Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica
IE – 0502 Proyecto Eléctrico
CONCEPTOS GENERALES SOBRE GRUPOS ELECTRÓGENOS
Por:
JULIO CÉSAR CHEW SÁNCHEZ
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Diciembre del 2005
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CONCEPTOS GENERALES SOBRE GRUPOS ELECTRÓGENOS Por:
JULIO CÉSAR CHEW SÁNCHEZ Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería In geniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
Aprobado por el Tribunal: _________________________________ Ing. Juan Ramón Rodríguez Solera Profesor Guía
___________________________
_________________________
Ing. Nicolás Vaquerano Pineda
Ing. Luis Golcher Barguil . MscEE
Profesor lector
Profesor lector
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CONCEPTOS GENERALES SOBRE GRUPOS ELECTRÓGENOS Por:
JULIO CÉSAR CHEW SÁNCHEZ Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería In geniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
Aprobado por el Tribunal: _________________________________ Ing. Juan Ramón Rodríguez Solera Profesor Guía
___________________________
_________________________
Ing. Nicolás Vaquerano Pineda
Ing. Luis Golcher Barguil . MscEE
Profesor lector
Profesor lector
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DEDICATORIA
A DIOS nuestro padre, a mi madre que tanto deseo ver finalizados mis estudios universitarios y que en toda su vida me ayudo, a mi padre que desde niño que enseño el deseo de vivir la vida intensamente y disfrutarla. A mis hijas Desireé Marie y María Angélica que me han dado tanta alegría y amor . Y a todas esas personas que han estado en mi vida dando amistad y solidaridad en todos los momentos.
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RECONOCIMIENTOS
Al Ingeniero Juan Ramón Rodríguez, por la ayuda brindada y asistencia en la guía del desarrollo del presente proyecto. Al Ingeniero Luis Golcher Msc, por su colaboración en la lectura de este proyecto. Al Ingeniero Nicolás Vaquerano, por su colaboración en la lectura de este proyecto. A mis excompañeros de la Universidad, con los cuales compartí años de estudio y ayudas en el periodo de la carrera y que son parte de la culminación de esta etapa de la carrera de ingeniería eléctrica.
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INDICE GENERAL
INDICE DE FIGURAS.........................................................vii INDICE DE TABLAS........................................................... xii RESUMEN............................................................................xiii 1
CAPÍTULO 1: Introducción ........................................................ 1
1.1 Objetivos ......................................................................... 4 1.1.1 Objetivo general......................................................................................4 1.1.2 Objetivos específicos ..............................................................................4
1.2 Metodología .................................................................... 5 2
CAPÍTULO 2: Desarrollo teórico................................ ................ 6
2.1 Un grupo electrógeno consta de las siguientes partes:8 2.2 El motor. ....................................................................... 12 2.3 El alternador (fuente de energía eléctrica)................ 13 2.3.1 Arranque manual o automático.............................................................16 2.3.2 Mantenimiento del motor......................................................................17 2.3.3 Mantenimiento del alternador...............................................................19 2.3.4 Mantenimiento de baterías....................................................................21
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CAPÍTULO 3: Desarrollo Técnicas de instalación y precaución
al momento de instalar grupos electrógenos..............................................23 4
CAPÍTULO 4: Crear ejemplos de dimensionamiento de grupos
electrógenos bajo la utilización de software de la marca Detroit Diesel Corp/ MTU Power Generation...................................................................87 v
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CAPÍTULO 5: Crear un formato para la especificación técnica
de grupos electrógenos. ................................ ................................ ............. 136 6
CAPÍTULO 6: Conclusiones y recomendaciones ................... 163
6.1 Conclusiones ........................ ..................................... ........................ ......................... ................ 163 6.2 Recomendaciones ......................... .................................... ........................ ................... ...... 165 7
BIBLIOGRAFÍA ................................ ................................ ...... 166
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ANEXOS ................................ ................................ ................... 168
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INDICE DE FIGURAS Figura 2-1. Actuador de gobernador de frecuencia........................ frecuencia...................................... ............................ ...................11 .....11 Figura 2-2. Resistencia de precalentamiento precalentamiento y termostato ............................ .......................................... .................12 ...12 Figura 2-3. Gráficos de corriente alterna monofasica y trifásica...................................13 trifásica...................................13 Figura 2-4. Partes de Generador Eléctrico............ Eléctrico .......................... ............................ ............................ ............................ .................15 ...15 Figura 2-5. Controladores de Grupos Electrógenos ............................ .......................................... ............................16 ..............16 Figura 3-1. Advertencia Arranque Accidental.................... Accidental.................................. ............................ ............................ .................24 ...24 Figura 3-2. Advertencia Batería............. Batería ........................... ............................ ............................ ............................ ............................ ...................24 .....24 .Figura 3-3. Advertencia Explosión........................... Explosión......................................... ............................ ............................ ............................25 ..............25 Figura 3-4. Advertencia Incendio.............................. Incendio............................................ ............................ ............................ ............................25 ..............25 Figura 3-5. Advertencia Monóxido Monóxido de Carbono ............................ .......................................... ............................ ...................26 .....26 Figura 3-6. Advertencia Vapores explosivos........................................ explosivos...................................................... ............................26 ..............26 Figura 3-7. Precaución Ruido Peligroso ............................ .......................................... ............................ ............................ ...................27 .....27 Figura 3-8. Peligro Voltaje Riesgoso / Descarga Eléctrica................................ Eléctrica..............................................28 ..............28 Figura 3-9. Peligro Voltaje Riesgoso............. Riesgoso ........................... ............................ ............................ ............................ ..........................28 ............28 Figura 3-10. Advertencia Voltaje Riesgoso ............................ .......................................... ............................ ............................29 ..............29 Figura 3-11. Advertencia Voltaje Riesgoso ............................ .......................................... ............................ ............................30 ..............30 Figura 3-12. Advertencia Voltaje Riesgoso / Partes en movimiento......................... movimiento..............................30 .....30 Figura 3-13. Advertencia Voltaje Riesgoso ............................ .......................................... ............................ ............................31 ..............31 Figura 3-14. Advertencia Equipo Pesado ............................ .......................................... ............................ ............................ .................32 ...32 Figura 3-15. Advertencia Refrigerante y vapor calientes ............................ .......................................... ...................33 .....33 Figura 3-16. Advertencia Motor Motor y sistema de escape calientes ............................ ......................................33 ..........33 Figura 3-17. Advertencia voltaje riesgoso y partes en moviemiento.................. moviemiento..............................34 ............34 Figura 3-18. Advertencia Componentes Componentes giratorios........................... giratorios......................................... ............................ .................35 ...35 Figura 3-19. Noticia cambio de voltaje de generador.............................. generador............................................ ........................35 ..........35 Figura 3-20. Instalación Típica de Generador estacionario .......................... ........................................ .................36 ...36 Figura 3-21. Levantamiento Levantamiento de generador con barras en la base ........................... ..................................38 .......38 vii
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Figura 3-22. Barras B arras para proteger el generador........................ generador...................................... ............................ ........................39 ..........39 Figura 3-23. Generador con estructura para el levantamiento levantamiento.............. ............................ ........................40 ..........40 Figura 3-24. Montaje sobre una base simple.......................... simple........................................ ............................ ............................42 ..............42 Figura 3-25. Montaje sobre una base doble ........................... ......................................... ............................ ............................42 ..............42 Figura 3-26. Montaje sobre una base cuádruple ............................ .......................................... ............................ ...................43 .....43 Figura 3-27. Detalle de la base de montaje................................. montaje............................................... ............................ ........................43 ..........43 Figura 3-28. Aisladores de vibración tipo neopreno..................... neopreno................................... ............................ .....................46 .......46 Figura 3-29. Salida de abánico operado por celosías........................... celosías......................................... ............................47 ..............47 Figura 3-30. Abanicos eléctricos utilizados en algunas instalaciones ............................48 ............................48 Figura 3-31. Celosías estacionaria es tacionariass para ingreso de aire ........................... ......................................... .....................49 .......49 Figura 3-32. Persianas movibles para ingreso de aire.................................... aire.................................................. .................50 ...50 Figura 3-33. Instalación de Generador con radiador a coplado................................ coplado.....................................51 .....51 Figura 3-34. Sistema de enfriamiento utilizando intercambiador de agua de la ciudad ........................... ......................................... ........................... ........................... ............................ ............................ ............................ ............................ ........................52 ..........52 Figura 3-35. Diagrama Diagrama esquemático de generador con radiador remoto .....................53 .....................53 Figura 3-36. Sistema de escape de gases ............................ .......................................... ............................ ............................ ...................55 .....55 Figura 3-37. Trampa de condensación................... condensación................................. ............................ ............................ ............................ .................56 ...56 Figura 3-38. Sistema de Combustible Combustible ........................... ......................................... ............................ ............................ ........................57 ..........57 Figura 3-39. Tanque de combustible tipo sub-base .......................... ........................................ ............................ .................58 ...58 Figura 3-40. Sistema de combustible con tanque principal en altura y tanque de diario ........................... ......................................... ........................... ........................... ............................ ............................ ............................ ............................ ........................59 ..........59 Figura 3-41. Típica instalación de components components para combustible LPG ........................60 ........................60 Figura 3-42. Típico sistema de instalación de batería ........................... ......................................... ..........................61 ............61 Figura 3-43. Típica T ípica conexión de cables de potencia...................... potencia.................................... ............................ .....................62 .......62 Figura 3-44. Instalación de planta eléctrica ICE 911 Tibás............. Tibás ........................... ............................ .................63 ...63 Figura 3-45. Instalación de cables de potencia y batería....................... batería..................................... ..........................64 ............64 Figura 3-46. Instalación de Mangueras Mangueras de combustible........................ combustible...................................... ..........................65 ............65 viii
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Figura 3-47. Conexión de cable de tierra en carcasa de tanque de combustible subbase...............................................................................................................................66 Figura 3-48. Instalación de tanque principal de combustible diesel ..............................67 Figura 3-49. Filtro separador de agua, prevista de suministro y retorno, trampa de impurezas.....................................................................................................................68 Figura 3-50. Mirilla y desniveles de losa para drenaje....................................................68 Figura 3-51. Instalación de planta eléctrica en caseta.....................................................69 Figura 3-52. Instalación tuberías eléctricas......................................................................70 Figura 3-53. Instalación sistema de escape.......................................................................71 Figura 3-54. Instalación de planta de combustible LPG .................................................72 Figura 3-55. Instalación de cilindros de LPG...................................................................73 Figura 3-56. Instalación tuberías para combustible LPG...............................................74 Figura 3-57. Instalación planta eléctrica a la interperie .................................................75 Figura 3-58. Acometida electrica expuesta.......................................................................76 Figura 3-59. Acometida eléctrica expuesta en tubería conduir PVC.............................77 Figura 3-60. Acometida eléctrica conector sueldo ...........................................................77 Figura 3-61. Cobertor de cables desontuado de sitio.......................................................78 Figura 3-62. Cables eléctricos sin tuberías .......................................................................79 Figura 3-63. Cuarto para planta eléctrica protegido con malla .....................................80 Figura 3-64. Losa de planta eléctrica ................................................................................81 Figura 3-65. Losa de planta eléctrica en altura................................................................82 Figura 3-66. Plantas Eléctricas instaladas a la intemperie .............................................83 Figura 3-67. Radiadores de plantas eléctricas..................................................................84 Figura 3-68. Uniones Flexibles para silenciador ..............................................................85 Figura 3-69. Cargador de baterias ....................................................................................86 Figura 4-1. Pantalla de Archivo “File” del Software Size Rite 8.3.0..............................88 Figura 4-2. Pantalla de Edición “Edit” del Software Size Rite 8.3.0 .............................89 Figura 4-3. Pantalla de Herramientas “Tools” del Software Size Rite 8.3.0.................90 ix
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Figura 4-4. - Pantalla de valores predeterminados proyecto “Defaults Proyect” del Software Size Rite 8.3.0 ..............................................................................................91 Figura 4-5. Pantalla de valores predeterminados del sistema de potencia “Defaults Power Systems” del Software Size Rite 8.3.0 ...........................................................92 Figura 4-6 Pantalla de ayuda “Help” del Software Size Rite 8.3.0 ................................93 Figura 4-7 Pantalla de Proyecto “Project” del Software Size Rite 8.3.0. ......................94 Figura 4-8 Pantalla de Sistema de Potencia “Power Systems” del Software Size Rite 8.3.0 ..............................................................................................................................95 Figura 4-9 Pantalla Perfil de cargas “Load Profile” del Software Size Rite 8.3.0........96 Figura 4-10 Pantalla Vista de Generador “View Gensets” y Tamaño de Generador “Genset Sizing” del Software Size Rite 8.3.0............................................................98 Figura 4-11 Pantalla Vista de Generador “View Gensets” y Sumatoria de cargas “Load Summary” del Software Size Rite 8.3.0 ........................................................99 Figura 4-12 Pantalla Vista del diagrama unificar del diseño eléctrico ........................101 Figura 4-13 Pantalla Vista del detalle de cargas en Tablero TE-2...............................103 Figura 4-14 Pantalla Vista del detalle de cargas totales en Tablero TE-2...................104 Figura 4-15 Pantalla de cargas de iluminación TE-0 ....................................................106 Figura 4-16- Pantalla de cargas de iluminación TE-4. ..................................................107 Figura 4-17 Pantalla de cargas de UPS del Tablero TE-5 ...........................................108 Figura 4-18 Pantalla de Vista de Generador dimensionado. ........................................109 Figura 4-19 Pantalla de Vista de Generador dimensionado con UPS de 20KVA.”....115 Figura 4-20 Pantalla de Vista de Proyecto Quebrador de Piedra.”.............................123 Figura 4-21 Pantalla de Sistema de Potencia de Proyecto Quebrador de Piedra. ......124 Figura 4-22 Pantalla de Perfil de Cargas de Proyecto Quebrador de Piedra.” ..........125 Figura 4-23 Pantalla de Perfil de cargas detallando opciones de método de arranque de motor.”..................................................................................................................126 Figura 4-24 Pantalla Vista de Generador Dimensionado.” ..........................................127 x
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Figura 4-25 Pantalla Vista de Generador Dimensionado con detalle de perfil de cargas.” ......................................................................................................................128 Figura 5-1– Pantalla de el software SpecBuldier. ..........................................................152 Figura 5-2 Pantalla para mostrar información del contacto. .......................................153 Figura 5-3 Pantalla para seleccionar equipo a especificar............................................154 Figura 5-4 Pantalla de información del generador........................................................155 Figura 5-5 Pantalla de información de generador y voltaje. ........................................156 Figura 5-6 Pantalla de Componentes Generales............................................................157 Figura 5-7 Pantalla de Accesorios ...................................................................................158 Figura 5-8 Pantalla de disyuntor principal de línea. .....................................................159 Figura 5-9 Pantalla de tamaño de tanque de combustible. ...........................................160 Figura 5-10 Pantalla de Garantía del Equipo. ...............................................................161 Figura 5-11 Pantalla de Salida para especificación. ......................................................162
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INDICE DE TABLAS Tabla 4.1. Tablero de Iluminación TE-0.........................................................................102 Tabla 4.2. Tablero de Iluminación TE-1.........................................................................102 Tabla 4.3. Tablero de Iluminación TE-2.........................................................................102 Tabla 4.4 Tablero de Iluminación TE-3..........................................................................104 Tabla 4.5 Tablero de Iluminación TE-4..........................................................................105 Tabla 4.6 Tablero de UPS ................................................................................................105 Tabla 4.7 Detalle de cargas y pasos de arranque del Quebrador de Piedra ...............122
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RESUMEN Los grupos electrógenos comprenden muchos campos de la ingeniería tanto para el diseño, la instalación, el servicio de mantenimiento, por tal motivo y al estar relacionado parte de la labor profesional personal en este campo se ha desarrollado este proyecto con enfoque a los conceptos generales de grupos electrógenos. Con manuales de los fabricantes y guías de instalación se mostraron figuras de precaución que existen al operar o instalar estos equipos, y con detalles de equipos instalados en varios lugares de Costa Rica observamos puntos a resaltar en buenas instalaciones y puntos a tomar en consideración como incorrectos en instalaciones de estos equipos. Dado el gran campo de utilización de los grupos electrógenos, la mayoría de grandes fabricantes de estos equipos, proporcionan paquetes de software como herramienta para el dimensionamiento de estos equipos, en realidad el uso de este software es una muy buena herramienta para los técnicos o ingenieros encargados del diseño de un equipo de generación. Por esto es muy recomendado el uso del software para así evitar el sobre dimensionamiento del equipo requerido y tener un panorama mas claro del resumen de cargas. Así como el ahorro en tiempo de trabajo del diseño del generador y facilidades de flexibilidad por eventuales cambios de capacidades. En cuanto a las especificaciones para adquisición de grupos electrógenos que existen por diversos consultores eléctricos o electromecánicos o instituciones públicas, en estudio de varias se toma en consideración los aspectos mas importantes en la descripción
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técnicas para solicitar una cotización o compra de un generador. Por tanto se agrego un formato con las posibles variantes técnicas en el momento de especificarlo. También es importante comentar que existen paquetes de software con los que se puede especificar un grupo electrógeno.
