalacin en particular, y eldiseodelainstalacinparaquese puedan satisfacer las necesidades comunes del sistema. Acerca de este Manual Estemanualdescribelaespecificaciny aplicacindegeneradoresestacionarios, impulsadospormotoresdieselydechispa, enfriadosporlquido,llamados generadoresenelcursodeestemanual. Estemanualconsistedesietesecciones principales: Diseo Preliminar, Impacto dela CargaElctricaenelTamaodel Generador,SeleccindelEquipo,Diseo Elctrico, Diseo Mecnico y Apndice. ElDiseoPreliminardescribe consideracionespreliminaresparael proyectodegenerador.Losrequerimientos de equipo e instalacinvarandependiendo delasrazonesdetenerungeneradoryla intencindesuuso.Elrevisaryentender estas razones es un til punto de partida en eldiseodelsistemaylaseleccindel equipo. ElImpactodelaCargaElctricaenel TamaodelGeneradorexplica varios tipos de carga, sus caractersticas y su impacto en eltamaodelgenerador,suoperaciny seleccindelequipo.Tambinsecubreel temadelasecuenciadeconexindelas cargas. LaSeleccindelEquipoexplicalaspartes fundamentales de un generador y su equipo perifrico,susfuncioneseinterrelacionesy los criterios para su seleccin. Se cubren las caractersticasfuncionales,criteriosde seleccin y equipo opcional necesario. ElDiseoElctricocubreeldiseode instalacindelgeneradorysistemas elctricosrelacionados,susinterfacescon lasinstalacionesytemasacercadela proteccindelacargayelgenerador.El diseoelctricoylaplaneacindeun Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 1 INTRODUCCION 8 sistemadegeneracinen-sitiosoncrticos para su operacin adecuada y confiabilidad. ElDiseoMecnicocubreeldiseode instalacin para el generador y sus sistemas mecnicosrelacionados,juntoconlas interfacesconlasinstalaciones.Eldiseo mecnico y la planeacin de un sistema de generacinen-sitio,soncriticasparaa operacinapropiadayconfiabilidaddel sistema.Lostemasincluyen,cimientosy montaje,sistemasdeescape,sistemasde enfriamiento,ventilacin,sistemasde combustible,reduccinderuido,proteccin contra el fuego y cuarto de equipos. ElApndicecontienenumerosostemas tilesincluyendogeneralidadesdelos contenidosdelsoftwareGenSizeyPower Suite.Tambinseincluyeunadiscusin sobreelarranquedemotordevoltaje reducidoytilesreferenciasalosvoltajes mundiales,temasdemantenimiento, frmulas,referenciasaloscdigosy sistemas y un glosario de trminos. Estemanualdescribelaaplicacinde generadoresestacionarios.Estemanualno cubrelaaplicacindegeneradores comercialesestacionariosqueseusenen aplicacionesmviles,loscualese considerangeneralmenteunaaplicacin incorrecta.CumminsPowerGeneration (CPG) no aprueba ninguna aplicacin mvil de sus generadores comerciales excepto en aquellas aplicaciones diseadas y probadas porCPG.Silosdistribuidoresoclientes deseanaplicarungeneradorcomercial estacionario en otras aplicaciones mviles, lo harnsolamentedespusdeunextenso anlisis, pruebas y clara comunicacin con el usuariofinalencuantoalasposibles limitaciones en el uso o el diseo de vida del generador. CPG no puede asegurar que los atributosdelproductoseanapropiadosy suficientes para las aplicaciones mviles del cliente,porlotantocadaclientedebe satisfacer ese punto l mismo. Cada cliente esresponsabledeldiseoyfuncindesu propiaaplicacineinstalacin.Unabarra negraalladoizquierdodelprrafoesuna sealdequeeltextoeneseprrafoha cambiadoodequeelprrafoesnuevo desde la ltima revisin. Manuales de Aplicacin Relacionados Cada instalacin de generador requerir de equipodetransferencia,yasean interruptoresdetransferenciaoequipode paralelismo.Elsistemaapropiadoparael trabajoysuaplicacinapropiadason crucialesparaunaoperacinseguray confiable.Lossiguientesmanualesde aplicacin de Cummins Power Generation se refieren a aspectos especficos de sistemas energadeemergencia.Puestoqueestos manualescubrenaspectosquerequieren decisiones que deben tomarse en las partes inicialesdelprocesodediseo,sedebern revisar junto con este manual. ManualdeAplicacinT-011,Sistemas AutomticosdeTransferencia.Muchas aplicacionesutilizanfuentesmltiplesde energaparaaumentarlaconfiabilidaddel sistemadeenerga.Estasamenudo incluyenelservicioderedpblicay generadoresparacargascrticas.ElT-011 cubrelosdiferentestiposdesistemade transferenciadisponiblesyconsideraciones parasuusoyaplicaciones.Lacuidadosa consideracindelossistemasde interruptoresalprincipiodeunproyecto habilitaraldiseadorparaofrecerel sistemamseconmicamenteviableyde serviciomsconfiablealusuariodelas instalaciones. ElManualdeAplicacinT-016,Equipode ParalelismoeInterruptoresdeParalelismo. ElEquipodeparalelismohacequedoso msgeneradoresfuncionencomoun generadormsgrande.Estopuedeser econmicamenteventajoso,especialmente cuando la carga total es de ms de 1000 kW. Ladecisindeusarequiposenparalelo debehacerseenlasprimerasetapasde diseo,especialmentesielespacioylasy lasnecesidadesdecrecimientofuturoson factores crticos. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 1 INTRODUCCION 9 Seguridad Laseguridaddebeserlapreocupacin principaldelingenierodiseadordela instalacin.Laseguridadinvolucrados aspectos: la operacin segura del generador ensmismo(ysusaccesorios),yla operacinconfiabledelsistema.La operacin confiable del sistema se relaciona con la seguridad porque equipos que afectan lavidaylasaludsonamenudo dependientesdelgenerador,talescomo equiposdesoportedevidaenhospitales, iluminacindesalidadeemergencia, ventiladoresdeedificios,elevadores, bombascontraincendios,seguridady comunicaciones. Consulte la seccin de Referencias Tcnicas parainformacinacercadeleyesycdigos elctricosydeincendioaplicablesaNorte Amrica, Amrica Central y Europa. Losestndaresyloscdigosalosquese refierensonactualizadoscontinuamentey requierenrevisincontinua.Elcumplimiento decontodaslasleyesaplicablesson responsabilidaddelingenierodiseadorde las instalaciones. Porejemplo,algunasreaspodranrequerir uncertificadodenecesidad,permisosde zona,permisosdeconstruccinuotros certificadosparaelsitioenparticular. Asegrese de consultarcon las autoridades localestempranamenteenelprocesode diseo. NOTA:Aunquelainformacinenestey otrosmanualesrelacionadosintentaser precisa ytil,nohaysustitutoparaeljuicio de un profesional de diseo de instalaciones hbilyexperimentado.Cadausuariofinal debedeterminarsielgenerador seleccionadoyelsistemadeemergencia son apropiados para la aplicacin. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 10 2DISEO PRELIMINAR Generalidades Eldiseodelainstalacindeungenerador requiereconsiderarelequipoylos requerimientosdelainstalacin.Estosvaran dependiendodelasrazonesparatenerun generadorylaintencindesuuso.Revisary entenderestasrazonesesunpuntoapropiado paraeldiseodelsistemaylaseleccinde equipo. Requerimientos de Energa Requerimientos Generales Lanecesidaddeelectricidaddeemergenciaes generalmentemandadaporinstalaciones obligatoriasparacumplirconlaleyde construccin,y/oelriesgodeprdidaeconmica debido a la prdida de la energa elctrica. Lasinstalacionesobligatoriasdeelectricidadde emergenciavienendelosrequerimientoslegales deconstruccinexigidosporlasautoridades locales, estatales y federales. Estas instalaciones se justificanen la base de la seguridad de la vida humana,dondelaprdidadel suministro normal deenergaelctricacrearapeligroalavidaoa lasalud.Lasinstalacionesvoluntariasdeenerga deemergenciaporrazoneseconmicasse justificantpicamenteenunareduccindelriesgo deperderservicios,datosuotrosactivos valiosos.Lasinstalacionesobligatoriasy voluntariasdegeneracinen-sitiosepueden justificarsobrelabaseincentivosdetarifas favorables ofrecidos por la red pblica. El mismo sistemadegeneracinen-sitiosepuedeusar paraestasdosnecesidadesgenerales, suponiendo que las necesidades de seguridad de vidatenganunaprioridad,esdecir,lacapacidad delgeneradorylosarreglosdetransferenciade carga. Arreglos Especficos Unampliorangoderequerimientosespecficos resultarnenlanecesidaddesistemasde generacinen-sitio.Algunasnecesidades comunes se mencionan a continuacin. Iluminacin:Iluminacindesalidapara evacuaciones,letrerosdesalidailuminados, iluminacindeseguridad,lucesdeadvertencia, iluminacindesalasdeoperaciones,iluminacin enelevadores,iluminacinenelcuartode generador, etc. PotenciadeControl:Energaparaelcontrolde