Material Del Estudiante Grupos Electrogenos - Generacion Electrica CAT 2

Capacitación – FINSA Material del Estudiante

DEPARTAMENTO DE DESARROLLO PROFESIONAL FINNING SUDAMÉRICA

MATERIAL DEL ESTUDIANTE CÓDIGO DEL CURSO

E-11

GRUPOS ELECTROGENOS GENERACION ELECTRICA 1


NOTAS

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Grupos electrógenos En este curso podremos ver las características generales de estos equipos generadores de energía. Los grupos electrógenos están destinados a una gran variedad de empleos, desempeñando la función de proveedor de energía de reserva, suplementaria o de emergencia; para diversas instalaciones de servicios auxiliares (esenciales y no esenciales), alumbrado de emergencia (de seguridad, de escape o de reserva), bancos, estadios deportivos, plantas industriales, hospitales, etcétera; como así también en viviendas rurales aisladas de la red pública de suministro eléctrico. Estas instalaciones presentan una diversidad de exigencias en cuanto a la escala de las potencias involucradas, a la curva de carga, al retardo admisible en la incorporación del suministro, a la duración del mismo y a su confiabilidad; dando lugar a una gran cantidad de modelos que combinan múltiples tecnologías. Los grupos electrógenos básicamente están formados por un conjunto integrado que contiene un motor térmico primario , un generador eléctrico (generalmente de corriente alterna) acoplado en el mismo eje y los correspondientes elementos auxiliares y sistemas complementarios, como los distintos indicadores de estado, tableros de maniobra, tanques, radiadores, circuitos de lubricación, combustible, agua y eventualmente aire comprimido; excitatrices, cargadores de baterías, equipos de control de tensión y frecuencia, automatismos de transferencia, protecciones contra sobrecargas, cortocircuitos, etcétera. En los grupos mas modernos, también se disponen microprocesadores, rutinas de autodiagnóstico, sistemas de comunicación de datos, contactos libres de tensión, etcétera. Esto brinda una mayor flexibilidad operativa y permite realizar un control remoto del grupo. La potencia nominal del grupo electrógeno a seleccionar resulta de la suma de las potencias absorbidas por los receptores a alimentar durante la falta de energía de red, multiplicada por un factor de simultaneidad y previendo un futuro aumento del consumo. Para las cargas con extracorrientes de cierre de alta intensidad, deben tomarse las debidas precauciones para evitar la aparición de excesivas caídas de tensión iniciales. Según sea el consumo total de las cargas y la extensión geográfica de la instalación, los grupos electrógenos pueden elegirse para entregar energía en baja o media tensión, con o sin transformador intermedio. Para una adecuada selección se debe especificar la criticidad de la carga, si el grupo debe instalarse a la intemperie o bajo techo, si hay disponibilidad de abastecimiento regular de combustible y agua de refrigeración, el espacio útil disponible, el régimen de mantenimiento periódico, el nivel de ruido admisible, las normas de calidad de los gases de escape, la altura sobre el nivel del mar del sitio de emplazamiento, como así también la temperatura y la humedad ambiente. También debe considerarse el grado de entrenamiento de los futuros operadores.

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La elección del equipo más adecuado debe hacerse no sólo en base a los requerimientos técnicos, sinó también en base a consideraciones económicas, teniendo en cuenta el tiempo de utilización esperado en virtud de los períodos de inactividad de los grupos electrógenos. La seguridad, la prevención, la continuidad de la producción y los requerimientos legales son los elementos a tener en cuenta para justificar económicamente la instalación de un grupo electrógeno. En algunas instalaciones resulta conveniente que en los períodos sin falta de suministro, los generadores pasen a entregar (y vender) electricidad a la red pública de energía en las horas de consumo pico, en las que aumenta el precio de la energía en el mercado Spot. Para tal fin deben instalarse automatismos de sincronización y de reparto de carga para el funcionamiento en paralelo con la red. En otros casos puede ser rentable que el grupo alimente los picos de consumo de ciertas instalaciones industriales. Otra técnica de reducción de costos es la cogeneración, que utiliza el calor residual de un grupo electrógeno para alguna otra función útil. Para la alimentación de los consumos puede disponerse una red especial de emergencia o bien puede emplearse la red de suministro normal. Cuando el grupo electrógeno no tiene la suficiente potencia para alimentar a la totalidad de los consumos, se deben instalar tableros de distribución con barras divididas en dos grupos mediante interruptores de acoplamiento (barra partida), con una sección con consumos esenciales atendida por el grupo electrógeno y otra de consumos no esenciales sin alimentación de emergencia. En todos los casos debe instalarse un automatismo de transferencia para conmutar tanto al fallar la red pública como al restablecerse la tensión en la misma, con los debidos enclavamientos y protecciones. Para especificar la potencia nominal de un grupo electrógeno se considera la potencia eléctrica aparente entregada por el generador, medida habitualmente en kVA, mientras que la potencia del motor térmico se expresa en kW. Los grupos electrógenos superiores a los 5 kVA se suelen equipar con motores Diesel (en algunos casos sobrealimentados), reservándose el uso de turbinas de gas para las unidades mas grandes. Estos motores deben tener un sistema de control de la velocidad de rotación, de manera que en caso de variación de la carga no se produzcan variaciones importantes en la frecuencia. Las turbinas pueden quemar una amplia variedad de combustibles y ofrecen las ventajas de su pequeño tamaño, bajo peso, poca vibración, no requieren agua de enfriamiento y pueden conformarse unidades de cogeneración para aprovechar el calor de los gases de escape. Sin embargo, el elevado volumen de dichos gases obliga a instalar grandes conductos de evacuación o chimeneas.

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La refrigeración directa con aire se emplea en motores Diesel con potencias de hasta 200 kW y la cantidad de aire de refrigeración ronda los 70 m3 / kWh. Los motores refrigerados por agua generalmente están provistos de radiadores de panal con ventiladores para servicio estacionario (que resultan mucho mayores que los correspondientes a los automóviles) o de un sistema de refrigeración mediante intercambiadores de calor. En el primer caso el radiador se puede adosar directamente al motor o colocarse por separado, especialmente en el caso de grandes potencias. En el caso de los intercambiadores de calor, mediante una bomba se hace circular el agua continuamente por el interior de los mismos, que también se pueden refrigerar en una torre de enfriamiento. La cantidad de agua de refrigeración ronda los 50 dm3 / kWh. Habitualmente se utilizan generadores compuestos de tensión estabilizada, conformado por un generador sincrónico y un estabilizador de tensión adosado a él o dispuesto en la instalación de maniobra junto al automatismo. Los equipos mas modernos no tienen excitratices rotativas, sinó dispositivos de estado sólido que no requieren el montaje de escobillas. Las líneas de fabricación de plaza abarcan todas las clases normales de corriente y para las tensiones y frecuencias usuales. En algunos casos, se fabrican con una salida de corriente alterna y otra de corriente continua. Por lo general se suministran grupos electrógenos completos para potencias de hasta 3500 kVA aproximadamente. Si la demanda de potencia es mayor, se pueden emplear varios grupos en paralelo. Como los grupos electrógenos deben estar siempre listos para entrar en servicio, debe establecerse un adecuado plan de mantenimiento, que incluya arranques de prueba a intervalos regulares. Para el arranque de los grupos se puede emplear un motor eléctrico alimentado por baterias, o en las unidades mayores de 1000 kW, se puede recurrir a la inyección de aire comprimido en los recintos de combustión. En el primer caso deberá instalarse un cargador y en el segundo un compresor auxiliar alimentado de la red pública. En las unidades muy pequeñas se debe arrancar manualmente mediante una cuerda retráctil. Como los grupos electrógenos no tienen un arranque instantáneo, presentan dificultades para trabajar aisladamente con cargas que no admiten interrupciones mayores que algunas centésimas de segundo, como en el caso de los grandes centros de cómputos. Estos sistemas ininterrumpidos de potencia pueden operar en dos clases de servicio típicos. En el servicio de conmutación, normalmente la red alimenta directamente a los consumos y el grupo electrógeno se encuentra desconectado de los mismos. Cuando se interrumpe el suministro, se pueden utilizar sistemas auxiliares basados en baterías que mantienen el suministro durante la puesta en marcha del grupo, o bien se puede recurrir al empleo de volantes de inercia en rotación permanente (reserva rotante).

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En estos últimos, durante el lapso de suministro normal, el volante está girando en vació impulsado por el mismo equipo motriz primario, por un pequeño motor de corriente continua de velocidad regulada o por el generador del grupo funcionando como motor. Cuando falla la red, dicho volante entrega la energía cinética acumulada para poner en régimen al motor térmico, el cual impulsa al generador, que pasa a tomar plena carga en un proceso automático gobernado por un conmutador de transferencia que conecta los consumos con el grupo. En el servicio en paralelo, normalmente la red alimenta a un motor eléctrico de CC de velocidad regulada que hace rotar a un generador que alimenta a los consumos, y que también mantiene al motor térmico y al volante girando en vacío. Cuando falla la red, dicho volante se encarga de poner en régimen al motor térmico, el cual pasa a impulsar al generador. En algunos casos se adicionan baterías que impulsan al motor de CC durante el proceso transitorio. Este servicio también se conoce como de doble conversión de energía (eléctrica/mecánica mecánica/eléctrica). Los equipos medianos se pueden montar sobre trineos, remolques o en los casos mayores, dentro de contenedores que pueden instalarse a la intemperie; pudiendo en estos casos transportarse mediante equipos mecánicos En cambio, los grupos electrógenos grandes generalmente son equipos estacionarios que deben instalarse en locales específicamente habilitados para tal fin, para aislar los ruidos y las vibraciones que producen. Para ello debe proveerse un adecuado aislamiento acústico, instalando amortiguadores de vibraciones y disponiendo de cimientos separados de los cimientos y muros del edificio. Como las máquinas térmicas poseen importantes pérdidas de calor, se deben disponer dispositivos de ventilación del local suficientes para evacuar el calor generado. Cabe acotar que el volumen de aire necesario para la combustión de los motores alternativos resulta muy pequeño en relación con el necesario para la ventilación. Asimismo en el camino de escape de los gases de combustión deben instalarse dispositivos silenciadores y cámaras de insonorización. Cuando las potencias son elevadas, cada componente se dispone en un bloque independiente. En rigor, estos grupos electrógenos grandes son verdaderas centrales térmicas de generación eléctrica.

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Manual Técnico de Operación y Mantenimiento de Grupos Electrógenos SEGURIDAD

INTRODUCCION El grupo electrógeno que se describe en este manual pertenece a la familia de grupos electrógenos industriales de gran rendimiento diseñados para proporcionar energía en el momento que se instalan, requiriendo solamente la adición de liquido refrigerante, combustible y acido para la batería, Este grupo se beneficia de años de experiencia en el diseño y fabricación de grupos electrógenos diesel dando como resultado una fuente eficaz y fiable de energía eléctrica de alta calidad. Este Manual Técnico de Operación y Mantenimiento ha sido preparado para proporcionar ayuda en el mantenimiento y operación del grupo electrógeno. Al utilizar este manual conjuntamente con los Manuales del Motor, del Alternador y del Usuario del Grupo Electrógeno se conseguirá que el mismo funcione con una eficacia y rendimiento máximos durante una larga vida. Debe tenerse en cuenta que en ambientes que contengan polvo o suciedad debe efectuarse un servicio mas frecuente a fin de que el grupo funcione adecuadamente. Los ajustes y reparaciones solo deben efectuarse por personal autorizado debidamente calificado. Cada uno de los grupos electrógenos lleva un número de modelo y un número de serie que lo distinguen de los demás, normalmente indicados en la placa de datos situada en el albergue del alternador. Esta información será necesaria cuando se pasen pedidos de piezas de recambio o cuando se solicite un servicio técnico o un trabajo bajo garantía. Para más información ver la Sección 3.1. SEGURIDAD 2.1

General

El grupo electrógeno esta diseñado de tal modo que es una maquina segura siempre que se utilice de modo correcto. Sin embargo, la responsabilidad de la seguridad queda en manos del personal que instala, utiliza y mantiene el grupo. Si se observan las precauciones de seguridad siguientes, se reducirán al mínimo las posibilidades de un accidente. Antes de efectuar cualquier servicio o técnica de operación, el usuario debe observar las normas de seguridad. El grupo generador solo debe ser operado por personal autorizado y calificado. ADVERTENCIAS: Leer e interpretar todas las precauciones y advertencias de seguridad antes de poner en funcionamiento el grupo electrógeno o efectuar su mantenimiento 

Si no se observan las instrucciones, procedimientos y precauciones de seguridad indicados en este manual, aumentara la posibilidad de producirse accidentes o lesiones. 

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No poner nunca en funcionamiento el grupo electrógeno si no esta en condiciones de seguridad. 

No intentar poner en marcha el grupo electrógeno si se sabe que no esta en condiciones de seguridad. 

Si el grupo electrógeno se encuentra en situación de falta de seguridad, colocar avisos de peligro y desconectar el cable del polo negativo (-) de la batería para que no se pueda poner en marcha hasta eliminar la falta de seguridad. 

Desconectar el cable del polo negativo (-) da la batería antes de proceder a cualquier reparación o limpieza dentro de la cabina, si el grupo va equipado con ella. 

Instalar y operar este grupo electrógeno observando siempre las correspondientes Especificaciones, Estándares u otros requisitos Federal es, Nacionales o Municipales. 2.2 Instalación, Manipulación y Remolque El Capitulo 4 de este manual trata de los procedimientos para la instalación. Manipulación y remolque de los grupos electrógenos. Dicho capitulo debe leerse antes de instalar, mover/elevar el grupo electrógeno o antes de trasladar un grupo electrógeno móvil. Deben observarse las precauciones de seguridad siguientes: ADVERTENCIAS: Efectuar las conexiones eléctricas de acuerdo con las Especificaciones, Estándares u otros requisitos eléctricos. Esto incluye los requisitos de toma a tierra y pérdidas a masa/tierra. 

Para los grupos electrógenos fijos con sistemas de depósitos de combustible externos, cerciorarse de que estos sistemas estén instalados de acuerdo con las correspondientes Especificaciones, Estándares u otros requisitos. 

Los gases de escape del motor implican un riesgo para el personal. Los gases de escape del motor de todos los grupos electrógenos instalados en interiores deben conducirse al exterior por medio de una tubería a prueba de fugas que cumpla las correspondientes Especificaciones, Estándares u otros requisitos. Asegurar que todas las tuberías, silenciadores de escape calientes y turbocompresores estén limpios de cualquier producto o material combustible y estén equipados con protecciones para el personal según las normas de seguridad. Asegurar que la salida de los gases de escape no representen un peligro. 

No elevar nunca el grupo electrógeno por medio de las orejetas de izar situadas en el motor o en el alternador. Utilizar una eslinga con una "barra espaciadora" conectada al bastidor. 

Asegurar que el equipo de elevación y la estructura de soporte estén en buenas condiciones y tengan la capacidad adecuada para soportar el peso. 

Cuando el grupo electrógeno este suspendido en el aire, mantener todo el personal alejado del mismo. 

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Asegurar que no quede nadie dentro de la cabina o contenedor del grupo electrógeno antes de cerrar las puertas del mismo. 

Cuando se remolque un grupo electrógeno móvil, observar todas Las Especificaciones, Estándares u otras normas o leyes de tráfico. Estas incluyen aquellas referentes a las especificaciones del equipo requerido y a las velocidades máxima y mínima. Asegurar que los frenos, si están instalados, estén en buenas condiciones. 

No permitir que nadie vaya montado dentro o sobre el grupo electrógeno móvil. No permitir que nadie permanezca de pie o vaya montado en la barra de remolque o ande entre el grupo electrógeno y el vehiculo remolcador. 

No instalar o utilizar el grupo electrógeno en cualquier ambiente o lugar clasificado como peligroso a menos que el mismo se haya designado expresamente para este ambiente, 

2.3

Incendio y Explosión

Los combustibles y humos asociados con los grupos generadores pueden ser inflamables y potencialmente explosivos. La manipulación correcta y adecuada en la manipulación de estos productos reduce drásticamente el riesgo de incendio o explosión. Sin embargo, para completar la seguridad deben mantenerse cerca del grupo electrógeno extintores de incendios totalmente cargados de las clases BC y ABC. El personal debe saber como manejarlos. ADVERTENCIAS: 

Asegurar la adecuada ventilación en la sala donde este instalado el grupo electrógeno.

Mantener una buena limpieza de la sala, el suelo de la misma y el propio grupo electrógeno, Limpiar inmediatamente cualquier derrame de combustible, aceite, liquido electrolito o refrigerante, 

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No almacenar nunca líquidos inflamables cerca del motor.

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Almacenar los trapos impregnados en aceite en recipientes metálicos cerrados.

No fumar o dejar que salten chispas, se produzcan llamas u otras fuentes de ignición cerca del combustible o de las baterías. Los vapores de combustibles son explosivos. El hidrogeno producido por la carga de baterías también es explosivo. 

Desconectar la corriente del cargador de baterías antes de efectuar o suprimir conexiones a/desde la batería. 

Mantener los objetos conductores a tierra, tales como herramientas, lejos de las partes eléctricas expuestas, tales como bornes, a fin de evitar !a formación de arcos eléctricos. 

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Evitar rellenar el depósito de combustible mientras et motor este funcionando.

No intentar operar el grupo electrógeno teniendo conocimiento de la existencia de fugas en el sistema de combustible. 

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La acumulación excesiva de gases no quemados en et sistema de escape puede crear unas condiciones potencialmente explosivas. Esta acumulación puede ocurrir después de repetidos intentos fallidos en el arranque del motor, comprobación de la válvula mariposa del aire o parada caliente del motor. Abrir los tapones de purga del sistema de escape, si van instalados, y dejar que los gases se disipen antes de volver a intentar arrancar el grupo electrógeno. 

Partes Mecánicas El grupo electrógeno lleva incorporadas guardas de protección para evitar el contacto con las partes en movimiento. Sin embargo, debe tenerse cuidado adicional para proteger al personal y al equipo de otros riesgos Mecánicos cuando se trabaja cerca del grupo electrógeno. ADVERTENCIAS: No operar nunca el grupo electrógeno sin las guardas de protección. Cuando el grupo electrógeno este en funcionamiento, no intentar sobrepasar los limites de las guardas de protección para efectuar trabajos de mantenimiento o por cualquier otra razón. 

* Mantener las manos, brazos, pelos largos, ropa holgada y artículos de adorno personal alejados de las poleas, correas y otras partes móviles. Atención: Algunas partes móviles no pueden verse con claridad cuando el grupo esta funcionando. Mantener cerradas las puertas de las cabinas, si están instaladas, cuando no sea necesario que estén abiertas. 

Evitar el contacto con aceite caliente, refrigerante caliente, gases de escape calientes, superficies calientes y cantos vivos esquinas agudas. 

Llevar ropa de protección, incluyendo guantes y protección para la cabeza, cuando se trabaje alrededor del grupo electrógeno. 

No quitar el tapón de rellenado del radiador hasta que se haya enfriado el liquido refrigerante. Después aflojar lentamente el tapón para que se escape el posible exceso de presión y a continuación retirar completamente el tapón. 

Nunca debe utilizarse éter etílico como ayuda para arrancar los rotores que lleven dispositivos da precalentamiento del aire de combustión o en rotores de Detroit Diesel Corporación (DDC). En general estas ayudas para el arranque no son recomendables en ningún motor ya que reducirán la vida eficaz de los mismos. 

2.5 Productos Químicos Los combustibles, aceites, refrigerantes, lubrificantes y líquidos electrolitos para baterías de este grupo electrógeno son los típicos de la industria. Sin embargo, pueden ser peligrosos para el personal si no se manipulan de modo adecuado.

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ADVERTENCIAS: No ingerir o poner la piel en contacto con combustibles, aceites, refrigerantes, Lubrificantes o líquidos electrolitos de baterías. Si se ingieren accidentalmente acudir al medico. No provocar el vomito si se ha tragado combustible. Lavar con agua y jabón si se ha producido el contacto con la piel. 

