Operación y Mantenimiento Preventivo de Grupos Electrógenos Expositor: Jaime Acuña J. www.stmeu.com/wp
TABLA DE CONTENIDO • Generalidades de una planta eléctrica • Descripción física y funcional de una planta • Técnicas de instalación y montaje.
• Acondicionamientos mínimos del sitio.
• Conexiones eléctricas de potencia y control. • Puestas a tierra.
• Calculos de carga para un grupo electrógeno.
TABLA DE CONTENIDO • Criterios de selección de los grupos electrógenos.
Generalidades
Descripción de una planta eléctrica
2.-Generador 1.-Panel de control
3.-Motor Diesel
4.-Radiador
5.- Base o patín Tanque de combustible.
Funcionalidad
Esquema general de un Grupo Electrógeno
Tablero de Control
Combustible ( Energía Química)
Motor
Generador C.A.
Térmico
Interruptor Protección
Energía Mecánica
Chasis
Energía Eléctrica
Las conversiones de energía
Energía Mecánica
Combustible ( Energía Química)
Motor
Energía Eléctrica
Generador C.A.
Térmico
Combustible
Motor
Energía Mecánica
Generador
Energía Eléctrica
Kcal
Rendimiento
KWm.h
Rendimiento
KWe.h
Potencia Química
Motor
Potencia Mecánica
Generador
Potencia Eléctrica
Kcal/seg.
Rendimiento
KWm
Rendimiento
KWe
Consumo=lts/KWe.h o m3/KWe.h
Las perdidas de energía
Energía mecánica (Aprox. el %32)
Energía química
Motor Térmico
Energía eléctrica (Entre el %88 y %95)
Generador C.A.
Energía activa Aprox.%80 Energía reactiva Aprox.%20
Calor perdido por perdidas en el cobre y el hierro. (Entre el %5 y el %12) Calor perdido por radiación (Aprox. el %8) Calor perdido por refrigeración (Aprox. el %31) Calor perdido por el escape (Aprox. el %29)
Descripción de una planta eléctrica 1.-Panel de control
2.-Generador 3.-Motor Diesel
5.- Base o patín Tanque de combustible.
4.-Radiador
Función de la planta eléctrica Grupo Electrógeno
Producción de energía eléctrica.
Sub-estación eléctrica.
Distribución de energía eléctrica
Sistema integrado de respaldo de energía de emergencia Grupo Electrógeno de Emergencia + UPS
Distribución de energía eléctrica
Producción de energía eléctrica.
Sistema de transferencia y Sub-estación de distribución.
Función de la planta eléctrica Grupo Electrógeno de Emergencia
Producción de energía eléctrica.
Sistema de generación contínua.
Distribución de energía eléctrica
Definición de Potencias
NORMA ISO 3046-1 Define condiciones ambientales standard para definición de
potencias - Altura : 300 mts. Sobre nivel del mar - Temperatura: 27ºC - Humedad relativa: 60%
Tipos de servicio y rangos de potencia de diseño
NORMA ISO 8528-1 Define los servicios y ratings de generación
- Base Load - Prime Power - Stand by continuo - Stand by maximun
• TECNICAS DE INSTALACION PARA UNA PLANTA ELECTRICA. • ACONDICIONAMIENTOS MINIMOS.
Montaje y conexión Factores a considerar • • • • • • • •
Ventilación Espacio Ruido Sistema de escape. Nivelación y Anclaje. Conexiones electricas y cableado Protecciones electricas. Refrigeración.
Sistema de escape
Sistema de escape
Silenciador, flexible.
Silenciador, flexible.
Silenciador, flexible.
Ventilación
Ventilación
Nivelación y anclaje • Base en concreto 3000 psi, al menos 15 cm de profundidad. • Utilizar los agujeros de anclaje • Utilizar pernos de anclaje
Anclaje de plantas eléctricas.
Combustible
Combustible
Combustible
Combustible
Montajes y conexiones eléctricas
Enfriamiento
Enfriamiento
Enfriamiento
Enfriamiento
• CONEXIONES ELECTRICAS DE POTENCIA Y CONTROL.
Sistema de interconexión eléctrica del generador a la transferencia. •La planta eléctrica debe situarse lo mas cerca al tablero general de distribución , trasformador o tablero de circuitos , con el fin de evitar sobre costos en los tendidos de las acometidas eléctricas. •Use el calibre apropiado en cable THW, para uso en interiores y exteriores, si la acometida es
de largas distancias y a la intemperie, para un ahorro en costos de instalación, utilice poste de luz y ca-bleado ACCR (sin recubrimiento de caucho en aluminio), para ello consulte con la EMPRESAS PUBLICAS de su región, se evitara errores y sanciones por una inadecuada instalación. •Para el tendido de Cables en recintos cerrados puede hacer a través de tubería de PVC en el diámetro apropiado y de acuerdo a números de cables a utilizar o en bandejas porta cables si la manipulación del cableado es difícil por su diámetro.
Conexiones técnicas de las instalaciones eléctricas del generador a la carga. • Calibre del cable thw cobre –corriente máxima + 20%
• Cable ponchado. Evitar puntos calientes. • Calcular caidas de voltaje, Regulación.