calderas,compresoresdeaireyotroequipode funcin critica. Transporte:Elevadoresparaelusodel departamento de bomberos. SistemasMecnicos:Controldehumoy ventiladoresdepresurizacin,tratamientode aguas de desecho, etc. Calentamiento: Calor critico para procesos. Refrigeracin:Bancosdesangre, almacenamiento de alimentos, etc. Produccin:Energacriticadeprocesospara laboratorios,procesosdeproduccin farmacutica, etc. Acondicionamientodeespacios:Enfriamiento paracuartosdecmputo,enfriamientoy calentamientoparapersonasvulnerables, ventilacinenambientespeligrosos,ventilacin de contaminantes biolgicos, etc. Proteccincontraincendio:Bombascontra incendio, alarmas y anunciacin. ProcesamientodeDatos: SistemasUPSyde enfriamientoparaprevenirlaprdidadedatos, prdida de memoria, corrupcin de programas. SoportedeVida:Hospitales,asilosyotras instalaciones de cuidado de la salud. SistemasdeComunicacin:Servicio911, estacionesdepolic aydebomberos,sistemas de informacin pblica en rascacielos, etc. SistemasdeSeales:Controldetrficoareo, ferroviario y martimo. Tipos de Sistema y Rangos Lossistemasdegeneracinen -sitiosepueden clasificarportipoyrangodeequipode generacin.Elequipodegeneracines clasificadousandolosrangosdeemergencia, primarioycontinuo.Esimportanteentenderlas definicionesdelosrangoscuandoseaplicael equipo.Porfavorconsultelasguasa continuacin.Eltipodesistemadegeneracin en-sitioyelrangoapropiadoausarsebasanen laaplicacin.VealaTabla2-1ylas descripciones de lo siguiente. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 11 SistemasdeEmergencia:Lossistemasde emergenciaseinstalangeneralmentecomose requiereparalaseguridaddelpblicoycomolo mandalaley.Tpicamentesonparasuministrar deenergaeiluminacinduranteperiodoscortos detiempoparatrespropsitos:Parapermitirla evacuacinseguradeedificios,paraelsoporte devidayequipocrticoparapersonas vulnerables,oparasistemasdecomunicacin crticaeinstalacionesusadasparaseguridad pblica.Laleyespecificatpicamentelacarga mnima a servir. Requerimiento Mnimo Legal de Emergencia: Los sistemasdeemergenciarequeridoslegalmente, seinstalancomolomandanlosrequerimientos legalesdeseguridadpblica.Laintencintpica deestossistemasessuministrarenergae iluminacinduranteperiodoscortosdetiempo donde sea necesario para prevenir peligro o para facilitarlasoperacionesdelcontroldeincendi os. Losrequerimientoslegalestpicamente especifican la carga mnima a servir. OpcionalesdeEmergencia:Lossistemas opcionalesdeemergenciaseinstalan generalmentedondelaseguridadnoestaen juego,perolaprdidadeenergapodracausar unaprdidaeconmicadenegociooganancias, interrumpirunprocesocrticoocausaruna inconveniencia o incomodidad. Estos sistemas se instalanporlogeneralencentrosdedatos, granjas,edificioscomercialeseindustrialesy residencias.Elpropietariodelsistemaindicaque cargas se deben conectar a este. Adems de suministrar una fuente de energa de emergenciaencasodeprdidadeunafuente normal,lossistemasdegeneracinen -sitiose usan para los propsitos siguientes: EnergaPrimaria:Lasinstalacionesdeenerga primariausanlageneracinen-sitioenlugarde unsuministroderedpblica,tpicamentedonde laenergaderednoestdisponible.Unsistema simpledeenergaprimariausacuandomenos dos generadores y un interruptor de transferencia paratransferirelsuministroalascargasentre ellos.Unooelotrogeneradorfunciona continuamenteconunacargavariableyel segundogeneradorfuncionacomorespaldoen casodeunafalla,yparapermitireltiempo muertodemantenimientorequerido.Unrelojde cambiodentrodelinterruptordetransferencia alternaelgeneradorlderenunintervalo predeterminado. RasuradodePicos:Lasinstalacionesde rasuradodepicosusangeneracinen -sitiopara reduciroaplanarlaelectricidadpicoconel propsitodeahorrardineroencargospor demandas de energa. Los sistemas de rasurado depicosrequierenuncontroladorquearrancay hacefuncionarelgeneradoren-sitioenlos momentosapropiadosparaaplanarlas demandaspicodelusuario.Lageneracin instalada para propsitos de emergencia tambin se puede usar para rasurado de picos. ReduccindeTarifas:Lasinstalacionesde reduccindetarifasusangeneracinen-sitiode acuerdoaacuerdosdetarifaelctricaconlared pblica.Acambiodetari fas favorables, el usuario aceptausarlosgeneradoresyasumirunacarga especfica(kW)entiemposdeterminadosporla red,tpicamentesinexcederunespecificado nmerodehorasporao.Lageneracin instalada para propsitos de emergencia tambin se puede utilizar en la reduccin de tarifas. Carga Base Continua: Lasinstalacionesdecarga basecontinuausangeneracinen-sitiopara suministrar energa constante (kW) tpicamente a travsdeunainterconexinconlaredpblica. Estasinstalacionessongeneralmentederedes pblicas o estn bajo su control. Co-generacin:Amenudo,lageneracinde carga base continua se usa en aplicacin de Co-Generacin.Deformasimple,laco-generacin utilizalaelectricidadgeneradadirectamenteyel calordelescapeparasustituirlaenerga suministradaporlared.Elcalordedesechose capturaycualquieradelosdosesusado directamente o convertido en electricidad. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 12 El Diagrama de Una Lnea Eldiagramadesistemaelctricodeunalneaes unelemento importante para entender el sistema yelarreglodelasconexiones.Puedeser especialmentecrticoparacomunicaresa informacindurantelaplaneacin,instalacin, arranquey/oserviciodelsistema.Estos diagramas ilustran los componentes princi pales talescomogenerador(es),equipode transferenciadeenerga,relevadoresde proteccin,proteccindesobrecorrienteyel esquemageneraldeconexin.Sedebe desarrollarundiagramadeunalnealoms tempranoposibleenlaplaneacindelproyecto para ayudar el diseo del sistema. LaFigura2-1 es un tpico diagrama de una lnea de un sistema bsico de generacin. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 13 Guas para los Rangos de Potencia del Generador Losrangosdepotenciadelosgeneradoreslos publicanlosfabricantes1.Estosrangos describenlascondicionesdecargamximas permisiblesdeungenerador.Elgenerador ofrecerdesempeoyvidaaceptables(tiempo entrereconstrucciones)cuandoseaplicade acuerdoalosrangospublicados.Tambines importanteoperarelgeneradoraunacarga mnimaparalogrartemperaturasnormalesy quemarelcombustibleapropiadamente. CumminsPowerGenerationrecomiendaqueun generadoropereaunmnimode30%delrango en su placa. Lasexplicacionessiguientesdescribenlostipos derangousadosporCumminsPower Generation.LasFiguras2-2a2-5ilustranlos nivelesdecarga(T1,T2,T3,etc.)permitidos durante los diferentes rangos. Rango de Potencia de Emergencia Elrangodepotenciadeemergenciaesaplicable aaplicacionesdeemergenciadondelaenerga essuministradatodaladuracindeuna interrupcinnormaldeenerga.Nohay capacidaddesobrecargasostenidaparaeste rango(EquivalenteaPotenciaalCortede CombustibledeacuerdoaISO3046,AS2789, DIN6271yBS5514).Esterangoesaplicablea instalacionesservidaporunafuentenormaly confiabledered.Esterangosoloesaplicablea cargas variables con un factor de carga promedio de80%delrangodeemergenciaparaun mximo de 200 de operacin por ao a 100% de surangodeemergencia.Eninstalacionesdonde la operacin podra exceder 200 horas por ao a cargavariable,o25horasporaoa100%de rango,debeaplicarseelrangodepotencia primaria.Elrangodeemergenciasolodebe aplicarseenaplicacionesdeemergenciadonde elgeneradorsirvecomorespaldodeunared pblica normal. No se permite operacin paralela alaredsostenidaconesterango.Para aplicacionesquerequieranoperacinparalela conlaredsedebeutilizarelrangodepotencia primaria o carga base. 1 Los rangos para los generadores de Cummins Power Generation se publican en el paquete de software Power Suite. Rango de Potencia Primaria Elrangodepotenciaprimariaesaplicable cuandosuministreenergaelctricaenlugarde laenergacompradacomercialmente.Elnmero dehorasdeoperacinpermisiblesporaoes ilimitadoparaaplicacionesdecargavariable, peroestlimitadoparaaplicacionesdecarga constantecomosedescribeadelante. (EquivalenteaPotenciaPrimariadeacuerdoa ISO8528, y Potencia de Sobre Carga de acuerdo a ISO3046, AS2789, DIN6271, y BS5514.) PotenciaPrimariaTiempoIlimitadode Funcionamiento:Lapotenciaprimariaest disponibleduranteunnmeroilimitadodehoras deoperacinanualesenaplicacionesdecarga variable.Lasaplicacionesquerequieren cualquieroperacinacargaconstanteparalelaa lared,estnsujetasa las limitaciones de tiempo defuncionamiento.Enaplicacionesdecarga variable,elfactordecargapromedionodebe exceder70%delrangodePotenciaPrimaria.Hay una capacidad de de sobrecarga de 10% por un periodo de una horadentro de un periodo de operacin de 12 horas, pero no debe exceder 25 horasporao.Eltiempototaldeoperacinen rango de Potencia Primaria no debe exceder 500 horas por ao. PotenciaPrimariaTiempoLimitadode Funcionamiento:LaPotenciaPrimariaest disponibleduranteunnmerolimitadodehoras anualesdeoperacinenaplicacionesdecarga constantetalescomoreduccindecargao rasuradodepicosinterrumpiblesyotras aplicacionesquenormalmenteinvolucren operacinparalelaconlared.Losgeneradores podrnoperarenparaleloconlaredhasta750 horasporaoanivelesdepotenciaqueno excedanelrangodePotenciaPrimaria.Debe hacersenotarquelavidadelmotorsereducir porlaoperacinconstanteaaltascargas. Cualquieraplicacinquerequieramasde750 horasanualesdearangodePotenciaPrimaria, deber usar el rango de Potencia de Carga Base. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 14 Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 15 RangodePotenciadeCargabase(Rangode Potencia Continua) Elrangodecargabaseesaplicablepara suministrarpotenciacontinuamenteaunacarga dehasta100%delrangobasedurantehoras ilimitadas.Nohaycapacidaddesobrecarga sostenida en este rango. (Equivalente a Potencia ContinuadeacuerdoaISO8528,ISO3046, AS2789,DIN6271yBS5514).Esterangoes aplicableparaoperacindebasedered.En estas aplicaciones los generadores son operados en paralelo con una fuente de red y funcionan a cargasconstantesdurantelargosperiodosde tiempo.Esimportantegenerarunprogramade cargaprecisolomasprontoposiblepara presupuestarloscostosdelproyecto.Sitodala informacin de cargas no se encuentra disponible alprincipiodelproyecto,seharnestimaciones paralosprimerosclculosdetamao.Estos clculosdebensermodificadosconformese vayaobteniendolainformacin.Lascargasde motoresgrandes,fuentesdepotenciain-interrumpibles(UPS),impulsoresdefrecuencia variable(VFD),bombasdeincendio,yequipo mdicodediagnosticotieneunefecto considerableeneltamaodelosgeneradoresy Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 16 debenconsiderarsecuidadosamente.Las especificacionesprecisasdedesempeoen cambios,cadasdevoltajeyfrecuencia,tiempos derecuperacinduranteelarranquedemotores y aceptacin de carga en bloques tambin tienen unefectoconsiderableenladefinicindel tamao.VealaSeccin3,ImpactodelaCarga ElctricaenelTamaodelGeneradoreneste manual en cuanto a los clculos de tamao y las clasesdeinformacinnecesariaaparalos diferentes tipos de equipo de carga. Parapropsitosdeestimacinpreliminar,se puedenusarconreservalassiguientesreglas generales: Motores 0.5 HP por kW. UPS40%sobredimensionadoporun dimetroy6pulsos,o15% sobredimensionadopor6pulsosconfiltros de entrada y UPS de 12 pulsos. VFD100%sobredimensionadoamenos que sean de ancho de pulso modulado. Si es as, 40% sobredimensiona do. Cuando se carga un generador, la divisin de las cargasenbloquesopasosdecargadiscretos puedetenerunefectofavorableeneltamaodel generadorrequerido.Elusodemltiples interruptoresdetransferenciauotrosmedios (retardosdetiempo,PLC,etc.)sernecesario parapermitirqueelvoltajeylafrecuenciadel generador se estabilicen durante los pasos. Dependiendodelacargatotal(generalmente sobre500kW),puedeserventajosoponer generadoresenparalelo.Aunquees tcnicamenteposible,esgeneralmente econmicamenteprohibitivoponergeneradores en paralelo cuando la carga total es de 300 kW o menos. Consideraciones de Ubicacin Unadelasprimerasdecisionesdediseoser determinarsilaubicacindelosgeneradores serdentrodeunedificiooafueraenuncuarto propio.Elcostototalylafacilidaddela instalacindelsistemadeenergadependende ladisposicinyubicacinfsicadedetodoslos elementosdelsistemagenerador,tanquesde combustible,ductosdeventila cinysalidas, accesorios,etc.Paraubicacionesinternasy externas, considere estos puntos: Montaje del generador Ubicacindeltablerodedistribucine interruptores de transferencia Circuitosramalesparacalentadoresde refrigerante, cargador de batera, etc. Seguridadeninundaciones,incendio, heladas y vandalismo Contencindederramesaccidentalesde combustible o refrigerante Posibledaosimultneoaservicios normales y de emergencia Accesodeservicioparamantenimiento general e inspeccion es Accesoyespaciodetrabajoparatrabajos mayorescomoreconstruccionesocambios de componentes Accesoparapruebasconbancosdecarga cuandoserequieraparamantenimiento, ejercicio o certificacin Consideraciones de Ubicacin en Exteriores Ruidoysutratamiento.Sepodranrequerir barrerasdesonido.Adems,ladistancia entre el generador y el rea sensitiva al ruido reducir el ruido percibido. Hay disponibilidad decasetasacsticasytalvezserequiera cubrirlasexpectativasdelclienteol aley local acerca de ruido. Sepodrarequerirunacasetaapruebade intemperie.Comosunombreloindica,para protegerdelmedioambiente,perotambin paraproveerciertoniveldeseguridad,as como presencia esttica para el generador. Llevaracaboelarranqueyaceptacinde carga entiempos especficos y en ambientes frospodraserdifcil.Lossistemasde emergencia,comolosdefinelaleyrequieren quelatemperaturaambientealrededordel generadorsemantengaennivelesmnimos. PorejemploNFPA110,querequierequela temperaturaambientemnimaalrededordel generadorseade40F(4C),yCSA282,la cualrequierequedichatemperaturamnima seade10C(50F).Mantenerestos requerimientosdetemperaturamnimaen unacarcasamuyajustadapodraserdifcilo imposible.Podrarequerirseunacaseta aisladayposiblementeconcalefaccin.Una casetaqueestdiseadaestrictamentepara aislamientoacsticotendrmaterialaislante peropodranocontenersuficientementeel calor. Las unidades de una sola pieza que se instalanporarriba,olascasetasdetamao msgrandeestngeneralmentedisponibles conaislamiento,persianasmotorizadasode gravedad y calentadores si fuera necesario. Sepodrannecesitarvariosdispositivos auxiliaresdecalentamientoparaelarranque o el mejoramiento de la aceptacin de carga, ansilaaplicacinnoesunsistemade emergencia.Podransernecesarios Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 17 calentadoresderefrigerante,baterasyhasta aceite.Consultelaseccindeestemanual tituladaDispositivosdeCalentamientopara GeneradoresenlaSeccin4,Seleccinde Equipo para informacin ms detallada. Calentamientoyacondicionamientodel combustible.Entemperaturasfrasel combustibledieselsevolvernuboso,tupir filtrosybombasonofluirlosuficiente.Se usan combustibles combinados para resolver estosproblemas,sinembargosepodra requerircalentamientodecombustiblepara una operacin confiable. La sal en las regiones costeras puede causar problemasdecorrosinencasetaspara generador,rielesdebaseytanquesde combustibleinstaladosalaintemperie.El usodeunacasetaopcionaldealuminioyun faldn,cuandolosofrezcaCPG,se consideranunaprcticasanadeinstalacin debidoalaadicionalresistenciaala corrosin,yporlotantoserequierenpara aplicacionesenregionescosteras,definidas comoubicacionesa60millas(100km)o menos de cuerpos de agua salada. Elaccesodeservicioparareparaciones mayores,reemplazodecomponentes (radiador,alternador)oreconstruccin, debenconsiderarsealdisearcasetasy ubicacionesdegeneradorcercadeotros equiposoestructuras.Siserequieretrabajo mayor debido a altas horas de operacin, o a lafalla/daodeuncomponentemayor,los accesosserncrticos.Estosaccesos incluirncubiertas,paredesremoviblesdela caseta,espaciosadecuadosconotras estructurascercanasyaccesodelequipode apoyo requerido. Cercasdeseguridadybarrerasde visibilidad. Distancias a lmites de propiedad.Elescapedelmotordebeestardirigidolejos de ventilas y aberturas en edificios. AterrizajeSepodrnrequerirelectrodoso anillosdeaterrizajeparasistemasderivados separadamente, o para aterrizaje de equipo.Proteccin contra relmpagos Consideraciones de Ubicacin e n Interiores CuartoespecialparaelgeneradorPara sistemasdeemergencia,algunasleyes podranrequerirqueelcuartodelgenerador seasoloparaesepropsito.Tambin considereelefectoqueelflujodeventilacin tendr en otro equipo en el mismo cuarto, tal como equipo de calefaccin del edificio. Certificacin de Bomberos de la construccin delcuartoLaleytpicamenteespecifica