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No utilizar ropa que haya sido contaminada con combustibles o aceites Lubrificantes.

Utilizar un delantal resistente a los ácidos y un protector facial o gafas protectoras cuando se revise la batería. Si se derrama el líquido electrolito sobre la piel o sobre la ropa, lavar inmediatamente con abundante agua. 

2.6. Ruido Los grupos electrógenos que no llevan incorporadas las cabinas de insonorización pueden producir niveles de ruido por encima de los 105 dBA. Una exposición prolongada a niveles superiores a 85 dBA es peligrosa para el órgano auditivo, ADVERTENCIA: Debe utilizarse protección del oído cuando se trabaja cerca de un grupo electrógeno en funcionamiento. 

2.7

Equipo Eléctrico

Solamente se puede lograr una operación eficaz y segura del equipo eléctrico si el mismo se instala, opera y mantiene correctamente. ADVERTENCIAS: El grupo electrógeno debe ser conectado a la carga solamente por electricistas competentes y calificados autorizados para dicho trabajo y de acuerdo con las Especificaciones y Estándares Eléctricos u otras normas pertinentes. Cuando sea necesario, el trabajo de dichos electricistas será inspeccionado y aceptado por la Oficina de Inspección antes de poner en marcha el grupo electrógeno. 

Asegurar que el grupo electrógeno, tanto fijo como móvil, tenga una toma a tierra efectiva de acuerdo con las normas pertinentes antes de ponerlo en marcha. 

Antes de conectar o desconectar las conexiones de carga, se debe parar el grupo electrógeno y desconectar el terminal negativo (-) de la batería, 

No intentar conectar o desconectar las conexiones de carga si se permanece sobre agua o sobre un terreno húmedo o fangoso. 

No tocar las partes activadas eléctrica mente del grupo electrógeno y/o cables o conductores de interconexión con cualquier parte del cuerpo o con cualquier objeto conductor de la electricidad que no este debidamente aislado. 

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Volver a colocar la tapa de la caja de bornes del grupo electrógeno una vez finalizada la conexión o desconexión de la carga. No operar el grupo electrógeno sin la tapa firmemente colocada en la caja. 

Conectar el grupo electrógeno solamente a cargas y/o sistemas eléctricos compatibles con sus características eléctricas y que estén dentro de su capacidad nominal. 

Asegurar que se desconecte la energía eléctrica del equipo eléctrico que se vaya a revisar. Mantener todo el equipo eléctrico seco y limpio. Reemplazar los cables cuyo aislamiento este deteriorado. cortado, rozado o degradado. Reemplazar los comes gastados, descoloridos o corroídos. Mantener los bornes limpios y bien ajustados. Aislar todas las conexiones y cables desconectados. En los incendios provocados por electricidad, utilizar solamente extintores de la Clase BC o ABC. 2.8 Primeros Auxilios en Caso de Sacudida eléctrica ADVERTENCIAS: No tocar la victima con las manos desnudas hasta que se haya desconectado la fuente de electricidad. 

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Si es posible, cerrar el suministro de energía eléctrica.

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De lo contrario, desenchufar el cable o alejarlo del cuerpo de la victima,

Si esto no es posible, colocarse sobre un material aislante seco y arrastrar a la victima lejos del cable, preferiblemente por medio de un material aislante tal como madera. 

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Si la victima respira, colocarla en la posición de recuperación descrita mas abajo.

ABRIR EL PASO DE AIRE: 1. Echar hacia atrás la cabeza de la victima y levantarle la barbilla, 2, Retirar cualquier objeto que se encuentre en la boca o en la garganta (tales como prótesis dentales, tabaco o chicle).

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RESPIRACION: Comprobar si la victima respira observando el movimiento del pecho, auscultándola o sintiendo su aliento. 

CIRCULACION: 

Comprobar si existe pulso en el cuello de la victima.

SI LA VICTIMA NO RESPIRA PERO TIENE PULSO: 1. 2.

Con los dedos pulgar e índice, pinzar firmemente la nariz de la victima. Aspirar profundamente y con los propios labios sellar los de la victima.

3. Soplar lentamente en la boca de la victima observando como se eleva su pecho. Retirar los labios y dejar que el pecho descienda completamente, repitiendo esta operación 10 veces por minute. 4. Si se ha de abandonar la victima para buscar ayuda, efectuar primeramente la operación anterior 10 veces y volver lo antes posible para continuar con la respiración boca a boca. 5.

Comprobar el pulso cada 10 respiraciones.

6. Cuando la victima recupere la respiración, colocarla en la posición de recuperación descrita al final de esta sección. LA VICTIMA NI RESPIRA NI TIENE PULSO; 1.

Pedir asistencia medica.

2. Efectuar dos respiraciones y comenzar la compresión pectoral del modo siguiente:

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3. Colocar la parte inferior de la palma de la mano a una distancia de dos dedos por encima de la unión de la caja torácica con el esternón.

4.

Colocar la otra mano sobre la primera y entrelazar los dedos.

5. Manteniendo los brazos extendidos, empujar hacia abajo 4-5 cms (1,5-2 pulg.) 15 veces seguidas a un régimen de 80 por minuto.

6. Repetir el ciclo (2 respiraciones, 15 compresiones) hasta que llegue la asistencia medica. 7. Si el estado de la víctima mejora, comprobar el pulso y continuar con las respiraciones. Comprobar el pulso cada 10 respiraciones.

8. Cuando la victima recupere la respiración, colocarla en la posición de recuperación descrita a continuación. POSICION DE RECUPERACION: 1.

Colocar la victima de lado.

2. Mantener la cabeza ladeada con la mandíbula hacia adelante para mantener el paso del aire. 3.

Asegurar que la victima no pueda girar hacia adelante o hacia atrás.

4. Comprobar regularmente la respiración y el pulso. Si cesa la respiración o el pulso, proceder como se describe más arriba. ADVERTENCIA:

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·

No proporcional líquidos a la victima hasta que este consciente.

SMCS - 4450; 7405

Avisos y etiquetas de advertencia

Puede haber varias etiquetas de advertencia específicas en su generador. En esta sección, se revisan la ubicación exacta de las etiquetas y se incluye una descripción de las etiquetas de advertencia. Familiarícese con todas las etiquetas de advertencia. Asegúrese de que todas las etiquetas de advertencia sean legibles. Limpie o reemplace las etiquetas de advertencia si no se pueden leer las palabras o si las ilustraciones no son visibles. Utilice un trapo, agua y jabón para limpiar las etiquetas de advertencia. No utilice disolventes, gasolina ni otros productos químicos fuertes. Los disolventes, la gasolina o los productos químicos fuertes pueden despegar el adhesivo de las etiquetas de advertencia. Los avisos de advertencia que se aflojan pueden caerse del generador. Reemplace cualquier etiqueta de advertencia que esté dañada o que falte. Si una etiqueta de advertencia se encuentra en una pieza del generador que se va a reemplazar, coloque una etiqueta nueva en la pieza de repuesto. Su distribuidor Caterpillar puede proporcionarle etiquetas de advertencia nuevas.

No opere ni trabaje en este motor a menos que haya leído y comprendido las instrucciones y advertencias que aparecen en el Manual de Operación y Mantenimiento. Si no se siguen las instrucciones ni se presta atención a las advertencias, pueden producirse lesiones graves o fatales. Pídale a cualquier distribuidor Caterpillar manuales de repuesto. Usted es responsable del cuidado adecuado de su motor. Las etiquetas de advertencia que pueden estar en el generador se ilustran y describen a continuación.

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Distribución eléctrica (generador)

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La etiqueta de advertencia de distribución eléctrica (generador) se encuentra en las tapas del generador.

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No conecte el generador a un sistema de servicio de distribución eléctrica a menos que esté aislado del sistema. Se puede producir una realimentación eléctrica en el sistema de distribución y se pueden causar lesiones graves o mortales. Abra y fije el interruptor del sistema de distribución principal, o si la conexión es permanente, instale un interruptor de transferencia bidireccional para impedir la realimentación eléctrica. Algunos generadores están aprobados específicamente por una red de servicio eléctrica para funcionar en paralelo con el sistema de distribución y tal vez no sea necesario aislar. Compruebe siempre con la red de servicio en lo que se refiere a las circunstancias aplicables.

Parada de emergencia

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Ilustración 2

La etiqueta de advertencia de parada de emergencia se encuentra en el exterior de la puerta del tablero de control.

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Opere siempre esta unidad con la puerta abierta antivandalismo abierta. La operación de la unidad con la puerta antivandalismo cerrada limita el acceso al botón de parada de emergencia y puede producir lesiones graves o mortales. Operación

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Ilustración 3

La señal de advertencia de operación está situada en el exterior de la puerta del tablero de control. Ver imagen

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No opere ni trabaje en este motor o grupo electrógeno a menos que haya leído y entiende las instrucciones y advertencias en los Manuales de Operación y Mantenimiento. De no seguir las advertencias e instrucciones se pueden producir lesiones graves o mortales. Póngase en contacto con cualquier distribuidor Caterpillar para conseguir manuales de reemplazo. El cuidado apropiado es su responsabilidad.

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DETALLES Y ESPECIFICACIONES DE LA INSTALACIÓN DE LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS CONTENIDO INSTALACIÓN. Cimentación. Vibraciones. Aislamiento. AISLAMIENTO DE RUIDOS. Características de la cabina insonora. SISTEMAS DE ADMISIÓN DE AIRE. SISTEMAS DE ESCAPE. SISTEMAS DE VENTILACIÓN. SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN. Tipos de sistemas de refrigeración INSTALACIÓN Los grupos electrógenos deben tener una superficie de montaje plana y fija. El montaje del grupo electrógeno debe dejar espacio suficiente alrededor del grupo electrógeno para efectuar tareas de mantenimiento y reparaciones. El instalador es responsable de considerar y evitar posibles condiciones peligrosas que puedan surgir como consecuencia de los sistemas que forman la instalación específica del motor. Cimentación Las funciones principales de una cimentación son: -Soportar el peso total de soporte de un grupo electrógeno. -Mantener el alineamiento entre el motor, el generador y los equipos accesorios. -Aislar las vibraciones de los grupos electrógenos de las estructuras circundantes Las bases deben tener una fuerza suficiente para: -Resistir las fuerzas de flexión exteriores impuestas en el bloque motor, en los acoplamientos y en el bastidor del generador durante el transporte. -Limitar el movimiento de torsión y de flexión causado por reacciones al par. -Impedir las vibraciones de resonancia en la gama de velocidad de operación.

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Vibraciones Los motores producen vibraciones debido a las fuerzas de combustión, a los pares de reacción,a la masa estructural, a las combinaciones de rigidez y a las tolerancias de fabricación de los componentes giratorios. Estas fuerzas crean una gama de condiciones no deseadas, que van desde un ruido no deseado a niveles de alta fatiga y a la falla final de componentes del motor o del generador. Aislamiento Los grupos electrógenos no necesitan aislarse para ser protegidos contra las vibraciones autoinducidas. Resisten fácilmente cualquier vibración que produzcan. No obstante, se requiere aislamiento si las vibraciones del motor deben separarse de las estructuras del edificio, o si las vibraciones de los equipos cercanos se transmiten a grupos electrógenos que no funcionen Si no se necesita ninguna clase de aislamiento, el grupo electrógeno puede descansar directamente sobre la superficie de montaje. En la práctica, la superficie debe soportar un 25% más que el peso estático de la unidad para resistir el par y las cargas vibratorias. A menos que el motor impulse equipos que ejerzan cargas laterales, no se necesitan pernos de anclaje. AISLAMIENTO DE RUIDOS El ruido puede definirse como un sonido desagradable y existe la necesidad cada vez mayor de controlarlo. La exposición a ruidos excesivos causa daños permanentes en el oído y afecta de forma adversa la eficiencia y la comodidad en el trabajo. Muchas técnicas son utilizadas para aislar el ruido producido por los motores. La atenuación del ruido de admisión se logra por medio de elementos de filtro de aire o silenciadores de admisión. El ruido del escape se atenúa mediante el uso de silenciadores. Los generadores FG Wilson pueden equiparse opcionalmente con cabinas insonoras, que reducen el sonido hasta niveles requeridos por normas internacionales. 23


Características de la Cabina Insonora -Reduce el nivel del ruido a niveles menores a los sugeridos por normas internacionales totalmente a prueba de agua. -Estructura construida en acero galvanizado. -Incorpora silenciadores del escape montados internamente. -Construcción robusta.

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SISTEMA DE ESCAPE Aproximadamente un 30 % de la potencia calórica del combustible consumido por el motor se pierde con los gases de escape. El sistema de escape debe recoger los gases de los cilindros del motor y descargarlos lo más rápida y silenciosamente posible

Del 6 al 10% del combustible consumido por un motor diesel se pierde en forma de calor radiado al aire circundante. Las elevadas temperaturas resultantes en la sala de motores influyen de forma negativa en el personal de mantenimiento, en los equipos de conmutación y en el rendimiento del grupo electrógeno. Idealmente, debe circular aire limpio, frío y seco alrededor del equipo, por la parte trasera del generador, pasando por el radiador.

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SISTEMAS DE ADMISIÓN DE AIRE El aire de combustión debe estar limpio y frío. Un motor diesel requiere aproximadamente 0,095 m3/min de aire por kilovatio producido. La alta temperatura del aire de admisión puede afectar negativamente a la potencia disponible. El aumento de temperaturas de los gases puede dar como resultado una avería en las culatas y en las válvulas.

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SISTEMA DE REFRIGERACIÓN Desde el punto de vista del rendimiento térmico, la refrigeración elimina el 33% del calor producido por la combustión en el interior de los cilindros. Sin la refrigeración resultaría imposible que el motor funcionase debido a las altas temperaturas, que en él se producen, próximas a 1600 ºC. Los sistemas básicos usados para eliminar este calor son: el enfriador de aceite, el enfriador de combustible y los circuitos del agua de la camisa. Tipos de Sistemas de Refrigeración -Radiador de refrigeración. -Radiadores de montaje alejado. -Refrigeración con Intercambiador. Radiadores de refrigeración. Es el método más común, el agua caliente de las camisas del motor fluye hasta la pared superior del depósito y después a través del núcleo del radiador donde se enfría por el aire que un ventilador empuja a través del núcleo. El radiador se diseña normalmente para eliminar un 15% más que el calor máximo que se necesita eliminar a plena carga. De esta forma se tienen en cuenta las condiciones de sobrecarga y el deterioro del sistema.

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Radiadores montados en el motor. Para cada modelo de motor radiadores presurizados con ventiladores accionados por motor. Estos radiadores son de tipo de aletas y de tubo, y están disponibles en muchos tamaños con una capacidad ambiental de hasta 55 ºC, especialmente diseñados para nuestro clima.

En algunas instalaciones, el radiador y el ventilador pueden colocarse a alguna distancia del motor. Por ejemplo: en una pared, en el tejado, en el exterior o en otra habitación. Estos radiadores normalmente tienen tanques superiores para el llenado, la expansión y la desaireación del refrigerante del motor. ESQUEMA DE INSTALACIÓN

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Refrigeración con Intercambiador de Calor Se prefiere un intercambiador de calor para enfriar el motor cuando el aire de ventilación es limitado. El tipo más común de cambiador de calor es del tipo de carcasa de tubos. En un intercambiador de calor, el agua de las camisas del motor se refrigera por la transferencia de calor a otros líquidos a temperatura más baja. Refrigeración con Intercambiador de Calor VENTAJAS: -No hay ruido de ventilador. -No existen requisitos de corriente de aire. -Requiere un espacio mínimo. -Menos costo que el radiador. DESVENTAJAS: -Necesitan una fuente de refrigeración por separado. -Necesitan un tanque de expansión. -Necesitan tuberías adicionales.

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CARACTERÍSTICAS STANDARD DE LOS GRUPOS.

1) Sistema cerrado de enfriamiento. Prolonga la duración del motor. Este sistema presurizado elimina virtualmente la introducción de aire en el sistema de enfriamiento. Por lo tanto, la corrosión, la oxidación y la acidez del fluido se reducen al mínimo.

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3) Moderna tecnología de motores. Para el máximo rendimiento, mejor utilización del combustible y larga duración del generador. Incluye turbocargadores, postenfriamiento, conjuntos de transmisión por engranajes y una variedad de opciones que aumentan la eficiencia del motor.

4) Generadores Ofrece lo más moderno en confiabilidad y larga duración. Los alternadores de campos giratorios son totalmente aislados, con arrollados de calidad y autoventilados. Se dispone de generadores a sobre medida en muchos modelos para proporcionar más kVA.

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5) Paneles de control. En este panel es montado toda la instrumentación, así como los accesorios, las conexiones e interruptores necesarios para efectuar el control total sobre el grupo.

6) Regulación de tensión de 1%, de estado sólido y frecuencia compensada. Ofrece una respuesta optimizada rápida a las condiciones cambiantes de la carga. La capacidad máxima de arranque del motor se asegura equiparando electrónicamente el par de torsión de las cargas súbitas con el motor. De esta manera, se convierte más potencia mecánica a la potencia eléctrica.

12) Motor de arranque y baterías. Sistema de 12 y 24 Volt, con motor de arranque de tipo axial y baterías de bajo mantenimiento.

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13) Cargador de baterías. El cargador va instalado en forma separada, diseñada con capacidad necesaria para mantener la carga de la batería durante la operación.

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Componentes del panel de control: Voltímetro. Amperímetro. Horómetro. Tacómetro. Frecuencímetro. Componentes del panel de control: Controles: Interruptores automáticos para apagado/encendido. Llave selectora para arranque manual o automático. Botón de contacto para el precalentador. Botón de contacto para examinar lámparas. Llave selectora de fases para el amperímetro. Llave selectora de fases para el voltímetro. Temporizadores de 3 intentos de arranque Componentes del panel de control: Apagados con indicadores de advertencia: Falla al arrancar. Alta temperatura del refrigerante. Baja presión del aceite lubricante. Baja tensión de la batería. Falla de generación. Sobrevelocidad.

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Panel de control

Garantía de calidad La calidad comienza desde la fábrica. Todos los componentes principales -generadores, controles, conmutadores de transferencia- son diseñados y construidos desde cero. Las piezas más pequeñas como los reguladores de velocidad, cargadores de baterías y sistemas de combustible también son desarrollados en las instalaciones de . Esta estructura de fabricación integrada verticalmente permite que la compañía mantenga la intercambiabilidad de piezas. Para los clientes, esto significa una calidad superior constante, y servicio rápido. Todos los equipos poseen garantía de real de fábrica por el periodo de convenidos meses o 1000 horas de funcionamiento, lo que ocurra primero. Un juego completo de manuales de operación y mantenimiento, diagramas de circuitos, montaje y guía de posibles soluciones a las fallas es entregado con todos los equipos, de manera que ello sirva para el entrenamiento del personal que se encargará del mantenimiento y la operación del grupo. Grupos móviles

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Instalación de grupos

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SMCS - 4450

Operación de unidades sencillas

Arranque inicial Antes del arranque inicial, realice la prueba del megohmímetro en el devanado del estator principal. Vea el procedimiento en la Instrucción Especial, SEHS9124, "Limpieza y secado de grupos electrógenos". Arranque 1. Haga todas las comprobaciones preliminares preliminar es antes de arrancar el motor. 2. Asegúrese de que el disyuntor principal o el disyuntor del circuito en línea esté abierto. 3. Arranque el motor. Deje que el motor se caliente. 4. Ajuste a la velocidad del motor a carga plena. 5. Cierre el disyuntor principal. 6. Aplique la carga. No aplique toda la carga a la vez. Aplique la carga en incrementos para mantener la frecuencia del sistema a un nivel constante. 7. Reajuste el regulador para la frecuencia nominal. Parada 1. Quite la carga en incrementos. 2. Abra el disyuntor. 3. Deje que el motor funcione durante cinco minutos para enfriarse. 4. Pare el motor.