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1 CAPÍTULO 1: Introducción Los grupos electrógenos nos brindan una forma de producción de energía eléctrica para las múltiples aplicaciones de servicio que se requiere en la actualidad. La utilización de las plantas de generación es muy utilizada en estos momentos ya que cubre las demandas de respaldo, generación en sitios alejados de la distribución normal de energía y en algunas aplicaciones el corte de demanda en industrias de alta demanda, esto con el fin de disminuir la factura a las compañías de distribución, así como mejorar el pico de demanda máxima del país. Podemos ver la importancia de la utilización de grupos electrógenos de reserva en aplicaciones como el respaldo de energía eléctrica en un hospital, donde la importancia de mantener otra fuente de energía alternativa es sumamente importante para así proporcionar energía a instrumentos médicos, salas de operación y demás aparatos eléctricos utilizados en estos centros de salud, con el fin final de mantener la vida humana. Otras aplicaciones importantes que podemos tener son en la industria ya que una interrupción en el servicio de energía local puede provocar pérdidas de materias primas, horas de labor y atrasos en la producción de productos finales. También tenemos aplicaciones como en la banca estatal y privada donde los procesos de transferencias y operaciones bancarias necesitan ser respaldos para así dar los servicios a clientes y operaciones en general en el día, como operaciones locales o internacionales. Otra de las aplicaciones que se puede citar es locales comerciales, centros de comercio como malls, cines, donde acuden muchas personas y una falla o ausencia de electricidad puede provocar un caos en estoy sitios con mucho transito de personas, especialmente en la noche. Y también ya últimamente el avance de los sistemas de computo en nuestros locales de comercio como centros ferreteros, farmacias, 1
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tiendas, etc donde la mayoría de la facturación y bases de datos esta respaldada y realizada por computadores una falla en la energía provoca prácticamente la paralización de dicho comercio. Dada la importancia que se ha resaltado en la utilización de grupos electrógenos en la actualidad para diferentes aplicaciones, también se hace importante el tener normas y técnicas adecuadas de instalación de estos equipos ya que esto nos puede dar mayor garantía en la operación y buen funcionamiento del sistema de respaldo energético, con esto tendríamos una fuente confiable ante la perdida de la energía de red normal. Se mostraran algunas técnicas y recomendaciones de los diferentes fabricantes de estos equipos y se mostrará ejemplos de algunas instalaciones locales para determinar y resaltar las buenas instalaciones o errores de instalación o precauciones que debieron tomarse. En la actualidad y con los avances de los programas de cómputo la gran mayoría de fabricantes de grupos electrógenos han desarrollado paquetes de software para facilitar el dimensionamiento a los ingenieros o técnicos que requieran hacer el calculo de estos equipos para las diferentes aplicaciones y condiciones de labor, por esto y para ejemplificar algunas aplicaciones nos daremos a la tarea de realizar algunos ejemplos con la utilización de el paquete de dimensionamiento de la marca Detroit Diesel Corp/MTU Power Generation, la version SizeRite 8.0.0, la cual es fácil de usar y detalla muy bien las características finales del equipo necesario. Estos paquetes de computo para el dimensionamiento de los grupos electrógenos son de gran asistencia para los profesionales relacionados con esta área de la ingeniería ya que facilitan en gran parte la labor de diseño del equipo y también dado que son generados con los fabricantes de estos equipos los cuales son los expertos en este campo, nos dan una garantía que lo que se esta diseñando es lo recomendado por el mismo fabricante, en este caso solo debemos tener claro la utilización de software. 2
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En los años atrás específicamente unos 6 años desde que estoy en el campo del dimensionamiento, venta, instalación, averías, puesta en marcha de grupos electrógenos para los diferentes clientes públicos o privados y ante la gran cantidad de carteles de especificaciones técnicas generadas por ingenieros y técnicos de las empresas publicas y privadas , considero necesario implementar un formato sencillo y practico para la especificación de estos equipos, dado que en algunos casos he observado carteles algo desactualizados de lo nuevo del mercado y la tecnología, es por esto que se busca dar una retroalimentación y dejar a facilidad de personas relacionadas con el tema un formato practico para la especificación de grupos electrógenos.
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1.1 Objetivos 1.1.1 Objetivo general Ampliar los conceptos sobre grupos electrógenos y nuevas tecnologías de dimensionamiento.
1.1.2 Objetivos específicos Mostrar técnicas de instalación y precaución al momento de instalar grupos electrógenos. Crear ejemplos de dimensionamiento de grupos electrógenos bajo la utilización de software de la marca Detroit Diesel Corp/ MTU Power Generation. Crear un formato para la especificación técnica de grupos electrógenos.
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1.2 Metodología Con base en literatura técnica de diferentes fabricantes de grupos electrógenos se mostrará las principales normas de seguridad y las diferentes técnicas en instalación de estos equipos. Utilizando fotografías de instalaciones ya realizadas de estas plantas eléctricas en sitios como bancos, hospitales, industria y edificios comerciales se mostrará detalles correctos e incorrectos basados en las normas generales de instalación definidas por los fabricantes. Se solicitará a varios ingenieros diseños eléctricos donde se requiera grupo electrógeno y se diseñará como ejemplos de dimensionamiento, para esto se utilizará el paquete de software “SizeRite 8.3.0” de la marca Detroit Diesel Corp/MTU Power Generation. Estos ejemplos se diseñarán dadas las cargas, voltaje, configuración eléctrica, frecuencia, altura de operación, temperatura de operación, máxima caída de voltaje permitida, tipo de servicio, tipo de combustible y pasos de entrada de las cargas. Se recopilará archivos con especificaciones técnicas de carteles de licitaciones privadas o públicas generadas por ingenieros consultores o entidades gubernamentales, así como información de fabricantes. Con base en esta información se elaborará un cartel general de especificación de grupos electrógenos buscando ser una base simple, compacta y práctica para ser útil para el uso de técnicos, ingenieros o personal relacionado con la especificación de este tipo de equipos.
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2 CAPÍTULO 2: Desarrollo teórico Cada vez que encendemos una bombilla, un televisor o cualquier otro aparato de funcionamiento eléctrico, estamos haciendo uso de una de las fuentes de energía más apreciadas e importantes que el ser humano haya podido concebir, y es que sin la energía eléctrica la civilización ya no sería lo que es en la actualidad; progreso y calidad de vida. Hoy en día son las centrales eléctricas las que generan electricidad para el uso del hogar, de infraestructuras e industrias. La energía eléctrica, tal y como la conocemos hoy, la producen grandes alternadores de corriente alterna instalados en centrales eléctricas, y estas, a su vez, necesitan otro tipo de energía (mecánica) que contribuya al movimiento del alternador. En muchas ocasiones la demanda es tan grande que, en determinadas circunstancias, se hace uso de máquinas que suplen este déficit o, por otra parte, cuando hay un corte en el suministro eléctrico; a estas máquinas se las conoce como grupos electrógenos o de emergencia. Son máquinas que mueven un generador a través de un motor de combustión interna. Una de las utilidades más comunes es la de generar electricidad en aquellos lugares donde no hay suministro eléctrico, generalmente son zonas apartadas con pocas infraestructuras y muy poco habitadas. Otro caso sería en locales de pública concurrencia, hospitales, fábricas, etc., que a falta de energía eléctrica de red, necesiten de otra fuente de energía para abastecerse. Algunas formas de generación eléctrica son:
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Centrales Térmicas:
En las centrales térmicas, el agente externo, es el vapor de agua a presión, generado al quemar carbón, fuel, gas, derivados del petróleo u otro combustible orgánico. La energía
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liberada durante la combustión hace que el agua se caliente y el vapor a presión generado, moverá la turbina que a su vez hace girar al alternador, produciendo la electricidad según la Ley de Faraday-Lenz.
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Centrales Nucleares:
En las centrales nucleares, el combustible es el uranio. EL calor generado en la vasija del reactor-fisión produce vapor de agua a presión en un circuito exterior al reactor. EL fundamento es el mismo que en la central térmica.
q
Centrales Eólicas:
En los molinos de viento o aerogeneradores, es el viento (partículas de aire a gran velocidad y alta energía cinética) el agente externo que mueve el alternador.
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Centrales Solares:
En la central solar es la energía del sol la que hace hervir el agua y generar vapor a presión.
q
Centrales Hidroeléctricas:
En la central hidroeléctrica es la energía potencial y la energía cinética del agua que mueve la turbina, la cual esta conectada al alternador.
q
Centrales Mareomotrices:
En la central mareomotriz, el agente externo es la velocidad del agua del mar. Las subidas y bajadas de las mareas, originan unas corrientes con gran energía cinética capaces de mover los alternadores.
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En las centrales de biomasa, el vapor de agua producido al quemar la materia orgánica residual derivada de cultivos agrícolas principalmente, o por la combustión en motores, donde el biogás procedente de la fermentación de la biomasa es consumida por el motor de combustión interna que mueva el generador.
2.1 Un grupo electrógeno consta de las siguientes partes: Motor Diesel. El motor Diesel que acciona el Grupo Electrógeno ha sido seleccionado por su fiabilidad y por el hecho de que se ha diseñado específicamente para accionar Grupos Electrógenos. La potencia útil que se quiera suministrar nos la proporcionará el motor, así que, para una determinada potencia, habrá un determinado motor que cumpla las condiciones requeridas.
Sistema eléctrico del motor. El sistema eléctrico del motor es de 12 Vcc, excepto aquellos motores los cuales son alimentados a 24 Vcc, negativo a masa. El sistema influye un motor de arranque eléctrico, una/s batería/s libre/s de mantenimiento (acumuladores de plomo) (elemento 9), sin embargo, se puede instalar otros tipos de baterías si así se especifica, y los sensores y dispositivos de alarmas de los que disponga el motor. Normalmente, un motor dispone de un monocontacto de presión de aceite, un termocontacto de temperatura y de un contacto en el alternador de carga (elemento 4) del motor para detectar un fallo de carga en la batería.
Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración del motor puede ser por medio de agua, aceite o aire. El sistema de refrigeración por aire consiste en un ventilador de gran capacidad que hace pasar aire frío a lo largo del motor para enfriarlo. El sistema de
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refrigeración por agua/aceite consta de un radiador, un ventilador interior para enfriar sus propios componentes.
Alternador. La energía eléctrica de salida se produce por medio de una alternador apantallado, protegido contra salpicaduras, autoexcitado, autorregulado y sin escobillas (elemento 6) acoplado con precisión al motor, aunque también se pueden acoplar alternadores con escobillas para aquellos grupos cuyo funcionamiento vaya a ser limitado y, en ninguna circunstancia, forzado a regímenes mayores.
Depósito de combustible y bancada. El motor y el alternador están acoplados y montados sobre una bancada de acero de gran resistencia (elemento 8). La bancada incluye un depósito de combustible (elemento 10) con una capacidad mínima de 8 horas de funcionamiento a plena carga.
Aislamiento de la vibración. El Grupo Electrógeno esta dotado de tacos antivibrantes (elemento 7) diseñados para reducir las vibraciones transmitidas por el Grupo Motor-Alternador. Estos aisladores están colocados entre la base del motor, del alternador, del cuadro de mando y la bancada.
Silenciador y sistema de escape. El silenciador de escape va instalado en el Grupo Electrógeno (elemento 2). El silenciador y el sistema de escape reducen la emisión de ruidos producidos por el motor.
Sistema de control. Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de control (elemento 3) para controlar el funcionamiento y salida del grupo y para protegerlo contra posibles fallos en el funcionamiento. El manual del sistema de control proporciona información detallada del sistema que está instalado en el Grupo Electrógeno. 9
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Interruptor automático de salida. Para proteger al alternador, se suministra un interruptor automático de salida adecuado para el modelo y régimen de salida del Grupo Electrógeno con control manual. Para Grupos Electrógenos con control automático se protege el alternador mediante contactores adecuados para el modelo adecuado y régimen de salida.
Otros accesorios instalables en un Grupo Electrógeno. Además de lo mencionado anteriormente, existen otros dispositivos que nos ayudan a controlar y mantener, de forma automática, el correcto funcionamiento del mismo. Para la regulación automática de la velocidad del motor se emplean una tarjeta electrónica de control para la señal de entrada "pick-up" y salida del "actuador". El pick-up es un dispositivo magnético que se instala justo en el engranaje situado en el motor, y éste, a su vez, esta acoplado al engranaje del motor de arranque. El pick-up detecta la velocidad del motor, produce una salida de voltaje debido al movimiento del engranaje que se mueve a través del campo magnético de la punta del pick-up, por lo tanto, debe haber una correcta distancia entre la punta del pick-up y el engranaje del motor. El actuador sirve para controlar la velocidad del motor en condiciones de carga. Cuando la carga es muy elevada la velocidad del motor aumenta para proporcionar la potencia requerida y, cuando la carga es baja, la velocidad disminuye, es decir, el fundamento del actuador es controlar de forma automática el régimen de velocidad del motor sin aceleraciones bruscas, generando la potencia del motor de forma continua. Normalmente el actuador se acopla al dispositivo de entrada del fuel-oil del motor.
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Figura 2-1. Actuador de gobernador de frecuencia Cuando el grupo se encuentra en un lugar muy apartado del operario y funciona las 24 horas del día es necesario instalar un mecanismo para reestablecer el combustible gastado. Consta de los siguientes elementos: De una Bomba de Trasiego. Es un motor eléctrico de 220 Vca en el que va acoplado una bomba que es la encargada de suministrar el combustible al depósito. Una
boya indicadora de nivel máximo y nivel mínimo. Cuando detecta un nivel muy bajo de combustible en el depósito activa la bomba de trasiego. Cuando las condiciones de frío en el ambiente son intensas se dispone de un dispositivo calefactor denominado Resistencia de Precalentamiento que ayuda al arranque del motor. Los Grupos Electrógenos refrigerados por aire suelen emplear un radiador eléctrico, el cual se pone debajo del motor, de tal manera que mantiene el aceite a una cierta temperatura. En los motores refrigerados por agua la resistencia de precaldeo va acoplada al circuito de refrigeración, ésta resistencia se alimenta de 220 Vca y calienta el agua de refrigeración para calentar el motor. Ésta resistencia dispone de un termostato ajustable; en él seleccionamos la temperatura adecuada para que el grupo arranque en breves segundos. 11
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Figura 2-2. Resistencia de precalentamiento y termostato
2.2 El motor. El motor representa nuestra fuente de energía mecánica para que el alternador gire y genere electricidad. Existe dos tipos de motores: Motores de gasolina y de gasoil (diesel). Generalmente los motores Diesel son los más utilizados en los Grupos Electrógenos por sus prestaciones mecánicas, ecológicas y económicas.