unaresistenciaalfuegode1odoshoras mnimo.Consultealaautoridadlocalpara los requerimientos aplicables . EspaciodetrabajoElespaciodetrabajo alrededordelequipoelctricoesta usualmenteespecificadoporlaley.Enla prctica, debe haber cuando menos 3 pies (1 m)deespacioalrededordecadagenerador. Elalternadordebeserreemplazablesin quitarelgeneradoroaccesorios.Asmismo, sedebeconsideraraccesoparatrabajo mayor,(reconstruccin,oreemplazode componentescomoelradiador)desdeel diseo de instalacin. TipodesistemadeenfriamientoSe recomiendaunradiadormontadodefbrica, sinembargo,elventiladordelradiadorpuede crearpresinnegativasignificativaenel cuarto.Laspuertasdeaccesodebenporlo tanto,abrirhaciaadentrodelcuarto,otener persianas,paraquesepuedanabrircuando elgeneradorestfuncionando.Vea EnfriamientodelGeneradorenlaseccin DiseoMecnicoparaopcionesde enfriamiento adicionales. Laventilacininvolucragrandesvolmenes deaire.Undiseoptimodecuartotoma airedelexteriordeesteydescargaelaire directamentefueradelcuartoporlapared opuesta.Serequerirnventiladoresenel cuartoparaconfiguracionesdeenfriamiento opcionalesqueinvolucrenunintercambiador de calor o radiadores remotos. Escape del motorLasalidadelescapedel motordebesertanaltacomosea prcticamenteposibleenelladodelcuarto dondelosvientosdominantesalejenlos gasesdeeldelasentradasdeaireo ventilas. Almacenamientoytuberadecombustible Loaleylocalpodraespecificarmtodosde almacenajedentrodelosedificios,y restringirlascantidadesaalmacenar. ConsulteconeldistribuidordeCummins Power Generation o con el jefe de Bomberos. Serequeriraccesoparaelrellenadodelos tanques.VeaSeleccindeCombustiblemas adelante. Serecomiendaqueseincluyanprevisiones deconexinparalainstalacintemporalde unbancodecargadegeneradorenel sistema de distribucin elctrica.Laubicacindentrodeunedificiodebe permitirelaccesoparalaentregainicialdel generadoryparamstardedar mantenimientoy servicio. La ubicacin lgica preferidaparaungeneradorenunedificio basadoenestoesenelpisoinferior,cerca deunestacionamientooacceso,oenuna Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 18 rampadeestacionamientoabierta. Entendiendoqueesteesimportanteespacio deconstruccindeledifico,siseforzara unaubicacinalternativa,pienseenquese podranecesitarequipopesadoparala instalacinoserviciomayordelaunidad. Tambinsenecesitarnentregasde combustible,aceite,refrigerante,etc.Se disearunsistemadecombustiblecon tanquesdeabastecimiento,bombas,lneas, tanques de da, etc., pero el cambio de aceite yderefrigerantepodrandificultarsesilos materiales usados tuvieran que acarrearsea mano en cubetas o barriles. Lasinstalacioneseneltecho,aunque comunes,requierenmsplaneaciny consideracionesdeldiseoestructural.La vibracinyelalmacenamientoyentregasde combustible podran ser problemticos. Lasubicacioneseninterioresgeneralmente requierenuncuartodedicadocon construccinapruebadefuego.Proveerun cuartointeriordelflujodeairerequerido podrasercomplicado.Losamortiguadores defuegoenladucteraacuartosinternos generalmentenosepermiten.Idealmente,el cuartodebertenerdosparedesexteriores opuestasunaalaotraparaqueelairede admisinfluyasobreelgeneradoryse descargueporlaparedopuestaenellado donde la unidad tiene el radiador. ConsideracionesdeSeleccin de Combustible Laseleccindegasnatural,dieseloLPG afectarnladisponibilidaddelgeneradorysu tamao. Considere lo siguiente: Diesel Serecomiendadieselparaaplicacionesde emergencia.SerecomiendadieselATSM D975deGradoNo.2-Dparaunbuen arranqueymximavidademotor.Consulte alfabricantedelmotorencuantoalusode gradosalternativosdedieselparadiferentes motores. Sedebeproveerdealmacenajede combustibleen-sitio.Sinembargoeltacneo debesermuygrande.Eldieseldurahasta dosaosenalmacenaje,asqueeltanque desuministrodebeserdeuntamaoque permitalarenovacindelcombustible basadoenejerciciosprogramadosypruebas eneseperiodo.Talvezsenecesiteagregar unmicrobicidaalcombustiblesila renovacindelcombustibleesbaja,osilas condicionesdealtaquedadpromuevenel crecimiento de microbios. Los microbios en el combustiblepuedentupirlosfiltroso deshabilitar o daar el motor.ClimasfrosSedebeusarcombustible PremiumdeGrado1-Dcuandolas temperaturasambienteestnpordebajodel puntodecongelaci n.Sepodrarequerirde calentadoresdecombustibleparaprevenir quelosfiltrossetupancuandolas temperaturascaenpordebajodelpuntode nubosidaddelcombustible, aproximadamente20F(-6C)paraelNo.2-D y -15F (-26C) para el No. 1 -D. Probablementeapliquenrequerimientosde emisiones.VeaConsideraciones Ambientales. Combustible Biodiesel Loscombustiblesbio-dieselsederivandeuna ampliavariedadderecursosrenovablestales comoaceitesvegetales,grasasanimalesy aceitesdecocinar.Colectivamente,estos combustiblesseconocencomoMetilEstersde cidoGraso(FAME).Cuandoseusanen motoresdiesel,tpicamentesereducenelhumo, lapotenciaylaeconomadecombustible. Aunqueelhumosereduce,elefectoenotras emisionesvara,incrementandoalgunos contaminantes mientras otros se reducen. El bio-dieselesuncombustiblesustituto,loque significaqueeldesempeoylasemisionesdel motor no se pueden garantizar cuando se operan con este combustible2. Unamezcladehasta5%deconcentracinpor volumendebio-dieselcondieseldecalidadno debercausarseriosproblemas.Una concentracinarribadel5%ysedebenesperar seriosproblemasdeoperacin.Cumminsno apruebanidesapruebaelusodebio-diesel. Consulte a Cummins para informacin adicional. Gas Natural Noserequierealmacenajeen-sitioparala mayora de los sitios. Elgasnaturalpuedeserunaeleccinms econmicadondeestdisponiblealos rangos de presin y flujo requeridos. Sepodrarequerirunsuministroderespaldo en-sitiodeLPGparasistemasdepotencia de emergencia. Sepuedeusargasnaturaldecampoen ciertosgeneradores.Sinembargo,se 2 Cummins Power Generation no asume ninguna responsabilidad de garanta por reparaciones o incrementos encostos de operacin con bio-diesel. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 19 requierenanlisis de combustible y consultas con el fabricante del motor para determinarel derrateopotencialysilacomposicindel combustiblepodragenerardaosenel motordebidoacombustinpobre, detonacin o corrosin. Detonacinydaoalmotorpuedenresultar cuandoalgunasredesocasionalmenteagregan butanoparamantenerlapresinen lalnea.Losmotoresdegasnatural requierengasdecalidad,limpioysecopara generarsupotenciaderangoyasegurarsu trmino de vida. Laestabilidaddefrecuenciadelos generadoresdemotordechispa,podrano sertanbuenacomoladelosgeneradores conmotordiesel.Laestabilidadde frecuenciaesimportantecuandose suministra potencia a UPSs. LosclimasfrosEntemperaturasamiente debajode20F(-7C), los motores de chispa generalmentearrancanmsfcilmentey aceptancargamasrpidamentequelos motores diesel. NOTA:CumminsPowerGenerationno recomienda entubar el gas natural de alta presin(5psig[34kPa]oms )haciaadentrodelos edificios. LPG (Gas Licuado de Petrleo) LadisponibilidadlocaldeLPGdebe investigarseyconfirmarseantesde seleccionarungeneradorimpulsadopor LPG. Sedebeproveeralmacenajedecombustible en-sitio.ElLPGsepuedealmacenar indefinidamente. Laestabilidaddefrecuenciadelos generadoresdemotordechispa,podrano sertanbuenacomoladelos generadores conmotordiesel.Estoesimportantecuando se suministra potencia a UPSs. LosclimasfrosEltanquedealmacenaje deLPGdebeserdeuntamaoapropiado paraqueproveaelrangocorrectode vaporizacinalasmasbajastemperaturas esperadas.Sino,sedebeproveersuccin de lquido con un calentador de vaporizacin. NOTA:CumminsPowerGenerationno recomiendaentubarLPGdealtapresin(20 psig[138kPa]oms)hacialquidoovapor, hacia adentro de los edificios. Gasolina La gasolina no es un combustible apropiado para generadores estacionarios de emergencia debido a su volatilidad y vida en almacenaje. Combustibles Sustitutos Engenerallosmotoresdieselsepuedenhacer funcionarconcombustiblessustitutoscon lubricidad aceptable durante periodos cuando el suministrodedieselNo.2-Destemporalmente limitado. El uso de combustibles sustitutos puede afectarlacoberturadelagaranta,desempeo delmotoryemisiones.Lossiguientes combustiblessustitutosestngeneralmente dentro de los lmites prescritos: Diesel 1-D y 3-D AceitecombustibleGradoNo.2 (combustible de calentamiento) Combustibledeturbinadeaviacin GradoJetAyJetA-1(combustible comercial de jet) Combustibledeturbinadegasno-aeronutico Grado No. 1 GT yNo. 2 GTKeroseno Grado No. 1 -K y No. 2-K Consideraciones Ambientales Lo siguiente es un pequeo mtodo para evaluar lassituacionesambientalesrelacionadasconel ruido, emisiones de escape y almacenamiento de combustible.ConsulteelcaptuloDiseo Mecnico para informacin ms completa. Ruido y su tratamiento Eltratamientodelruido,siserequiere,necesita considerarsedesdelasprimerasetapasde diseopreliminar.Generalmente,losmtodos detratamientodelruidoaadirnuncostoconsiderableeincrementaranelreafsica requeridaparalainstalacin.Ungeneradores una fuente compleja de ruido que incluye el ruido del ventilador de enfriamiento, y ruido de escape. Utratamientoeficazderuidodebeconsiderar estasfuentesderuido.Ensumayorparte,los mtodosdetratamientoderuidomodificano corrigenelcaminodelruidoentreelgeneradory la gente que lo escucha. El simple hecho de usar unsilenciadordegradocrticopuedeonolograr lareduccinderuidoenunaubicacin especifica.Puestoqueelruidoesdireccional,se debeconsiderarcuidadosamentelaubicacin, orientacinydistanciadelgeneradorcon respectoaloslmitesdepropiedadolugares donde se objete contra el ruido. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 20

Leyes y Reglamentos de Ruido EnNorteamrica,laleyestatalylocalestablece niveles mximos de ruido para reas especficas. Lamayoradelosreglamentosderuidodela comunidadespecificanelmximonivelderuido permisibleenloslmitesdelapropiedad.La Tabla2-2muestraalgunasregulaciones representativasderuidoexterior.Elcumplimiento conlasregulacionesderuidorequiereun entendimientodelnivelderuidoambienteyel nivelderuidoresultanteconelgenerador funcionando a carga mxima en ese ambiente. Lasregulacionesderuidotambinexistenpara proteger la audicin del trabajador. Las personas quetrabajanencuartosdegeneradordebern usarsiempreproteccinparalosodosmientras el generador est funcionando. Reglamentos de Emisiones de Escape Losgeneradores,sinimportarlaaplicacin, podranestarsujetosaregulacionesde emisionesdeescapeanivellocal,onacionalo ambos.Elcumplimientodelasregulacionesde emisionesgeneralmenterequieredepermisos especiales.Algunaslocalidadespodrantener designacionesespecficasrequiriendo estrategiasdepost-tratamientoparalos combustiblesdelosmotoresdegasodiesel. Consulte la agencia de calidad de aire local en la fasedediseodecualquierproyectoparalos requerimientos de permisos. LaTabla2-3incluyeemisionestpicasdiesel parageneradoresde40-2000kWconescapes sintratamientoloscualessepuedenusarpara propsitosdeestimacin.Consultealfabricante delmotorparainformacindetalladaen productos especficos. EnNorteamrica,losgeneradoresmviles,(que semuevenmsdeunavezalaao)estn sujetosalacertificacindelaEPAque esencialmentelimitalasemisionesfederalesde NOxa6.9g/bphhr.Veaaundistribuidorde CumminsPowerGenerationparalosmodelos disponibles. Reglamentos de Almacenaje de Combustible Eldiseodeltanquedeabastecimientoen muchasreasescontroladoporreglamentos escritosgeneralmentecondospropsitos separados :proteccinambientalyproteccin contraincendio.Puestoquelasregulaciones,su aplicacinyexencionesvaranconlaubicacin, esnecesarioinvestigaryentenderlos requerimientos locales. EnNorteamricalasleyesdeproteccin ambientalgeneralmenteexistenanivellocaly estatal.Haydiferentesregulacionesqueaplican paratanquesdealmacenamientosobreel terrenoydebajodelterreno.Estasregulaciones cubrenlosestndaresdediseo,yconstruccin, registropruebasdetanquesydeteccinde fugas. Tambincubrenrequerimientosdecerrado, preparacindeplanesdeprevencinde derrames,provisionespararesponsabilidad Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 21 financieraycoberturadefideicomisos.Como reglageneralsujetaaverificacinlocal,se ofrecenexencionesderegulacinparatanques dealmacenamientodedieselsubterrneoso sobreelterrenoquedanservicioen-sitioa generadoresdeemergenciadonde1)la capacidaddelainstalacindealmacenajeesde 1,320 galones (500 L) o menor, 2) ningn tanque tengacapacidadmayorde660gallones(250L), y3)elcombustibleseconsumeenlas instalaciones (no se despacha). Ancuandolainstalacinestexentade regulaciones,sedebereconocerquelosgastos delimpiezapodransermuyaltosanparaun derramemuypequeoqueresultedefugas, sobrellenado,etc.Latendenciaenelalmacenaje dedieselparageneradoresensitioeninteriores yexterioreshasidohaciatanquesdeterceros certificados, de sub-base de doble pared, sobre el terreno, con deteccin de fallas y proteccincontrasobrellenados.VealaSeccin 6,DiseoMecnico,paramsinformacinen diseos de sistemas de combustible. Proteccin Contra Incendios EnNorteamrica,lasregulacionesdeproteccin contra incendio tpi camente adoptan o se refieren aunaomsdelosestndaresdelaAsociacin NacionaldeProteccincontraIncendio(NFPA). Estosestndarescubrenrequerimientostales comocapacidaddealmacenamientoen interiores, tubera de sistemas de combustible, el diseoyconstruccin delostanquesde combustible,ubicacionesdelostanques,diques y/oprovisionesparaundrenadoseguro. Consulte el estndar NFPA No. 37,Instalacin de MotoresEstacionarios .Lasautoridadesde bomberoslocalespodrantenerrequerimientos msrestrictivosointerpretacionesdelos requerimientos diferentes a los de los estndares nacionales. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 2 DISEO PRELIMINAR 22 Checklist de Diseo Preliminar Tipo de Sistema De Emergencia De Emergencia obligatorio LegalDe Emergencia OpcionalPotencia Primaria Rasurado de Picos Reduccin de Carga Carga Base Rango de Generador Rango de Emergencia Rango Primario Rango Continuo Tamao del Generador Unidad Sencilla ___kW ___kVA___PFU. Paralelas___#___kW ___kVA___PF Voltaje y Frecuencia del Generador ___Voltaje ___Hz Mono-fsico Tri-fsico Ubicacin InterioresNivel de Piso Nivel Superior Subterrneo ExterioresNivel de Piso Techo Acceso Directo para Instalar/Dar Servicio Si___ No___ Combustible DieselGas Natural LPG Suministro de Combustible Diesel Tanque seco Tanque Sub-base Tanque Externo Suministro de Combustible LPG Remocin de Vapor Succin de Lquido Caseta Protege contra la Intemperie Acstica Caseta Walk-in Sobrepuesta Regin Costera Accesorios Interruptores de Paralelismo Interruptor de Transferencia Automtico Cargadores de Batera Interfase con Red Alarmas Remotas/Monitoreo Breakers de Circuito Mdulos de Control de Paralelismo Silenciador Aisladores de Vibracin Requerimientos Especiales de Alternador Rango reducido de Temperatura 105C 80C RTDs o Termistores Sistema de Enfriamiento Radiador Montado en Unidad Radiador Remoto Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR 23 3IMPACTO DE LAS CARGAS ELECTRICAS EN EL TAMAO DEL GENERADOR Generalidades Estaseccinseconcentraenelimpactodelas cargaseneltamaodelgenerador.Es importante ensamblar un razonablemente preciso programa de cargas al principio del diseo de los proyectosdegeneracindeenerga,porquela cargaeselfactormsimportanteenladecisin deltamaodelgenerador.Sialprincipiodel diseo del proyecto no se tiene disponible toda la informacindelequipodecarganecesariapara definireltamaodelgenerador,losprimeros clculosdetamaosetendrnquebasaren estimaciones.Estodeberserseguidodere-clculoscuandolainformacinrealyprecisase hace disponible. Los diferentes tipos de cargas motores,UPSs,VFDs,equipodediagnstico mdicoybombasdeincendiotienen considerablesydiferentesinfluenciasenel tamao del generador. AplicacionesyRangosde Trabajo Rangos de Trabajo de Generador Determinarlascargasqueserequierequeel generadorsoporteesunafuncindeltipode aplicacin y trabajo requerido. Generalmente hay tresclasificacionesdetrabajoparaaplicaciones degeneradores:Emergencia,Primariay Continua.Estasclasificacionessedefinenenla Seccin2,DiseoPreliminar.Losrangos disponiblesparageneradoresvarandeacuerdo aestastresclasificaciones.Ungeneradorusado enaplicacionesdeEmergenciaesusadocomo respaldo de la fuente de potencia primaria (red) y seesperaqueseausadopocofrecuentemente, asqueelrangodeEmergenciaeselmsalto disponibleparaelgenerador.Los generadores clasificados como primarios debentrabajarhoras ilimitadasysonconsideradoslafuenteprimaria deenergaparavariascargas,asqueelrango Primarioestpicamente90%delrangode Emergencia.Enaplicacionesdetrabajo