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SMCS - 4490

Tablero de control modular electrónico II (EMCP II)

Ver imagen

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Ilustración 1 Tablero de control modular eléctrico II (EMCPII) (1) Control de grupo electrógeno (GSC) (2) Interruptor de control del motor (ECS) (3) Interruptor auxiliar de arranque (SAS) (4) Luces del tablero (5) Módulo de alarma - optativo (6) Módulo de luces de sincronización - optativo

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(7) Potenciómetro de velocidad (8) Reostato de ajuste de voltaje (9) Botón de parada de emergencia (ESPB) (10) Interruptor de luces del tablero El tablero de control electrónico modular II (EMCP II) está ubicado en la parte superior de la caja del regulador de generador. El tablero de control consta de un tablero principal con luces indicadoras, medidores e interruptores de control. El tablero de control tiene uno o dos canales vacíos. Los tablero de control con un canal vacío se pueden configurar en una de las siguientes formas: • • •

Ningún módulo Con un módulo de alarma. Con un módulo de luces sincronizadoras.

Los tableros de control con dos ranuras vacías se pueden configurar en una de las siguientes formas: • • • •

Ningún módulo (dos ranuras blancas) Un módulo de alarma (una ranura blanca) Un módulo de luces sincronizadoras (una ranura blanca) Un módulo de alarma y un módulo de luces sincronizadoras (ninguna ranura blanca)

El lado izquierdo del tablero de control contiene el control del grupo electrógeno (control del grupo electrógeno). Este es el componente principal del sistema. El control del grupo electrógeno (1) muestra también la entrega del generador, las condiciones de falla y los parámetros claves del motor. Tablero de control principal Es posible que el tablero de control principal no contenga todos los componentes que se muestran a continuación. Algunos componentes son optativos. Estos componentes se pueden no requerir para su aplicación particular. Luces del tablero (4) - El interruptor de luz del tablero (10) controla las luces del tablero. Reóstato de ajuste de voltaje (8) - El reóstato de ajuste de voltaje se usa para ajustar el voltaje de salida del generador al nivel deseado. Interruptor del regulador optativo o potenciómetro de velocidad (7) - Si el regulador está equipado con un motor de ajuste de velocidad, el interruptor del regulador se usa para ajustar la velocidad del motor. Si el motor está equipado con un regulador eléctrico, un potenciómetro de velocidad está montado en esta ubicación. Interruptor de auxiliar de arranque (3) - El interruptor de auxiliar de arranque se usa para inyectar éter en el motor para arrancar en condiciones de tiempo frío. Después de colocarlo en 40


la posición CONECTADA, el interruptor de auxiliar de arranque dosifica una cantidad específica de éter en una cámara de retención. Cuando se suelta el interruptor, el solenoide suelta el éter en el motor. Botón pulsador de parada de emergencia (9) - El botón pulsador de parada de emergencia se usa para apagar el motor durante una situación de emergencia. Para apagar el motor, el botón pulsador de parada de emergencia apaga el combustible. El botón pulsador de parada de emergencia activa también el corte optativo de aire (si tiene). Interruptor de control del motor (2) - El interruptor de control del motor determina el estado del tablero de control. En la posición AUTOMATICA (3 en punto), el motor arrancará automáticamente siempre que se cierre un contacto remoto de inicio de arranque/parada. El motor se parará después de que el contacto iniciado se abra y después de que un período ajustable de enfriamiento haya transcurrido. Se puede programar un período de enfriamiento. Este período de enfriamiento (0 a 30 minutos) permitirá que el motor disipe calor antes de que el motor se pare. En la posición FUNCIONAMIENTO MANUAL (6 en punto), el motor arrancará y funcionará. Para que el motor continúe funcionando, el ECS debe permanecer en la posición FUNCIONAMIENTO MANUAL. En la posición PARAR (9 en punto), el solenoide de combustible para el motor. Esta parada ocurre después de un período programable de enfriamiento. En la posición apagado/reajustar (12 en punto), se rearman las luces indicadoras de falla y el motor se para inmediatamente. Control de grupo electrógeno (GSC) El lado izquierdo del tablero de control contiene el control del grupo electrógeno (control del grupo electrógeno). Este es el componente principal del sistema. El control del grupo electrógeno muestra también la información siguiente: • • • •

la salida del generador las funciones del grupo electrógeno las condiciones de falla los parámetros clave del motor

El control del grupo electrógeno recibe información de las siguientes fuentes: del operador, sensor de velocidad del motor, del sensor de presión del aceite, del sensor de temperatura del agua y de fuentes optativas remotas Esta información se usa para determinar el estado activación/desactivación del aire del motor, combustible y motor de arranque. Bajo condiciones de operación básica, el control del grupo electrógeno recibe una señal para operar el grupo electrógeno. El control del grupo electrógeno activa el combustible del motor y el motor de arranque.Cuando la velocidad del motor alcanza la velocidad de terminación de giro, se desconecta el motor de arranque. Cuando el control del grupo electrógeno recibe una señal de parada del motor, el control del grupo electrógeno apaga el combustible.

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Características y funciones de los controles de grupo electrógeno El control del grupo electrógeno tiene las siguientes características y funciones: •

•

•

•

El control del grupo electrógeno controla el arranque y la parada del motor (condiciones normales). El control del grupo electrógeno muestra los estados del motor y la información de entrega del grupo electrógeno (dos pantallas activadas). Estas pantallas muestran también los códigos de falla y la información de programación del GSC. El GSC vigila para ver si hay fallas en el sistema. Si ocurre una falla, el control del grupo electrógeno realiza una parada controlada por falla o el control del grupo electrógeno proporciona un anuncio de alarma de falla. El control del grupo electrógeno usa las luces indicadoras y las pantallas para describir la falla. El control del grupo electrógeno contiene características programables para ciertas aplicaciones o requisitos de los clientes.

Giro de ciclo - El control del grupo electrógeno se puede programar para alternarse entre girar y descansar durante períodos ajustables de tiempo. Vea instrucciones de programación en el módulo apropiado del Manual de Servicio. Control 2301A - Cuando la presión de aceite del motor se aumenta por encima del ajuste de baja presión de aceite, el control del grupo electrógeno informará al regulador que la velocidad del motor se debe aumentar de vacío a velocidad (rpm) nominal. Enfriamiento - Cuando el control del grupo electrógeno recibe una señal para efectuar una parada, se retrasa por un período de tiempo de tiempo. Este período de tiempo es preprogramado. El motor se para por medio del control del combustible. Operación automática - Mientras el control del grupo electrógeno está en la modalidad automática, una señal de arranque remoto (cierre del contacto) arrancará el control del grupo electrógeno. Cuando desaparece la señal (abertura de contacto), el GSC realizará una parada normal. Comunicación del módulo de alarma - El control del grupo electrógeno puede transmitir las condiciones de falla y las condiciones de alarma a un módulo de alarma. Desacelerar - El tablero de control electrónico modular II (EMCP II) está diseñado para quitar potencia del control del grupo electrógeno cuando se satisfacen las condiciones siguientes: • •

El control del grupo electrógeno está en la modalidad APAGADO/REAJUSTAR. Se quita el cable puente apropiado.

No se desacelerará el control del grupo electrógeno hasta que el relé de terminación de giro y el relé de control del combustible estén apagados. Ambos relés deben estar apagados por aproximadamente 70 segundos. No se desacelerará el control del grupo electrógeno a menos que se quite el cable. Nota: Vea el diagrama de conexiones y ubicaciones del cable de empalme en el módulo apropiado del Manual de Servicio. 42


Tipo de solenoide de combustible - El control del grupo electrógeno se puede programar para un sistema de combustible energizado para funcionar o un sistema de combustible energizado para una parada total. Indicadores de falla

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Ilustración 2 Area de visualización de control del grupo electrógeno (control del grupo electrógeno)

(1) Indicadores dedicados de parada total. (2) Indicador de parada por falla. (3) Indicador de 43


alarma de falla. (4) Pantalla superior. (5) Pantalla inferior. (6) Teclado. Los ocho indicadores de falla se usan para mostrar que hay una falla presente. Los indicadores de falla describen la falla. Los indicadores de falla se dividen en tres grupos: el indicador de alarma de falla (3), el indicador de parada por falla (2) y los indicadores dedicados de parada total (1). El indicador amarillo de alarma de falla (3) destella cuando el control del grupo electrógeno detecta una falla de la alarma. La falla de alarma no causa que la situación del motor cambie. El motor será capaz de arrancar. Un código de falla acompaña el indicador de alarma de falla (3). Este código de falla se muestra en la pantalla superior (4) cuando se oprime la tecla de códigos de alarma. El indicador rojo de parada por falla (2) destella cuando el control del grupo electrógeno detecta una falla que es una falla de parada total. Cuando se detecta una falla, el motor está parado. No se permite que el motor arranque. Un código de falla que se muestra inmediatamente en la pantalla superior (4) acompaña el indicador de parada por falla (2). Los indicadores rojos dedicados de parada total (1) representan las siguientes falla de parada total: baja presión del aceite, parada de emergencia, alta temperatura del agua, sobrevelocidad del motor, bajo nivel del refrigerante y exceso de giro del motor. Cuando el control del grupo electrógeno detecta una falla en una de estas partes, el indicador correspondiente de parada total destella. Si el motor está funcionando, el motor está parado y no se permite que el motor arranque. No hay ningún código de falla que se asocia con los indicadores dedicados de parada total. Cada luz indicadora tiene una etiqueta descriptiva. Las condiciones que se requieren para cada falla dedicada están en la lista siguiente. Los resultados de cada falla dedicada están también en la lista siguiente. Presión baja del aceite - La presión del aceite del motor ha bajado por debajo de los ajustes para parada por baja presión del aceite que están programados en el GSC. Hay dos ajustes de baja presión del aceite: motor en velocidad en vacío y motor en velocidad nominal. Cuando ocurre esta falla, el indicador de baja presión del aceite destella. El motor se para. No se permite que el motor arranque hasta que se corrija la falla. Parada de emergencia - El operador oprime el botón pulsador de parada de emergencia (ESPB) en el tablero de instrumentos. Cuando ocurre esta condición, el indicador de parada de emergencia destella. El motor se para. No se permite que el motor arranque hasta que se corrija esta condición. Alta temperatura del agua - La temperatura del refrigerante del motor sube por encima del punto de control para parada por alta temperatura del agua que está programado en el GSC. Cuando ocurre esta falla, el indicador de alta temperatura del agua destella. El motor se para. No se permite que el motor arranque hasta que se corrija la falla. Exceso de velocidad del motor - La velocidad del motor excede el punto de control de exceso de velocidad del motor que está programado en el GSC. Cuando ocurre esta falla, el indicador de sobrevelocidad del motor destella. El motor se para. No se permite que el motor arranque hasta que se corrija la falla. 44


Bajo nivel del refrigerante - El nivel del refrigerante del motor baja por debajo de la sonda del sensor de pérdida de refrigerante. Esta sonda es optativa. Cuando ocurre esta falla, el indicador del nivel del refrigerante del motor destella. El motor se para. No se permite que el motor arranque hasta que se corrija la falla. Giro excesivo del motor - El motor no arranca dentro del tiempo de ciclo de giro que se ha programado en el GSC. Cuando ocurre esta falla, la luz indicadora de sobregiro del motor de arranque destella. No se permite que el motor arranque hasta que se corrija la falla. Nota: El control del grupo electrógeno se puede programar anulando las siguientes paradas: presión baja de aceite, alta temperatura del agua y bajo nivel de refrigerante. Se da tratamiento a las fallas como fallas de la alarma. El indicador correspondiente y dedicado de parada total está continuamente encendido. El motor continúa funcionando en lugar de parar. Este indicador dedicado de parada total significa que se ha excedido el punto de control para parada. El control del grupo electrógeno se programa para anular la falla de parada total. El control del grupo electrógeno dará tratamiento a la falla como una falla de la alarma. La fábrica programa el control del grupo electrógeno para dar tratamiento a la presión baja de aceite, la alta temperatura del agua y el nivel bajo del refrigerante como paradas. El operador debe decidir si se deben anular estas fallas de parada total. Pantalla La pantalla superior (4) y la pantalla inferior (5) del control del grupo electrógeno proporcionan información sobre el grupo electrógeno. La pantalla superior (4) muestra el voltaje de corriente alterna, la corriente y la frecuencia de una fase de la entrega del generador. Cada fase se puede observar secuencialmente empujando la tecla de selección de fase. La pantalla superior (4) se usa también para mostrar los diversos códigos de falla para fallas del sistema. Vea en el módulo apropiado del manual de servicio. La pantalla inferior (5) muestra la temperatura izquierda del escape, la temperatura derecha del escape, el voltaje de la batería del sistema, los horas del motor, la velocidad del motor, la presión de aceite del motor y la temperatura del refrigerante del motor. El valor de cada una de estas condiciones se muestra durante dos segundos. La pantalla avanza al valor para la próxima condición. Un pequeño indicador identifica el estado del motor que corresponde al valor que se está mostrando. Cuando se oprime la llave del medidor del motor, la pantalla inferior (5) deja de avanzar. La pantalla inferior muestra continuamente un valor particular. La manecilla destella por encima del estado con el valor que está mostrando. El indicador de situación del relé está en la pantalla inferior. Cuando un relé GSC está activado, el indicador correspondiente (K1, K2, etc) se muestra en la pantalla inferior (5). Cuando un relé no está activado, no se muestra el indicador correspondiente . En la modalidad de servicio, ambas pantallas se usan para funciones de programación. Vea en el módulo apropiado del manual de servicio.

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Teclado El teclado (6) se usa para controlar la información que se muestra en la pantalla superior (4) y la pantalla inferior (5). Las siete teclas tienen dos juegos de funciones, funciones normales y funciones de servicio. Vea una descripción de las funciones de servicio de las teclas en el Módulo del manual de servicio. Las funciones normales de las teclas están en la lista siguiente. Tecla el máxima a la izquierda - Esta tecla funciona solamente cuando el GSC está en modalidad de servicio. Tecla de selección de fase - Esta tecla selecciona la fase de la entrega del generador que se muestra en el control del grupo electrógeno. Si se oprime esta tecla, se permite que el operador verifique secuencialmente el voltaje, la corriente y la frecuencia de cada fase. Llave del medidor del motor - Esta tecla detiene el avance de las condiciones del motor en la pantalla inferior (5). La pantalla muestra continuamente el valor para un estado particular del motor. El indicador destella indicando que se ha parado el avance. El avance de las condiciones del motor se reanudará cuando se oprime otra vez la tecla del medidor del rotor. Tecla de prueba de lámpara - Esta tecla realiza una prueba de lámpara sobre el control del grupo electrógeno y el módulo de alarma optativo. Los ocho indicadores de falla están continuamente encendidos. Cada segmento de la pantalla superior (4) y la pantalla inferior (5) están encendidos. En el módulo de alarma optativo, todas las luces indicadoras están encendidas y la bocina sonará. Tecla de códigos de alarma - Si el indicador de alarma de falla (3) está destellando, si se oprime esta tecla, se causa que la pantalla superior (4) muestre el código correspondiente de falla. Si se oprime otra vez esta tecla se reanuda la muestra de información de entrega del grupo electrógeno en la pantalla superior (4). Si el indicador de alarma de falla (3) está apagado, esta tecla no tiene ninguna función. Vea más información sobre códigos de falla en la Operación de sistemas, "Descripción de las fallas". Tecla de salida - Esta tecla funciona solamente cuando el GSC está en modalidad de servicio. Vea más información en Operación de sistemas, "Modalidad de servicio". Tecla de modalidad de servicio - Si se oprime esta tecla, se causa que el GSC entre en la modalidad de servicio. Vea más información en Operación de sistemas, "Modalidad de servicio". Módulo de luces sincronizadoras (si tiene)

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Ilustración 4 Módulo de luces sincronizadoras

El módulo optativo de luces sincronizadoras está montado en el lado derecho del tablero de control. No se usa este módulo cuando el tablero de control está equipado con el regulador 2301A. Las luces de sincronización se usan como un auxiliar para colocar en paralelo las unidades que están sin demanda y unidades que están bajo demanda. Dos luces indicadoras están en el módulo. Cada una de las luces indicadoras está conectada en el lado de demanda del disyuntor de la salida del generador. Las luces indicadoras se usan para indicar cuando los voltajes están en fase. Cierre el disyuntor para conectar el generador con la demanda. Nota: Vea información sobre la colocación en paralelo de dos generadores en la Sección de operación, "Operación en paralelo". Infórmese de todos los cables y acerca de la instalación en el módulo apropiado del manual de servicio.

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Módulo de luces sincronizadoras con relé de potencia inversa (si tiene) Cuando un relé de potencia inversa se añade a un módulo de luces sincronizadoras, el módulo original de luces sincronizadoras cambiará en las siguientes formas: • •

El relé de potencia inversa está montado en el interior del tablero de control. El indicador de parada por falla indica una falla de potencia inversa en la parte delantera del control del grupo electrógeno.

El relé de potencia inversa es un relé protector de una fase. La corriente energiza este relé en sólo un sentido. En una falla de potencia inversa, los contactos de relé se cierran y el motor se para. Esto tomará el generador del cable. El relé de potencia inversa se equipa con un interruptor de prueba y ajustes. Vea información adicional en el módulo apropiado del manual de servicio. Módulo de alarma (si tiene) Ver imagen

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Ilustración 5 48


Módulo de alarma El módulo de alarma optativo está ubicado en el lado derecho del tablero de control. El módulo de alarma proporciona una advertencia de estados del motor. Se da esta advertencia antes de que las condiciones se vuelvan tan pronunciadas que el motor se para o las condiciones se vuelvan suficientemente pronunciadas para evitar que el motor arranque. Un módulo básico de alarma se usa para satisfacer los siguientes requisitos: • • • •

Módulo auxiliar de alarma 99 de NFPA Módulo auxiliar de alarma 110 de NFPA Tablero informador remoto 99 de NFPA Alarma de potencia principal

Varias señales se pueden entrar al módulo. Las calcomanías diferentes en la parte delantera del módulo indican las alarmas o las condiciones de parada. Vea la información siguiente en el Módulo del manual de servicio: • • • •

Información sobre los cables Información de instalación Luces indicadoras que satisfacen los requisitos de NFPA Las funciones de alarma que satisfacen los requisitos de NFPA

La parte delantera del módulo de alarma consta de cuatro diodos luminiscentes de color ámbar (LED). Estos diodos luminiscentes pueden indicar las diversas advertencias con relación a la configuración: • • • • • • • •

Temperatura alta del refrigerante Temperatura baja del refrigerante Nivel bajo del refrigerante Baja presión de aceite Generador en demanda Desperfecto del cargador Bajo nivel de aceite Nivel bajo del combustible

Hay cuatro diodos luminiscentes rojos que pueden indicar las condiciones siguientes: • • • • • • •

No está en automático Bajo voltaje CC Amortiguador cerrado de aire Cierre por baja presión de aceite Parada por exceso de giro Parada por alta temperatura del refrigerante Parada por sobrevelocidad

La parte delantera del módulo de alarma consta de una bocina de alarma y un interruptor de aceptación/silencio. Vea más información en el Módulo del manual de servicio. 49


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Mantenimiento SSBU7508 Generador - Inspeccionar El mantenimiento apropiado del equipo eléctrico requiere inspecciones visuales periódicas del generador y de los devanados. El mantenimiento apropiado de equipo eléctrico requiere también verificaciones eléctricas y térmicas apropiadas. El material aislante se debe inspeccionar para ver si tiene grietas. El material aislante se debe inspeccionar para ver si tiene acumulaciones de tierra y polvo. Si se encuentra un valor de resistencia de la aislación que sea inferior a lo normal, puede haber presente una trayectoria conductora. Esta trayectoria conductora consta de uno de los siguientes materiales: • • • •

Carbono Sal Polvo metálico Tierra saturada con humedad

Estos contaminantes desarrollarán una trayectoria conductor que puede producir cortocircuitos. Se recomienda que se haga una limpieza si se pueden ver grandes acumulaciones de polvo o tierra. Si un exceso de tierra es la causa de una restricción en la ventilación, se debe efectuar una limpieza. Las restricciones en la ventilación pueden ocasionar calentamiento excesivo. ATENCION Para evitar la posibilidad de que se deterioren los devanados del generador, no limpie el generador a menos de que haya evidencia visual, eléctrica o térmica de que tiene suciedad.