Regulación del motor. El regulador del motor es un dispositivo mecánico diseñado para mantener una velocidad constante del motor con relación a los requisitos de carga. La velocidad del motor está directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo que cualquier variación de la velocidad del motor afectará a la frecuencia de la potencia de salida
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2.3 El alternador (fuente de energía eléctrica). Si se hace girar una espira, cuyos extremos estén unidos a dos anillos, bajo la acción de un campo magnético Norte-Sur, se genera una f.e.m. alterna; el valor de la frecuencia dependerá de la velocidad de giro para un número determinado de polos. Dado que el uso de los Grupos Electrógenos es la corriente trifásica explicaremos su fundamento. Si se montan tres bobinas, desfasadas 120 grados entre sí, y se les hace girar dentro de un campo magnético Norte-Sur, se crea una f.e.m. alterna en cada una de ellas desfasadas 120 grados, como indica el diagrama de corrientes trifásicas en función del tiempo. Los alternadores reales disponen, en el inducido, de bobinados de corriente alterna monofásicos o trifásicos, según se generen 1 ó 3 f.e.m.s. Cada bobinado, por ser abierto tiene un principio y un final; en los bobinados trifásicos los principios se designan con ls letras U, V, W y los finales con X, Y, Z. En los monofásicos el principio es U y el final es
X. Existen dos tipos fundamentales de conexión de un alternador:
Figura 2-3. Gráficos de corriente alterna monofásica y trifásica
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1. Conexión en estrella. Para conectar el bobinado en estrella se unen los finales XYZ de las tres fases formando un punto común que es el neutro, dejando libre los tres principios UVW. Con esta conexión se consigue 480 V entre dos fases y 277 V entre fase y neutro. 2. Conexión en triángulo o delta. En la conexión en triángulo se une el final de cada fase con el principio de la siguiente X con V, Y con W y Z con U. La diferencia de potencial que existe entre fase y fase es de 240 V. Existen generadores con 12 cables de salida para permitir diferentes valores de tensión . Los generadores deben ser siempre conectados a tierra con un conducto de sección adecuada (normalmente de la mitad de sección de los cables principales de alimentación), utilizando uno de los dos bornes (interno/externo) previstos para la misma. De forma general y para potencias más o menos elevadas se utilizan alternadores autoexcitados sin escobillas que eliminan el mantenimiento relacionado con las escobillas y los anillos colectores. El sistema de control consta de un regulador automático del voltaje, circuitos de protección y los instrumentos necesarios para poder controlar la salida del Grupo Electrógeno. La energía eléctrica producida por el grupo electrógeno proviene de un sistema de bucle cerrado que consiste principalmente en el rotor inductor, el campo de inducción giratorio y el regulador automático. El proceso comienza cuando el motor empieza a girar los componentes internos del alternador. El magnetismo remanente en el rotor principal produce un pequeño voltaje alternante en el estátor principal. El regulador automático de voltaje (AVR [RAV]) rectifica este voltaje y lo aplica al estátor de excitación. Esta corriente continua en el estátor de excitación crea un campo magnético que, a su vez, induce un voltaje en corriente alterna en el rotor de excitación. Este voltaje en C.A. 14
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(corriente alterna) se convierte otra vez en C.C. (corriente continua) por medio de los diodos giratorios (conjunto rectificador).Cuando este voltaje de C.C. aparece en el rotor principal, se crea un campo magnético más fuerte que el campo remanente original lo que induce un voltaje mayor en el estátor principal. Este mayor voltaje circula a través del sistema induciendo aún mayor voltaje c.c. de vuelta al rotor principal. Este ciclo se repite para acumular un voltaje próximo al nivel de salida adecuado del grupo electrógeno. En este punto el regulador automático de voltaje comienza a limitar el voltaje que pasa al estator de excitación que, a su vez, limita la potencia total de salida del alternador.
Figura 2-4. Partes de Generador Eléctrico Generadores controlados por transformador. El estátor principal proporciona energía para excitar el campo de excitación por medio del transformador rectificador. El transformador combina elementos de tensión y corriente derivados de la salida del estátor principal para formar la base de un sistema de control de circuito abierto, el cual es de naturaleza autorregulador. El propio sistema compensa las magnitudes de intensidad y factor de potencia, mantiene la corriente de cortocircuito y tiene adicionalmente buenas características de arranque de motores eléctricos. Los alternadores trifásicos suelen estar controlados por un transformador trifásico para mejorar el comportamiento con cargas desequilibradas. Esta versión es de una tensión trifásica. Opcionalmente se puede 15
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suministrar con un transformador monofásico para facilitar la reconexión a varias tensiones trifásicas y monofásicas.
2.3.1 Arranque manual o automático. El arranque manual se produce a nuestra voluntad, esto quiere decir que cuando queramos disponer de la electricidad generada por el Grupo Electrógeno lo haremos arrancar de forma manual. Generalmente el accionamiento de arranque se suele realizar mediante una llave de contacto o pulsador de arranque de una centralita electrónica con todas las funciones de vigilancia. Cuando se produzca un calentamiento del motor, cuando falte combustible o cuando la presión de aceite del motor sea muy baja, la centralita lo detectará parando el motor automáticamente. Existe centrales automáticas que funcionan tanto en modo manual o automático; estas centralitas o cuadros electrónicos detectan un fallo en la red de suministro eléctrico, obligando el arranque inmediato del Grupo Electrógeno. Normalmente en los grupos automáticos se instalan cajas predispuestas que contienen básicamente un relé de paro y otro de arranque, además de tener instalados en el conector todos los sensores de alarma y reloj de los que disponga el Grupo Electrógeno. Instalado aparte un cuadro automático en el que van instalados los accionamientos de cambio de red a Grupo Electrógeno.
Figura 2-5. Controladores de Grupos Electrógenos 16
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2.3.2 Mantenimiento del motor. Aunque cada motor incluye un manual de operación para su correcto mantenimiento, destacaremos los aspectos principales para un buen mantenimiento del motor. 1. Controlar el nivel de aceite. El motor debe estar nivelado horizontalmente, se debe asegurar que el nivel está entre las marcas MIN y MAX de la varilla. Si el motor esta caliente se habrá de esperar entre 3 y 5 minutos después de parar el motor. 2. Aceite y filtros de aceite. Respete siempre el intervalo de cambio de aceite recomendado y sustituya el filtro de aceite al mismo tiempo. En motores parados no quite el tapón inferior. Utilice una bomba de drenado de aceite para absorber el aceite. a. Limpie las fijaciones del filtro para que no caiga dentro suciedad al instalar el filtro nuevo. b. Quite el tapón inferior con una junta nueva. c. Quite el/los filtro/s. Compruebe que no quedan las juntas en el motor. d. Llene los nuevos filtros con aceite del motor y pulverice las juntas. Atornille el filtro a mano hasta que la junta toque las superficie de contacto. Después gire otra media vuelta. Pero no más. e. Añada aceite hasta el nivel correcto. No sobrepasar el nivel de la marca MAX. f. Arranque el motor. Compruebe que no hay fugas de aceite alrededor del filtro. Añada más si es necesario. g. Haga funcionar el motor a temperatura normal de funcionamiento. 3. Filtro del aire. Compruebe/sustituya. El filtro del aire debe sustituirse cuando el indicador del filtro así lo indique. El grado de suciedad del filtro del aire de admisión depende de la concentración del polvo en el aire y del tamaño elegido del filtro. Por lo
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tanto los intervalos de limpieza no se pueden generalizar, sino que es preciso definirlos para cada caso individual. 4. Correas de elementos auxiliares. Comprobación y ajuste. La inspección y ajuste deben realizarse después de haber funcionado el motor, cuando las correas están calientes. Afloje los tornillos antes de tensar las correas del alternador. Las correas deberán ceder 10 mm entre las poleas. Las correas gastadas que funcionan por pares deben cambiarse al mismo tiempo. Las correas del ventilador tienen un tensor automático y no necesitan ajuste. Sin embargo, el estado de las correas debe ser comprobado. 5. Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración debe llenarse con un refrigerante que proteja el motor contra la corrosión interna y contra la congelación si el clima lo exige. Nunca utilice agua sola. Los aditivos anticorrosión se hacen menos eficaces con el tiempo. Por tanto, el refrigerante debe sustituirse. El sistema de refrigeración debe lavarse al sustituir el refrigerante. Consulte en el manual del motor el lavado del sistema de refrigeración. 6. Filtro de combustible. Sustitución. Limpieza: no deben entrar suciedad o contaminantes al sistema de inyección de combustible. La sustitución del combustible debe llevarse a cabo con el motor frío para evitar el riesgo de incendio causado al derramarse combustible sobre superficies calientes. Quite los filtros. Lubrique la junta del filtro con un poco de aceite. Enrosque el filtro a mano hasta que la junta toque la superficie de contacto. Después apriete otra media vuelta, pero no más. Purgue el sistema de combustible. Deshágase del filtro antiguo de forma apropiada para su eliminación.
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2.3.3 Mantenimiento del alternador. Durante el mantenimiento rutinario, se recomienda la atención periódica al estado de los devanados (en especial cuando los generadores han estado inactivos durante un largo tiempo)y de los cojinetes. Para los generadores con escobillas se habrá de revisar el desgaste de las escobillas y la limpieza de los anillos rozantes. Cuando los generadores están provistos de filtros de aire, se requiere una inspección y mantenimiento periódico de los mismos.
Estado de los devanados. Se puede determinar el estado de los devanados midiendo la resistencia de aislamiento a tierra, es decir, la resistencia óhmica que ofrece la carcasa de la máquina respecto a tierra. Esta resistencia se altera cuando hay humedad ó suciedad en los devanados, por lo tanto, la medición de aislamiento del generador nos indicará el estado actual del devanado. El aparato utilizado para medir aislamientos es el megóhmetro o Megger. La AVR (regulador automático del voltaje) debe estar desconectado en el caso de que el generador sea del tipo autoexcitado. Para que las medidas tengan su valor exacto la máquina debe estar parada. Es difícil asegurar cuánto es el valor de la resistencia de aislamiento de un generador, pero como norma a seguir se utiliza la fórmula:
R(resistencia en MegaOhmios) = Tensión nominal en V. / Potencia nominal KW + 1000 siempre y cuando la máquina esté en caliente, es decir, en pleno funcionamiento. Para medir la resistencia de aislamiento se conecta el polo positivo del megóhmetro a uno de los bornes del motor y el negativo a su masa metálica; hacemos mover la manivela del megóhmetro si la tuviera, ya que existen megóhmetros digitales, y se observará que la aguja se mueve hacia una posición de la escala hasta que se nota que resbala y en ese 19
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mismo momento se lee directamente la resistencia de aislamiento en la escala del aparato. Durante la medida, el generador debe separarse totalmente de la instalación, desconectándose de la misma. Si la resistencia de aislamiento resulta menor que la propia resistencia del devanado, sería imprescindibles secarlos. Se puede llevar a cabo el secado dirigiendo aire caliente procedente de un ventilador calentador o aparato similar a través de las rejillas de entrada y/o salida de aire del generador, aunque otro método rápido y eficaz seria el secado mediante un horno por calentamiento de resistencias. Alternativamente, se pueden cortocircuitar los devanados del estátor principal, provocando un cortocircuito total trifásico en los bornes principales con el grupo electrógeno en marcha. Con este método se consigue secar los bobinados en muy poco tiempo, aunque para ello debe consultar el método y la forma de realizarlo según el tipo de alternador en su correspondiente manual.
Cojinetes. Todos los cojinetes son de engrase permanente para un funcionamiento libre de mantenimiento. Durante una revisión general, se recomienda, sin embargo, comprobarlos por desgaste o pérdida de aceite y reemplazarlos si fuese necesario. También se recomienda comprobar periódicamente si se recalientan los cojinetes o si producen excesivo ruido durante su funcionamiento útil. En caso de verificar vibraciones excesivas después de un cierto tiempo. Esto sería debido al desgaste del cojinete, en cuyo caso conviene examinarlo por desperfectos o pérdida de grasa y reemplazarlo si fuese necesario. En todo caso se deben reemplazar los cojinetes después de 40.000 horas en servicio. Cojinetes en generadores accionados por polea están sometidos a más fuerzas que cojinetes en generadores accionados directamente. Por lo tanto, los cojinetes deben ser reemplazados después de 25.000 horas en servicio.
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Anillos rozantes y Escobillas. Muy a menudo el chisporreteo en las escobillas se debe a la suciedad en los anillos rozantes, o alguna otra causa mecánica. Hay que examinar la posición de las escobillas de manera que han de tocar los anillos rozantes en toda su superficie, asimismo deben reemplazarse cuando se ha gastado una cuarta parte de su longitud. Se han de limpiar a fondo los anillos rozantes de forma cíclica, quitándoles todo el polvo o suciedad que los cubra, y en especial cuando se cambian las escobillas.
2.3.4 Mantenimiento de baterías. Llenado. Se tendrá que añadir electrolito, previamente mezclado, el cual se suministra junto con el Grupo Electrógeno. Quitar los tapones y llenar cada celda con el electrolito hasta que el nivel del mismo esté a 8 mm por encima del borde de los separadores. Dejar reposar la batería durante 15 minutos. Comprobar y ajustar el nivel si fuese necesario. Transcurridos 30 minutos después de haber introducido el líquido electrolítico en la batería está se encuentra preparada para su puesta en funcionamiento.
Rellenado. El uso normal y la carga de baterías tendrá como efecto una evaporación del agua. Por lo tanto, tendrá que rellenar la batería de vez en cuando. Primero, limpiar la batería para evitar que entre suciedad y después quitar los tapones. Añadir agua destilada hasta que el nivel esté a 8 mm por encima de los separadores. Volver a colocar los separadores.
Comprobación de la carga. Para comprobar la carga de una batería se emplea un densímetro el cual comprueba la densidad del electrolito; esté deberá medir de 1,24 a 1,28 cuando está totalmente cargada; de 1,17 a 1,22 cuando está medianamente cargada, y de 1,12 a 1,14 cuando está descargada.
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3 CAPÍTULO 3: Desarrollo Técnicas de instalación y precaución al momento de instalar grupos electrógenos. Los Grupos Electrógenos, como cualquier otro dispositivo electromecánico, pueden presentar potenciales peligros de lesiones graves o letales si no es operado o mantenido como corresponde. Una buena manera de evitar accidentes es estar consciente de los posibles peligros y no actuar de manera imprudente. Se detallan diversos tipos de precauciones e instrucciones de seguridad, las cuales son comunes para diferentes fabricantes de grupos electrógenos.
Peligro: Este símbolo indica la presencia de un riesgo que causara graves lesiones personales, muerte o daños materiales de consideración si no se toma en consideración esta advertencia.
Advertencia: Indica la presencia de un riesgo que puede causar lesiones personales graves, muerte o daños materiales de consideración si no se toma en cuenta la advertencia.
Precaución: Indica la presencia de un riesgo que causara o podrá causar lesiones personales o daños materiales menores si no se toma en cuenta la advertencia.
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Figura 3-1. Advertencia Arranque Accidental Arranque Accidental, Figura Nº 3.1. Puede causar lesiones graves o la muerte.
Figura 3-2. Advertencia Batería
Se recomienda desconectar los cables de la batería antes de dar servicio al grupo electrógeno, Figura Nº 3.2. Acido sulfúrico en las baterías. Puede causar lesiones graves o la muerte. Se recomienda utilizar anteojos protectores y vestimenta protectora. El acido de la batería puede causar daños irreversibles en los ojos, quemaduras en la piel y orificios en la ropa. 24
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.Figura 3-3. Advertencia Explosión Explosión, Figura Nº 3.3. Puede causar lesiones graves o la muerte. Los reles del cargador de batería producen arcos voltaicos o chispas. Se recomienda colocar el aparato en un área ventilada. Evite la propagación de emanaciones explosivas.
Figura 3-4. Advertencia Incendio
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Incendio, Figura Nº 3.4. Puede causar lesiones graves o la muerte. No fumar cerca del combustible o el sistema de combustible.
Figura 3-5. Advertencia Monóxido de Carbono Monóxido de carbono, Figura Nº 3.5. Puede causar nauseas graves, desmayos o la muerte. El sistema de escape debe ser a prueba de fugas y se debe revisar periódicamente.
Figura 3-6. Advertencia Vapores explosivos
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Vapores explosivos de combustible, Figura Nº 3.6. Pueden causar lesiones graves o la muerte. Se debe tener mucho cuidado al manipular, almacenar y utilizar los combustibles.