Continuo,seesperaqueelgeneradorproduzca lasalidaestablecidadurantehorasilimitadasa cargaconstante(aplicacionesdondeel generadorseaoperadoenparaleloconuna fuentederedycargadodebase),asqueel rangoContinuoestpicamenteel70%delrango de Emergencia. La capacidad de llevar carga del generadoresunafuncindelavidaesperadao del intervalo entre reconstrucciones. Aplicaciones Obligatorias y Opcionales Fundamentalmentelasaplicacionesde generadoresestnagrupadasendoscategoras bsicas,aquellasobligadasporlaleyylas regulaciones,yaquellasquesedeseanpor economa(generalmenteasociadascon disponibilidadyconfiabilidaddelaenerga). Estascategorasimpulsarnunjuego completamentediferentedeeleccionescuando lasdecisionessedebenhacerencuantoaque cargas se conecten al generador. Obligatoriasporlaley:Estassonlasquelas autoridadesjuzgancomorequeridaslegalmente deemergenciadondelaseguridaddeviday soporte de vida son de mxima importancia. Este tipo de aplicaciones estn estipuladas en cdigos deconstruccin,ocdigosespecficosparala seguridaddevida,einvolucrantpicamente instalacionesdecuidadodelasalud(hospitales, asilos,clnicas)construccinderascacielosy lugaresdeasamblea(teatros,centrosde conferencias,instalacionesdeportivas,hoteles). Tpicamente el generadorproveer de energa de respaldoacargascomoiluminacindesalida, deteccindefuego,ventilacin,sistemasde alarma,elevadores,bombasdeincendio, sistemas de comunicacin de seguridad pblica y hastaprocesosindustrialesdondelaprdidade energacreaunpeligroalavidaoalasalud. Otrossistemassonlegalmenteobligatorios cuandosedeterminaquelaprdidadeenerga delarednormalconstituyeunpeligrou obstaculizara las labores de rescate o bomberos. Paradeterminarlascargasmnimas alasque debesuministrarelgenerador,consulteconla autoridadlocalylosestndaresrelacionados.Se podranaplicarcargasopcionalesadicionalesal generador en la mayora de las aplicaciones si lo aprueba la autoridad local. EmergenciaOpcional :Estetipodesistemasse hahechomasfrecuenteconformela disponibilidaddelaenergasehahechoms crtica.Estossistemasdanenergaa instalacionestalescomoedificiosindustrialeso comercialesysirvencargascomocalefaccin, refrigeracin,procesodedatos,comunicaciones yprocesosindustrialescrticos.Losgeneradores sonjustificablesdondelasprdidasdeenerga delaredpodrancausarincomodidadola interrupcindeprocesoscrticosqueamenacen productos o equipo de proceso. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR 24 PrimariayContinua:Lasaplicacionespara generadoresquesuministranenergadetrabajo primarioocontinuosehacencadavezms presentesenpasesendesarrolloyenmuchas aplicacionesgeneracindeenergadistribuida. Existenmuchasoportunidadesconlasredesdel ladodelageneracinyclientesdelasredesdel ladodelconsumo.Ladesregulaciny regulacionesambientalesmsestrictastienena lasredespblicasdeelectricidadbuscando produccinydistribucindeenergadeformas alternativasalaconstruccindenuevasplantas generadorascentrales.Elrasuradodepicos,y estructurasdetarifasinterrumpiblessonalgunas delasformasenquesebuscasatisfacerla crecientedemanda.Losclientesdelasredes estnusandolaco-generacinparareducirla demanda pico de la red ycontinanpersiguiendo oportunidadesdeco-generacindondela demanda simultnea de energa y calor existen. Encualquiercaso,unodebeestarconsientede quelosgeneradoressonunapequeafuentede energa comparados con la red pblica normal, y lascaractersticasdeoperacinconcarga pueden tener un profundo efecto en la calidadde laenergasielgeneradornoesdeltamao apropiado.Dadoelhechodequeungenerador esunafuentelimitadadeenerga,sedeben esperaralteracionesenelvoltajeylafrecuencia cadavezqueseleconectenodesconecten cargas.Estasalteraci onessedebenmantener dentrodeloslmitesaceptablesparatodaslas cargasconectadas.Adems,habrdistorsinde voltajeenlasalidadelgeneradorcuandose conectencargasno-linealesqueproduzcan corrientesarmnicas.Ladistorsinpuedeser considerablementemasgrandecuandoseopera de un generador que de la red pblica, y causara calentamientoadicionalenelgeneradoryel equipodecargasinosemantieneobservada. Consecuentemente,parasuministrarenerga adecuadadefuncionamientosenecesitan generadoresmsgrandesdelonecesariopara limitarlasalteracionesdevoltajeyfrecuenciadurantelastransicionesporcargayparalimitar ladistorsinarmnicacuandosedaservicioa cargasno-linealescomocomputadoras,UPSsy VFDs. Losprogramasdedefinicindetamaode generador,permitenenelpresentelaseleccin precisadelgeneradorydanunaltonivelde confianza en la compra de un sistema de tamao justoparasusnecesidades.Mientrasquela mayora de los ejercicios de definici ndetamao degeneradorsellevanacabodemejormanera conprogramascomoGenSizedeCummins PowerGeneration,(VeaApndiceA),oconla ayuda de un representante del fabricante, es aun muyeducativosaberqueesloquesenecesita paraseleccionarelgeneradorcorrectoparasu aplicacin. Ademsdelacargaconectada,muchosotros factoresafectaneltamaodelgenerador: requerimientos de arranque de cargas tales como motoresysuscargasmecnicas,imbalancesde cargamonofsica,cargasnolinealescomo equipoUPS.Restriccionesdecadadevoltaje. cargas cclicas etc. Entendiendo las Cargas RequerimientosdeArranquey Funcionamiento de Carga La potencia requerida por muchos tipos de carga puedesermuchomasaltacuandosearrancala cargaqueloqueserequiereparasu funcionamientocontinuoestable(lamayorade lascargasmovidaspormotoresquenoemplean algntipodeequipodearranquesuave). Algunascargastambinrequierendeenerga picodurantelaoperacinqueduranteel funcionamiento(soldadurasoalgnequipo mdicoporejemplo).Otrascargas(no-lineales comoUPSs,computadoras,VFDsyotrascargas electrnicas)causanexcesivadistorsindel generadoramenosqueelgeneradorseadeun tamaomasgrandedeloaqueserequierepara alimentar la carga. La fuente de energa debe ser capazdesuministrartodoslosrequerimientos operativos de la carga. Durantecondicionesdearranqueodecarga pico, lastransicionesrepentinas de carga pueden causaralteracionesdevoltajeyfrecuencia dainosalascargasconectadas,olo suficientementegrandesparanoarrancar exitosamenteuoperarapropiadamentesiel generador es de un tamao menor. Mientras que algunascargassonbastantetolerantesalas transicionesdecortotiempo,otrascargasson muysensibles.Enalgunoscasoselequipode cargapuedetenercontrolesprotectoresque causenquelacargaseapagueenestas condiciones.Aunquenotancrticas,otras condiciones como lucesparpadeanteso jaloneos momentneosenelevadorespuedensercuando menos, incomodas. Ungeneradoresunafuentelimitadadeenerga entrminosdepotenciadelmotor(kW)yvolt-amperesdegenerador(kVA) independientementedelsistemadeexcitacin. Debidoaesto,lastransicionesdecarga causaran excursiones de transicin en el voltaje y lafrecuencia.Lamagnitudyduracindeestas Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR 25 excursiones son afectadas por las caractersticas delacargayeltamaodelgeneradorrelativoa lacarga.Ungeneradoresunafuente relativamentegrandedeimpedanciacuandose comparaconuntpicotransformadordered pblica,VeamsinformacinenlaSeccin4, Seleccin de Equipo. Secuenciacin de Pasos de Carga Enmuchasaplicacionespuedeser recomendablelimitarlacantidaddecargaqueel generadorrecibaoarranqueenunsolo momento. Las cargas generalmente son pasadas algeneradorensecuenciaparareducirlos requerimientosdearranquey,porlotanto,el tamaodelgeneradorrequerido.Estorequiere controldelascargasyequipoparaconectarla cargaalgenerador1.Interruptoresmltiplesde transferenciasoncomnmenteusadosparaeste prepsito.Losinterruptoresdetransferencia individualessepuedenajustarparaconectar cargasendiferentesmomentosusandoajustes estndarderetardodetiempodetransferencia paraescalonarlascargas.Serecomiendaun retardodetiempodeunoscuantossegundos parapermitirqueelgeneradorestabiliceel voltajeylafrecuenciaentrelospasosdelas cargas.Esto,porsupuesto,significarque cualquiercargadeemergenciauobligatoriapor la ley,debernconectarseprimeroparacumplir losrequerimientoslegales.Lascargasque requieranmsenergadearranque,como motoresconcargasgrandes,debenarrancarse mientrashayunacargamnimaconectada.Las cargasdeUPSspuedendejarsehastaelltimo puestoquelacargadeestosestasoportadapor batera. Conesainformacinbsica,lascaractersticas deoperacindecargasindividualessediscuten adelante. Tipos de Carga