Si se encuentran acumulaciones de tierra perjudiciales, se dispone de una gran variedad de métodos de limpieza. El procedimiento de limpieza que se usa puede ser determinado por uno de los artículos indicados en la lista siguiente: • • • •

La cantidad de limpieza que se necesita El tipo de recinto del generador La clasificación de voltaje del generador El tipo de tierra que se está eliminando

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Limpieza (generadores armados) La limpieza puede ser necesaria en el punto de instalación. En este momento, puede que no sea necesario ni práctico el desarmado completo del generador. En este caso, una aspiradora se debe usar para eliminar los siguientes contaminantes: tierra seca, polvo y carbono. Esto evitará el esparcimiento de estos contaminantes. Puede ser necesario conectar una tubería aislante pequeña a la aspiradora. Esto permitirá que la aspiradora limpie las superficies que no están expuestas. Después de quitar la mayor parte del polvo, una escobilla pequeña se puede conectar a la manguera de vacío para aflojar la suciedad que esté conectada más firmemente a la superficie. Después de hacer la limpieza inicial con un vacío, se puede usar aire comprimido para quitar el polvo o tierra restante. El aire comprimido que se usa para limpiar debe estar libre de humedad y aceite. La presión de aire debe ser de un máximo de 210 kPa (30 lb/pulg 2) para evitar daños mecánicos al material aislante. Si los procedimientos de limpieza citados arriba no dan buenos resultados, consulte a un distribuidor Caterpillar. Limpieza (generadores desarmados) Se debe llevar a cabo una comprobación inicial de resistencia de aislación en el generador para confirmar la integridad eléctrica. Se esperaría una lectura mínima de un megohmio con generadores severamente contaminados. Una lectura de cero megohmio puede indicar la descomposición de la aislación. La descomposición de la aislación requiere que se haga algo más que una limpieza. La descomposición de la aislación requiere reparación. Normalmente, un lavado de alta presión es una forma eficaz de limpiar los devanados. Esto incluye devanados que se han expuesto a inundaciones o que han sido contaminados por la sal. Una solución de agua caliente y detergente se usa para efectuar este método de limpieza. Un lavado de alta presión rocía un chorro de fluido de alta velocidad de esta solución sobre el generador que se está limpiando. Después de efectuar este lavado con detergente, se enjuaga el generador con múltiples rocíos de agua limpia. Se usa el agua limpia para quitar el detergente o para diluir el detergente. Deje que el generador se seque a la temperatura ambiente interior. Verifique la resistencia del material aislante. La resistencia de la aislación debe ser normal. Si la resistencia de la aislación no es normal, repita el procedimiento. Puede ser necesario usar disolventes si el generador ha sido contaminado por aceite o grasa.

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Mantenimiento Preventivo de Plantas Eléctricas Fuga de aceite por Retenes de Cigüeñales Un inconveniente que suele aparecer en las plantas eléctricas es la fuga de lubricante por los sellos (Seal) o retenes de cigüeñal del motor. Las causas de este problema pueden ser varias, pero mencionamos las dos más comunes. La primera y mas común es que al hacerle el mantenimiento (cambio de aceite y filtro) se recarga el aceite nuevo sobre pasando el nivel máximo indicado en la varilla indicadora de nivel de lubricante. Esto se soluciona drenando el exceso de aceite del motor hasta el nivel correcto para evitar este tipo de problema. Cuando los motores de las Plantas Eléctricas tienen baja carga el Gobernador de velocidad dosifica la inyección de combustible a niveles muy bajos (pues el motor es de RPM. constante: 1800 o1500 y lo que varía para sostener la carga es el caudal de combustible inyectado. A mayor carga más caudal, a menor carga menor caudal). Al entrar en combustión estas pequeñas dosis de combustible no generan suficiente calor en la cámara de combustión y por lo tanto los componentes internos del motor (cilindros, pistones, y aros de pistón, válvulas y guías, etc.) no se dilatan y por lo tanto no se produce un buen “sellado” entre pistones, aros y cilindros. Por mal sellado entre aros de pistón y cilindros es que un remanente del Diesel no consumido escurre y se deposita en el carter, degradando el lubricante del motor. Cuanta mayor cantidad de horas se la utilice a la Planta Eléctrica, mayor es la degradación del lubricante. Esta degradación también tiene efectos muy adversos en los componentes metálicos que soportan mucha presión como los casquillos o cojinetes de bancadas, bielas, pernos de pistón, válvulas y guías, árbol de levas, etc. Además el Azufre del combustible degrada los sellos (Seal) o retenes, produciéndose así una constante perdida de aceite. Otro efecto que tiene la baja carga es que llena de carbonilla y partículas de aceite al silenciador y salida de escape, e a la larga restringe notablemente la salida de escape de gases, produciendo contra presión sobre todo el sistema de escape de gases y cuyo efecto es que pasa parte de esta presión al carter y esta presión tiene como salida a los retenes o sellos, los cuales se dañan rápidamente por la fuga de lubricante y aire a presión.

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Este problema de baja carga se soluciona de la siguiente manera. •

•

En las plantas eléctricas de uso Stand By o Emergencia, se debe someter a carga forzada con Banco de Carga durante 45 a 60 minutos y con una periodicidad bimestral (seria lo optimo) o por lo menos cada tres meses. En plantas eléctricas de uso continuo (7x24) se debe colocar un Banco de Carga permanente, que haga operar a la Planta Eléctrica al 50% de su capacidad como mínimo.

Cuidados a tener en cuenta al cambiar el Reten (Seal) o Sello. •

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Verificar que el reten o sello (Seal) este integro, que no tenga fisuras o grietas en el borde o labio y que no este deformado. Luego de quitar el reten o sello que tiene fuga se debe proceder a limpiar perfectamente l eje o cigüeñal y el asiento o alojamiento del reten, se debe hacer muy bien esta limpieza y no se debe dejar ninguna partícula de suciedad o impureza. Para colocar el nuevo reten se debe lubricar muy bien el labio o borde del mismo, así como el eje y el asiento o base donde asentara el reten o sello (seal). Esta lubricación puede ser hecha con Pharmatex (producto especifico para ese uso) o con el propio aceite del motor (aceite limpio). Se debe colocar el reten nuevo con cuidado y suavidad evitando que el borde o labio doble y se dañe.

Estas son unas sencillas sugerencias para evitar y/o solucionar las fugas de aceite por los retenes del motor.

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Mantenimiento Preventivo y Correctivo INTRODUCCIÓN En mantenimiento, se agrupan una serie de actividades cuya ejecución permite alcanzar un mayor grado de confiabilidad en los equipos, máquinas, instalaciones, etc. La confiabilidad de un sistema complejo, compuesto por una serie de piezas, puede llegar a ser muy mala a pesar de una no muy mala confiabilidad individual. Esto es tanto más cierto cuanto mayor sea la variabilidad del desempeño de cada uno de los componentes del sistema y su grado de dependencia o independencia.. Es particularmente cierto cuando es la mano de obra uno de los componentes. En efecto, si no llevamos a cabo una actividad de mejora y de control será muy difícil obtener confiabilidades resultantes elevadas. También es cierto que es a través de esta actividad de mejora donde se puede lograr la diferencia entre un buen y un mal servicio como producto. Las actividades de mantenimiento pueden ser realizadas según diferentes sistemas, que luego trataremos, y que se aplican según las características de los bienes y según diversos criterios de gestión. •

¿Qué es mantenimiento correctivo y cómo lo realizan en general las empresas?

Mantenimiento Correctivo Comprende el que se lleva a cabo con el fin de corregir (reparar) una falla en el equipo. Se clasifica en: •

No planificado:

El correctivo de emergencia deberá actuar lo más rápidamente posible con el objetivo de evitar costos y daños materiales y/o humanos mayores. Debe efectuarse con urgencia ya sea por una avería imprevista a reparar lo más pronto posible o por una condición imperativa que hay que satisfacer (problemas de seguridad, de contaminación, de aplicación de normas legales, etc.). En el caso de ejemplo, la detección de la fuga de gas compromete a la Gerencia a tomar la decisión de reparar la pérdida de gas, actuando ante una emergencia (generalmente la detección de un gas combustible, implica la existencia de una concentración peligrosa en el aire ambiente, la cual es explosiva). Este sistema resulta aplicable en sistemas complejos, normalmente componentes electrónicos o en los que es imposible predecir las fallas y en los procesos que admiten ser interrumpidos en cualquier momento y durante cualquier tiempo, sin afectar la seguridad. También para equipos que ya cuentan con cierta antigüedad. Tiene como inconvenientes, que la falla puede sobrevenir en cualquier momento, muchas veces, el menos oportuno, debido justamente a que en esos momentos se somete al bien a una mayor exigencia. 57


Otro inconveniente de este sistema, es que debería disponerse inmovilizado un capital importante invertido en piezas de repuesto visto que la adquisición de muchos elementos que pueden fallar, suele requerir una gestión de compra y entrega no compatible en tiempo con la necesidad de contar con el bien en operación (por ejemplo: caso de equipos discontinuados de fabricación, partes importadas, desaparición del fabricante). Por último, con referencia al personal que ejecuta el servicio, no nos quedan dudas que debe ser altamente calificado y sobredimensionado en cantidad pues las fallas deben ser corregidas de inmediato. Generalmente se agrupa al personal en forma de cuadrillas. •

Planificado:

Se sabe con anticipación qué es lo que debe hacerse, de modo que cuando se pare el equipo para efectuar la reparación, se disponga del personal, repuestos y documentos técnicos necesarios para realizarla correctamente. Al igual que el anterior, corrige la falla y actúa ante un hecho cierto. La diferencia con el de emergencia, es que no existe el grado de apremio del anterior, sino que los trabajos pueden ser programados para ser realizados en un futuro normalmente próximo, sin interferir con las tareas de producción. En general, programamos la detención del equipo, pero antes de hacerlo, vamos acumulando tareas a realizar sobre el mismo y programamos su ejecución en dicha oportunidad, aprovechando para ejecutar toda tarea que no podríamos hacer con el equipo en funcionamiento. Lógicamente, aprovecharemos para las paradas, horas en contra turno, períodos de baja demanda, fines de semana, períodos de vacaciones, etc. Para el caso del ejemplo, podemos diferir hasta el fin de semana, en horas diurnas, la reparación de la chapa perforada si las condiciones del tiempo permiten realizarla. Mientras tanto, debido a la zona en que ocurrió el hecho, probablemente no se haga más que trasladar los elementos que pudieran encontrarse cerca del patio interior y/o cubrirlos adecuadamente. ¿Qué es mantenimiento preventivo y qué tópicos abarca?. •

Mantenimiento Preventivo

Cubre todo el mantenimiento programado que se realiza con el fin de: Prevenir la ocurrencia de fallas. Se conoce como Mantenimiento Preventivo Directo o Periódico por cuanto sus actividades están controladas por el tiempo. Se basa en la Confiabilidad de los Equipos (MTTF) sin considerar las peculiaridades de una instalación dada. Ejemplos: limpieza, lubricación, recambios programados. Como ejemplo, una empresa decidió que los servicios de desinfección a través de fumigación en los departamentos y pasillos y los de limpieza de tanques de agua, se realizaran el primero,

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Capacitación – FINSA Material del Estudiante cada tres meses y el segundo, cada seis meses. Ello fue motivado por un análisis de la situación sanitaria del edificio a lo largo de los últimos 5 años.

Este tipo de mantenimiento trata de anticiparse a la aparición de las fallas. Evidentemente, ningún sistema puede anticiparse a las fallas que no nos avisan por algún medio . Por ejemplo, una lámpara eléctrica debía durar 4000 horas de encendido y se quema cuando sólo se la había empleado 200 horas. Ningún indicio o evidencia simple , nos informó sobre la proximidad de la falla. Las fuentes internas : están constituidas por los registros o historiales de reparaciones existentes en la empresa, los cuales nos informan sobre todas las tareas de mantenimiento que el bien ha sufrido durante su permanencia en nuestro poder. Se debe tener en cuenta que los bienes existentes tanto pudieron ser adquiridos como nuevos (sin uso) o como usados. Forman parte de las mismas fuentes, los archivos de los equipos e instalaciones con sus listados de partes, especificaciones, planos generales, de detalle, de despiece, los archivos de inventarios de piezas y partes de repuesto ( spare parts ) y, por último, los archivos del personal disponible en mantenimiento con el detalle de su calificación, habilidades, horarios de trabajo, sueldos, etc. ¿Qué es mantenimiento Predictivo y por condición?. ¿cuáles son las herramientas o métodos que se utilizan para realizar el mantenimiento Predictivo? Mantenimiento Predictivo: Es el Servicios de seguimiento del desgaste de una o más piezas o componente de equipos prioritarios a través de análisis de síntomas, o estimación hecha por evaluación estadística, tratando de extrapolar el comportamiento de esas piezas o componentes y determinar el punto exacto de cambio. El mantenimiento Predictivo basado en la confiabilidad o la forma sistemática de como preservar el rendimiento requerido basándose en las características físicas, la forma como se utiliza, especialmente de como puede fallar y evaluando sus consecuencias para así aplicar las tareas adecuadas de mantenimiento ( preventivas o correctivas). Detectar las fallas antes de que se desarrollen en una rotura u otras interferencias en producción. Está basado en inspecciones, medidas y control del nivel de condición de los equipos. También conocido como Mantenimiento Predictivo, Preventivo Indirecto o Mantenimiento por Condición -CBM (Condition Based Maintenance). A diferencia del Mantenimiento Preventivo Directo, que asume que los equipos e instalaciones siguen cierta clase de comportamiento estadístico, el Mantenimiento Predictivo verifica muy de cerca la operación de cada máquina operando en su entorno real. Sus beneficios son difíciles de cuantificar ya que no se dispone de métodos tipo para el cálculo de los beneficios o del valor derivado de su aplicación. Por ello, muchas empresas usan sistemas informales basados en los costos evitados, indicándose que por cada dólar gastado en su empleo, se economizan 10 dólares en costos de mantenimiento. En realidad, ambos Mantenimientos Preventivos no están en competencia, por el contrario, el Mantenimiento Predictivo permite decidir cuándo hacer el Preventivo. En algunos casos, arrojan indicios evidentes de una futura falla, indicios que pueden advertirse simplemente. En otros casos, es posible advertir la tendencia a entrar en falla de un bien, mediante el monitoreo de condición , es decir, mediante la elección, medición y seguimiento, de algunos parámetros relevantes que representan el buen funcionamiento del bien en análisis. Aclaremos que muchas veces, las fallas no están vinculadas con la edad del bien. En otras palabras, con este método, tratamos de acompañar o seguir, la evolución de las futuras fallas.

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Los aparatos e instrumentos que se utilizan son de naturaleza variada y pueden encontrarse incorporados en los equipos de control de procesos (automáticos), a través de equipos de captura de datos o mediante la operación manual de instrumental específico. Actualmente existen aparatos de medición sumamente precisos, que permiten analizar ruidos y vibraciones, aceites aislantes o espesores de chapa, mediante las aplicaciones de la electrónica en equipos de ultrasonidos, cromatografía líquida y gaseosa, y otros métodos. CONCLUSIONES El mantenimiento representa un arma importante en seguridad laboral, ya que un gran porcentaje de accidentes son causados por desperfectos en los equipos que pueden ser prevenidos. También el mantener las áreas y ambientes de trabajo con adecuado orden, limpieza, iluminación, etc. es parte del mantenimiento preventivo de los sitios de trabajo. El mantenimiento no solo debe ser realizado por el departamento encargado de esto. El trabajador debe ser concientizado a mantener en buenas condiciones los equipos, herramienta, maquinarias, esto permitirá mayor responsabilidad del trabajador y prevención de accidentes. La evaluación del mantenimiento debe entenderse como un proceso continuo que comienza con satisfacer los objetivos de la capacitación. Lo ideal es evaluar los programas desde el principio, durante, al final y una vez más después de que se halla realizado el mantenimiento. El impacto deseado con el mantenimiento es optimizar en forma económica la utilización y disponibilidad de los equipos e instalaciones de los servicios. La medición del grado en que un mantenimiento ha contribuido a mejorar alguna de estas situaciones resulta bastante difícil debido a que existe muchos factores externos, que también influyen en el resultado final, tales como edad de los equipos, presupuestos, calidad de la energía que se suministra, etc. Una manera de hacerlo seria realizando un adecuado seguimiento a los cronogramas y líneas del mantenimiento.

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Fundamentos De Generación Eléctrica y Componentes Principales Del Generador GENERACION DE ENERGIA En lodos los grupos electrógenos se usan generadores de corriente alterna (CA). Los generadores CA - también llamados alternadores - convierten la energía mecánica del motor en energía eléctrica y actúan como fuente de voltaje de las cargas eléctricas. Debido a su versatilidad, la electricidad es una fuente útil de energía, (mucho más versátil que la energía mecánica), y puede usarse para iluminación, calentamiento, rotación de maquinaria eléctrica, etc., además de poder distribuirse fácilmente a diferentes sitios. FUNDAMENTOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA Se requieren tres factores básicos para la generación de voltaje: magnetismo, movimiento y conductores. El sistema del generador se basa en el concepto según el cual, si un cable se mueve a través de un campo magnético, se produce voltaje. Este es el concepto básico del funcionamiento del generador. También, tenga en cuenta que no hay diferencia si el campo magnético es fijo y el conductor se mueve o si el conductor es fijo y el que se mueve es el campo magnético. Cualquiera que sea la forma, es necesario que haya movimiento relativo. El generador más simple consta de un bucle de cable que gira entre dos polos de imán fijo.

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COMPONENTES PRINCIPALES DEL GENERADOR Un generador sincrónico de corriente alterna (CA) es significativamente más complejo que el generador simple de un bucle de cable girando entre dos imanes fijos. Un generador sincrónico CA consta de cuatro componentes y/o sistemas principales: -

Campo (rotor)

-

Inducido (estator)

-

Excitador

-

Regulador de voltaje

El proceso de generación voltaje se produce en esencia en el siguiente orden: El excitador proporciona corriente continua (CC) a los devanados de rotor La corriente continua que pasa por los cables crea lineas de flujo magnéticas. Este flujo genera voltaje en los devanados del estator cercano, cuando hay movimiento relativo entre los dos. El regulador entonces mide esta salida y controla la corriente del excitador, para mantener un voltaje constante. En las siguientes secciones se verán los sistemas del rotor y del estator, junto con las características de rendimiento asociadas. Al final de la sección, veremos los sistemas del excitador y de regulación de voltaje

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CAMPO El campo de un generador se crea cuando un rotor gira dentro del estator. Un motivo para usar un inducido fijo y un campo magnético en rotación es la dificultad de tener una corriente trifásica en un inducido que gira. Una fuente primaria gira el rotor, en nuestro caso, un motor. El rotor contiene polos con devanados enrollados a su alrededor, para formar bobinas. Estas bobinas se llaman "bobinas de campo" o "devanados de campo", debido a que crean un campo magnético. Para propósitos prácticos, los devanados de campo de la figura tienen sólo cuatro vueltas. Generalmente, los devanados de campo del generador contienen unos cientos de vueltas. Observe que el rotor puede tener sólo un número par de polos, llamados "pares de polos", uno para el extremo norte y el otro para el extremo sur del campo magnético.

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2 POLOS Este diagrama muestra un generador bipolar, el cual contiene un par de polos. A medida que el rotor gira alrededor del inducido, girará 360 grados mecánicos y 360 grados eléctricos.