Figura 3-7. Precaución Ruido Peligroso Ruido peligroso, Figura Nº 3.7. Puede causar la perdida de la audición. Nunca se debe operar el grupo electrógeno sin un silenciador o si el sistema de escape esta defectuoso.
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Figura 3-8. Peligro Voltaje Riesgoso / Descarga Eléctrica Voltaje Riesgoso, Figura Nº 3.8. Puede causar lesiones graves o la muerte. Desconectar todas las fuentes de energía antes.
Figura 3-9. Peligro Voltaje Riesgoso
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Voltaje peligroso, Figura Nº 3.9. Puede causar lesiones graves o la muerte. Se debe desconectar todas las fuentes de voltaje antes de dar servicio. Al hacer ajustes, mantenimiento o servicio.
Figura 3-10. Advertencia Voltaje Riesgoso
Voltaje peligroso, Figura Nº 3.10. Puede causar lesiones graves o la muerte. Se debe desconectar todas las fuentes de voltaje antes de dar servicio. Al hacer ajustes, mantenimiento o servicio
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Figura 3-11. Advertencia Voltaje Riesgoso Voltaje peligroso, Figura Nº 3.11. Puede causar lesiones graves o la muerte. Se debe desconectar todas las fuentes de voltaje antes de dar servicio. Al hacer ajustes, mantenimiento o servicio
Figura 3-12. Advertencia Voltaje Riesgoso / Partes en movimiento 30
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Voltaje Riesgoso/ Rotor en movimiento, Figura Nº 3.12. Puede causar lesiones graves o la muerte. Operar el grupo electrógeno solamente cuando estén instalados los protectores y las tapas del generador en su lugar.
Figura 3-13. Advertencia Voltaje Riesgoso Voltaje Peligroso, Figura Nº 3.13. La alimentación eléctrica posterior hacia el suministro de servicio público puede causar graves daños materiales, lesiones personales o la muerte. Cuando el generador se usa para producir potencia auxiliar, se recomienda utilizar un conmutador de transferencia a fin de evitar la interconexión inadvertida de las fuentes de suministro de reserva y normales.
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Figura 3-14. Advertencia Equipo Pesado Equipo no equilibrado, Figura Nº 3.14. El levantamiento incorrecto puede causar lesiones graves, la muerte o daños materiales. No se recomienda usar argollas de izar. Usar cadenas de suspensión bajo un polin para equilibrar y levantar el grupo electrógeno.
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Figura 3-15. Advertencia Refrigerante y vapor calientes Refrigerante y vapor calientes, Figura Nº 3.15. Pueden causar lesiones graves o la muerte. Detenga el generador y deje que se enfríe soltando la tapa. Luego retírela para liberar la presión.
Figura 3-16. Advertencia Motor y sistema de escape calientes
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Motor y sistema de escape calientes, Figura Nº 3.16. Pueden causar lesiones graves o la muerte. No manipular el grupo electrógeno hasta que este frío.
Figura 3-17. Advertencia voltaje riesgoso y partes en movimiento Voltaje riesgoso /Componentes giratorios, Figura Nº 3.17. Pueden causar lesiones graves o la muerte. No operar el grupo electrógeno sin que este tenga todas las protecciones y cubiertas en su lugar.
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Figura 3-18. Advertencia Componentes giratorios Componentes giratorios, Figura Nº 3.18. Pueden causar lesiones graves o la muerte. No operar el grupo electrógeno sin que este tenga todas las protecciones, pantallas y cubiertas en su lugar.
Figura 3-19. Noticia cambio de voltaje de generador Aviso, Figura Nº 3.19. Este grupo electrógeno ha sido recableado en relación al voltaje de su placa a: 35
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Conceptos de instalación de grupos electrógenos. A continuación se muestra en la figura, Figura Nº 3.20, la típica instalación de un grupo electrógeno estacionario dentro de una caseta o cuarto eléctrico.
Figura 3-20. Instalación Típica de Generador estacionario 36
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(1.Salida de escape, 2. Silenciador, 3.Soportes, 4.Secciones Flexibles, 5.Ducto de descarga del radiador, 6. Base de montaje, 7.Controlador, 8.Tuberías eléctricas, 9. Drenaje de agua, 10.Entrada de aire fresco) Esta figura, Figura Nº 3.20 muestra condiciones típicas en la instalación de un grupo electrógeno estacionario, se muestra punto a punto el sistema de escape de gases, silenciador, suportes de silenciador, conexiones flexibles, ducto de descarga del aire caliente del radiador, base de montaje del equipo, panel de control, tuberías eléctricas, trampa de aire para la condensación del sistema de escape, celosías de entrada de aire fresco al cuarto.
Carga y Transporte del generador. Durante la instalación de un grupo electrógeno este se debe de ubicar en el sitio dispuesto para ello, por tal motivo es necesario en la mayoría de las instalaciones el levantar o transportar el equipo de un sitio a otro. En las figuras adjuntas se muestran técnicas de levantamiento adecuado del equipo.
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Figura 3-21. Levantamiento de generador con barras en la base Esta figura, Figura Nº 3.21, muestra una correcta maniobra de carga del grupo electrógeno, donde por medio de cables se levanta desde cuatro apoyos el equipo, teniendo el cuidado de colocar espaciadores en los cables esto para que al tensar cada hilo en el momento de levante , no lastime partes del equipo como panel de control, filtros, tuberías del motor, carcasa del generador. Figura Nº 3.22
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Figura 3-22. Barras para proteger el generador
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Figura 3-23. Generador con estructura para el levantamiento Las diferentes figuras muestran las técnicas apropiadas para el levantamiento de grupos electrógenos. , Figura Nº 3.21, Figura Nº 3.22, Figura Nº 3.23 Este capitulo retoma los puntos claves para una instalación adecuada de un grupo electrógeno.
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Localización: para la localización es importante considerar los siguientes factores. Este punto es considerado como uno de los factores claves para una buena ubicación del generador. Se considera aspectos tales como: •
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Estructura fuerte: Para soportar el generador y accesorios tales como tanque sub base, baterías y radiador. Vibración: Puede la vibración ser efectivamente aislada y mejorar el nivel de ruido y prevenir daños. Área limpia: El área debe ser limpia y seca y no sujeta a inundación. Área amplia: El área debe ser larga y amplia para proveer el fácil acceso y ser vicio de reparación. Adecuada ventilación: El lugar debe tener una adecuada ventilación. Los gases de escape deben ser fácilmente y seguramente expulsados del sitio o edificio sin perjudicar el edificio u otros edificios aledaños. Suministro de combustible, debe ser bien accesible para mantener operando el equipo durante una emergencia. El tanque de combustible con la ubicación necesita un sistema de bomba inyección de combustible.
Peso: El peso del grupo electrógeno, determina el tipo de construcción y materiales de la loza de concreto para soportarlo. Los pesos de cada uno de los generadores se pueden ver fácilmente en las hojas de especificaciones técnicas de cada uno de los f abricantes.
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Montaje: Los típicos montajes de grupos electrógenos se muestran en las figuras siguientes en donde están las bases de concreto tipo un solo bloque, dos bloques y cuatro bloques de concreto. Figura Nº 3.24, Figura Nº 3.25, Figura Nº 3.26.
Figura 3-24. Montaje sobre una base simple
Figura 3-25. Montaje sobre una base doble 42
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Figura 3-26. Montaje sobre una base cuádruple
Figura 3-27. Detalle de la base de montaje
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(1.Final de motor, 2.Posición de batería, 3. Final de generador, 4.Base de concreto, 5.Base de montaje de grupo electrógeno, 6.Dimensión 15.24cm; Dimensión 45.72cm) La Figura Nº 3.27 muestra una adecuada distribución del grupo electrógeno en la base, dejando distancias a los lados, frente y atrás del equipo, donde la cota #6 y #7 indica dimensiones recomendadas para cada lado del equipo, esto para tener mas facilidad para el mantenimiento y no provocar ruptura prematuras en los bordes de la loza. Los fabricantes de grupos electrógenos recomiendan la siguiente distribución de materiales para la construcción de la losa donde se instalara la planta eléctrica, 1:2:3 donde 1unidad de cemento, 2unidades de arena y 3unidades de piedra y la instalación de una malla de alambre de acero de calibre #8 ubicada en forma horizontal. Se recomienda el dejar una distancia de 15.24cm de cada lado de la base del generador al momento de construir la losa de concreto y también dejar una distancia de 45.72cm en la parte de atrás del generador a cualquier pared u objeto, esto para efectos de mantenimiento del mismo. A continuación se detalla la formula recomendada para el calculo de la profundidad de la losa donde se instalara el grupo electrógeno. Formula Nº 3.1
FD= W / ( D * B * L )
Donde: FD= Profundidad de fundación en (m). W= Total del peso del generador con líquidos en ( Kg). D= Densidad de concreto en (Kg/m³), se recomienda 2402.8Kg/m³. B= Ancho de fundación en (m). L= Largo de fundación en (m). 44
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Aislamiento a la Vibración. Todas las conexiones que se hacen hacia un generador deben tener aislamiento para evitar las vibraciones producidas por el motor o conjunto motor generador, tales como las tuberías de cableado eléctricas, líneas de combustible, tubería de escape de gases. Normalmente los generadores llevan instalados aisladores de vibración tipo almohadilla de material neopreno, Figura Nº 3.28, los cuales tienen una eficiencia aproximada del 90% con lo cual se reduce bastante la vibración generada por el conjunto motor-generador hacia la losa. En algunas aplicaciones de equipos de mayor tamaño es necesaria la instalación de otro tipo adicional de aisladores de vibración tipo resortes, los cuales ayudan a mejorar el asilamiento de vibración generada por el grupo electrógeno hacia la losa. En la figura se puede observar los aisladores utilizados en el sistema de escape de gases, aisladores de vibración para las tuberías eléctricas tanto las de potencia como las de señales de control y un ducto de descarga de aire caliente del radiador el cual por lo general tiene un material de lona para evitar la vibración y ruido.
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Figura 3-28. Aisladores de vibración tipo neopreno (1.Para motor-generador, 2. Base, 3.Aislador de vibración de neopreno) . Requerimientos de aire: Una corriente de aire limpio, fresco es requerido para soportar la combustión y disipar el calor. Aproximadamente el 70% del valor de calor de consumo de combustible por el motor puede ser rechazado el sistema de enfriamiento y escape de gases. Los grupos electrógenos instalados en casetas o cuartos deben tener una adecuada ventilación, tanto de entrada de aire como de salida, esto para evitar la acumulación de gases explosivos o nocivos generador por combustible o baterías.
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En algunos casos las instalaciones no permiten que exista un correcto flujo de aire en el sitio donde se instala el equipo, por lo tanto se hace requerido la instalación de ventiladores o extractores de aire para dar la adecuada cantidad de flujo circulante de aire. Estos abanicos de diferentes tipos pueden ser activados eléctricamente o mecánicamente con el arranque del equipo. Las figuras muestran algunos de los tipos de sistemas de ventilación. , Figura Nº 3.29, Figura Nº 3.30.
Figura 3-29. Salida de abanico operado por celosías
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Figura 3-30. Abanicos eléctricos utilizados en algunas instalaciones También existen aplicaciones en las que la temperatura es variante con lo cual los sistemas de ventilación para la entrada o salida son variables de la temperatura, por lo cual los sistemas operan con controles de temperatura como un termostato. Figura Nº 3.31, Figura Nº 3.32.
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Figura 3-31. Celosías estacionarias para ingreso de aire
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Figura 3-32. Persianas movibles para ingreso de aire Sistema de enfriamiento: Existen diferentes sistemas de enfriamiento para los grupos electrógenos, en el caso particular de los grupos enfriados por líquido. Se tiene el sistema de radiador instalado directamente en el conjunto, intercambio de líquido por tuberías de la ciudad y por radiador remoto. La más típica aplicación de sistema de enfriamiento es la del radiador instalado directamente al motor. Esta se observa en la, Figura Nº 3.33, donde en algunas ocasiones 50
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se instala un ducto de descarga de aire para direccional dentro de un cuarto el aire caliente hacia el exterior.
Figura 3-33. Instalación de Generador con radiador a coplado (1.Soporte de ducto, 2. Salida de aire, 3. Entrada de aire abierta, 4.Abanico de motor, 5. Sección Flexible, 6. Soportes de ducto). El sistema de enfriamiento por medio de intercambio de agua, Figura Nº 3.34, por medio de acueducto de la ciudad, este sistema siste ma de enfriamiento es algo similar al de radiador remoto en este caso por facilidades del sitio de instalación y por limitantes en la instalación de un radiador se utiliza este sistema. siste ma. El sistema opera en la entrada con una electro válvula 51
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automática que abre al momento del generador encender esto para proveer agua bajo presión de la ciudad y así mantener el adecuado enfriamiento del motor. motor.
Figura 3-34. Sistema de enfriamiento utilizando intercambiador de agua de la ciudad (1.Abanico de ventilación, 2. Entrada de agua de la ciudad, 3. Sección flexible, 4.Válvula de cierre manual, 5. Drenaje de agua caliente, 6.Válvula solenoide, 7. Intercambiador de calor.)
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El sistema de enfriamiento por medio de radiador remoto, Figura Nº 3.35, este se da cuando el grupo electrógeno se debe instalar en una área donde no existe la adecuada circulación de aire para proporcionar el volumen de aire necesario requerido para el enfriamiento del radiador, basándose en esta condición se da el caso de realizar un montaje del radiador en un sitio remoto.
Figura 3-35. Diagrama esquemático de generador con radiador remoto
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(1. Para radiador, 2.Lado frió, 3. Pozo caliente, 4.Para motor, 5. Lado caliente, 6. Bomba auxiliar, 7.Para radiador, 8.Radiador remoto, 9. Bomba de agua del motor, 10.Lado de succión, 11. Máximo tamaño de salida caliente vertical). Existe el tipo de radiador vertical o el radiador horizontal, cada una se utiliza dependiendo la aplicación de la instalación y las condiciones generales donde estará ubicado. Calentadores de las camisas del motor: Los calentadores de la s camisas del motor son instalados en aplicaciones donde las temperaturas son inferiores a los 16C, estos ayudan a mejorar la respuesta del motor al momento de arranque y mejora la vida del motor ya que el choque térmico es menor que hacer un arranque en frío. Las capacidades en W de cada calentador es asumida de acuerdo a potencia del motor y condiciones de temperatura de operación, así como el voltaje al cual se va a alimentar. Sistema de escape de gases de combustión: Figura Nº 3.36. Una buena instalación del sistema de escape de gases nos garantiza un buen desempeño del grupo generador. El más importante factor a tomar en consideración al momento de instalar un generador es no exceder la máxima contrapresión indicada por el fabricante del motor. Un equipo que supera el limite de contrapresión permitido, será un equipo que tenga perdidas de potencia y limita la operación correcta del motor. Y una excesiva contrapresión puede causar daños al motor. Algunas de las causas generales que provocan una contrapresión son: •
Diámetro del tubo de escape de menor recomendado.
•
Tubería de escape demasiado larga. 54
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•
Muchas curvas en el sistema de escape.
•
Un tamaño pequeño de silenciador o mal diseño del mismo.
Las líneas del sistema de escape deben ser lo mas cortas y derechas posibles. Se recomienda tubo de cedula 40 en material de acero.
Figura 3-36. Sistema de escape de gases (1.Soportes, 2. Línea final de tubería, 3. Silenciador, 4.Trampa de agua, 5.Tapa de drenaje, 6. Sección flexible, 7. Sección sólida, 8. Salida de gases de motor.).
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Como se observa en la, Figura Nº 3.36, el sistema de escape debe contar con secciones flexible para no permitir la transmisión de la vibración al edificio, techo donde estará instalado y así no provocar daños a sectores. Trampa de condensación: esta trampa evita que por condensación el agua llegue al motor por el sistema de tuberías, lo que se hace es una Y o T para así dejar que se acumule en un punto donde no caiga a la parte interna del motor. Figura Nº 3.37.
Figura 3-37. Trampa de condensación (1.Trampa de condensación).