• Respetar No. De cables por ducto. • Utilizar ducto conduit o canaleta apropiada
Sistema de interconexión eléctrica del generador a la transferencia.
Cableado en bandeja porta-cable.
Protecciones eléctricas
• Breaker termo-magnético instalado a la salida del generador.
Protecciones eléctricas
Barrajes a la salida del generador
Protecciones eléctricas
• PUESTAS A TIERRA DEL GENERADOR.
• Puesta a tierra de la planta eléctrica.
• Tierra apropiada: max. 5 Ohms, calibre igual a la tierra interna del equipo.
Protecciones eléctricas •
Conexión del sistema de puesta a tierra del generador SPT.
•
1. Conexión al alternador polo negativo
•
2. Conexión a exhosto
•
3. Conexión a carcasa generador
•
4.Conexión a tablero de control
•
5. Conexión a chasis general de la planta
•
6. Conexión del EIM.
•
7. Conexión del neutro a tierra
•
Nota: Todas las conexiones son realizadas con cable
•
desnudo No 6, con Terminal de ojo para cable No 6, las curvas deben ser suaves y las conexiones deben ser sólidas..
Protecciones eléctricas
• Puesta a tierra de la planta eléctrica.
Protecciones eléctricas
• Puesta a tierra de la planta eléctrica.
Protecciones eléctricas
• Puesta a tierra de la planta eléctrica.
• CALCULOS DE CARGA PARA UN GRUPO ELECTROGENO.
Sistema de interconexión eléctrica del generador a la transferencia. Unidades de medida de la potencia del Grupo Electrógeno. • Kva= Amp. x Volt./1000 • 1 kva =0,8 Kw • Kw= Volt. x Amp. x Fp. (0.8) x . 3
Descripción física y funcional de una planta eléctrica • Motor: genera torque y rotación. • Generador: genera amperios a un voltaje dado.( Potencia) • Tablero de control: monitoreo y control.
• Regulador de voltaje: controla el voltaje automáticamente cuando varia la carga. • Gobernador: controla las rpm ( hz), automáticamente cuando hay
variación de carga. • Tarjeta principal o de arranque: arranque y parada del grupo, monitoreo de parámetros .
Selección y aplicación •
Carga aplicada. o Tamaño: HP, Número de motores, caída de voltaje permisible. o Par de arranque, SKVA, se requiere usar arrancadores por encima de 5 hp. o Secuencia de arranque. o Perfil de la carga, constante o variable.
• • • • •
Condiciones de ventilación Condiciones de espacio Condiciones de ruido Temperatura y altura sobre el nivel del mar Cantidad de horas trabajadas/ año.
Arranque de motores • El par de arranque de un motor es en promedio 5-6 veces la potencia nominal de placa cuando no tiene arrancador. • Un arrancador estrella –triángulo reduce a un 33% el par de arranque asi: 5x0,33=1,65 veces. ( se debe comparar con el par de arranque del generador. 10% más que potencia nominal) • Se debe considerar la caída de voltaje permisible de los motores de la carga cuando hay distancias largas, más de 15,3 mts, normalmente es del 20%.( significa que admite hasta un 20% menos de voltaje )
• CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LOS GRUPOS ELECTROGENOS.
Selección de los grupos electrógenos según su aplicación La selección e instalación correcta de una planta eléctrica, hacen parte de los factores principales para obtener una inversión con un rendimiento confiable, que sea aplicable a las
demandas o los requerimientos de una empresa o industria. En directa relación con su tipo de aplicación y su modo de operación un grupo electrógeno puede ser clasificado dentro de los siguientes tres tipos, diseñados por la industria constructora de los mismos, estos se rigen de acuerdo a las normas ISO 3046/1, ISO8528, AS2789, DIN6271
y BS5514.
Producción de energía eléctrica. Grupo Electrógeno de Emergencia
Sistema de generación contínua.
Selección de los grupos electrógenos según su aplicación I. Equipos de Generación de Emergencia (Stand by) Clasificación de reserva: Potencia disponible con carga variable durante la interrupción para la fuente de alimentación normal. Red comercial. Factor de carga típico
= 60% o menos
Horas típicas por año
= 100 horas
Demanda típica máxima
= 80% de los ekW nominales de reserva con un 100% del
valor nominal disponible durante un corte de energía de emergencia. Aplicación típica = Servicios de reserva de edificios y ambientes cerrados/protegidos.
Selección de los grupos electrógenos según su aplicación II. Equipos de Generación Principal (Prime)
Clasificación principal + 10%: Potencia disponible con carga variable durante la interrupción para la fuente de alimentación normal.* Factor de carga típico
= 60% o menos
Horas típicas por año
= menos de 500 horas
Demanda típica máxima
= 80% de los ekW nominales con un 100% del valor nominal
disponible durante un corte de energía de emergencia. Aplicación típica = de reserva sin cubrir, alquiler, módulos de energía eléctrica, red eléctrica no fiable
Selección de los grupos electrógenos según su aplicación
III. Equipos de Generación Eléctrica Servicio Continuo. Clasificación principal: Potencia disponible con carga variable durante un tiempo ilimitado.