4-POLOS Sin importar el número de pares de polos, el rotor se mueve 360 grados mecánicos en cada revolución. Sin embargo, el total de grados eléctricos es igual al total de grados mecánicos, multiplicado por el número de pares de polos. En un generador de cuatro polos (dos pares de polos), cada par de polos se mueve 360 grados mecánicos, de modo que los grados eléctricos totales a que se mueve son 720 (o 360x2). Grados mecánicos x No. de pares de polos 2 polos: 360° eléctricos 4 polos: 720° eléctricos 6 polos: 1080° eléctricos 8 polos: 1440° eléctrico FRECUENCIA La frecuencia eléctrica es el número de ciclos eléctricos (rotaciones de 360° por segundo. Para encontrar la frecuencia, se puede usar la ecuación: número de polos (4) dividido por dos y multiplicado por las rpm (1.800) divididas por 60 segundos. Si dividimos el número de polos por dos, nos da el número de pares de polos. Si dividimos las rpm por 60 segundos, nos da el número de revoluciones por segundo del rotor. Así, multiplicando el número de pares de polos por el número de revoluciones por segundo, obtenemos la frecuencia eléctrica del generador. 64


CAMPO MAGNÉTICO GIRATORIO

El campo se irradia hacia afuera del motor en forma de líneas de campo magnético. A medida que el rotor gira, lo hace el campo magnético. Observe que el campo magnético es más fuerte en los polos norte y sur, donde se concentran las líneas de flujo. Mientras mayor sea la concentración de flujo, mayor será el voltaje producido en los devanados.

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INDUCIDO La segunda pieza principal del generador es el inducido. El inducido permanece fijo en todos los generadores y se llama, por tanto, estator. Este consta de un núcleo de hierro y sus propios devanados, llamados devanados del estator o devanados del inducido. Los devanados del estator se disponen en ranuras a lo largo de la parte interna del estator. El estator generalmente contiene un número mayor de ranuras, pero, para propósitos prácticos, el estator de la figura sólo tiene cuatro ranuras. El campo magnético del rotor se corta a través de los devanados del estator a medida que gira dentro del estator. Como resultado, el campo produce voltaje en los devanados del inducido.

FASE, VOLTAJE Y NUCLEO DEL ESTATOR En es la sección veremos el modo en que se interrelacionan la fase, el voltaje y el núcleo del estator. El diseño del núcleo del estator y la distribución de los devanados permiten al generador proporcionar el voltaje de salida apropiado. FASE Y VOLTAJE El número de fases y las características del voltaje son dependientes del diseño del generador. Este tema se trataremos detalladamente en otro capitulo.

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GENERADORES MONOFÁSICOS Como se muestra en la figura, un generador monofásico genera una onda sinusoidal de voltaje, cuando el rotor completa un ciclo (una revolución de 360°).

VOLTAJE TRIFÁSICO Un generador trifásico consta de tres bobinas espaciadas 120° alrededor del estator, lo que produce tres voltajes con una diferencia de fase de 120°. Observe el inverso de las bobinas, con un espaciamiento de 180°, como se indica con las letras A', B' y C.

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Las tres fases de un generador se representan algunas veces como se muestra en la figura.Las flechas dobles muestran el espaciamiento de 120° entre las tres fases.

VELOCIDAD DE MOVIMIENTO RELATIVO La velocidad de movimiento relativo entre el campo magnético y los devanados del estator depende de la velocidad rotacional del rotor (las rpm del motor). A medida que aumentan las rpm, lo hace la velocidad de movimiento relativo (V) que, a la vez, origina un aumento directo del voltaje.

FUERZA DEL CAMPO MAGNÉTICO Y DEL VOLTAJE El campo magnético se produce en el rotor, debido a la corriente continua (CC) que pasa a través de los devanados de campo. La fuerza del campo magnético es proporcional al flujo de corriente a través de las bobinas de campo. A medida que aumenta la corriente, el campo magnético se hace más fuerte. Los devanados son de voltaje bajo (menores de 125 voltios), comparados con la mayoría de los devanados del estator.

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VOLTAJE DE LOS DEVANADOS DEL ESTATOR La salida del voltaje del generador/estator depende de: -

La fuerza del campo magnético en el rotor

La velocidad de movimiento relativo entre el campo magnético y los conductores del Estator La longitud total de cada conductor expuesto al campo magnético. Esto puede incluir el impacto aditivo de múltiples vueltas en serie de los devanados del estator. La orientación relativa unos a otros de estos tres elementos, generalmente se conoce como "regla de la mano derecha".

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NUMERO DE VUELTAS EN SERIE El voltaje puede ajustarse disponiendo los devanados del estator en bobinas y variando el número de vueltas (cables) de las bobinas. Mientras mayor sea el número de vueltas, mayor será el voltaje inducido. De aquí que los devanados del estator pueden diseñarse con el número óptimo de vueltas en la bobina para producir el voltaje de salida requerido. A la izquierda, dos conductores de longitud "L"(cada uno con un voltaje "E") se conectan en serie, como una bobina con una vuelta, para producir un voltaje 2E. A la derecha, dos bobinas de una vuelta (cada una con un voltaje 2E) se conectan en serie para formar una bobina de dos vueltas que darán un voltaje 4E.

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Características y Diseño Técnico de Generadores de Corriente Alterna. (Capitulo 1) Los generadores se construyen de diferentes modos para satisfacer diferentes cargas y necesidades del cliente. Constan fundamentalmente del rotor y el estator, ambos con devanados. Las necesidades del cliente pueden también determinar cambios en los tipos de conexión, procesos de producción y accesorios. En esta sección veremos algunos de los elementos del diseño básico del generador. ELEMENTOS DEL ROTOR Y DEVANADOS El rotor se define como el devanado que gira o el elemento del generador. Puede describirse como un conjunto de láminas delgadas de acero magnéticas, comprimidas fuertemente y luego remachadas, empernadas o soldadas juntas, para formar el paso del campo magnético. Es alrededor de este núcleo donde se enrollan o se insertan los devanados de campo o bobinas.

CAMPO DE POLOS SALIENTES

El rotor de polos salientes, o de disposición no cilindrica, se usa en la mayoría de las máquinas con generadores impulsados por motor con clasificaciones de 20 kVA o mayores. Los rotores de polo saliente son definidos como superficies de polo en saliente de la superficie del rotor. Los devanados generalmente se enrollan alrededor de estos polos, como se muestra en la figura.

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Capacitación – FINSA Material del Estudiante CAMPO DE POLOS NO SALIENTES

La figura muestra un campo rotatorio de polos no salientes, o rotor cilíndrico. Este se usa principalmente en turbinas de vapor grandes, accionadas por generadores y ocasionalmente con inducidos enfriados por agua. Frecuentemente, se hacen ranuras en las superficies de los polos para poner los devanados y reducir pérdidas. Este tipo de diseño de generador no se usa en algunos grupos electrógenos.

CAMPO DE IMÁN PERMANENTE

El campo de imán permanente se usa generalmente en pequeños generadores (menores de 5 kVA). Esta es una máquina de campo fijo e inducido rotatorio. Nos interesa el uso de este tipo de generador pequeño no como generador de voltaje primario, sino como excitador (lo cual se verá más adelante en detalle). La función del excitador es proporcionar corriente de campo al rotor principal.

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Capacitación – FINSA Material del Estudiante DENSIDAD DE FLUJO Y ROTOR

Los devanados del rotor crean un flujo magnético en el generador. La densidad del campo magnético es proporcional a la corriente continua (CC) suministrada por el excitador. Algunos cientos de vueltas de cable se enrollan generalmente en un rotor.

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Capacitación – FINSA Material del Estudiante NÚCLEO DEL ESTATOR

El núcleo del estator es en donde se genera la electricidad útil. Los devanados en el núcleo del estator transportan la electricidad que se va a usar. NÚCLEO DEL ESTATOR

El núcleo del estator es en donde se genera la electricidad útil. Los devanados en el núcleo del estator transportan la electricidad que se va a usar.

LAMINAS DEL ESTATOR

El núcleo del estator está hecho de cientos de láminas de acero delgadas. Las máquinas que las prensan usan soldadura automática, para asegurar ángulos de ranura, presiones de compresión y alineamiento correctos de las ranuras. Las láminas del estator generalmente son de acero siliconado especial. El núcleo del estator está sujeto a un flujo alterno, que induce pequeñas corrientes internas al acero, llamadas "corrientes parásitas" o de "Foulcaut". Las corrientes parásitas generan calor y pérdidas de eficiencia. Al ser el núcleo de láminas comprimidas, en lugar de una sola pieza sólida de acero, se inhiben las corrientes parásitas, lo cual reduce la circulación de estas corrientes y las pérdidas que genera. La adición de silicio al acero también tiene el propósito de inhibir las corrientes parásitas.

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DEVANADOS DEL ESTATOR

Cargas diferentes requieren tipos diferentes de voltaje. Los generadores se diseñan con varias combinaciones de ranuras, conductor y tipos de devanados, para proporcionar la clase especifica de voltaje requerido por las cargas del generador.

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Capacitación – FINSA Material del Estudiante DEVANADOS DEL INDUCIDO

Mientras más amperios puedan acumular los devanados del estator, mayor será la salida del generador. Sin embargo, hay límites a la capacidad de corriente, por ejemplo, el aumento de la temperatura. El aumento de la temperatura es la limitante del aislamiento de los devanados del estator para resistir el calor producido por la corriente que pasa a través de los devanados del estator. La expansión térmica de los cables, al producirse calor, es parte de esta limitante.

TIPOS Y PROCESOS DE LOS DEVANADOS

Hay varios tipos de devanados del estator y procesos por los cuales se construyen. Cada uno tiene ventajas propias de acuerdo a su uso.

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Características y diseño técnico de un Generador de Corriente Alterna (Capitulo 2) BOBINAS DEVANADAS ALEATORIAMENTE Las bobinas enrolladas aleatoriamente son económicas y se usan en clasificaciones de potencia baja. La figura muestra la sección transversal de una ranura del generador. Típicamente, se necesitan dos bobinas por cada ranura, como se muestra en la figura

En las bobinas devanadas aleatoriamente se usa cable de cobre alrededor de un imán, aislado con una película de poliéster altamente resistente a la humedad y resistente al rayado. Cada ranura contiene dos bobinas con múltiples conductores por vuelta, y cada bobina puede tener una o más vueltas. Además, cada ranura contiene material aislante, que proporciona aislamiento eléctrico adicional de los devanados del estator.

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PROCESOS DE TRATAMIENTO DEL DEVANADO ALEATORIO El estator devanado aleatoriamente pasa por un proceso de "baño y horneado". El estator se sumerge completamente en una resina de poliéster. La resina de poliéster se usa para permitir mayor disipación de calor, flexibilidad, fuerza de rompimiento por voltaje alto y resistencia a la humedad. La resina penetra en los espacios entre los conductores y deja una capa uniforme de resina. La resina entonces se cura mediante un ciclo de horneado. Al mantener los conductores juntos, la resina minimiza la vibración y la falla prematura de los devanados.

Después, el estator pasa por el proceso de baño y horneado, usando una resina epóxica. La resina epóxica añade protección contra la humedad, los químicos y otros factores ambientales. Si es necesario, procesos adicionales de baño y horneado maximizan la capa de resina y añaden mayor protección contra el ambiente (de 2 a 4 baños más). Una resina epóxica epódica a base de asfalto puede también aplicarse al extremo del cable, para dar más protección contra la abrasión y la humedad. Todos los estatores de devanado aleatorio se rocían con un sellador rojo de formulación especial, para ayudar a evitar problemas de aislamiento. Los problemas de aislamiento pueden incluir formación de caminos conductores carbonizados sobre la superficie del material y/u óxido y corrosión. La formación de caminos conductores carbonizados ocurre cuando los contaminantes, como la exposición al ambiente en áreas costeras, resultan en depósitos salinos, que pueden quedar atrapados en las vueltas de los extremos de las bobinas y que por acción de las corrientes micro superficiales que siempre están presentes se convierten en carbonatos. Estos caminos conductores carbonizados crean tensiones en el sistema de aislamiento eléctrico.

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PROTECCIÓN DE AISLAMIENTO EN AMBIENTES COSTEROS La protección de aislamiento en ambientes costeros se realiza algunas veces a los devanados aleatorios, para aumentar la protección ambiental. Las vueltas en el extremo son las más susceptibles a la humedad y a la formación de contaminantes, de modo que se añade cinta de vidrio a las vueltas del extremo para añadir retención extra de la resina uniforme. La cinta también hace que los extremos de las vueltas de la bobina sean más lisos, lo cual retarda la humedad y la formación de contaminantes. Finalmente, junto con los procesos normales de baño y horneado, se realizan un baño y un horneado extra con resina epóxica. La fotografía muestra los devanados después de la cinta de vidrio, pero aún sin el baño ni el horneado de resina epóxica.

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DEVANADO MOLDEADO En los devanados moldeados se utilizan cables cuadrados o rectangulares muy juntos entre si. Esto permite la máxima cantidad de cobre en cada ranura, lo que resulta en una eficiencia y duración superior. Los devanados moldeados generalmente no son prácticos para generadores por debajo de 1.000 kVA, debido a las limitaciones de espacio físico para acomodar este tipo de devanado.

IMPREGNACIÓN POR PRESIÓN AL VACIO

La Impregnación por Presión al Vació (VPI por su sigla en inglés) es un proceso de aislamiento especial usado en los devanados moldeados. El proceso VPI pone el estator del generador en una cámara al vació y, entonces, inyecta un barniz especial de resina de poliéster. Debido a que el generador está al vació, el barniz impregna totalmente los devanados. El resultado de este proceso es un devanado libre de puntos sin barniz, lo cual resulta en una vida útil mucho mayor.

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ESTILOS DE DEVANADOS

Hay dos estilos de devanados que se usan en la construcción de la mayoría de los generadores: imbricado y concéntrico. Los devanados imbricados son bucles distribuidos a través uno del otro y enrollados en forma de diamante doble. Los devanados concéntricos son bucles enrollados dentro de bucles más grandes.

CONSTRUCCIÓN DE LOS DEVANADOS IMBRICADOS

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Si el generador tiene 60 ranuras, tendría 15 ranuras por polo. Una bobina de paso completo tendría un intervalo de 15 ranuras. Si el devanado fuera de 2/3, el intervalo serla (2/3) x (15 ranuras) = 10 ranuras.

PASO

Cuando una bobina tiene un devanado de 180 grados eléctricos, se llama una bobina de paso completo. Algunas veces, cuando una bobina se devana menos de 180 grados, se dice que es una bobina de paso fraccionado.

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ARMÓNICOS

Las bobinas de paso fraccionado se usan para reducir ciertos factores de armónico. Se requiere de una conexión delta en un grupo electrógeno grande (mayor de 250 kW) para ajustar una configuración de 2/3 de paso, que ayude a reducir los efectos del tercer armónico. Se muestra la tabla que resume los efectos de reducción de armónicos de algunos devanados de paso. Los armónicos se verán más adelante, con detalle, en la sección "Rendimiento" de este módulo.

8/9 PASO 7/8 PASO 2/3 PASO

3os

5 os

7 os

ARMÓNICOS 12% 50% 100%



PORCENTAJE DE REDUCCIÓN DE ARMÓNICOS

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Características y diseño técnico de un Generador de Corriente Alterna (Capitulo 3) CLASES DE AISLAMIENTOS En los años sesenta, las clases de aislamiento eléctrico comenzaron a preferirse para la clasificación de generadores, debido al límite máximo de temperatura de superficie de diferentes materiales aislantes.

LIMITES DE TEMPERATURA El aislamiento de los generadores se diseña solamente para manejar ciertos niveles de temperatura. El material de aislamiento de los devanados se selecciona con base en la capacidad de operación a temperaturas específicas.

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LIMITES DE TEMPERATURA: MEDICIÓN POR RESISTENCIA El procedimiento establecido para determinar la temperatura de superficie dentro del generador es el método de "elevación por resistencia". El método de elevación por la resistencia consta de tres elementos: temperatura ambiente, tolerancia del punto caliente y elevación de la temperatura. Sabemos que, a medida que cambia la temperatura de un conductor (devanados), lo hace la resistencia. Al medir la resistencia de un generador caliente, es posible determinar la temperatura de los devanados. La temperatura ambiente es la temperatura alrededor del generador, y se considera generalmente de 40° C. La tolerancia del punto caliente es el punto de los devanados del estator con la más alta temperatura. Está localizada aproximadamente en el centro de cada ranura del estator y devanado de campo. Esta tabla muestra los valores de aumento por resistencia y la tolerancia del punto caliente en cada clase de generador.

GRÁFICO DE BARRAS DE LOS LIMITES DE TEMPERATURA DE AISLAMIENTO

Estos gráficos de barras muestran los límites de temperatura de las clases de aislamiento, medidos por resistencia en temperaturas ambiente de 40° C y 50° C. Observe la inclusión del punto caliente como factor separado en las gráficas de resistencia. En algunas aplicaciones, puede especificarse una temperatura ambiente de 50° C, lo que resulta en un valor menor de tolerancia de elevación por resistencia de cada tipo de aislamiento.

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Capacitación – FINSA Material del Estudiante CURVAS DE RESISTENCIA TÉRMICA

Se muestran las curvas de resistencia térmica de los diferentes tipos de aislamiento. La resistencia térmica es la capacidad del aislamiento de soportar calor. Las curvas representan la vida del aislamiento en horas contra la temperatura de los devanados. Estas curvas no predicen la vida real del diseño de la máquina, sino que muestran la relación entre la vida útil, el tipo de aislamiento y la temperatura de operación. Regla práctica: Por cada 10o C de incremento de la temperatura del devanado, la vida del aislamiento se reduce a la mitad

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Capacitación – FINSA Material del Estudiante EFECTOS DEL DETERIORO TÉRMICO

Hay varias indicaciones de que ha ocurrido deterioro térmico en un sistema de aislamiento de los devanados: Aumento de la dureza de las capas poliéster/epoxi o capas quebradizas. Contracción no uniforme con fisuras que penetran desde la superficie Reducción de la fuerza dieléctrica "no conductora".

VIDA ÚTIL DEL AISLAMIENTO (NO RELACIONADA CON LA TEMPERATURA)

El calor no es la única causa del deterioro del aislamiento de los devanados. Las causas adicionales de las fallas del aislamiento incluyen: • • • • •

Contaminantes conductores, como suciedad, químicos, etc. Daño mecánico por choque, vibración, objetos extraños, tensión, etc. Crestas de voltaje generadas por la carga o en la línea Operación con voltaje, corriente o factor de potencia anormales Conductos de ventilación bloqueados.

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VOLTAJE DE FALLA

El exceso de voltaje es una de las causas que llevan a que falle el aislamiento del estator. Cada tipo de aislamiento tiene un limite de cuánto voltaje puede tolerar el material antes de fallar. Este limite de voltaje se llama 'Voltaje de falla".

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AISLAMIENTO DE CAMPO ROTATIVO

Debido a que típicamente las bobinas de campo son de voltaje bajo, la mayoría de las averías del aislamiento son mecánicas. A medida que gira el rotor, se ejercen fuerzas centrifugas a las bobinas de campo, lo que hace que las bobinas se muevan hacia afuera. Cuando separamos la fuerza centrifuga en sus componentes, hay una fuerza vertical (FV) y una fuerza lateral (FL). La fuerza lateral es la que hace que las bobinas se desplacen hacia fuera.

CAMPO ROTATIVO-SOBREVELOCIDAD

Para asegurar que el aislamiento del rotor pueda tolerar las tensiones mecánicas en operación normal, el sistema de aislamiento del rotor se prueba por varias horas, de 125% a 150% de la sobre velocidad de clasificación.

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Caracteristicas y diseño técnico de un Generador de Corriente Alterna (Capitulo 4)

CONEXIONES DE LA BOBINA El diseño de las conexiones de la bobina en un generador y el modo de conectar una carga determinan el nivel y el tipo de voltaje de salida del generador especifico.

VOLTAJE EN RELACIÓN CON LAS CONEXIONES Diferentes tipos de conexiones inducen a diferentes voltajes. Por tanto, los tipos de conexiones usados en un generador dependen del voltaje que requiere la carga. El diagrama muestra dos conexiones: en una se usa voltaje alto y en la otra, voltaje bajo.

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CONEXIONES DE VOLTAJE En la figura se muestra diferentes tipos de conexiones monofásicas de un devanado de tres fases, 4 polos. La fase consta de 4 grupos polo-fase, uno para cada polo en la fase. Cada bobina puede tener cualquier número de vueltas, limitado sólo por el espacio dentro de la ranura. Los grupos polo-fase pueden conectarse en serie, 4 en paralelo, o 2 en serie, 2 en paralelo.