CargasdeIluminacin:Losclculos de iluminacinsonmuydirectos,unasumadel wattajedelaslmparasodelvoltajerequerido paracircuitosdeiluminacin,maselwattaje requeridoporlasbalastras.Lostiposcomunes deiluminacinsonincandescentes,focos estndarquetpicamenteusanunfilamentode tungsteno,fluorescentes,unalmparadegas ionizadoimpulsadaporunabalastra,tambin aplicaparailuminacindedescargadegasy descargadesodioabajapresin,sodiodealta 1 Cummins Power Generation ofrece sistemas de control de carga en cascada basados en red.presin,etc.LasTablas3-1y3-2contienen algunos datos representativos tiles. CargasdeAireAcondicionado:Lascargasde aireacondicionadosonespecificadas generalmenteentoneladas.Paraestimarlos requerimientosdepotenciaenkilowatts,seusa unaconversinde2HP/toncomounestimado muyconservadordelacargatotaldeunaunidad debajaeficiencia.SiquiereUD.untamaoms exactoyconocelascargasdemotordelos componentesindividualesdelequipodeaire acondicionado,smelasindividualmenteyllegue aunfa ctordedemandaparalascargasque podran arrancar simultneamente. CargasdeMotor: Hay una gran variedad de tipos demotorytiposdecargasconectadasaesos motores,cadaunadelascualesafectalas caractersticasdearranqueyfuncionamientodel motor.Acontinuacin,unadiscusindemuchas deestascaractersticasysusefectosenla definicin del tamao del generador. Alta y Baja Inercia:Elmomentodeinerciadeuna masa rotatoria, como un motor y su carga, es una medidaalaresistenciadeaceleracinporel torquedearranquedelmotor.Eltorquede arranquerequieremaspotenciadelmotordel generador(SkW)quelacargaen funcionamiento.Msquetenerquehacer clculos,sinembargo,esgeneralmente suficiente caracterizar las cargas como cargas de altainerciaycargasdebajainerciaparael propsitodedeterminarlapotenciademotor necesariaparaarrancaryacelerarlascargasde motor. Por lo tanto, las cargas de baja inercia son aquellasquepuedenacelerarsecuandose puedeasumirunfactordeserviciode1.5o menos,mientrasque,lascargasdealtainercia sonaquellasdondesedebeasumirunfactorde Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR 26 serviciomasgrandede1.5.Sedebeasumirun factor de servicio ms alto para cargas pulsantes o mecnicamente desbalanceadas.LaTabla3-3 muestra la categorizacin de cargas comunes. *Ventiladoresobombasexcepcionalmentegrandesque trabajancontracabezasaltas,podrannocalificarcomo cargas de baja inercia. Si no est seguro, asuma que es de alta inercia. **Lascargasdealtainerciaincluyencargaspulsanteso mecnicamente desbalanceadas. Msde50HP:Unmotorgrandearrancadoa travsdelalneaconungenerador,representa unacargadebajaimpedanciaenmientrasest encondicinderotorbloqueadoodecada inicial.Elresultadoesunacorrientealtade entrada,tpicamente6veceslacorrientede rango.Laaltacorrientedeentradacausaqueel voltaje del generador caiga. Esta cada de voltaje estcompuestadelacadainstantneade voltajedetransicinylacadadevoltajede recuperacin. Lacadainstantneadevoltajedetransicin ocurreenelinstantequeelmotorseconectaal generadoryesunafuncindelasimpedancias relativasdelgeneradoryelmotor.Lacada instant neade voltaje es la cada de voltaje cuya prediccinseencuentraenlascurvasdecada publicadasenlashojasdedatosdelalternador2. Estas curvas de cada dan una idea de lo que se puedeesperardelacadainstantnea, asumiendoquelafrecuenciaesconstante.Siel motorsedesaceleradebidoalarranquede equipodemuchoskW,lacadadevoltajede transicinpodraexagerarsealdisminuirse(por mediodelacaractersticadeempatamientode torquedelregulador)laexcitacindelalternador para ayudar al motor a recuperar la velocidad. Despusdeladeteccindedelacada instantneadevoltajedetransicin,elsistema 2 Las curvas de cada de voltaje de los equipos de Cummins Power Generation estn disponibles enPower Suite Libray.deexcitacindelgeneradorrespondeal incrementarlaexcitacindepararecuperarel voltajederango,almismotiempoqueelmotor estacelerandoavelocidaddefuncionamiento (asumiendoqueelmotordesarrollesuficiente torque).Eltorquedelmotor,paramotores de induccin,esdirectamenteproporcionalal cuadradodelvoltajeaplicado.Laaceleracindel motoresunafuncindeladiferenciaentreel torquedelmotorylosrequerimientosdetorque delacarga.Paraevitarexcesivostiemposde aceleracinoparodelmotor,elgeneradordebe recuperarelvoltajederangolomspronto posible. Lamaneraenqueelvoltajedelgeneradorse recupera es una funcin de los tamaos relativos delgeneradoryelmotor,potenciadelmotor (capacidadenkW)ylacapacidaddeforzarla excitacindelgenerador.Variosmilisegundos despusdelacadainicialdelvoltajede transicin,elreguladordevoltajeaplicavoltaje total de fuerza al excitador del generador, lo cual resultaenuncrecimientodelcampoprincipalde corrientedeacuerdoalasconstantesdetiempo delexcitadorycampoprincipal.Los componentesdelgeneradorestndiseadosy empatadosparalograreltiempoderespuesta ms corto posible y al mismo tiempo mantener la estabilidaddelvoltajeyevitarlasobrecargadel motor. Los sistemas de excitacin que responden demasiadorpidooquesondemasiadorgidos puedendehechosobrecargarelmotorcuando arrancanmotoresdetamaogrande. Dependiendodeloseverodelacarga,el generadorsedeberecuperarhastasuvoltajede rangodentrodevariosciclos,ocuandomucho en unos cuantos segundos. Paraaplicacionesdearranquedemotores, debenconsiderarselacadainicialdevoltajede transicinyelvoltajederecuperacin. Un generadordebetenereltamaodemaneraque no exceda la cada de voltaje de transicin inicial especificadaparaelproyecto,yasmismo que eserecupereaunmnimode90%dedesu rango de voltaje de salida con la aplicacin de los kVAdelmotorbloqueado.Porlotantoelmotor puedeentregar81%(0.9x0.9=0.81)desu torque de rango durante la aceleracin, lo que ha demostrado ser adecuado para la mayora de las aplicacionesdearranque.Enlugarde especificacionesnicasparaelproyecto,una cadadevoltajedearranqueseconsidera aceptable en una situacin de arranque de motor. Seencuentrandisponiblesvariostiposde arrancadoresdemotordevoltajereducidopara reducirloskVAdearranquedeunmotoren aplicacionesdondeeltorquereducidodelmotor Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR 27 esaceptable.ElreducirloskVAdearranquedel motorpuedereducirlacadadevoltaje,el tamaodelgeneradorydarunarranque mecnicomssuave.Sinembargo,comose explicaacontinuacin,sedebetenercuidado cuandoseaplicanestosarrancadoresalos generadores. MtodosdeArranqueTrifsicos:Hayvarios mtodosdisponiblesparaarrancarmotores trifsicos, como sesumarizanenlaTabla3-4 y comoseexplicanmsadetalleenelApndice C-ArranquedemotordeVoltajeReducido.El mtodomscomndearranqueeselarranque contodalalnea(voltajetotal).Los requerimientosdearranquedelmotorsepueden reduciraplicandoalgntipodearrancadorde voltaje reducido o de estado slido,resultandoen ungeneradormspequeo.Sinembargo,se debetenercuidadocuandoseaplicanestos mtodosdearranquereducido.Puestoqueel torquedemotoresunafuncindelvoltaje aplicado,cualquiermtodoquereduceelvoltaje delmotortambinreduceeltorquedelmotoren elarranque.Estosmtodosdearranquesolose debenaplicaracargasdemotoresdebaja inerciaamenosquesepuedadeterminarqueel motorproducirtorqueadecuadoparala aceleracinduranteelarranque.Adicionalmente estos mtodos de arranque pueden producir altas corrientesdeentradacuandocambiande arranque a funcionamiento (si la transicin ocurre antes de que el motor alcance velocidad de operacin),loqueresultaenrequerimientosde arranque que se acercan a un arranque con toda lalnea.Sielmotornoalcanzavelocidadde operacincercanaaladerangoantesdela transicin,puedenocurrircadasdevoltajey frecuenciaexcesivoscuandoseutilizanestos arrancadores con generadores. Si no est seguro decmoreaccionarnelarrancadorylacarga, asuma arranque con toda la lnea. ImpulsoresdeFrecuenciaVariable(VFDs):De todas las clases de carga no lineal, los VFDs que seusanparacontrolarlavelocidaddelos motoresdeinduccin,inducenlamsalta distorsinenelvoltajedelgenerador.Se requierenalternadoresmsgrandespara prevenirelsobrecalentamientodelalternador debidoalascorrientesarmnicasdeinducidas porelimpulsordefrecuenciavariable,ypara limitar la distorsin de voltaje del sistema al bajar la reactancia del alternador. Porejemplo,lascargasdeVFDdetipoinvertido defuentedecorrienteconvencional,enun generadordebensermenoresque aproximadamenteel50%delacapacidaddel generador para limitar la distorsin armnicatotal amenosde15%.MsrecientementeVFDsde AnchodePulsoModuladosehanhechoms efectivos en los costos e inducen armnicos ms bajos.Elalternadornecesita sersolo40%ms grande para estos impulsores. Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR 28 Para aplicaciones de velocidad variable, defina el tamaodelgeneradortomandoencuentael rangodelaplacadelimpulsor,noelrangodel motor impulsado. Los armnicos podran ser mas altosconelimpulsoroperandoacargaparcialy podraserposiblequeunmotormsgrande, hastadelacapacidadtotaldelimpulsor,se instale en el futuro. LetradeCdigodeMotorNEMA:En Norteamrica,elestndarNEMAparamotoresy generadores(MG1)designarangosaceptables parakVAdearranquedemotorconLetras CdigodelaAalaV.Eldiseodelmotor debelimitarloskVAdearranque(rotor bloqueado)aunvalordentrodelrango especificadoporlasLetrasCdigoindicadasen elmotor.ParacalcularloskVAdearranque, multipliqueloscaballosdelmotorporelvaloren laTabla3-5quecorrespondaconlaLetra Cdigo.LosvaloresenlaTabla3-5sonlos promediosdelosrangosespecificadosdelos valores de las Letras Cdigo. DiseodeMotoresTrifsicos:EnNorteamrica, losmotoresdediseodetipoB,C,oDson motores trifsicos de induccin tipo caja de ardilla clasificadosporNEMA(AsociacinNacionalde FabricantesElctricos)conrespectoaelvalor mximodecorrienteconelrotorbloqueadoy valoresmnimosdetorqueconelrotor bloqueado,torquedesubidaytorquederotura. Losmotoresdetipodealtaeficienciason motores de induccin de jaula de ardilla trifsicos de eficiencia alta, con valores mnimos de torque similaresalosdediseotipoB,peroconuna corrientederotorbloqueadoyeficienciadecarga totalnominalmasaltas.VealaTabla3-6para losvaloresestndarnominalesdemotoresde diseo B, C, y D y de alta eficiencia. Diseo de Motores Mo nofsicos:Vea laTabla 3-7paravaloresestndarnominalesparamotores de induccin monofsicos. CargasdeUPSs(FuentesdePoder Ininterrumpibles):Unafuentedepoder ininterrumpible(UPS)estticautiliza rectificadores de control de silicn (SCRs)u otros dispositivos estticos paraconvertirelvoltajeCA avoltajeCD.ElvoltajeCDseutilizapara producirvoltajeCAatravsdeuncircuitode inversinenlasalidadelUPS.ElvoltajedeCD seutilizatambinparacargarlasbateras,el medio de almacenaje de las UPSs. Los SCRs de cambioenlaentradareducenlascorrientes armnicasenelalternadordelgenerador,Los efectosdeestascorrientesincluyen calentamientoadicionaldedevanados,eficiencia reducida,ydistorsindelaondadeCA.El resultadoesunrequerimientodeunalternador msgrandeparaunasalidadadadekWdel generador. LosdispositivosUPSpuedentambinser sensitivosalascadasdevoltajeyexcursiones defrecuencia.Cuandoelrectificadorest rampeandohaciaarriba,bandeosrelativamente altosenlafrecuenciayelvoltajepuedenocurrir sinmolestarlaoperacin.Sinembargounavez quesehabilitaelsobrepaso,lafrecuenciayel voltajedebenestarmuyestablesosedisparar la alarma. Los problemaspasadosenteincompatibilidadde generadoresyUPSsllevaronamuchasideas incorrectasacercadeltamaodelgenerador paraestetipodecargas.Enelpasado,los proveedoresdeUPSsrecomendaban sobredimensionarelgeneradordosotresveces sobreelrangodelUPS,peroentoncestenan aunmsproblemas.Desdeentonceslos fabricantes de UPSs han resuelto el problema de laincompatibilidadyahoraesmsefectivoen cuantoacostosrequerirUPSsquesean compatiblesconelgeneradorque sobredimensionarelgenerador significativamente. Cuandodefinaeltamaodelgeneradoruseel rango de la placa del UPS, an si el UPS no vaya a estar completamente cargado,ms el rango de labatera.ElUPStendrtpicamenteuna capacidaddecargadelabaterade10a1%de surangoUPS.Silasbaterassedescargan cuandoelUPSestoperandoconelgenerador, elgeneradordebesercapazdesuministrarla cargadesalidayelcargadodelasbateras.La mayoradelosUPSstieneunlmiteajustablede corriente. Si este lmitese ajusta al 110-150% del rango del UPS, esa es la carga pico que el Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR 29 generador necesitar suministrar inmediatamente despusdeunafalladeenergadered.Una segunda razn para utilizar el rango total del UPS esquesepodranagregarcargasadicionales hasta el rango de la placa en el futuro. Lo mismo aplicaparasistemasredundantesdeUPS. Definaeltamaodelgeneradorparalosrangos depalcacombinadosdelosUPSindividualesen aplicacionesdonde,porejemplo,unUPSse instalapararespaldaraotroyhaydosenlnea todo el tiempo con 50% o menos de la carga. Debidoaquesoncargasnolineales,losUPS inducenarmnicosenlasalidadelgenerador. LosDispositivosUPSequipadosconfiltrosde entradadearmnicos,tienemenoscorrientes armnicasquelosquenoestnequipadosas. Losfiltrosarmnicosdebenreducirseodejarse fuera por medio de un interruptor cuando la carga en el UPS es pequea. Si no, estos filtros pueden causarunfactordepotenciainicialenel generador.VeaCargadeFactordePotencia InicialenlaseccindeDiseoMecnico.El nmeroderectificadores(pulsos)tambindicta el grado de sobredimensin del generador que se requiere. Un rectificador de 12 pulsos con un filtro armnico resulta en el generador de tamao ms pequeo recomendado. LamayoradelosdispositivosUPStieneuna funcindedelimitacindecorrientepara controlarlacargamximaqueelsistemapuede aplicarasufuentedepoder,lacualseexpresa como un porcentaje de el rango de carga mximo del UPS. El total de la carga que el UPS aplicaa susuministroescontroladoaesevalorlimitando su rango de carga de la batera. Si por lo tanto, la carga mximaes limitada al 125% y el UPS est Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR 30 operando a 75% de su capacidad de rango, el cargadodelabateraestlimitadoa50%del rangodelUPS.AlgunosdispositivosUPS reducenlacargadelabateraaunvalormas bajoduranteeltiempoqueelgeneradoresta energizando el UPS. Cargas de Cargador de Bateras:Los cargadores debaterastpicamenteusanrectificadoresde silicn(SCRs).Uncargadordebaterasesuna carganolineal,locualrequiereunalternador sobredimensionadoparaacomodarelcalor adicional y minimizar la distorsin armnica cau- sadaporlascorrientesarmnicasinducidaspor elcargador.Elnmeroderectificadores(pulsos) dictaelgradodesobredimensionadodel generador.Unrectificadorde12pulsosresulta en el generador ms pequeo recomendado. EquipoMedicodeImagen(RayosX,CatScan, MRI): El equipo de imagen como los rayos X, Cat Scan y MRI producen caractersticas de arranque yfuncionamientonicasquesedeben consideraraldefinireltamaodelgenerador.La carga pico kVA (kVP x ma) y cada permisible de voltajesonfactoresesencialesparadefinirel tamaodeungeneradorparaaplicacionesde imagenmdica.Dosfactoresadicionalesdeben Generadores Enfriados por Lquido- Manual de Aplicacin 3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAO DEL GENERADOR 31 comprenderseparatodaslasaplicacionesde imagen mdica. Primero,cuandoelequipodeimagenmdicaes energizadoporungenerador,laimagenpodra serdiferentequecuandoestasiendoenergizado por la red pblica.Larazndeestoesdebidoa la diferencia en las caractersticas de la cada de voltaje.ComoilustralaFigura3-1,lacada tenderaserconstantecuandolafuentede energaeslaredpblica.Losintentosdel reguladordevoltajedelgeneradorporregularel voltajetambinafectanlacaractersticadela cada. Segundo, entre el tiempo que el operadorhaceel ajusteparalaimagenyeltiempoquetomanla imagen,nodebenocurrirgrandescambioselas cargascomolasdeelevadoresoaires acondicionados arrancando o detenindose. Elequipodeimagenmdicaesgeneralmente diseadoparausarseenergizadoporlared pblica. La mayora de los equipos, sin embargo, tieneuncompensadordevoltajeenlnea, ajustableyaseaporelinstaladoroeloperador. Enaplicacionesdondeelgeneradoreslanica fuentedeenerga,elcompensadordelnea puedeajus tarseparalacadadevoltaje esperada con el generador. Cuando el equipo deimagen ha sido ajustado para energa de la red pblica,elgeneradortendrqueimitarlacada devoltajedelaredlomsposible.Por experiencia, se pueden obtener imgenes satisfactorias cuando el rango kVA del generador alternador es cuando menos de 2.5 veces el kVA picodelequipodeimagen.Sepuedeesperar unacadadevoltajede5a10%cuandose defineeltamaodelgeneradorporestemedio. EnlaTabla 3-8selistanloskVApicoyloskVA degeneradorrequeridosparaequipodeimagen de diferentes rangos. AplicacionesdeBombadeIncendio3:Sedebe darespecialconsideracinalasbom