Factor de carga típico
= 60% a 70%
Horas típicas por año
= ilimitadas
Demanda típica máxima
= 100% del valor principal nominal usado
ocasionalmente.
Aplicación típica = industrial, bombeo, construcción, reducción de máximos, cogeneración.
Selección de los grupos electrógenos según su aplicación
IV. Equipos de Generación Eléctrica Servicio Continuo. Clasificación continua Potencia disponible sin carga variable durante un tiempo ilimitado. Factor de carga típico
= 70% a 100%
Horas típicas por año
= ilimitadas
Demanda típica máxima
= 100% del valor continuo nominal el 100% del
tiempo. Aplicación típica = carga básica, red, cogeneración, operación en paralelo.
Selección de los grupos electrógenos según su aplicación
Administración de carga cuando no esté conectada en paralelo con la red:
Potencia disponible con carga variable durante menos de 6 horas al día.* Factor de carga típico = 60% o menos Horas típicas por año = menos de 500 horas Demanda típica máxima = 80% de los ekW nominales con un 100% del valor
nominal disponible durante un corte de energía de emergencia. Aplicación típica = servicios interrumpibles de red, reparto de máximos.
Selección de los grupos electrógenos según su aplicación
Administración de carga cuando esté conectado en paralelo con la red menos de 200 horas por año: Potencia disponible con carga variable sin carga variable durante menos de 200 horas al año y menos de 6 horas al día. Factor de carga típico
= 60% a 70%
Horas típicas por año
= menos de 200 horas al año
Demanda típica máxima
= 100% de la principal más el 10% del valor nominal
usado ocasionalmente. Aplicación típica = reparto de máximos y cogeneración.
Selección de los grupos electrógenos según su aplicación
Administración de carga cuando esté conectado en paralelo con la red menos de 500 horas al año: Potencia disponible sin carga variable durante menos de 500 horas al año. Factor de carga típico
= 60% a 70%
Horas típicas por año
= menos de 500 horas
Demanda típica máxima
= 100% de valor principal nominal usado
ocasionalmente. Aplicación típica = reparto de máximos y cogeneración.
Selección de los grupos electrógenos según su aplicación
Administración de carga cuando esté conectado en paralelo con la red más de 500 horas al año: Potencia disponible sin carga variable durante un tiempo ilimitado.*** Factor de carga típico
= 70% a 100%
Horas típicas por año
= ilimitadas
Demanda típica máxima
= 100% del valor continuo usado el 100% del tiempo.
Aplicación típica = carga básica, red eléctrica, reparto de máximos, cogeneración, operación en paralelo.
Tipos de servicio y rangos de potencia de diseño SERVICIO BASE LOAD o POTENCIA CONTINUA
Potenci a
Potencia límite Potencia continua 100%
Potenci a adiciona l
tiempo
Base Load es la potencia
aplicable al suministro de energía al 100% del valor nominal, en forma constante por un número ilimitado de horas al año. Existe un 10% de sobrecarga disponible, por un máximo de 1 hora de cada 12 horas.
Tipos de servicio y rangos de potencia de diseño SERVICIO PRIME POWER o POTENCIA VARIABLE potenci a
Potencia límite
Potencia adicional
Es la potencia aplicable a un servicio continuo, en lugar de la red comercial. La carga variable no debe exceder en promedio el 80% de la nominal. Existe un 10% de sobrecarga disponible por un máximo de 1 hors cada 12 horas.
Potencia prime 100%
P 6
Pot. promedio
Ppa
P1.t1 P2 .t2 P3 .t3 .... Pn .t n t1 t 2 t3 .... tn
n
Ppa t6 24 horas
tiempo
P .t t 1 n
i
t t 1
i
i
Tipos de servicio y rangos de potencia de diseño
Un ejemplo de carga Prime 120
4008 TAG2 Prime
100 LOAD KVA x 10
80 60 40
Max Power Avg Variable Load 80% Overload Rating 110%
20 0 TIME
Tipos de servicio y rangos de potencia de diseño
Servicio Stand By Continuo
Es la potencia aplicable al suministro de emergencia, en
redes de mediana o baja confiabilidad, ante un eventual corte de energía sin limitaciones de tiempo de marcha. Se estima un nivel de utilización de 500 horas al año, de donde 300 hs podría ser en funcionamiento continuo. Existe un 10% de sobrecarga disponible para fines de regulación de velocidad ( no dimensionar usando esta sobrecarga).
Tipos de servicio y rangos de potencia de diseño
Servicio Stand By Máximo
Es la potencia aplicable al suministro de emergencia, en redes
muy confiables, ante eventual corte de energía. No es prácticamente aplicable a países de Latinoamérica. No existe sobrecarga de ningún tipo.
Tipos de servicio y rangos de potencia de diseño
Un Diagrama de Carga en Stand By maximo 120
100
%KW
80
Potencia Máxima
60
Carga Promedio 88% 40
20
0
Tiempo