CALCULO DE VOLTAJES LINEA A NEUTRAL Y LINEA A LINEA Las fórmulas proporcionadas demuestran la relación entre los voltajes línea a neutral y línea a línea en las conexiones en estrella. El voltaje línea a línea en el sistema de tres fases es igual a la raíz cuadrada de 3 (1,73) por el voltaje de la línea a neutral. Conociendo ya sea el voltaje línea a neutral o el voltaje línea a línea, usted puede hallar en estas fórmulas el valor desconocido. Se muestran también otras formas de la ecuación. Todas darán las respuestas apropiadas si se aplican correctamente.

En una conexión en estrella, el voltaje terminal es la raíz cuadrada de 3 (1,73) por el voltaje terminal a neutral (representado por la letra "V2" en la figura). En el mismo generador, una conexión en delta tendría el mismo voltaje terminal a neutral de la conexión en estrella de este voltaje terminal. Sin embargo, la corriente de la línea en delta (I) no seria la raíz cuadrada de 3 (1,73) por la corriente de la línea en estrella (I).

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CONEXIONES DE CABLES Un generador puede conectarse de varios modos, dependiendo del tamaño y del uso que se vaya a dar al generador. En la figura se muestra una conexión de 3 ó 4 cables (3 cables, más neutral). La conexión de 6 cables, también mostrada en la figura, se usa algunas veces para permitir que los circuitos de protección diferencial se conecten en el neutral. Una alternativa de la conexión de 6 cables es la conexión delta

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NUMERACIÓN DE TERMINALES DE CABLES El sistema de numeración de terminales de cables sigue el patrón mostrado en la figura. Este sistema se usa tanto para generadores trifásicos como para motores.

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ACCESORIOS DEL GENERADOR Pueden incluirse varias opciones y accesorios para ayudar a cumplir con los requerimientos del generador. Estos pueden incluir sistemas de cojinetes, dispositivos de protección ambiental, calentadores de espacio y medidores de temperatura.

SISTEMAS DE COJINETES Los generadores pueden tener dos sistemas de cojinetes: de un cojinete y de dos cojinetes. Los sistemas de un cojinete se encuentran en generadores pequeños de menos de 1.000 kVA.

SISTEMA DE UN COJINETE El sistema de un cojinete se usa en los generadores pequeños.

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SISTEMA DE DOS COJINETES Es necesario tener un sistema de dos cojinetes cuando el peso del rotor exceda los límites del cojinete principal trasero del motor. En un sistema tradicional de dos cojinetes, el generador no está unido directamente a la caja del volante del motor. Esto puede causar dificultad en la alineación, debido a la separación de las dos máquinas. El sistema de dos cojinetes acoplados juntos alivia estas dificultades de alineación original, al unir el generador a la caja del volante. La figura muestra una máquina de dos cojinetes

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CALENTADORES DE ESPACIO Los calentadores de espacio se usan, frecuentemente, para disminuir la condensación y la absorción de humedad al mantener caliente el generador mientras no esté en uso. El uso de este dispositivo es de aplicación específica, dependiendo del ambiente.

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Rendimiento del Generador El rendimiento del generador puede medirse de diferentes modos y por diferentes criterios. Esta sección tratará estos criterios con detalle. IMPEDANCIA La impedancia se define como la fuerza total que se opone al flujo de corriente. La impedancia de un generador es una combinación de la resistencia interna y la reactancia capacitiva inductiva. La resistencia está presente en los cables y conductores de cualquier sistema. No es común que un generador sincrónico tenga una reactancia inductiva 10 ó 20 veces mayor que la resistencia

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EFICIENCIA Eficiencia es el porcentaje de potencia al volante del motor convertida en salida eléctrica. En otras palabras, eficiencia es la potencia de salida del generador, dividida por la potencia de entrada. La mayoría de los generadores tiene una eficiencia de 90% a 96%. Las unidades grandes típicamente tienen eficiencias mayores que las unidades pequeñas.

CIRCUITO EN CORTO Cuando ocurre un circuito en corto, un generador debe proporcionar corriente adecuada al circuito en corto, para dar al dispositivo de protección (fusibles o disyuntores) suficiente tiempo para reaccionar. Dependiendo de los requerimientos, para ese propósito, una configuración de imán permanente es capaz de proporcionar 300% de la corriente que sustenta el circuito en corto. Vea la ilustración suministrada como ejemplo de una curva de un circuito en corto.

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CAÍDA TRANSITORIA Cuando un generador experimenta incremento de carga repentina (por ejemplo, el arranque del motor), el voltaje de salida y la frecuencia caen por un tiempo corto y dejan al grupo electrógeno en una posición irrecuperable. Si se recupera el grupo electrógeno, típicamente habrá una ligera sobré tensión.

ARMÓNICOS Los armónicos son niveles de energía existentes en los múltiples de las ondas fundamentales. Los armónicos degradan la calidad del voltaje de salida de un generador y deben, por lo tanto, minimizarse. Un generador puede tener una combinación de armónicos impares, pero nunca armónicos pares, debido al diseño simétrico del generador. La mayor parte del tiempo, un generador alcanzará casi todos los requerimientos de reducción de armónicos si la distorsión de armónicos total no excede de 5% y si los armónicos individuales no exceden 3%.

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TIF/THF El Factor de Influencia Telefónica (TIF) y el Factor de Armónicos Telefónicos (THF) miden los posibles efectos de los armónicos en forma de onda del generador en los circuitos telefónicos. El TIF se usa en los Estados Unidos, mientras que el THF se usa en otros lugares alrededor del mundo. El TIF y el THF se miden en los terminales del generador en circuitos abiertos a voltaje y frecuencia de clasificación. En la figura se muestra una comparación de las curvas de peso TIF y THF. El peso se refiere a la onda o armónico con mayor efecto en el circuito. Mientras más alto sea el peso, mayor será el énfasis que se debe poner en la corrección. Los procedimientos de cálculo son diferentes en el TIF y en el THF, pero frecuencias similares dan pesos iguales. Los límites de los armónicos del generador se basan en estas curvas.

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Sistema de Regulación y Control de Grupos Electrógenos (Parte 1) Sistema de Regulación y Control En esta sección veremos la regulación de voltaje y su relación con los diferentes sistemas del generador. SISTEMAS DE EXCITACIÓN Esta sección presenta los diferentes tipos y características de los sistemas de excitación usados en los generadores. La función del sistema de excitación (número uno de la ilustración) es suministrar corriente continua (CC) a los devanados de campo del generador principal. A la vez, este campo magnético hace que los devanados del estator produzcan voltaje de salida.

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AUTOEXCITACIÓN

La auto excitación es el proceso por medio del cual el sistema de excitación recibe energía del sistema que está regulando. Veamos el sistema. Un regulador de voltaje vigila el voltaje a través de los devanados. A medida que se aplica la carga al grupo electrógeno y a las caídas de voltaje, el regulador de voltaje aplica más voltaje al sistema para compensarlo. El regulador de voltaje es alimentado por el mismo voltaje. El voltaje se alimenta dentro del estator excitador como corriente continua (CC). A medida que el rotor excitador toma la corriente, ésta se convierte en corriente alterna. Debido a que el rotor principal debe tener corriente continua (CC) para alimentar el estator principal, la corriente alterna (CA) que sale del rotor excitador pasa a través de un diodo, que la convierte en corriente continua (CC). El rotor principal alimentado por corriente continua (CC) pasa junto con la corriente alterna al estator principal, el cual entonces alimenta el voltaje a los devanados del generador. He aquí una vista de las ondas de seno y de los niveles de excitación del generador durante los cambios de carga. Observe que, después del cambio de carga, se necesita un nivel más alto de la corriente del estator excitador para la misma salida de voltaje.

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EXCITADOR PILOTO DE IMÁN PERMANENTE En un sistema autoexcitado, el regulador de voltaje depende del voltaje de entrada de los devanados del generador para obtener energía. En caso de que el voltaje de salida en los devanados caiga a cero, debido a un circuito en corto, el regulador de voltaje pierde su fuente de energía. Para evitar esta posibilidad, puede aplicarse al sistema un excitador piloto de imán permanente optativo Un excitador piloto actúa como un generador en miniatura. Al usar la relación del motor, la corriente continua (CC) se convierte en corriente alterna (CA) que, luego, alimenta directamente al regulador de voltaje. Este sistema resulta en una fuente permanente de corriente de circuito en corto, que hará que el disyuntor del circuito se abra y anulará del sistema el circuito en corto.

EXCITACIÓN Y VOLTAJE DE SALIDA El voltaje de salida del generador principal debe mantenerse en un valor constante, cualesquiera que sean las condiciones de carga. Un regulador de voltaje controla esta función al controlar la salida del excitador.

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Sistema de Regulación y Control de Grupos Electrógenos (Parte 2) Características y rendimiento del regulador AVR Ahora vamos a tratar acerca de la regulación de voltaje y su relación con los diferentes sistemas del generador.

REGULADOR AUTOMÁTICO DE VOLTAJE La regulación es un método de mantener el voltaje de salida, al controlar la corriente del excitador suministrada a los devanados del rotor principal. El regulador automático de voltaje (AVR por sus siglas en Ingles o RAV por sus siglas en español) mide el nivel de voltaje de los terminales del generador, al compararlo con un voltaje de referencia.

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REGULACIÓN DE ESTADO CONSTANTE La variación del voltaje de estado constante es el porcentaje de fluctuación permitido por el regulador de voltaje a carga, temperatura y velocidad constantes del motor. Los grupos electrógenos típicos proporcionan menos variación de voltaje que la red normal de electricidad.

REGULACIÓN SIN CARGA A CARGA PLENA La regulación del voltaje de carga a carga plena es la medida de la capacidad del grupo electrógeno de mantener el voltaje de clasificación desde carga cero hasta carga plena. El diagrama muestra 1,5% de regulación de carga cero/carga plena. 111


SENSOR DE VOLTAJE Hay dos modos mediante los cuales el generador mide la salida del generador: medición monofásica y medición trifásica. En la medición monofásica sólo se usa una fase para ajustar la salida del sistema, independiente de lo que esté ocurriendo en las líneas del sensor. La mayoría de los generadores están equipados para medir el voltaje trifásico. La medición trifásica promedia los tres voltajes de fase, lo que resulta en una mejor regulación especialmente, cuando la carga está desequilibrada. Los beneficios más significativos son la capacidad de manejar los rectificadores trifásicos controlados por silicio usados en sistemas tales como los de Suministro de Potencia sin Interrupción (UPS).

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REGULACIÓN VOLTIOS/HERCIOS Un requerimiento básico del grupo electrógeno es la capacidad de recuperarse de las fluctuaciones de carga. Con la regulación de voltaje constante, es posible sobrecargar un motor durante las aplicaciones de carga hasta el punto de que no pueda recuperarse. En la mayoría de los grupos electrógenos se utiliza un regulador, que permite una breve caída de voltaje (caída transitoria) proporcional a la caída de velocidad (voltios /hercios) en la aplicación de una carga. Con esta relación de voltios por hercios, el regulador disminuye el voltaje en proporción a la velocidad cuando se aplica un bloque grande de carga, lo que origina, por lo tanto, una caída en la velocidad del motor. Esta reducción en voltaje reduce la carga kW, lo cual hace que el motor recupere la velocidad y la frecuencia de clasificación. Estos diagramas muestran una comparación entre la respuesta de un sistema de regulador de voltaje constante con el tipo de voltios por hercios.

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ANALÓGICO CONTRA DIGITAL Hay Reguladores de dos tipos: analógico y digital. En los reguladores analógicos se usan los componentes de la señal analógica y son estándares en la mayoría de los generadores medianos a pequeños. Los reguladores digitales convierten los datos registrados en señales digitales. Las señales digitales son más versátiles en el sentido de que pueden usarse para diagnósticos y otras aplicaciones. En esta gráfica, VR3 representa un regulador de voltaje analógico y DVR es la versión digital.

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Sistema control de velocidad

MODULO

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GOBERNADORES – ACTUADORES Este módulo cubre el principio de operación y ajustes de los gobernadores comúnmente usados en las aplicaciones de generación de potencia eléctrica. OBJETIVOS DEL MODULO Al término de este módulo el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar en la hoja de trabajo provista los diferentes tipos de gobernadores hidromecánicos en que motores son usados y el rango de ajuste de la caida de velocidad. 2. Realizar los ajustes de estabilidad de velocidad en el Gobernador Woodward 2301A ,con su tarjeta, Modulo electrónico y configuración de cableados 3. Realizar los ajustes de estabilidad de velocidad en el Gobernador Woodward 1724. con su tarjeta electrónica configuración de calbleadlos 4. Realizar ajustes de Control de Carga PWM Hoja de trabajo

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CONTROL GOBERNADORES - ACTUADORES Este módulo cubre el principio de operación y ajustes de los gobernadores comúnmente usados en las aplicaciones de generación de potencia eléctrica. OBJETIVOS DEL MODULO Al término de este módulo el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar en la hoja de trabajo provista los diferentes tipos de gobernadores hidromecánicos y control de carga PWM en que motores son usados , el rango de ajuste y diagramas 2. Realizar los ajustes de estabilidad de velocidad en el Gobernador Woodward 2301A. 3. Realizar los ajustes de estabilidad de velocidad en el Gobernador Woodward 1724. 4. Realizar ajustes en el reparto de carga de modulos PWM

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CONTROL DE VELOCIDAD 2301

Modulo Electrónico Control de velocidad

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Actuador

GOBERNADOR ELECTRONICO WOODWARD 2301 Diagrama en Bloque

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Diagrama multifilar

El regulador de velocidad a carga plena 2301A ajusta la velocidad o la carga de motores diesel o de gas, según lo requiera el proceso o una señal de control de ordenador de 4-20 mA o de 15 VCC. Este regulador consiste en controlar la velocidad del motor MUI, en forma electrónica con un Potenciómetro .

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Los todos Gobernadores de control eléctricos, EPGs, constan de un sistema tres componente: el modulo control de velocidad, el actuator y pick up magnético.

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GOBERNADOR ELECTRONICO WOODWARD 2301A CON REPARTICION DE CARGAS

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Las seccion del repato de carga y de velocidad de estos modelos 2301ª, vigila y controla dos funciones.

Velocidad: La de control de velocidad mantiene la maquina motriz a velocidad correcta usando el sistema de lazo cerrado . Reparto de carga: carga: Durante el funcionamiento en paralelo de dos o mas generadores, la seccion de reparto de carga sensa la carga de su generador generador y reparte proporcionalmente las cargas de todos los generadores del sistema.

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Diagrama control de velocidad con repato de carga

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Control de Velocidad con Reparto de Carga y señal PWM para Motores Electronicos

El sistema funciona con la señal PWM, el mismo es controlado por un potenciometro de 10K conextado al modulo terminal 1,2 y 3. se alimanta con la alimentación de 24 por –B y B, La salida de la señal de PWM por teminal S al cual se interconexta a la entrada del ECM del motor.

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AC Powered - PWM Output

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El modulo AC Powered - PWM Output tiene la particularidad controla la velocidad de a traves del potenciometro generando en la salida un señal PWM y el reparto de carga con un sitema de sensado siendo la tensión y las tres corrientes de la carga del generador Tipos Gobernadores Usados en Grupos Electrógenos Diesel

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Panel para Monitoreo de Motor y Generador de Operaciones, Alarmas y Protección Modulo Tableros de Control • Lección: Tableros de control. • Presentación de diapositivas mostrando las diferencias entre estos tableros. • Presentación de transparencias analizando el diagrama esquemático de control tipo Monitores • Lección: Tableros de Control, EMCPII, EMCPII+ , EMCP III y Módulo de Comunicaciones del Cliente (CCM). • Presentación • Diagnostico de fallas control EMCPII+ • Laboratorio - Visualización y cambio de parámetros en un EMCPII+ y uso del CCM.

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ELECTRONIC MODULAR CONTROL PANEL (EMCP) SENR3535-01

7C1000 Control Panel (1) ALM (alarm module) or SLM (synchronizing light module) optional. (2) ACM (AC meter module). (3) VAR (voltage adjust rheostat). (4) GS (governor switch) or SP (speed adjust potentiometer) optional. (5) SAS (start aid switch) optional. (6) ECM (engine control module). (7) Switch (display hold switch). (8) PLS (panel light switch) optional. (9) LTS (lamp/displaytest switch). (10) AVS (ammeter - voltmeter phase selector switch). (11) ESPB (emergency stop push button). (12) ECS (engine control switch).

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Problems The engine control module (ECM) provides built-in diagnostic capabilities. The diagnostics are designed to make service and maintenance of the system as simple as possible. Faults that are diagnosed by the ECM are listed in the Diagnosed Problems List. Faults that are NOT diagnosed by the ECM are listed in the Undiagnosed Problems List.

Engine Control Module (ECM) (7) Switch (display hold switch). (13) Display LCD. (14) Overcrank LED. (15) Low oil pressure LED. (16) (16) Overspeed LED. (17) Emergency stop LED. (18) Overtemperature LED. (19) Reverse power LED.

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Diagnosed Problems For diagnosed problems, the diagnostic codes are displayed on the same display as the service hours, engine speed, battery voltage, engine oil pressure, and engine coolant temperature. When a diagnostic code is displayed, the arrow that indicates which of the above parameters are displayed is missing and a flashing "dIAG" is displayed. If several faults are present, the diagnostic codes are displayed in sequence. The diagnostic code is cleared from display by turning the engine control switch (ECS) to the OFF/RESET position. Before attempting a repair, move the ECS to the OFF/RESET position and restart engine to see if problem recurs.

Diagnosed Problems List Problem A - ECM Display = 01 dIAG, no magnetic speed pickup (speed sensor) signal. Problem B - ECM Display = 02 dIAG, no oil pressure/temperature module signal. Problem C - ECM Display = 03 dIAG, a problem with inputs from the ECS. Problem D - ECM Display = 04 dIAG, loss of setpoints programmed into the ECM memory. Problem E - ECM Display = 05 dIAG, engine shuts down with no shutdown command from the ECM. Problem F - ECM Display = 06 dIAG, internal failure of ECM or unstable voltage supply. Problem G - ECM Display = 07 dIAG, internal ECM programming switch does NOT match program. Problem H - ECM Display = 08 dIAG, temperature probe problem. Problem I - ECM Display = 09 dIAG, oil pressure probe problem. ECM displays high oil pressure when the engine is NOT running and has cooled down.

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Service Procedures Service Procedures List * Service Procedure A - Programming the ECM. * Service Procedure B - Relay Module. * Service Procedure C - Programming the ACM. * Service Procedure D - Alarm Module (DC Voltage Alarm Setpoint Adjustment). * Service Procedure E - Magnetic Switch Test (24V). * Service Procedure F - Speed Sensor Adjustment. * Service Procedure G - Temperature Sensor Resistance. * Service Procedure H - Verify Overspeed Shutdown. * Service Procedure I - Verify High Coolant Temperature Shutdown. * Service Procedure J - Verify Low Oil Pressure Shutdown.

AC Meter Module (ACM) AC meter module (ACM) has displays for AC volts - V, frequency - Hz, and AC amps - A. These

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ACM Programming Components Location (Typical Example) (2) S2 switch. (3) S1 switch. (4) R6. The ACM is programmed using two 16 position switches, S2 (2) for voltage and S1 (3) for current, to accommodate various voltmeter ranges and CT ratios. These switches are located under the access cover (1) in the rear of the ACM. The charts show the switch positions that correspond to the different voltmeter ranges and current transformer (CT) ratios used.