Sistema de combustible diesel: Los sistemas de combustible pueden ser de varios tipos para la alimentación del combustible hacia el motor del conjunto. Desde tanques en la sub-base del equipo, Figura 56
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Nº 3.39, hasta tanques remotos sub-terraneos, Figura Nº 3.38, aéreos, a nivel, Figura Nº 3.40, cada tipo de aplicación tiene sus consideraciones. Estas aplicaciones en algunos casos requieren sistemas de bombeo, control de niveles, sistemas automáticos de trasiego de combustibles.
Figura 3-38. Sistema de Combustible (1.Retorno de línea de inyección, 2. Venteo tanque de diario, 3. Tanque de diario, 4. Bomba de combustible auxiliar, 5. Drenaje de tanque, 6. Control eléctrico de nivel de combustible, 7.Línea de suministro de combustible de tanque de diario a motor, 8. Línea de suministro de combustible de tanque principal a tanque de diario, 9. Línea de rebalse de combustible, 10. Válvula, 11. Tanque principal de almacenamiento de combustible, 12. 57
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Venteo de tanque de combustible, 13. Entrada de abastecimiento de combustible a tanque principal).
Figura 3-39. Tanque de combustible tipo sub-base ( 1. Base de generador, 2. Vista lateral, 3. Tanque de combustible tipo sub-base, 4. Vista trasera).
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Figura 3-40. Sistema de combustible con tanque principal en altura y tanque de diario (1.Venteo, 2. Línea de retorno de combustible, 3. Línea principal de combustible, 4. Tanque principal, 5. Máxima y mínima alturas de los tanques, 6. Válvula de apagado para el paso de combustible, 7. Tanque de transferencia, 8. Filtro, 9. Línea flexible, 10. Bomba de combustible). Las líneas de combustible deben ser en hierro negro o en cobre, no debe utilizarse otros materiales para las tuberías ni accesorios tales como hierro galvanizado. Dado que el galvanizado provoca reacción química con el combustible diesel, hasta separarlo de la tubería y haciéndolo llegar al sistema de filtros e inclusive hasta los inyectores del motor y provocar así daños al equipo. 59
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Sistema de combustible con LPG gaseoso. Este tipo de sistema de combustible debe ser diseñado para cumplir con los requerimientos de NFPA 54 de la Nacional Fuel Gas Code y aplicar a los códigos locales. El sistema de combustión por LPG, Figura Nº 3.41, utiliza componentes como carburador, regulador secundario, válvula solenoide, medidor de presión, regulador primario y tuberías en hierro negro o cobre.
Figura 3-41. Típica instalación de componentes para combustible LPG (1.Carburador, 2. Regulador secundario, 3. Válvula solenoide, 4. Indicador de presión, 5. Regulador primario).
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Sistema Eléctrico: El sistema eléctrico del grupo electrógeno consta de varios: Baterías, Figura Nº 3.42: Las baterías deben ser instaladas en un lugar limpio y seco, de fácil acceso para chequear su nivel de electrolito y voltaje DC. Las baterías deben estar separadas de áreas de alta temperatura.
Figura 3-42. Típico sistema de instalación de batería (1.Cables de batería, 2. Protector para movimiento, 3. Vista final, 4. Base de generador).
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Cables de conexión a la carga, Figura Nº 3.43:
Figura 3-43. Típica conexión de cables de potencia (1.Salida de tuberías aéreas, 2. Salida de tuberías subterráneas).
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Se detallan con fotografías de equipos instalados de varias marcas del mercado condiciones correctas de instalación y condiciones no apropiadas en instalaciones de grupos electrógenos.
Figura 3-44. Instalación de planta eléctrica ICE 911 Tibás
Esta instalación, Figura Nº 3.44 muestra una adecuada señalización y demarcación de seguridad para el equipo que esta instalado en un parqueo, al equipo se le construyo una 63
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base de concreto con dimensiones apropiadas para mantenimiento, también las tuberías de combustible que provienen del tanque principal se encuentran protegidas con una tapa metálica, así como los cables de potencia y de baterías que ingresan al grupo electrógeno como se observa en la, Figura Nº 3.44 y , Figura Nº 3.45. Es importante notar que existiendo marcación y postes de seguridad para el equipo se obs erva que ya uno de los postes fue golpeado por algún vehiculo lo que nos hace destacar la importación de instalación de dichos elementos en lugares transitados por vehículos. La pintura en la base de concreto ayuda a mantener una superpie limpia de humedad y adecuada para el mantenimiento del equipo, la demarcación del perímetro amarillo ayuda a la visualización del equipo instalado.
Figura 3-45. Instalación de cables de potencia y batería
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Figura 3-46. Instalación de Mangueras de combustible
En la, Figura Nº 3.46, se observa un adecuado amarre de las mangueras de combustible de suministro y retorno que provienen del tanque principal hacia el tanque sub-base, también el protector que se instalo para evitar golpes y el contacto del sol directo a las mangueras, para minimizar el calor en ellas.
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En cuanto al sistema de aterrizaje del equipo el la, Figura Nº 3.47, se muestra un punto de tierra de la carcasa del tanque de combustible sub-base. Es importante mantener este punta de tierra ya que los tanque de combustible almacenan material inflamable por lo que es recomendables proteger con un cable de tierra el equipo por situaciones de descarga eléctrica o carga estática.
Figura 3-47. Conexión de cable de tierra en carcasa de tanque de combustible sub base
Los tanques de combustible principales (ver Fig.3.36, Fig.3.37, Fig 3.38) deben estar bien protegidos y con sus previstas de instalación adecuadas así como protección debida para el usuario. La Figura Nº 3.48, muestra un tanque de combustible tipo cisterna principal, el cual consta de tapa para limpieza, venteo, tubería para llenado, mirilla para nivel, rebalse de 66
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combustible, líneas para salida y retorno de combustible, filtro separador de agua y en este caso esta protegido con una caseta y también se encuentra con adecuada pintura y rotulación donde se indica material inflamable. Este esta instalado con desnivel para tener una trampa de materiales mayores como tierra, también la losa o base tiene desniveles y trampa de diesel para en caso de ruptura se pueda almacenar el diesel o drenar por tubería. Figura Nº 3.49, Figura Nº 3.50.
Figura 3-48. Instalación de tanque principal de combustible diesel
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Figura 3-49. Filtro separador de agua, prevista de suministro y retorno, trampa de impurezas
Figura 3-50. Mirilla y desniveles de losa para drenaje
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En la Figura Nº 3.51, se observa la instalación de una planta eléctrica de 150KW dentro de un cuarto dispuesto especialmente para ella, notamos una adecuada losa con espacio a los lados del equipo y un portón de malla el cual permite la fácil salida del aire caliente expulsado por el radiador, en la Figura Nº 3.52 se detalla la acometida eléctrica , pese a ser con materiales de muy buena calidad y flexibles se instalo inadecuendamente, ya que utilizaron la parte trasera del generador para hacer la entrada de los cables de potencia, por lo que ante alguna condición de servicio al generador seria muy incomodo ya que se deben desconectar todos los cables de potencia.
Figura 3-51. Instalación de planta eléctrica en caseta 69
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Figura 3-52. Instalación tuberías eléctricas
En la Figura Nº 3.52 se observa la instalación del sistema de escape, donde se nota la utilización de una junta flexible y tubería de hierro negro de diámetro adecuado para no crear ninguna restricción o contra presión al equipo, se nota la soportería para el silenciador y las partes fijas de tubería. Es importante resaltar que en esta instalación se cuentan con un extinguidor colocado cerca del equipo, lo cual es una medida importante a tomar en demás instalaciones ya que este tipo de equipo tiene materiales inflamables como el combustible. 70
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También en este cuarto notamos las aberturas para el ingreso de aire fresco a la hab itación, con esto nos garantizamos que el equipo opere bajo buenas condiciones de ventilación y una buena aspiración de aire para la combustión, con lo cual evitamos perdidas de potencia por falta de aire.
Figura 3-53. Instalación sistema de escape En la Figura Nº 3.53 detalla una inadecuada instalación de los cilindros de gas LPG, estos se encuentran muy cercanos al equipo y no permiten el fácil acceso a las puertas del gabinete para el mantenimiento, también la tubería de alimentación de combustible no se encuentra bien soportada y es fácil que llegue a quebrase y provocar una fuga de gas, en el sitio existen muchas plantas a los lados. 71
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Figura 3-54. Instalación de planta de combustible LPG
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En la Figura Nº 3.54 una disposición adecuada de los cilindros de gas LPG, donde están ubicados en un especio fuera de donde se instalo la planta eléctrica, también esta ubicación tiene un ambiente con buena circulación de aire, dado que en caso de una fuga de gas, este puede liberarse fácilmente al ambiente y no quedar acumulado en un cuarto. Sin embargo pese a tener una buena instalación externa los cilindros de gas, se utilizaron algunos accesorios inadecuados en las conexiones de material hierro con galvanizado , el cual se desprende con el combustible y afecta en futuro el sistema de inyección del motor, se detalla en la Figura Nº 3.55.
Figura 3-55. Instalación de cilindros de LPG
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Figura 3-56. Instalación tuberías para combustible LPG
En la Figura Nº 3.56, se nota también un equipo instalado a la intemperie con malla para proteger de vandalismo, tiene buen especio a los lados para el mantenimiento, sin embargo el sitio tiene mucha maleza en sus alrededores.
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Figura 3-57. Instalación planta eléctrica a la intemperie
En la Figura Nº 3.56 se nota una conexión con tubería flexible, sin embargo el conector utilizado no es del diámetro similar para la tubería, por lo tanto esta flojo y mal instalado.
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Figura 3-58. Acometida eléctrica expuesta En la Figura Nº 3.57 y Figura Nº 3.58, muestra la utilización de tubería conduit PVC en intemperie y conectores mal conectados sin pegamento y mal aprisionado el tubo al conector, también no es recomendado el uso de tubería de PVC en exterior ya que fácilmente puede quebrarse y dejar expuestos los cables eléctricos de potencia.
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Figura 3-59. Acometida eléctrica expuesta en tubería conduir PVC
Figura 3-60. Acometida eléctrica conector sueldo 77
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En la Figura Nº 3.59 , muestra una la instalación del cableado de potencia saliendo del generador, este cableado esta instalado sobre una canasta y con amarras, sin embargo se nota que esta a la intemperie debido a que quitaron el cobertor que tenia para su protección, esto posiblemente sucedió porque realizaron otras acometidas eléctricas por el mismo sector y de mala forma quitaron el protector de los cables.
Figura 3-61. Cobertor de cables desmontado de sitio
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En la Figura Nº 3.60 , muestra una la instalación del cableado de potencia sin ningún tipo de tubería para su protección, esto en futuro provocara el desgaste del forro del cable por exposición al sol y lluvia, también no es correcto ese tipo de instalación ya que estos cables transportan energía eléctrica y deberían estar protegidos.
Figura 3-62. Cables eléctricos sin tuberías
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En la Figura Nº 3.61 , observamos un encierro en malla para proteger el grupo electrógeno, esto ayuda en lugares que son muy transitados y que personas que no deben tener acceso a un equipo de estos lo manipule o desprograme.
Figura 3-63. Cuarto para planta eléctrica protegido con malla
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En la Figura Nº 3.62 y Figura Nº 3.63 , muestra algunas losas donde se instalaron plantas eléctricas que están al sin dimensión extra en su perímetro, lo cual a futuro puede causar quieren de los bordes de la losa.
Figura 3-64. Losa de planta eléctrica
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Figura 3-65. Losa de planta eléctrica en altura En la Figura Nº 3.64 muestra algunas plantas eléctricas instaladas a la intemperie y cuentan con gabinete para intemperie e insonoro, también se observa que los silenciadores también fueron instalados en el exterior del equipo, esto para mejorar el calor dentro del gabinete.
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Figura 3-66. Plantas Eléctricas instaladas a la intemperie
En la Figura Nº 3.67 muestra dos tipos de instalación de radiadores de grupos electrógenos, se observa el radiador acoplado directamente al motor y el radiado r instalado en forma remota.
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Figura 3-67. Radiadores de plantas eléctricas
En la Figura Nº 3.68 muestra el tipo de uniones flexible para la conexión del silenciador de la planta eléctrica, se observa la unión tipo directa para un motor en configuración en línea y también para un motor en configuración V se tiene las opciones de hacerlo por separado y con 2 uniones una en cada salida de gases y dos silenciadores o en forma de unión tipo pantalón donde solo se instala un silenciador.
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Figura 3-68. Uniones Flexibles para silenciador
La Figura Nº 3.69 muestra el tipo de cargador para batería, instalado remotamente, con sus previstas de acometida eléctrica de alimentación y la salida de voltaje DC para la batería. Este tipo de cargador tiene voltímetro y amperímetro DC, así como fusibles de protección y luz piloto de encendido. También existen cargadores de menor tamaño que se instalan en la misma base del generador.
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Figura 3-69. Cargador de baterías
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4 CAPÍTULO 4: Crear ejemplos de dimensionamiento de grupos electrógenos bajo la utilización de software de la marca Detroit Diesel Corp/ MTU Power Generation En este capitulo se quiere mostrar ejemplos de dimensionamineto de plantas eléctricas con la asistencia del software de dimensionamiento de plantas eléctricas de la marca DetroitDieselCorp/MTU Power Generation versión SizeRite 8.3.0; dados los diseños eléctricos ya existentes solicitados a ingenieros y características tales como: Altura de operación, temperatura ambiente de operación, voltaje de operación, tipo de conexión eléctrica, frecuencia de operación, régimen de operación, combustible a utilizar, máximo % de caída de voltaje, máximo % de caída de frecuencia, máximo % de harmónicas, además de los pasos de entrada de las cargas, tipo de cargas a conectar en cada paso y especificaciones particulares de cada carga. La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.1, se muestra la primera parte del software de aplicación donde se detalla: En la viñeta “FILE” se puede crear un nuevo proyecto ( New Proyect ), abrir proyecto existente ( Open Proyect ), salvar o guardar proyecto ( Save Proyect ), salvar proyecto como… ( Save Proyect As….), pruebas de impresión ( Print Setup) , envio de docuemnto a.. ( Send to,,,,) y archivos ya existentes de este tipo de sofwareM tambien la opción de salida ( Exit ).
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Figura 4-1. Pantalla de Archivo “File” del Software Size Rite 8.3.0 La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.2, se muestra la viñeta edición “Edit” donde se puede cortar documento ( Cut ), copiar documento ( Copy), pegar documento (Paste ).
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Figura 4-2. Pantalla de Edición “Edit” del Software Size Rite 8.3.0
La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.3, se muestra
la viñeta
Herramientas “Tools” , donde se ajustan valores predeterminados ( Defaults ) y opcioones ( Options).
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Figura 4-3. Pantalla de Herramientas “Tools” del Software Size Rite 8.3.0 La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.4, se muestra la viñeta Valores predeterminados y la opción de Proyecto “Proyect” , de fine Nombre de Usuario “User Name” y Consumidor “Costumer”.
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Figura 4-4. - Pantalla de valores predeterminados proyecto “Defaults Proyect” del Software Size Rite 8.3.0
La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.5, se muestra la viñeta Valores predeterminados y la opción de Sistema de Potencia “Power Systems” , se detalla como opciones predeterminadas el voltaje línea a línea “Voltaje LL”, la conexión eléctrica “connection”, la frecuencia de operación “Frequency”, tipo de combustible “Fuel”, temperatura de servicio y tipo de servicio “Temperatura Rise / Duty”, la cantidad de generadores “Gensets in Parallel”, altitud de operación “Altitude”, temperatura ambiente “Ambient Temperature”, máximo porcentaje de caída de voltaje “Max.Voltage Dip (%)”, 91
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máximo porcentaje de caida de frecuencia “Max.Frequency Dip (%)”, máximo porcentaje de harmónicas “Max.Harmonics (%)”.
Figura 4-5. Pantalla de valores predeterminados del sistema de potencia “Defaults Power Systems” del Software Size Rite 8.3.0
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La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.6, muestra la pantalla de ayuda “Help”, se detalla como opciones tópicos de ayuda “Help topics” y los enlaces a paginas de web de la fabrica de plantas eléctricas y del fabricante del motor las cuales son: www.ddcmtupowergeneration.com y www.detroitdiesel.com
Figura 4-6 Pantalla de ayuda “Help” del Software Size Rite 8.3.0
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La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.7, muestra la pantalla de proyecto “Proyect”, se detalla nombre de proyecto “Project Name”, consumidor “Costumer”, descripción de proyecto “description”, nombre de usuario “User Name”.
Figura 4-7 Pantalla de Proyecto “Project” del Software Size Rite 8.3.0 .
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La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.8, se muestra la viñeta de Sistema de Potencia “Power Systems” , se detalla como opciones predeterminadas el voltaje línea a línea “Voltaje LL”, la conexión eléctrica “connection”, la frecuencia de operación “Frequency”, tipo de combustible “Fuel”, temperatura de servicio y tipo de servicio “Temperatura Rise / Duty”, la cantidad de generadores “Gensets in Parallel”, altitud de operación “Altitude”, temperatura ambiente “Ambient Temperature”, máximo porcentaje de caida de voltaje “Max.Voltage Dip (%)”, máximo porcentaje de caída de frecuencia “Max.Frequency Dip (%)”, máximo porcentaje de harmonicas “Max.Harmonics (%)”.
Figura 4-8 Pantalla de Sistema de Potencia “Power Systems” del Software Size Rite 8.3.0 95
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La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.9, se muestra la viñeta de Perfil de Cargas “Load Profile” , se detalla como opciones de las cargas conectadas como paso de carga numero # “Load Step #2”, además en la viñeta de tipo de carga “Add Load” se determina el tipo de carga a conectar en cada paso, donde existen cargas eléctricas de diferente tipo como Aire acondicionado, cargadores de batería, iluminación, equipo medico, carga lineal miscelánea, motores, equipo de oficina, UPS, VFD variadores de frecuencia.
Figura 4-9 Pantalla Perfil de cargas “Load Profile” del Software Size Rite 8.3.0
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La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.10, se muestra la viñeta de Vista de Generador “View Gensets” y Tamaño de Generador “View Gensets” , se detalla el resultado del generador recomendado por el software del fabricante, en esta pantalla aparece modelo recomendado “Recommended Genset”, Reporte “Avaible Reports”, generador sub-dimensionado “Undersized Genset” En esta pantalla se puede observar, el modelo de generador, modelo de alternador, tipo de motor, el voltaje seleccionado, frecuencia seleccionada, la capacidad máxima del equipo para esa temperatura y altura de operación, el total de KW al momento de operar a plena carga, el porcentaje de carga utilizada los KVA de arranque del generador, el máximo pico de arranque en KVA, el porcentaje máximo de caída de voltaje para esas cargas, el porcentaje máximo de caída de frecuencia para esas cargas, el total de harmónicos del voltaje.
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Figura 4-10 Pantalla Vista de Generador “View Gensets” y Tamaño de Generador “Genset Sizing” del Software Size Rite 8.3.0 La siguiente pantalla mostrada en la Figura Nº 4.11, se muestra la viñeta de Vista de Generador “View Gensets” y Sumatoria de cargas “Load Summary”, se detalla el resultado del perfil de cargas, donde aparece detallados los pasos de carga y el tipo de carga de cada paso, las sumatorias de las cargas por paso y el gran total. Además se observa los KW, KVA,pF, al momento de funcionar en ese paso, y los KW,KVA al momento de arranque en ese paso.
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Figura 4-11 Pantalla Vista de Generador “View Gensets” y Sumatoria de cargas “Load Summary” del Software Size Rite 8.3.0
Como primer ejemplo nos referimos a un diseño eléctrico de Oficinas de la C.C.S.S, en particular este diseño toma en consideración un respaldo de planta de emergencia para oficinas administrativas donde las cargas principales son iluminación con fluorescentes de balastro electrónico y el resto de carga es una UPS de tipo On-Line la cual respalda los circuitos de tomacorrientes de computo de las oficinas. En este caso se toman las siguientes condiciones de operación para el equipo: Voltaje Línea a Línea: 208Vac. Conexión: Estrella. Frecuencia: 60Hz. Tipo de combustible: Diesel. Temperatura de Bobinado y Servicio: 130C y Emergencia“Standby” Cantidad de generadores: 01 Altura de instalación del equipo: 1200 m.s.n.m. Temperatura ambiente: 30C Máximo porcentaje de caída de voltaje: 35% Máximo porcentaje de caída de frecuencia: 20% Máximo porcentaje de Harmónicas: 15%
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Las cargas según el diseño Eléctrico son las siguientes: El Tablero de emergencia TEP consta de 6circuitos de respaldo de los cuales TE-0, TE-1,TE-2, TE-3 y TE-4 son circuitos de respaldo de iluminación y el TE-5 es respaldo de UPS ( la cual tiene cargas de tomacorrientes de oficinas).
La Figura Nº 4.12 muestra el detalle del diagrama unificar del diseño eléctrico, en el se puede apreciar la distribución realizada para las cargas del circuito de emergencia o respaldo.
También el la Figura Nº 4.13 y Figura Nº 4.14, se ve la distribución de las cargas del circuito de iluminación TE-2, y el total de potencia demandada para cada una de las fases.
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Figura 4-12 Pantalla Vista del diagrama unificar del diseño eléctrico
A continuación se detalla la distribución de cargas de cada uno de los tableros en cada fase de circuitos:
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Tablero: TE-0, Tablero de Iluminación Iluminación General
Fase A
Fase B
Fase C
Carga Conectada
2300W
2200W
1000W
Carga Demandada
2300W
2200W
1000W
Tabla 4.1. Tablero de Iluminación TE-0
Tablero: TE-1, Tablero de Iluminación Iluminación General
Fase A
Fase B
Fase C
Carga Conectada
600W
1000W
0W
Carga Demandada
600W
1000W
0W
Tabla 4.2. Tablero de Iluminación TE-1 Tablero: TE-2, Tablero de Iluminación Iluminación General
Fase A
Fase B
Fase C
Carga Conectada
1700W
800W
900W
Carga Demandada
1700W
800W
900W
Tabla 4.3. Tablero de Iluminación TE-2
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Figura 4-13 Pantalla Vista del detalle de cargas en Tablero TE-2
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Figura 4-14 Pantalla Vista del detalle de cargas totales en Tablero TE-2
Tablero: TE-3, Tablero de Iluminación Iluminación General
Fase A
Fase B
Fase C
Carga Conectada
1200W
0W
0W
Carga Demandada
1200W
0W
0W
Tabla 4.4 Tablero de Iluminación TE-3 104
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Tablero: TE-4, Tablero de Iluminación Iluminación General
Fase A
Fase B
Fase C
Carga Conectada
1700W
800W
900W
Carga Demandada
1700W
800W
900W
Tabla 4.5 Tablero de Iluminación TE-4 Tablero: TE-5, Tablero de UPS Iluminación General
Fase A
Fase B
Fase C
Carga Conectada
15000W
13500W
9000W
Carga Demandada
15000W
13500W
9000W
Tabla 4.6 Tablero de UPS Realizado el detalle de pasos y cargas de cada paso se procede a agregar en el software. La pantalla mostrada en la Figura Nº4.15 detalla como se agrego una carga de iluminación en el paso 1 y correspondiente al Tablero eléctrico TE-0 el cual se muestra en la Tabla 1. En esta caso se agrega la carga de iluminación del TE-0 de la fase A y la cual es de tipo fluorescente electrónico con una potencia total en la fase A de 2300W y con un factor de potencia de 0.98 en el momento de funcionamiento.
105
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Figura 4-15 Pantalla de cargas de iluminación TE-0 De igual forma se continua con agregar las demás cargas de iluminación, haciendo una distribución de las potencias en cada fase y en este diseño en particular el total de cargas de iluminación son cargas de fluorescentes tipo electrónicos, con lo cual todas se colocan en el paso #1 ya que en el caso que suceda una falla de la red normal de energía el generador asumirá el total de esta carga en el primer paso, debido a que no tiene ningún tipo de retardo a temporizado al momento de entrar cada una. La Figura Nº 4.16 detalla la distribución de la carga de iluminación del tablero TE-4 en la fase A.
106
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Figura 4-16- Pantalla de cargas de iluminación TE-4 .
La pantalla de la Figura Nº4.17 detalla la carga de la UPS de 60KVA colocada por el diseñador, aunque las cargas de UPS según el tablero TE-5 de la tabla 6, muestra una carga máxima de 15000W, pese a que esta es la máxima carga según diseño, se indico en diseño e instalo una UPS de 60KVA, posiblemente para ampliaciones posteriores en los circuitos de respaldo de tomacorrientes. Se va a dimensionar el generador con la UPS de valor 60KVA y luego se diseñara con una UPS de 20KVA para ver la diferencia en el tamaño de generador. En ambos casos se selecciona una UPS trifasica en linea “On Line” al 80% de su capacidad y con un cargador de bateria de 10% y USP de 12pulsos. 107
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Figura 4-17 Pantalla de cargas de UPS del Tablero TE-5 La pantalla de la Figura Nº4.18, nos muestra el dimensionamiento y reporte final del Software Size Rite 8.3.0 una ves que fueron todas las cargas agregadas y dados los pasos de entrada. El equipo dimensionado es un generador de la marca DDC/MTU Power Generation, modelo 80DSEJC con alternador 4S9W y motor 4045HF275 de combustible diesel, también se observa las condiciones especificadas inicialmente de voltaje línea a línea, frecuencia, fases, altitud, temperatura de operación, el reporte nos indica la máxima capacidad del modelo de planta el cual es de 90.00KW y a las condiciones de altura y temperatura ambiente se tiene 89.55KW, al final el total de carga es de 67.90KW que 108
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equivale al 75.82% del total. El reporte muestra la máxima capacidad de 277KVA del generador para el arranque con caída de voltaje máxima del 35%. Se indica también el máximo pico en KVA en momento de arranque el cual tiene un valor de 70.82KVA. Se observa también los valores de Máxima caída de voltaje 13.54% , máximo caída de Frecuencia 11.45% y Total de distorsión harmónica del voltaje 6.70%.
Figura 4-18 Pantalla de Vista de Generador dimensionado.
109
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A continuación se detalla el reporte del dimensionamiento general.
SizeRite Generator Set Sizing
Project
CCSS
Customer
CCSS
____________________________________________________ _______ Generator Set
Model No.
80DSEJC
Gensets
Engine
4045HF275 (Diesel)
Alternator
4S9W
1
____________________________________________________ _______ P er f o r m a n c e S u m m a r y
LN / LL Voltage 120/208
volts
Frequency
Ambient Temp. 30 C
Phase(s)
60 hertz
Altitude
1200 meters
3 phase
Genset Rating @ 130C Rise 90.00 kW Genset Derated Rating
89.55 kW
Total Running Power
67.90 kW 110
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Percent of Available kW Used
75.82 %
Alternator Starting kVA 277.00 kVA @ 35% dip Peak Starting kVA
70.90 kVA
Maximum Voltage Dip
13.54 %
Maximum Frequency Dip 11.45 %
( no restriction )
Voltage THD
( no restriction )
6.70 %
____________________________________________________ _______ Informational
Program Version 8.3.0 Database Version
1.24
Project Created By Julio Chew
A continuación se detalla el reporte del perfil de todas las cargas del diseño.
111
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SizeRite Generator Load Profile
Project
CCSS
Customer
CCSS
_____________ _____________________ _______________ _____________ _____________ ______________ ___________ ____ _______ Generator Set
Model No.
80DSEJC
Engine
4045HF275 (Diesel)
Alternator
4S9W
Gensets
1
_____________ _____________________ _______________ _____________ _____________ ______________ ___________ ____ _______ Load Profile
Qty
Step #1
Run
Run
Run
Start
Start
Volt
Freq
Volt (L-N)
kW
kVA
pF
kW
kVA
Dip
Dip
THD
Paso #1
TE-0 Iluminancion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
2.30
2.35
0.98
2.30
2.35
TE-0 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
2.20
2.24
0.98
2.20
2.24
TE-0 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
1.00
1.02
0.98
1.00
1.02
112
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TE-1 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic electronic ballast) 1
0.60
0.61
0.98
0.60
0.61
TE-1 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
1.00
1.02
0.98
1.00
1.02
TE-2 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
1.70
1.73
0.98
1.70
1.73
TE-2 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
0.80
0.82
0.98
0.80
0.82
TE-2 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
0.90
0.92
0.98
0.90
0.92
TE-3 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic electronic ballast) 1
1.20
1.22
0.98
1.20
1.22
TE-4 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
1.70
1.73
0.98
1.70
1.73
TE-4 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
0.80
0.82
0.98
0.80
0.82
TE-4 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic electronic ballast) 1
0.90
0.92
0.98
0.90
0.92
55.58
0.95
52.80
55.58
UPS (UPS) 1
52.80
______________________________________ __________________ ____________________________________ ________________ ______ ________ Step Totals67.90 Totals67.90
70.90
0.96
67.90
67.90
70.90
0.96
70.90
13.54
11.45
6.5%/6.6%/6.7% Cum. Totals
______________________________________ __________________ ____________________________________ ________________ ______ ________ Grand Totals
67.90
70.90
0.96
6.5%/6.6%/6.7%
113
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_____________ _____________________ _______________ _____________ _____________ ______________ ___________ ____ _______ Informational
Program Version 8.3.0 Database Version
1.24
Project Created By Julio Chew
La pantalla de la Figura Nº4.19, muestra el equipo dimensionado para las mismas cargas de iluminación y una UPS de 20KVA. En este caso el equipo dimensionado es el modelo 50DSEJB y queda a un 59.45% de su máxima capacidad. Hemos observado que existe una diferencia grande en las capacidades de los generadores diseñados con la variante de una UPS de 60KVA o una UPS de 20KVA.
114
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Figura 4-19 Pantalla de Vista de Generador dimensionado con UPS de 20KVA.”
A continuación se detalla el reporte del dimensionamiento general.
115
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SizeRite Generator Set Sizing
Project
CCSS
Customer
CCSS
____________________________________________________ _______ Generator Set
Model No.
50DSEJB
Engine
4045TF150 (Diesel)
Alternator
4P8
Gensets
1
____________________________________________________ _______ P er f o r m a n c e S u m m a r y
LN / LL Voltage 120/208
volts
Frequency
Ambient Temp. 30 C
Phase(s)
60 hertz
Altitude
1200 meters
3 phase
Genset Rating @ 130C Rise 55.00 kW Genset Derated Rating
55.00 kW 116
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Total Running Power
32.70 kW
Percent of Available kW Used
59.45 %
Alternator Starting kVA 183.00 kVA @ 35% dip Peak Starting kVA
33.88 kVA
Maximum Voltage Dip
7.10 %
Maximum Frequency Dip
1.55 %
( no restriction )
Voltage THD
6.74 %
( no restriction )
____________________________________________________ _______ Informational
Program Version 8.3.0 Database Version
1.24
Project Created By Julio Chew
117
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A continuación se detalla el reporte del perfil de todas las cargas del diseño.
SizeRite Generator Load Profile
Project
CCSS
Customer
CCSS
____________________________________________________ _______ Generator Set
Model No.