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Electronic Module Control Panel EMCP II SENR5398 Motor EUI SENR5809 Motor MEUI

–Mide Valores de Generacion –Mide Valores del Motor –Controla la Protecciones del Motor –Controla el Arranque / Parada Remota

•Generator Set Control •GSC

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Modo de Servicio

OP1

VISUALIZACION DE FALLA

OP2

VISUALISACION DE CONFIGURACIONES

OP3

PASSWORD ENTRY

PE: 13231 Controlar y limpiar las fallas Programar las configuraciones

OP6

Configurar las entrada y salidas

OP7

Programar la hora Conf. voltimetro / amperimetro

OP9

Verifica la configuracion del Motor 136 Ajusted de Protecciones AC


Parametros configurables en el GSC

P001 P002 P003 P004 P005 P006 P007 P008 P009 P010 P011 P012 P013 P014 P015 P016 P017 P018 P019 P020 P021 P022 P023 P024 P025 P026 P027 P028 P029 P030 P031 P032 P033

fuel solenoid type Units shown Shutdown override for Engine fault Shutdown override for for Sensor fault Coolant loss sensor installed Shutdown override for coolant loss fault System voltage Not used Number of ring gear teeth Engine overspeed Crank terminate speed Oil step speed Low oil pressure shutdown at Rated speed Low oil pressure shutdown at Idle speed High water temperature shutdown Low water temperature alarm Total cycle crank time Cycle crank time Cooldown time AC voltage AC current full scale GSC Engine Number Engine type Crank time delay (only for gas) Oil temperature sensor installed High oil temperature shutdown Shutdown enable for high oil temperature Name plate voltage Name plate Current Name plate power Rated frequency Connection configuration of generator Number of generator poles

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0=ETR, 1=ETS 0=Eng, metric 0=Shutdown, 1=Alarm 0=Alarm, 1=Shutdown 0=w/o sensor, 1=w/sensor 0= shutdown, 1= alarm 24 volts or 32 volts NA 95 to 350 teeth 500 to 4330 rpm 100 to 1000 rpm 400 to 1800 rpm 34 to 240 kPa (5 to 61 psi) 20 to 336 kPa (3 to 49 psi) 85 to 123 C (185o to 253oF) 0 to 36oC (32 to 97oF) 5 to 360 seconds 5 to 300 seconds 0 to 30 minutes 150V to 30.0 kV 75A to 4000A 01 to 08 0=MUI, 1=Gas, 2=EUI 0 to 20 seconds 0=w/o sensor, 1=w/sensor 85 to 123oC (185 to 253oF) 0=alarm, 1=shutdown 100 to 25kV 0 to 4000A 0 to 10MW 50, 60 or 400 Hz 0=wye, 1=delta 0 to 254


Electronic Module Control Panel EMCP II + EMCP II + RENR1200 EMCP II + SENR5832 EMCP II + RENR1254

GSC +

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Modo de Service

OP1

FAULT LOG VIEWING

OP2-0

ENGINE / GENERATOR SETPOINT VIEWING

OP2-1

PROTECTIVE RELAYING SETPOINT VIEWING

OP2-2

FACTORY CALIBRAT

OP3

PASSWORD ENTRY

PE: 13231

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Fault log

-

Engine/Generator programming

-

Protective Relaying Spare Input/Output programming Hourmeter programming Voltmeter/Ammeter programming Engine setpoint AC offset adjustment

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Diagrama

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Sensor de Aceite

Sensor de Nivel

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Sensor de Temperatura

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Sensor de Velocidad

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Sensado de Tension y Corriente

ECS

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Señal de Arranque

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EMCP 3.1

El componente principal del panel de control modular electrónico 3 (EMCP 3) es el control electrónico Módulo (ECM). Esta sección discute la exhibición, las llaves, y los indicadores en el panel del sistema de control de el ECM. Este panel se utiliza para supervisar y controlar muchas de las funciones del sistema de generador. Algunos de las funciones : enviar señales funcionado, , y de parada al motor proporciona indicaciones visuales y audibles cuando ocurren los acontecimientos del cuidado o de la parada exhibe la información del sistema de la información del motor y de generador de CA exhibe la información de SPN y de FMI y acontecimientos

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CONCEPTO DE ENERGÍA Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de “energía”, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un trabajo. Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batería, la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado. La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en “joule” y se representa con la letra “J”.

POTENCIA ELÉCTRICA Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”. Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica. La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”.

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UNIDADES PARA MEDIR POTENCIA

Potencia, es un valor, que describe la cantidad de trabajo* producido en un periodo de tiempo. También Potencia es la rapidez con la que se realiza el trabajo. P = trabajo T La unidad de SI para la potencia es el Joule por segundo, y se denomina watt (W). 1 W = 1 J/s En unidades USCS, se usa la libra – pie por segundo (ft x lb/s). Esta unidad de potencia no recibe ningún nombre en particular. El watt y la libra - pie por segundo tienen el inconveniente de ser unidades demasiado pequeñas para la mayoría de los propósitos industriales. Por lo tanto, se usan el kilowatt (kW) y el caballo de fuerza ( hp), que se definen como: 1 kW = 1000 W 1 hp = 550 ft x lb/s En los Estados Unidos, el watt y el kilowatt se usan casi exclusivamente en relación con la energía eléctrica; el caballo de fuerza se reserva para la energía mecánica. Esta practica es simplemente una convención y de ningún modo es obligatoria.

Potencia al freno, se define como la potencia útil disponible en el volante, esta potencia es menor que la real porque se usa cierta energía para mover los componentes del motor. Nosotros veremos normalmente valores de potencia al freno. FACTORES DE CONVERSION DE UNIDADES Para convertir

A

Multiplicar por

Watts

Caballo de potencia

1,341 10 – 2

Caballo de potencia

Kilowatts

0,746

Kilowatts

Caballo de potencia

1,341

* Trabajo, se define como el producto de la fuerza por el desplazamiento y observe que las unidades de trabajo son las unidades de fuerza multiplicadas por las distancia. Por lo tanto, en unidades del SI, el trabajo se mide en newton – metro ( N m)

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CONVERSION DE UNIDADES Ejemplos: a) cuantos HP (caballos de fuerza) corresponden 2406 kw. Regla de tres simples:

1 K W.___________ 1,341 HP 2406 KW .___________ X HP Despejando X = 2406. x 1,341, por lo tanto es 3226 HP Se multiplican los 2406 x 1,341 = 3226 hp

b) cuantos kW (Kilowatts) son 3400 hp . 1HP.___________ 0.746 KW 3400Hp.___________ X KW Se multiplican los 3400 x 0,746

= 2522 KW

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Conceptos importantes Potencia en el volante Las dos especificaciones más comunes de la potencia del motor son la potencia neta y la potencia en el volante. Potencia neta es la potencia medida en el pistón, antes de que una parte de la potencia haya sido utilizada para mover piezas como el cigüeñal, el turbocargador y otras. La potencia en el volante es la potencia utilizable disponible en el volante. La potencia se relaciona directamente con la cantidad de trabajo que el motor que el motor puede hacer y se emplea para comparar la capacidad de un motor con la otro motor. RPM Revoluciones por minuto Las revoluciones por minuto (r.p.m.) son los números de giros que el cigüeñal y el volante hacen en un minuto. Cada motor tiene una clasificación en r.p.m., asignada por el fabricante. La clasificación de las r.p.m. de un modelo de motor dado puede variar de acuerdo con su configuración y su aplicación. Por ejemplo, para un 3306, la clasificación podría ser de 1500 y 1800 r.p.m. en una aplicación para un grupo electrógeno. Los vendedores deben tener presente que un motor debe poder funcionar a sus r.p.m. clasificadas. Si el cliente dice que su motor no funciona a sus r.p.m. clasificadas, se presenta un problema que debe investigarse inmediatamente. La clasificación de potencia y las r.p.m. están relacionadas. Para obtener la potencia clasificada, la máquina deberá poder mantener las r.p.m. de su clasificación. Por ejemplo, para obtener 120 hp de un motor 3304, el motor deberá funcionar uniformemente a 1800 r.p.m. Relación de cilindrada con potencia Esta relación se calcula dividiendo la cilindrada del motor con la potencia del volante. La relación de la cilindrada con la potencia puede emplearse en conversaciones de ventas al comparar los tiempos de vida de servicio de los motores. Por ejemplo, cuando se compara un motor Cat de 10 litros (600 pulg. 3) que produce 400 hp, con un motor de la competencia de 7 litros (450 pulg. 3) que produce 400 hp, se espera que el motor Cat tendrá una vida de servicio más larga. El motor de la competencia tendría que funcionar con más rapidez para producir la misma potencia y probablemente tendrá más desgaste y vida útil más corta debido a la demanda más alta.

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Par motor y reserva de par En términos generales, par motor es sinónimo de potencia del motor. La reserva de par es diferente del par motor. Reserva de par es el aumento de par motor en una aplicación de tiro pesado. Sencillamente, la reserva de par es la capacidad de sobrecarga del motor. Cuando un motor comienza a sobrecargarse y se reducen las r.p.m., se aumenta el par o la potencia para que la maquina pueda mantener su velocidad. Por ejemplo, cuando un camión de carretera comienza a subir una pendiente pronunciada, el motor comienza a sobrecargarse y el par motor se aumenta o se eleva, arrastrando el camión hacia arriba de la pendiente. Lo que sucede realmente es que el sistema de combustible entrega al motor una cantidad de combustible ligeramente superior, creando, por tanto, un aumento de potencia. La reserva de par es una característica de ventas importante de los motores Cat. Estos generalmente tienen una mayor reserva de par que los motores de la competencia, proporcionando al dueño de la maquina más capacidad de sobrecarga en situaciones de sobrecarga.

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Potencia Eléctrica CÁLCULO DE LA POTENCIA DE UNA CARGA ACTIVA (RESISTIVA) La forma más simple de calcular la potencia que consume una carga activa o resistiva conectada a un circuito eléctrico es multiplicando el valor de la tensión en volt (V) aplicada por el valor de la intensidad (I) de la corriente que lo recorre, expresada en ampere. Para realizar ese cálculo matemático se utiliza la siguiente fórmula :

(Fórmula 1)

El resultado de esa operación matemática para un circuito eléctrico monofásico de corriente directa o de corriente alterna estará dado en watt (W). Por tanto, si sustituimos la “ P” que identifica la potencia por su equivalente, es decir, la “ W” de watt, tenemos también que: P = W, por tanto,

161


I . E = W. 59,76 x. 398,40 = 23,81 Watts

Es un instrumento para la medida de la energía eléctrica, o índice de la energía eléctrica cualquier circuito.

Ejercicio 1- Si tenemos 380 V y 100 Amp. Cuantos Watts, VA seria?

Formula

Cálculos Matemático

2- Teniendo 150 Amp. y 100 V Cuantos Watts, VA seria? Formula

Cálculos Matemáticos 162


Si ahora queremos hallar la intensidad de corriente ( I ) que fluye por un circuito conociendo la potencia en watt que posee el dispositivo que tiene conectado y la tensión o voltaje aplicada, podemos despejar la fórmula anterior de la siguiente forma y realizar la operación matemática correspondiente: (Fórmula

2)

Si observamos la fórmula 1 expuesta al inicio, veremos que el voltaje y la intensidad de la corriente que fluye por un circuito eléctrico, son directamente proporcionales a la potencia, es decir, si uno de ellos aumenta o disminuye su valor, la potencia también aumenta o disminuye de forma proporcional. De ahí se deduce que, 1 watt (W) es igual a 1 ampere de corriente ( I ) que fluye por un circuito, multiplicado por 1 volt (V) de tensión o voltaje aplicado, tal como se representa a continuación

1 watt = 1 volt · 1 ampere Veamos, por ejemplo, cuál será la potencia o consumo en watt de una bombilla conectada a una red de energía eléctrica doméstica monofásica de 220 volt, si la corriente que circula por el circuito de la bombilla es de 0,45 ampere. Sustituyendo los valores en la fórmula 1 tenemos :

P=V·I P = 220 · 0,45 P = 100 watt Es decir, la potencia de consumo de la bombilla será de 100 W . De igual forma, si queremos hallar la intensidad de la corriente que fluye por la bombilla conociendo su potencia y la tensión o voltaje aplicada al circuito, podemos utilizar la fórmula 2, que vimos al principio. Si realizamos la operación utilizando los mismos datos del ejemplo anterior, tendremos:

163


De acuerdo con esta fórmula, mientras mayor sea la potencia de un dispositivo o equipo eléctrico conectado a un circuito consumiendo energía eléctrica, mayor será la intensidad de corriente que fluye por dicho circuito, siempre y cuando el valor del voltaje o tensión se mantenga constante.

W /V =I 23,81 / 56,76 = 398,40 mA. Instrumento para medir la Corriente Aperimetro

164


Pinza Amperometrica Ejercicio

3- Si tenemos 380 W y 220 V Cuantos Amp. serian?

Formula

Cálculos Matemáticos

4- Teniendo 380V y 220 W Cuantos Amp. serian? Formula


165


La unidad de consumo de energía La unidad de consumo de energía de un dispositivo eléctrico se mide en watt-hora (vatio-hora), o en kilowatt-hora (kW-h) para medir miles de watt. Normalmente las empresas que suministran energía eléctrica a la industria y el hogar, en lugar de facturar el consumo en watt-hora, lo hacen en kilowatt-hora (kW-h). Si, por ejemplo, tenemos encendidas en nuestra casa dos lámparas de 500 watt durante una hora, el reloj registrador del consumo eléctrico registrará 1 kW-h consumido en ese período de tiempo, que se sumará a la cifra del consumo anterior. Una bombilla de 40 W consume o gasta menos energía que otra de 100 W. Por eso, mientras más equipos conectemos a la red eléctrica, mayor será el consumo y más dinero habrá que abonar después a la empresa de servicios a la que contratamos la prestación del suministro de energía eléctrica Para hallar la potencia de consumo en watt de un dispositivo, también se pueden utilizar, indistintamente, una de las dos fórmulas que aparecen a continuación:

En el primer caso, el valor de la potencia se obtiene elevando al cuadrado el valor de la intensidad de corriente en ampere (A) que fluye por el circuito, multiplicando a continuación ese resultado por el valor de la resistencia en ohm ( ) que posee la carga o consumidor conectado al propio circuito.

I2 . R 166


(398,40 x 398,40)x 150 = 23,81 Watts Ejercicio

5- Si tenemos 380 Amp. y 170 R. Cuantos Watts, VA seria?

Formula


6- Teniendo 170 Amp y 380 V Cuantos Watts, VA seria? Formula


167


En el segundo caso obtenemos el mismo resultado elevando al cuadrado el valor del voltaje de la red eléctri eléctrica ca y dividié dividiéndol ndoloo a continua continuación ción por por el valor valor en en ohm ( ) que posee posee la resiste resistencia ncia de la carga conectada.

V2 / R = Watts (59,76 x 59,76) / 150 = 23,81 Watts.

168


Ejercicio 7- Si tenemos 220V. y 170 R. Cuantos Watts, seria?

Formula


8- Teniendo 380 Amp y 450R Cuantos Watts, seria? Formula


169


El consumo en watt (W ( W) o kilowatt (kW ( kW))

Placa colocada al costado de un motor monofásico de corriente alterna, donde aparece, entre otros< otros< datos, su potencia en kilowatt (kW), o en C.V. (H.P.).

El consumo en watt (W ( W) o kilowatt (kW ( kW)) de cualquier carga, ya sea ésta una resistencia o un consumidor cualquiera de corriente conectado a un circuito eléctrico, como pudieran ser motores, calentadores, equipos de aire acondicionado, televisores u otro dispositivo similar, en la mayoría de los casos se puede conocer leyéndolo directamente en una placa metálica ubicada, generalmente, en la parte trasera de dichos equipos. En los motores esa placa se halla colocada en uno de sus costados y en el caso de las bombillas de alumbrado el dato viene impreso en el cristal o en su base.

170


CÁLCULO DE LA POTENCIA DE CARGAS REACTIVAS (INDUCTIVAS) Para calcular la potencia de algunos tipos de equipos que trabajan con corriente alterna, es necesario tener en cuenta también el valor del factor de potencia o coseno de “phi” (Cos ) que poseen. En ese caso se encuentran los equipos que trabajan con carga reactiva o inductiva, es decir, consumidores de energía eléctrica que para funcionar utilizan una o más bobinas o enrollado de alambre de cobre, como ocurre, por ejemplo, con los motores. Las resistencias puras, como la de las bombillas de alumbrado incandescente y halógena, y los calentadores eléctricos que emplean resistencia de alambre nicromo (NiCr), tienen carga activa o resistiva y su factor de potencia es igual a “1”, que es el valor considerado ideal para un circuito eléctrico; por tanto ese valor no se toma en cuenta a la hora de calcular la potencia de consumo de esos dispositivos. Sin embargo, las cargas reactivas o inductivas, como la que poseen los motores eléctricos, tienen un factor de potencia menor que “1” (generalmente su valor varía entre 0,80, 0,85 y 0,98), por lo cual la eficiencia de trabajo del equipo en cuestión y de la red de suministro eléctrico varía cuando el factor se aleja mucho de la unidad, traduciéndose en un mayor gasto de energía y en un mayor desembolso económico. No obstante, tanto las industrias que tiene muchos motores eléctricos de corriente alterna trabajando, así como las centrales eléctricas, tratan siempre que el valor del factor de potencia, llamado también coseno de “fi” (Cos ), se acerque lo más posible a la unidad en los equipos que consumen carga eléctrica reactiva. Normalmente el valor correspondiente al factor de potencia viene señalado en una placa metálica junto con otras características del equipo. En los motores eléctricos esa placa se encuentra situada generalmente en uno de los costados, donde aparecen también otros datos de importancia, como el consumo eléctrico en watt (W), voltaje de trabajo en volt (V), frecuencia de la corriente en hertz (Hz), amperaje de trabajo en ampere (A), si es monofásico o trifásico y las revoluciones por minuto (rpm o min -1) que desarrolla. La fórmula para hallar la potencia de los equipos que trabajan con corriente alterna monofásica, teniendo en cuenta su factor de potencia o Cos es la siguiente:

De donde: P .- Potencia en watt (W) V .- Voltaje o tensión aplicado en volt (V) I .- Valor de la corriente en ampere (A) Cos .- Coseno de "fi" (phi) o factor de potencia (menor que "1")

171


Si queremos conocer la potencia que desarrolla un motor eléctrico monofásico, cuyo consumo de corriente es de 10,4 ampere (A), posee un factor de potencia o Cos = 0,96 y está conectado a una red eléctrica de corriente alterna también monofásica, de 220 volt (V), sustituyendo estos valores en la fórmula anterior tendremos: P = 220 • 10,4 • 0,96 = 2196,48 watt Como vemos, la potencia de ese motor eléctrico será de 2 196,48 watt. Si convertimos a continuación los watt obtenidos como resultado en kilowatt dividiendo esa cifra entre 1 000, tendremos: 2196,48 ÷ 1000 = 2,2 kW aproximadamente.

Múltiplos y submúltiplos de la potencia en watt Múltiplos kilowatt (kW) = 103 watt = 1 000 watt kilowatt-hora (kW-h) – Trabajo realizado por mil watt de potencia en una hora. Un kW-h es igual a 1 000 watt x 3 600 segundos, o sea, 3 600 000 joule (J). Submúltiplos miliwatt (mW) = 10-3 watt = 0,001 watt microwatt ( W) = 10-6 watt = 0,000 001 watt Caballo de fuerza (HP) o caballo de Vapor (C.V.) Los países anglosajones utilizan como unidad de medida de la potencia el caballo de vapor (C.V.) o Horse Power (H.P.) (caballo de fuerza). 1 H.P. (o C.V.) = 736 watt = 0,736 kW 1 kW = 1 / 0,736 H.P. = 1,36 H.P.

172


Ejercicio

9- Si tenemos 220V. y 170 Amp. con 1fi Cuantos Watts, seria?

Formula


10- Teniendo 380 V y 100 Amp. 0,1 fi Cuantos Watts, seria?

Formula


173


Tres Tipos de potencias eléctricas CA En líneas generales la potencia eléctrica se define como la capacidad que tiene un aparato eléctrico para realizar un trabajo o la cantidad de trabajo que el mismo realiza en unidad de tiempo. Su unidad de medida es el watt (W). Sus múltiplos más empleados son el kilowatt (kW) y el megawatt (MW), mientras el submúltiplo corresponde al miliwatt (mW). Sin embargo, en los equipos que funcionan con corriente alterna y basados en el electromagnetismo, como los motores y los transformadores, por ejemplo, coexisten tres tipos diferentes de potencia:

• Potencia activa • Potencia reactiva • Potencia aparente

Triángulo de potencias que forman la potencia activa, la potencia reactiva y la potencia aparente. El ángulo que se aprecia entre la potencia aparente y la activa se denomina coseno

174


de "fi" o "factor de potencia" y lo crea la potencia reactiva. A mayor potencia reactiva, mayor será ese ángulo y menos eficiente será el equipo al que le corresponda .