50DSEJB
Gensets
Engine
4045TF150 (Diesel)
Alternator
4P8
1
____________________________________________________ _______ Load Profile
Qty
Step #1
Run
Run
Run
Start
Start
Volt
Freq
Volt (L-N)
kW
kVA
pF
kW
kVA
Dip
Dip
THD
Paso #1
TE-0 Iluminancion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
2.30
2.35
0.98
2.30
2.35
118
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TE-0 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
2.20
2.24
0.98
2.20
2.24
TE-0 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
1.00
1.02
0.98
1.00
1.02
TE-1 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
0.60
0.61
0.98
0.60
0.61
TE-1 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
1.00
1.02
0.98
1.00
1.02
TE-2 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
1.70
1.73
0.98
1.70
1.73
TE-2 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
0.80
0.82
0.98
0.80
0.82
TE-2 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
0.90
0.92
0.98
0.90
0.92
TE-3 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
1.20
1.22
0.98
1.20
1.22
TE-4 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
1.70
1.73
0.98
1.70
1.73
TE-4 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
0.80
0.82
0.98
0.80
0.82
TE-4 Iluminacion (Fluorescent lighting with electronic ballast) 1
0.90
0.92
0.98
0.90
0.92
18.53
0.95
17.60
18.53
UPS (UPS) 1
17.60
____________________________________________________________ ________ Step Totals32.70
33.88
0.97
32.70
32.70
33.88
0.97
33.88
7.10
1.55
6.7%/5.1%/5.2% Cum. Totals
____________________________________________________________ ________
119
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Grand Totals
32.70
33.88
0.97
6.7%/5.1%/5.2%
____________________________________________________ _______ Informational
Program Version 8.3.0 Database Version
1.24
Project Created By Julio Chew
120
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Como segundo ejemplo nos referimos a un dimensionamiento de una planta eléctrica para una Quebrador de Piedra ubicado en Guapiles donde el equipo requerido es una planta eléctrica para uso principal “Prime” , la cual será utilizada unas 12horas al día por 6dias semanales durante todo el año. En este caso se toman las siguientes condiciones de operación para el equipo: Voltaje Línea a Línea: 480Vac. Conexión: Estrella. Frecuencia: 60Hz. Tipo de combustible: Diesel. Temperatura de Bobinado y Servicio: 125C y Principal“Prime” Cantidad de generadores: 01 Altura de instalación del equipo: 150 m.s.n.m. Temperatura ambiente: 40C Máximo porcentaje de caída de voltaje: 35% A continuación se detalla la distribución de cargas del Quebrador de piedra. Descripción Paso #1
Potencia
Motor del Chanchito
de Tipo
de Arranque con
Motor en Hp
arranque
carga
200Hp
Estrella-
Si
Delta Paso #2
Motor
del
Molino
y 200Hp
Secundario
Estrella-
Si
Delta
Paso #3
Motor vibrador de criba
30Hp
Directo
Si
Paso #4
Motor
banda 10Hp
Directo
Si
transportadora 121
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Paso #5
Motor
banda 10Hp
Directo
Si
banda 15Hp
Directo
Si
banda 7.5Hp
Directo
Si
banda 7.5Hp
Directo
Si
25Hp
Directo
Si
banda 7.5Hp
Directo
Si
25Hp
Directo
Si
transportadora Paso #6
Motor transportadora
Paso #7
Motor transportadora
Paso #8
Motor transportadora
Paso #9
Motor Fider
Paso #10
Motor transportadora
Paso #11
Motor Torno
Tabla 4.7 Detalle de cargas y pasos de arranque del Quebrador de Piedra La pantalla que se observa en la Figura Nº 4.20, nos describe nombre del proyecto, consumidor y una breve descripción del proyecto a desarrollar.
122
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Figura 4-20 Pantalla de Vista de Proyecto Quebrador de Piedra.” La pantalla siguiente de la Figura Nº 4.21 nos detalla las características del sistema de potencia, en este caso tenemos un voltaje de 480Vac línea a línea, se nota también el tipo de aplicación principal “prime” entre algunas de las variables y cambios adecuados de altura y temperatura ambiente para el sitio de operación.
123
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Figura 4-21 Pantalla de Sistema de Potencia de Proyecto Quebrador de Piedra. Esta pantalla de la Figura Nº 4.22, muestra el total de las cargas ya editadas en el software SizeRite 8.3.0, donde podemos ver que cada uno de los motores están ubicados en un paso diferente, esto porque la operación del Quebrador de Piedra así lo ejecuta en forma manual, un operador paso a paso realiza el encendido de cada uno de los motores. Por lo tanto no se encuentra más de un motor en un mismo paso.
124
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Figura 4-22 Pantalla de Perfil de Cargas de Proyecto Quebrador de Piedra.” La pantalla de la Figura Nº 4.23, muestra los opciones de configuración de un motor como si es trifásico, con carga o al vacío, con que información contamos como Hp, KW al funcionar o Amperios al Arranque o funcionar, también en la figura 4.23 se muestra las opciones del tipo de arranque del motor.
125
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Figura 4-23 Pantalla de Perfil de cargas detallando opciones de método de arranque de motor.” Finalmente en la Figura Nº 4.24 y Figura Nº 4.25,
se termina con el
dimensionamiento del grupo electrógeno y los resultados de capacidad recomendada y demás variables eléctricas como se describen. En este caso el equipo recomendado por el software dados las condiciones es un modelo 650DSEB de máxima capacidad 600KW y a un porcentaje de carga máximo de 74.18%. También la Figura Nº 4.20 detalla las cargas y capacidades por cada paso y al final el gran total. 126
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Figura 4-24 Pantalla Vista de Generador Dimensionado.”
127
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Figura 4-25 Pantalla Vista de Generador Dimensionado con detalle de perfil de cargas.”
128
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A continuación se detalla el reporte del dimensionamiento general.
SizeRite Generator Set Sizing
Project
Quebrador de Piedra
Customer
Quebrador Guapiles
____________________________________________________ _______ Generator Set
Model No.
650DSEB
Engine
12V2000 G43 (Diesel)
Alternator
5M4030
Gensets
1
____________________________________________________ _______ P er f o r m a n c e S u m m a r y
LN / LL Voltage 277/480
volts
Frequency
Ambient Temp. 40 C
Phase(s)
60 hertz
Altitude
150
meters
3 phase
129
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Genset Rating @ 125C Rise 600.00 kW Genset Derated Rating
600.00 kW
Total Running Power
445.10 kW
Percent of Available kW Used
74.18 %
Alternator Starting kVA 1775.00 kVA @ 35% dip 1316.92 kVA
Peak Starting kVA Maximum Voltage Dip
25.22 %
Maximum Frequency Dip
3.14 %
( no restriction )
Voltage THD
0.00 %
( no restriction )
____________________________________________________ _______ Informational
Program Version 8.3.0 Database Version
1.24
Project Created By Julio Chew
A continuación se detalla el reporte del perfil de todas las cargas del diseño.
130
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SizeRite Generator Load Profile
Project
Quebrador de Piedra
Customer
Quebrador Guapiles
____________________________________________________ _______ Generator Set
Model No.
650DSEB
Engine
12V2000 G43 (Diesel)
Alternator
5M4030
Gensets
1
____________________________________________________ _______ Load Profile
Qty
Step #1
Run
Run
Run
Start
Start
Volt
Freq
Volt (L-N)
kW
kVA
pF
kW
kVA
Dip
Dip
THD
Paso #1
Motor del Chanchito (200.00 HP, 3 phase, code G, loaded motor, w/ wye-delta (open) starting) Rated motor torque from full voltage starting = 18.9% 1
164.00
183.00
0.90
297.50
1190.00
____________________________________________________________ ________
131
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Step Totals164.00
183.00
0.90
297.50
164.00
183.00
0.90
1190.00
24.72
3.14
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
Step #2
Paso #2
Motor Molino y Secundario (200.00 HP, 3 phase, code G, loaded motor, w/ wye-delta (open) starting) Rated motor torque from full voltage starting = 18.6% 1
164.00
183.00
0.90
297.50
1190.00
____________________________________________________________ ________ Step Totals164.00
183.00
0.90
297.50
328.00
366.00
0.90
1190.00
25.22
3.14
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
Step #3
Paso #3
Motor vibrador de Criba (30.00 HP, 3 phase, code F, loaded motor, w/ A.T.L. starting) Rated motor torque from full voltage starting = 93.4% 1
26.00
29.50
0.88
66.78
159.00
____________________________________________________________ ________ Step Totals26.00
29.50
0.88
66.78
354.00
395.50
0.90
159.00
3.33
0.16
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
Step #4
Paso #4
Motor Banda Transportadora (10.00 HP, 3 phase, code G, loaded motor, w/ A.T.L. starting) Rated motor torque from full voltage starting = 97.5% 1
8.70
10.70
0.81
28.56
59.50
____________________________________________________________ ________
132
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Step Totals8.70
10.70
0.81
28.56
362.70
406.20
0.89
59.50
1.24
0.03
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
Step #5
Paso #5
Motor Banda Transportadora (10.00 HP, 3 phase, code G, loaded motor, w/ A.T.L. starting) Rated motor torque from full voltage starting = 97.5% 1
8.70
10.70
0.81
28.56
59.50
____________________________________________________________ ________ Step Totals8.70
10.70
0.81
28.56
371.40
416.90
0.89
59.50
1.24
0.03
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
Step #6
Paso #6
Motor Banda Transportadora (15.00 HP, 3 phase, code F, loaded motor, w/ A.T.L. starting) Rated motor torque from full voltage startin g = 96.7% 1
12.20
15.50
0.79
37.37
79.50
____________________________________________________________ ________ Step Totals12.20
15.50
0.79
37.37
383.60
432.40
0.89
79.50
1.66
0.05
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
Step #7
Paso #7
Motor Banda Transportadora (7.50 HP, 3 phase, code G, loaded motor, w/ A.T.L. starting) Rated motor torque from full voltage starting = 98.1% 1
6.50
8.40
0.77
24.54
44.63
____________________________________________________________ ________ Step Totals6.50
8.40
0.77
24.54
44.63
0.93
0.02
0.0%/0.0%/0.0%
133
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Cum. Totals
Step #8
390.10
440.80
0.88
Paso #8
Motor Banda Transportadora (7.50 HP, 3 phase, code G, loaded motor, w/ A.T.L. starting) Rated motor torque from full voltage starting = 98.1% 1
6.50
8.40
0.77
24.54
44.63
____________________________________________________________ ________ Step Totals6.50
8.40
0.77
24.54
396.60
449.20
0.88
44.63
0.93
0.02
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
Step #9
Paso #9
Motor Fider (25.00 HP, 3 phase, code F, loaded motor, w/ A.T.L. starting) Rated motor torque from full voltage starting = 94.5% 1
21.00
24.50
0.86
55.65
132.50
____________________________________________________________ ________ Step Totals21.00
24.50
0.86
55.65
417.60
473.70
0.88
132.50
2.80
0.11
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
Step #10 Paso #10 Motor Banda Transportadora (7.50 HP, 3 phase, code G, loaded motor, w/ A.T.L. starting) Rated motor torque from full voltage starting = 98.1% 1
6.50
8.40
0.77
24.54
44.63
____________________________________________________________ ________ Step Totals6.50
8.40
0.77
24.54
424.10
482.10
0.88
44.63
0.94
0.02
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
134
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Step #11 Paso #11 Motor Torno (25.00 HP, 3 phase, code F, loaded motor, w/ A.T.L. starting) Rated motor torque from full voltage starting = 9 4.5% 1
21.00
24.50
0.86
55.65
132.50
____________________________________________________________ ________ Step Totals21.00
24.50
0.86
55.65
445.10
506.60
0.88
132.50
2.81
0.11
0.0%/0.0%/0.0% Cum. Totals
____________________________________________________________ ________ Grand Totals
445.10
506.60
0.88
0.0%/0.0%/0.0%
____________________________________________________ _______ Informational
Program Version 8.3.0 Database Version
1.24
Project Created By Julio Chew
135
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5 CAPÍTULO 5: Crear un formato para la especificación técnica de grupos electrógenos. Dada la experiencia acumulada en el trabajo desempeñado por mi persona y analizando varios carteles de licitaciones publicas o privadas, se realiza un formato para la especificación de grupos electrógenos. Donde en los comentarios añadidos se recomienda las modificaciones técnicas a dar según sea la aplicación, capacidad, conexión, etc del equipo a especificar. Esta especificación es simple y no muy larga como algunas que existen actualmente y nos refiere a los puntos mas importantes a señalar al momento de solicitar la cotización o compra de un generador eléctrico.
Formato para la especificación técnica de un grupo electrógeno: Comentario [j1]: Capacidad
requerida del equipo en KW
PLANTA ELECTRICA DE 30 KW.
1. GENERALIDADES Y REQUIRIMIENTOS
SE REQUIERE EL SUMINISTRO DE UN GRUPOS ELECTRÓGENO PARA Comentario [j2]: Tipo de
OPERACIÓN
EN
RÉGIMEN
DE
EMERGENCIA
(STANDBY),
CON
LAS
CARACTERÍSTICAS QUE A CONTINUACIÓN SE DETALLAN Y DEBERÁN CUMPLIR CON AL MENOS LAS CONDICIONES MÍNIMAS AQUÍ ESTABLECIDAS.
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servicio emergencia “Standby” o principal “Prime”.
2. ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL MOTOR
2.1 TIPO DE MOTOR
EL MOTOR DEBERÁ SER DEL TIPO DIESEL DE CUATRO TIEMPOS O CICLOS, Comentario [j3]: Tipo de
CON ASPIRACIÓN NATURAL, Y CON SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR AGUA.
Aspiracion: Natural o Turbocargados. Comentario [j4]: Enfriamiento
or agua o aire.
CADA CONJUNTO MOTOR-GENERADOR DEBERÁ ESTAR MONTADO, COMO UN TODO, SOBRE UNA BASE DE ACERO SOLDADO Y DEBERÁ ESTAR PROVISTO DE AISLADORES DE VIBRACIÓN.
2.2 POTENCIA DEL MOTOR
LA POTENCIA DEL MOTOR DEBERÁ SER LA NECESARIA PARA ABSORBER EL Comentario [j5]: Altura de
100% DE LA CARGA (30KW) A UNA ALTURA DE 1200 M SOBRE EL NIVEL DEL MAR, A
Operación del Equipo.
Comentario [j6]: Temperatura
UNA TEMPERATURA AMBIENTE PROMEDIO DE 35°C Y MANTENIENDO LOS RANGOS DESCRITOS EN EL SISTEMA DE REGULACIÓN.
EL OFERENTE DEBERÁ PRESENTAR LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR OFRECIDO EN LAS CUALES INDIQUEN LA POTENCIA AL FRENO, CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE Y ACEITE POR HORAS DE TRABAJO.
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de ambiente.
2.3 SISTEMA DE REGULACIÓN Comentario [j7]: Revoluciones
LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL MOTOR DEBERÁ SER DE 1800 R.P.M. EL MOTOR
DEBERÁ
SUMINISTRARSE
CON
GOBERNADOR
ELECTRÓNICO
TIPO
(ISÓCRONO), EL CUAL DEBERÁ LOGRAR UNA REGULACIÓN DE FRECUENCIA (VELOCIDAD) DE 3% COMO MÁXIMO, AL TOMAR TODA LA CARGA EN UN SOLO PASO Y DE ± 0.25% EN ESTADO ESTABLE.
2.4 SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE
EL SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE DEBE PROPORCIONAR AIRE LIMPIO Y A LA TEMPERATURA ADECUADA PARA QUE EL MOTOR LOGRE UNA COMBUSTIÓN APROPIADA EN TODAS LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN Y CARGA. EL ELEMENTO DEL SISTEMA DE ADMISIÓN DEBE SER DEL TIPO SECO, REEMPLAZABLE Y CON INDICADOR DE OBSTRUCCIÓN.
2.5 SISTEMA DE LUBRICACIÓN
EL SISTEMA DEBE SER DE LUBRICACIÓN FORZADA EN TODAS LAS PARTES MÓVILES DEL MOTOR, LAS CHUMACERAS, EL ÁRBOL DE LEVAS, ETC., POR MEDIO DE UNA BOMBA MOVIDA POR ENGRANAJES APROPIADOS, SERÁ FILTRADO POR MEDIO DE UN FILTRO DE TIPO REEMPLAZABLE, DE FLUJO TOTAL, QUE
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del motor.
GARANTIZAN UN FILTRADO EFICAZ DEL ACEITE LUBRICANTE DURANTE LA OPERACIÓN DEL MOTOR.
EL SISTEMA DE LUBRICACIÓN DEBE CONTAR CON UN ENFRIADOR DE ACEITE QUE MANTENGA LA TEMPERATURA DENTRO DEL INTERVALO ADECUADO DE OPERACIÓN. ENFRIADO POR AGUA.