Potencia activa P (KW) La denominada “potencia activa” representa en realidad la “potencia útil”, o sea, la energía que realmente se aprovecha cuando ponemos a funcionar un equipo eléctrico y realiza un trabajo. Por ejemplo, la energía que entrega el eje de un motor cuando pone en movimiento un mecanismo o maquinaria, la del calor que proporciona la resistencia de un calentador eléctrico, la luz que proporciona una lámpara, etc. Por otra parte, la “potencia activa” es realmente la “potencia contratada” en la empresa eléctrica y que nos llega a la casa, la fábrica, la oficina o cualquier otro lugar donde se necesite a través de la red de distribución de corriente alterna. La potencia consumida por todos los aparatos eléctricos que utilizamos normalmente, la registran los contadores o medidores de electricidad que instala dicha empresa para cobrar el total de la energía eléctrica consumida cada mes.

Potencia reactiva Q (Kva.) La potencia reactiva es la consumen los motores, transformadores y todos los dispositivos o aparatos eléctricos que poseen algún tipo de bobina o enrollado para crear un campo electromagnético. Esas bobinas o enrollados que forman parte del circuito eléctrico de esos aparatos o equipos constituyen cargas para el sistema eléctrico que consumen tanto potencia activa como potencia reactiva y de su eficiencia de trabajo depende el factor de potencia. Mientras más bajo sea el factor de potencia, mayor será la potencia reactiva consumida. Además, esta potencia reactiva no produce ningún trabajo útil y perjudica la transmisión de la energía a través de las líneas de distribución eléctrica. La unidad de medida de la potencia reactiva es el VAR y su múltiplo es el kVAR (kilovolt-amper-reactivo)

Potencia aparente P (KW) La potencia aparente o potencia total es la suma de la potencia activa y la aparente. Estas dos potencias representan la potencia que se toma de la red de distribución eléctrica, que es igual a toda la potencia que entregan los generadores en las plantas eléctricas. Estas potencias se transmiten a través de las líneas o cables de distribución para hacerla llegar hasta los consumidores, es decir, hasta los hogares, fábricas, industrias, etc. 175


Potencia contratada y potencia demandada Ya vimos que la “potencia contratada” (la que contratamos en la empresa eléctrica), es la potencia activa, que debe coincidir o ser superior a la suma total de toda la carga en kilowatt (kW) instalada en una casa, fábrica, industria, empresa, etc. Ahora bien, la “potencia demandada” es la que realmente se consume, que puede ser menor, igual o mayor que la contratada.

La foto de la derecha muestra un metro contador analógico, que instala la < empresa eléctrica cuando contratamos el servicio eléctrico y que podemos < encontrar todavía en muchos hogares para medir el consumo o gasto de< corriente en kilowatt-hora en que incurrimos. En la actualidad la mayoría de< los nuevos metros contadores son electrónicos y el consumo lo muestran < en una pantalla digital o display.

Normalmente cuando la demanda o energía que consumimos durante un mes supera a la energía que hemos contratado previamente en la empresa eléctrica, éstas penalizan al usuario con una multa o un cobro superior al costo de los kilowatt que se estipulan en el contrato. Por tanto, la potencia demandada no debe superar nunca a la potencia contratada

176


DIFERENTES TIPOS DE RESISTENCIAS De acuerdo con la Ley de Ohm, para que exista un circuito eléctrico cerrado tiene que existir: 1.- Una fuente de fuerza electromotriz ( FEM) o diferencia de potencial, es decir, una tensión o voltaje (V) aplicado al circuito. 2.- El flujo de una intensidad de corriente ( I ) fluyendo por dicho circuito. 3.- Una carga, consumidor o resistencia conectada al mismo. Sin embargo, un circuito eléctrico puede contener uno o varios tipos diferentes de resistencias conectadas, entre las que se encuentran: 

Resistencia activa (R)



Reactancia inductiva o inductancia (XL)



Reactancia capacitiva o capacitancia (XC)

177


Resistencia activa (R) Es la oposición que ofrecen las bombillas incandescentes y halógenas, los calentadores eléctricos con resistencia de alambre nicromo, las resistencias de carbón de los circuitos electrónicos, etc, al flujo de la corriente eléctrica por un circuito cerrado cualquiera. La resistencia activa representa lo que se denomina una “carga resistiva”

Secador eléctrico manual para el pelo. En su interior se. puede observar una resistencia activa (R) de alambre. nicromo, que hace función de elemento calefactor.

178


DESFASAJE DE LA CORRIENTE ALTERNA Intensidad de la corriente en fase con el voltaje

La corriente ( I ) que fluye por un circuito eléctrico de corriente alterna, así como la tensión o voltaje (V) aplicado al mismo, se puede representar gráficamente por medio de dos sinusoides, que sirven para mostrar cada una de las magnitudes. Para un circuito cerrado con una carga resistiva conectada al mismo, tanto la sinusoide de la corriente como la del voltaje aplicado al circuito, coincidirán tanto en fase como en frecuencia.

En un circuito con carga resistiva, las sinusoides de . intensidad "I" y voltaje "V" de la corriente alterna, coinciden. en fase y frecuencia

179


Reactancia inductiva (XL) La reactancia inductiva es la oposición o resistencia que ofrecen al flujo de la corriente por un circuito eléctrico cerrado las bobinas o enrollados hechos con alambre de cobre, ampliamente utilizados en motores eléctricos, transformadores de tensión o voltaje y otros dispositivos. Esta reactancia representa una “carga inductiva” para el circuito de corriente alterna donde se encuentra conectada.

.

Los motores de corriente alterna constituyen cargas inductivas cuando funcionan conectados a un circuito eléctrico

180


Intensidad de la corriente adelantada con relación al voltaje

Cuando la carga conectada en el circuito de corriente alterna es inductiva, como la de los motores y transformadores, por ejemplo, la sinusoide de la corriente ( I ) se adelanta o desfasa en relación con la tensión o voltaje ( V). Es decir, cuando el voltaje ya ha alcanzado un cierto valor en la sinusoide, superior a “0” volt, en ese preciso instante y con cierto retraso la intensidad de la corriente comienza a incrementar su valor, a partir de “0” ampere.

En un circuito de corriente alterna con carga inductiva, la . sinusoide "I" de la intensidad de la corriente, se atrasa con. respecto la sinusoide "V" de la tensión o voltaje

181


Reactancia capacitiva (XC) La reactancia capacitiva es la oposición o resistencia que ofrecen al flujo de la corriente eléctrica los capacitores o condensadores. Esta reactancia representa una “carga capacitiva” para el circuito de corriente alterna donde se encuentra conectada. En la foto de la podemos ver varios capacitores (o condensadores) y filtros conectados en la linea de un tendido electrico en función de cargas capacitivas

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Intensidad de la corriente atrasada con relación al voltaje Si lo que se conecta al circuito de corriente alterna es una carga capacitiva, como un capacitor o condensador, por ejemplo, entonces ocurrirá todo lo contrario al caso anterior, es decir, la sinusoide que representa la intensidad "I" de la corriente se desfasará ahora también, pero en esta ocasión en sentido contrario, es decir, atrasada a la tensión o voltaje. Por tanto, en este caso cuando la corriente alcanza un cierto valor en la sinusoide, superior a “0” ampere, entonces en ese momento el voltaje comienza a aumentar su valor a partir de “0” volt. .

En un circuito de corriente alterna con carga capacitiva, la . sinusoide de la intensidad " I" de la corriente alterna, se< atrasa con respecto a la sinusoide " V" del voltaje

183


DIFERENTES TIPOS DE POTENCIAS Desarrollo Del mayor o menor retraso o adelanto que provoque un equipo eléctrico cualquiera en la corriente (I) que fluye por un circuito, en relación con el voltaje o tensión ( V), así será el factor de potencia o Cos que tenga dicho equipo. En un circuito eléctrico de corriente alterna se pueden llegar a encontrar tres tipos de potencias eléctricas diferentes:

    

Potencia activa (P) (resistiva) KW Potencia reactiva (Q) (inductiva) KVAr Potencia aparente (S) (total) KVA

184


Potencia activa o resistiva (P) Cuando conectamos una resistencia ( R) o carga resistiva en un circuito de corriente alterna, el trabajo útil que genera dicha carga determinará la potencia activa que tendrá que proporcionar la fuente de fuerza electromotriz ( FEM). La potencia activa se representa por medio de la letra (P) y su unidad de medida es el watt ( W). Los múltiplos más utilizados del watt son: el kilowatt ( kW) y el megawatt (MW) y los submúltiplos, el miliwatt (mW) y el microwatt ( W). La fórmula matemática para hallar la potencia activa que consume un equipo eléctrico cualquiera cuando se encuentra conectado a un circuito monofásico de corriente alterna es la siguiente:

Activa (P): es la que se aprovecha como potencia útil en el eje del motor, la que se transforma en calor, etc. Es la potencia realmente consumida por el cliente Potencia

El resultado de esta operación matemática estará dada siempre en Volt x Amp. x Pf. ( VA), por lo que para convertir en kilo Volt – Amp ( KVA) el valor obtenido, será necesario dividir primero la cifra resultante entre 1000. Fórmula de cálculo Simple

Unidad de medida: [KW]

Fórmula de cálculo para tres fases:

Unidad de medida: [KW]

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De donde: P = Potencia de consumo eléctrico, expresada en watt ( W) I = Intensidad de la corriente que fluye por el circuito, en ampere ( A) Cos = Valor del factor de potencia o coseno de “fi” (En los dispositivos que poseen solamente carga resistiva, el factor de potencia es siempre igual a “1”, mientras que en los que poseen carga inductiva ese valor será siempre menor de “1”).

Instrumento de medicion en Kilowatts Ejercicio 11- Si tenemos 220V. y 140 Amp. 0.1. Cuantos Watts, seria?

Formula

Cálculos Matemáticos 12- Teniendo en una trifásica 380 V y 250 Amp. .0,9 Cuantos KW, seria? Formula


186


Potencia reactiva o inductiva (Q) Esta potencia la consumen los circuitos de corriente alterna que tienen conectadas cargas reactivas, como pueden ser motores, transformadores de voltaje y cualquier otro dispositivo similar que posea bobinas o enrollados. Esos dispositivos no sólo consumen la potencia activa que suministra la fuente de FEM, sino también potencia reactiva .

La potencia reactiva o inductiva no proporciona ningún tipo de trabajo útil, pero los dispositivos que poseen enrollados de alambre de cobre, requieren ese tipo de potencia para poder producir el campo magnético con el cual funcionan. La unidad de medida de la potencia reactiva es el volt-ampere reactivo (VAR). La fórmula matemática para hallar la potencia reactiva de un circuito eléctrico es la siguiente:

Potencia Reactiva (Q): es la potencia que los campos magnéticos rotantes de los motores o balastros de iluminación intercambian con la red eléctrica sin significar un consumo de potencia útil o activa. 

De donde: Q = Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo ( VAR) S = Valor de la potencia aparente o total, expresada en volt-ampere ( VA) P = Valor de la potencia activa o resistiva, expresada en watt ( W)

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Potencia aparente o total (S) La potencia aparente (S), llamada también "potencia total", es el resultado de la suma geométrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que realmente suministra una planta eléctrica cuando se encuentra funcionando al vacío, es decir, sin ningún tipo de carga conectada, mientras que la potencia que consumen las cargas conectadas al circuito eléctrico es potencia activa (P). La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de medida es el volt-ampere (VA). La fórmula matemática para hallar el valor de este tipo de potencia es la siguiente :

Aparente (S): es la potencia que determina la prestación en corriente de un transformador y resulta de considerar la tensión aplicada al consumo por la corriente que éste demanda

Potencia

El resultado de esta operación matemática estará dada siempre en Volt – Amp.. (VA), por lo que para convertir en kilo Volt – Amp (KVA) el valor obtenido, será necesario dividir primero la cifra resultante entre 1000 . Fórmula de cálculo Simple

Unidad de medida: [KVA]

Fórmula de cálculo para tres fases:

Unidad de medida: [KVA] El resultado de esta otra operación matemática será, igualmente, el valor de la corriente que fluye por el circuito, en ampere ( A) para tres fases.

188


De donde: S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere ( VA) V = Voltaje de la corriente, expresado en volt I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere ( A) La potencia activa, por ejemplo, es la que proporciona realmente el eje de un motor eléctrico cuando le está transmitiendo su fuerza a otro dispositivo mecánico para hacerlo funcionar. Midamos en ese caso con un voltímetro la tensión o voltaje ( V) que llega hasta los bornes del motor y seguidamente, por medio de un amperímetro, la intensidad de corriente en ampere ( A) que fluye por el circuito eléctrico de ese motor. A continuación multipliquemos las cifras de los dos valores obtenidos y el resultado de la operación será el valor de la potencia aparente ( S), expresada en volt-ampere (VA) que desarrolla dicho motor y no precisamente su potencia activa (P) en watt (W). La cifra que se obtiene de la operación matemática de hallar el valor de la potencia aparente ( S) que desarrolla un dispositivo será siempre superior a la que corresponde a la potencia activa (P), porque al realizar esa operación matemática no se está tomando en cuenta el valor del factor de potencia o coseno de “fi” ( Cos ).

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FACTOR DE POTENCIA (I) Triángulo de potencias El llamado triángulo de potencias es la mejor forma de ver y comprender de forma gráfica qué es el factor de potencia o coseno de “fi” (Cos ) y su estrecha relación con los restantes tipos de potencia presentes en un circuito eléctrico de corriente alterna.

Como se podrá observar en el triángulo de la ilustración, el factor de potencia o coseno de “fi” (Cos ) representa el valor del ángulo que se forma al representar gráficamente la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), es decir, la relación existente entre la potencia real de trabajo y la potencia total consumida por la carga o el consumidor conectado a un circuito eléctrico de corriente alterna. Esta relación se puede representar también, de forma matemática, por medio de la siguiente fórmula:

El resultado de esta operación será “1” o un número fraccionario menor que “1” en dependencia del factor de potencia que le corresponde a cada equipo o dispositivo en específico. Ese número responde al valor de la función trigonométrica “coseno”, equivalente a los grados del ángulo que se forma entre las potencias (P) y (S). Si el número que se obtiene como resultado de la operación matemática es un decimal menor que “1” (como por ejemplo 0,95), dicho número representará el factor de potencia 190


correspondiente al defasaje en grados existente entre la intensidad de la corriente eléctrica y la tensión o voltaje en el circuito de corriente alterna. Lo ideal sería que el resultado fuera siempre igual a “1”, pues así habría una mejor optimización y aprovechamiento del consumo de energía eléctrica, o sea, habría menos pérdida de energía no aprovechada y una mayor eficiencia de trabajo en los generadores que producen esa energía. En los circuitos de resistencia activa, el factor de potencia siempre es “1”, porque como ya vimos anteriormente en ese caso no existe desfasaje entre la intensidad de la corriente y la tensión o voltaje. Pero en los circuitos inductivos, como ocurre con los motores, transformadores de voltaje y la mayoría de los dispositivos o aparatos que trabajan con algún tipo de enrollado o bobina, el valor del factor de potencia se muestra con una fracción decimal menor que “1” (como por ejemplo 0,8), lo que indica el retraso o desfasaje que produce la carga inductiva en la sinusoide correspondiente a la intensidad de la corriente con respecto a la sinusoide de la tensión o voltaje. Por tanto, un motor de corriente alterna con un factor de potencia o Cos = 0,95 , por ejemplo, será mucho más eficiente que otro que posea un Cos = 0,85 .

Un cosímetro , cosenofímetro , cofímetro o fasímetro es un aparato para medir el factor de potencia (cosφ) .

191


Ejemplo Cos = W / S 24 /24 = 1 Cos 24 / 30 = 0.80 Cos Ejercicio 13- Si tenemos 220W. y 290 VA. Cuantos Cos

Formula


192

, seria?


FACTOR DE POTENCIA (II) El dato del factor de potencia de cada motor es un valor fijo, que aparece generalmente indicado en una placa metálica pegada a su cuerpo o carcasa, donde se muestran también otros datos de interés, como su tensión o voltaje de trabajo en volt ( V), intensidad de la corriente de trabajo en amper ( A) y su consumo de energía eléctrica en watt ( W) o kilowatt (kW). Ya vimos anteriormente que la potencia de un motor eléctrico o de cualquier otro dispositivo que contenga bobinas o enrollados se puede calcular empleando la siguiente fórmula matemática:

El resultado de esta operación matemática estará dada siempre en watt ( W), por lo que para convertir en kilowatt (kW) el valor obtenido, será necesario dividir primero la cifra resultante entre 1000. Por otra parte, como el valor de ( P) viene dado en watt, sustituyendo ( P) en la fórmula anterior podemos decir también que:

, por tanto

El resultado de esta operación matemática estará dada siempre en Volt – Amp.. (VA), por lo que para convertir en kilo Volt – Amp (KVA) el valor obtenido, será necesario dividir primero la cifra resultante entre 1000. Fórmula de cálculo Simple

Unidad de medida: [KW] Fórmula de cálculo para tres fases:

Unidad de medida: [KW) El resultado de esta otra operación matemática será, igualmente, el valor de la corriente que fluye por el circuito, en kilowatts (KW) para tres fases.

193


De donde: W = Potencia de consumo del dispositivo o equipo en watt V = Tensión o voltaje aplicado al circuito I = Valor del flujo de corriente que fluye por el circuito en amper (A) Cos = Factor de potencia que aparece señalado en la placa del dispositivo o equipo El resultado de esa operación lo obtendremos directamente en ampere (A). En caso que el valor de la potencia esté dada en kilowatt (kW), podemos utilizar la misma fórmula, pero habrá que multiplicar la cifra correspondiente a los kilowatt por 1000 para convertirlos en watt:

El resultado de esta otra operación matemática será, igualmente, el valor de la corriente que fluye por el circuito, en ampere ( A). El resultado de esta operación matemática estará dada siempre en Amp.. ( A), por lo que para convertir en kilo Volt – Amp (A) el valor obtenido, será necesario Multplicar primero la cifra resultante entre 1000. Fórmula de cálculo Simple

Unidad de medida: [A] Fórmula de cálculo para tres fases:

Unidad de medida: [A] El resultado de esta otra operación matemática será, igualmente, el valor de la corriente que fluye por el circuito, en ampere ( A) para tres fases.

194


Habíamos visto también que una carga capacitiva (compuesta por condensadores o capacitores) conectada a un circuito eléctrico de corriente alterna provoca el adelantamiento de la sinusoide de intensidad de la corriente con relación a la sinusoide de la tensión o voltaje. Esto produce un efecto de desfasaje entre ambas magnitudes eléctricas, pero ahora en sentido inverso al desfasaje que provocan las cargas inductivas. Por tanto, cuando en la red de suministro eléctrico de una industria existen muchos motores y transformadores funcionando, y se quiere mejorar el factor de potencia, será necesario emplear bancos de capacitores dentro de la propia industria, conectados directamente a la red principal. En algunas empresas grandes se pueden encontrar también motores de corriente alterna del tipo "sincrónicos" funcionando al vacío, es decir, sin carga, para mejorar también el factor de potencia.

Capacitores instalados en un circuito eléctrico de fuerza, con el fin de. mejorar el coseno de "fi" o factor de potencia de una industria.

De esa forma los capacitores, al actuar sobre la sinusoide de la corriente, produce el efecto contrario al de la inductancia, impidiendo que la corriente ( I) se atrase mucho en relación con el voltaje (V). Así se tratará de que las sinusoides se pongan en fase y que el valor del factor de potencia se aproxime lo más posible a “1”.

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Material Del Estudiante Grupos Electrogenos - Generacion Electrica CAT 2

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