EL OFERENTE DEBERÁ INDICAR EN LA OFERTA LOS PERÍODOS DE TIEMPO PARA LOS CAMBIOS DE ACEITE DEL MOTOR, ASÍ COMO TAMBIÉN EL TIPO Y CANTIDAD DE ACEITE REQUERIDO.
2.6 SISTEMA DE ENFRIAMIENTO Comentario [j8]: Por agua o
EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR DEBE SER POR AGUA, Y ESTAR
Aire.
DISEÑADO PARA LLEVAR AL MOTOR A SU TEMPERATURA DE OPERACIÓN MÁS EFICIENTE Y MANTENERLA POR MEDIO DE CONTROL TERMOSTÁTICO EN AMBIENTES DE HASTA 50°C. Comentario [j9]: Radiador
EL RADIADOR DEBE ESTAR MONTADO SOBRE LA BASE ESTRUCTURAL DEL EQUIPO, CON ABANICO SOPLADOR DE DESCARGA HORIZONTAL, DIMENSIONADO PARA
BRINDAR
UN
FLUJO
DE
AIRE
REQUERIDO
PARA
ASEGURAR
ENFRIAMIENTO RÁPIDO EN TODAS LAS CONDICIONES DE CARGA DEL MOTOR.
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EL
acoplado directamente o remoto.
SE DEBE SUMINISTRAR CON EL MOTOR UN CALENTADOR DE CAMISAS PARA EL BLOQUE DEL MISMO. ESTE DEBERÁ SER EL TIPO DE EFECTO CIRCULANTE, TERMOSTÁTICAMENTE CONTROLADO Y DEBERÁ SER DE LA POTENCIA Y VOLTAJE APROPIADO PARA MANTENER LA TEMPERATURA DEL AGUA A 30°C SIENDO LA TEMPERATURA AMBIENTE DE 15°C. SE DEBERÁ INDICAR EL CONSUMO DE ENERGÍA DE DICHO CALENTADOR.
2.7 SISTEMA DE ESCAPE
EL SISTEMA DE ESCAPE DEBERÁ TENER UN SILENCIADOR DE ALTA Comentario [j10]: Sistema de
silenciador puede ser industrial, residencial, critico u hospitalario.
EFICIENCIA, DE TIPO CRÍTICO .
EL SILENCIADOR DEBE CONTAR CON TAPÓN DE DRENAJE EXTERIOR PARA LOS CONDENSADOS DE LOS GASES DE ESCAPE E INCLUIR UNA UNIÓN FLEXIBLE Y GAZA PARA LA CONEXIÓN DEL TUBO AL MÚLTIPLE DE ESCAPE. AL FINAL DE LA TUBERÍA DE ESCAPE SE INSTALARÁ UNA TAPA PARA LLUVIA.
2.8 SISTEMA DE COMBUSTIBLE: Comentario [j11]: Diesel o
EL COMBUSTIBLE A QUEMAR POR EL MOTOR SERÁ DIESEL #2,. ADEMÁS EL MOTOR DEBE TENER DOS FILTROS (UNO PRIMARIO Y OTRO SECUNDARIO). SE SUPLIRÁN LAS LÍNEAS FLEXIBLES PARA ALIMENTACIÓN Y RETORNO DE COMBUSTIBLE HASTA EL TANQUE DE COMBUSTIBLE SUB-BASE.
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gas LPG según sea el caso.
Comentario [j12]: El tanque
SE DEBE SUMINISTRAR UN TANQUE DE COMBUSTIBLE SUB-BASE, CON CAPACIDAD
de combustible puede ser sub-base, diario o principal.
PARA MANTENER EL EQUIPO OPERANDO DURANTE 8 HORAS CONTINUAS al 100% de
Comentario [j13]: Cantidad de
carga (30 Kw), METÁLICO, CON INDICADOR DE NIVEL, TUBERÍA CON TAPÓN PARA
Comentario [j14]: Porcentaje
horas de respaldo que se requieren. de carga del equipo, al que queremos respaldar.
LLENADO DE COMBUSTIBLE, CONEXIÓN PARA LÍNEAS DE ALIMENTACIÓN Y RETORNO, RESPIRADERO Y TAPÓN PARA DRENAJE O PURGA.
3. SISTEMA ELECTRICO:
3.1 SISTEMA DE CARGA
EL GRUPO ELECTRÓGENO DEBE INCLUIR UN GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA, PARA LA OPERACIÓN NORMAL DEL EQUIPO, CON UNA TENSIÓN Comentario [j15]: Sistema de
NOMINAL DE 12 V DC, CON RECTIFICACIÓN Y REGULACIÓN ELECTRÓNICA, PARA SUMINISTRAR LA CORRIENTE DE RECARGA A LA BATERÍA DE ARRANQUE DURANTE LA OPERACIÓN DEL MOTOR.
SE DEBERÁ SUMINISTRAR UN CARGADOR DE BATERÍAS DEL TIPO ESTÁTICO, CON MODO DE OPERACIÓN AUTOMÁTICA EN FLOTACION E IGUALACION. EN MODO DE OPERACIÓN DE FLOTACIÓN EL CARGADOR DEBERÁ SUMINISTRAR CORRIENTE DE MANTENIMIENTO REQUERIDA POR LA BATERÍA DE ARRANQUE PARA MANTENERLA COMPLETAMENTE CARGADA. EN MODO DE OPERACIÓN DE IGUALACIÓN EL CARGADOR DEBERÁ CARGAR POR COMPLETO LA BATERÍA DE
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voltaje DC, de 12Vdc o 24Vdc según corresponda.
ARRANQUE EN AL MENOS 12 HORAS. EL CICLO DE CARGA DE IGUALACIÓN DEBE SER EN FORMA AUTOMÁTICA.
EL CARGADOR DEBE CONTAR CON CIRCUITOS DE LIMITACIÓN PARA CORRIENTE DE SALIDA DC, COMPENSACIÓN DE VOLTAJE DE SALIDA POR TEMPERATURA, DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA Y CORTOCIRCUITO TANTO EN LA ENTRADA DE CORRIENTE ALTERNA COMO A LA SALIDA DE CORRIENTE DIRECTA. DEBE CONTAR CON MEDIDORES ANALÓGICOS DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE SALIDA, CIRCUITOS DE ALARMA EN CASO DE BAJO VOLTAJE DE BATERÍA, ALTO VOLTAJE DE BATERÍA Y FALLA DEL CARGADOR Y DEBERÁ TENER UNA REGULACIÓN DEL VOLTAJE DE SALIDA + 1% DESDE VACÍO A PLENA CARGA CON VARIACIONES EN EL VOLTAJE DE ENTRADA DE CORRIENTE ALTERNA DE + 10%.
3.2 BATERÍA DE ARRANQUE
LA BATERÍA DE ARRANQUE DEBE SER DEL TIPO PLOMO-ÁCIDO SULFÚRICO, ESPECIAL PARA SERVICIO PESADO DE ARRANQUE DE MOTORES DIESEL, DEL TIPO SELLADA
Y
LIBRE
DE
MANTENIMIENTO
E
INCLUIR
LOS
CABLES
DE
INTERCONEXIÓN Y CANASTA PARA SOPORTE Y FIJACIÓN. DEBE INDICARSE LA CAPACIDAD DE CORRIENTE DE ARRANQUE EN FRÍO A 10°C Y LA CAPACIDAD DE RESERVA EN MINUTOS A 30°C.
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3.3 SISTEMA DE ARRANQUE
EL MOTOR DE ARRANQUE ES ACCIONADO ELÉCTRICAMENTE CON Comentario [j16]: Sistema de
CORRIENTE CONTINUA A 12 VOLTIOS Y ALIMENTADO DESDE LA BATERÍA O ACUMULADOR DESCRITO ANTERIORMENTE.
4. ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL GENERADOR
4.1 CONSTRUCCIÓN
LA PLANTA ELÉCTRICA DEBE CONTAR CON UN ALTERNADOR DE DOCE TERMINALES (SEIS DEVANADOS) PARA CAMBIOS DE CONEXIÓN, DEL TIPO POLOS SALIENTES,
DE
CAMPO
GIRATORIO,
SIN
ESCOBILLAS,
ESTÁTICA
Y
DINÁMICAMENTE BALANCEADO, AUTOVENTILADO, A PRUEBA DE GOTEO, TROPICALIZADO Y CONSTRUIDO DE ACUERDO CON LAS NORMAS NEMA, IEEE Y ANSI, CON AISLAMIENTOS PARA INCREMENTOS DE TEMPERATURA GRADO H.
LOS ARROLLAMIENTOS TANTO DEL ESTATOR COMO DEL EXCITADOR DEBERÁN SER IMPREGNADOS AL VACÍO CON BARNIZ EPÓXICO RESISTENTE A LA FORMACIÓN DE HONGOS SEGÚN MIL-I-24092. EL AISLAMIENTO DEBERÁ CUMPLIR SEGÚN LOS REQUERIMIENTOS DE LA NORMA NEMA MG1- 1.65 CLASE H.
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voltaje DC de 12Vdc o 24Vdc según corresponda.
EL ROTOR DEL GENERADOR DEBE ESTAR SOPORTADO POR COJINETES SELLADOS, LIBRES DE MANTENIMIENTO, Y ESTAR DIRECTAMENTE CONECTADO AL VOLANTE DEL MOTOR A TRAVÉS DE UN ACOPLE FLEXIBLE.
EL SISTEMA DE EXCITACIÓN DEBERÁ SER DEL TIPO DE IMANES PERMANENTES, SIN ESCOBILLAS Y CONTROLADO POR EL REGULADOR DE VOLTAJE DE ESTADO SÓLIDO.
4.2 TIPO DE CARGAS A CONECTAR
LA CARGA A CONECTAR DEBERA ESTAR CONSTITUIDA POR EQUIPOS DE COMPUTO, RECTIFICADORES A TIRISTORES (SCR-S), ALUMBRADO FLUORESCENTE (BALASTO ELECTRÓNICO) Y MOTORES DE INDUCCIÓN, TODO CON UN FACTOR DE POTENCIA DE 0.8 ATRASADO O SIMILAR. ESTE HECHO DEBERÁ SER TOMADO MUY EN CUENTA POR EL OFERENTE YA QUE NO SE ACEPTARÁN GENERADORES CUYA FORMA DE ONDA TANTO DE TENSIÓN COMO DE CORRIENTE SEA SENSIBLEMENTE DISTORSIONADA POR LA CONMUTACIÓN DE LOS TIRISTORES, POR LO ANTERIOR, EL OFERENTE DEBERÁ INDICAR CON RELEVANCIA LAS VENTAJAS QUE EL EQUIPO OFRECIDO POSEE PARA MINIMIZAR ESTE EFECTO.
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4.3 CAPACIDAD: Comentario [j17]: Capacidad
LA CAPACIDAD REQUERIDA DEL MOTOR-GENERADOR ES DE 30 KW EN
Requerida en KW
Comentario [j18]: Tipo de
FUNCIONAMIENTO DE EMERGENCIA (STANDBY), AL VOLTAJE ESPECIFICADO Y A
Servicio emergencia “Standby” o rincipal “Prime”.
UNA VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL MOTOR DE 1800 R.P.M.
4.4 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS:
EL GENERADOR DEBERÁ CONTAR CON 12 TERMINALES (12 PUNTAS RECONECTABLES). CONFIGURADAS PARA OBTENER UN VOLTAJE DE SALIDA Comentario [j19]: Sistema de
voltaje deseado y configuración deseada.
120/240, MONOFÁSICO, TRES HILOS, 60 HZ .
PARA ESTA CONFIGURACIÓN DE CONEXIÓN LA POTENCIA DEL GENERADOR NO PODRÁ SUFRIR PÉRDIDAS SUPERIORES AL 10% DE LA POTENCIA SOLICITADA (30 Comentario [j20]: Tipo de
KW.). EN SU CONFIGURACIÓN TRIFÁSICA 120/208 V, 60 HZ. EL GENERADOR DEBERÁ
conexión y voltaje d ela misma. Comentario [j21]: Potencia en
ENTREGAR LA POTENCIA TOTAL SOLICITADA (30 KW). LAS CUALES ESTARÁN
KW deseada.
CONFIGURADAS PARA OBTENER UN VOLTAJE DE SALIDA DE 120/208 VCA, Comentario [j22]: Voltaje y
conexión deseada para nuestro generador.
TRIFÁSICO, CUATRO HILOS, 60 HZ.
Comentario [j23]: Frecuencia
del equipo.
EL GENERADOR DEBERÁ CONTAR CON TODOS LOS DISPOSITIVOS NECESARIOS PARA LAS DIFERENTES RECONEXIONES QUE PERMITAN CAMBIOS DE VOLTAJES, SIN TENER QUE REALIZAR CAMBIOS EN EL CABLEADO O CAMBIO DE COMPONENTES DEL GABINETE DE CONTROL.
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4.5 REGULACIÓN DE VOLTAJE:
EL REGULADOR DE VOLTAJE DEBE SER DE ESTADO SÓLIDO, REGULACIÓN AUTOMÁTICA, CON UNA PRECISIÓN DE ±2% DESDE 0% DE LA CARGA (AL VACÍO)
Comentario [j24]: Valor en porcentaje de la regulación de oltaje deseada.
HASTA PLENA CARGA, INCLUSIVE DURANTE LAS VARIACIONES DE VELOCIDAD DEL MOTOR. LA MÁXIMA CAÍDA INSTANTÁNEA DE VOLTAJE (VOLTAJE DIP) NO DEBERÁ EXCEDER DE UN 35% Y RECUPERAR LA REGULACIÓN DE ± 2% DEL
Comentario [j25]: Máximo porcentaje de caída de voltaje. Comentario [j26]: Regulación
VOLTAJE DE SALIDA EN 0.05 SEGUNDOS COMO MÁXIMO.
EL REGULADOR DE VOLTAJE DEBERÁ ESTAR MONTADO EN UN MÓDULO, A PRUEBA DE GOLPES Y PROTEGIDO CONTRA LA VIBRACIÓN Y DETERIORO ATMOSFÉRICO.
EL REGULADOR DE VOLTAJE DEBERÁ SER DE DISEÑO DE VOLTIOS POR HERTZ, ESO PARA LOGRAR MAYOR CONTROL DE LA FRECUENCIA SACRIFICANDO ESTABILIDAD EN EL VOLTAJE, PROPORCIONANDO UNA ACEPTACIÓN DE CARGAS DE ETAPAS DE 100% DE LA CAPACIDAD NOMINAL SEGÚN NFPA 110. DEBE SER AJUSTABLE EN EL SITIO PARA EL MÁXIMO DE ESTABILIDAD.
4.6 PROTECCIONES DEL GENERADOR:
EL GENERADOR DEBE SER CAPAZ DE SOPORTAR UNA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN EL ORDEN DEL 300% DE LA CORRIENTE DE PLENA CARGA POR
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de voltaje.
AL MENOS 10 SEGUNDOS ANTES DE QUE SE OPEREN LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN.
EL GENERADOR DEBE CONTAR CON UN DISYUNTOR DE SEGURIDAD REPOSICIONABLE, CON RETARDO PARA BRINDAR PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA Y CORTOCIRCUITO EN EL GENERADOR, ADEMÁS ESTAR PROTEGIDO DE SOBREVOLTAJE.
4.7 DISTORSIÓN ARMÓNICA:
EL FACTOR THD NO DEBE SER MAYOR DEL 3% DE DISTORSIÓN DE ONDA TOTAL RMS, MEDIDO
ENTRE FASES Y NEUTRO AL 100 % Y CON CUALQUIER TIPO DE CARGA.
4.8 FACTOR DE INFLUENCIA TELEFÓNICA:
EL FACTOR DE INFLUENCIA TELEFÓNICA (TIF) DEBERÁ SER MENOR DE 50, SEGÚN NEMA MG1-22.43.
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5. GABINETE DE CONTROL
EL GRUPO ELECTRÓGENO DEBERÁ CONTAR CON UN GABINETE O CAJA DE AJUSTE, MEDICIÓN Y CONTROL, LA CUAL DEBERÁ ESTAR CONFIGURADA SEGÚN LO ESTABLECIDO EN LA NORMA NFPA 110 Y QUE COMO MÍNIMO DEBERÁ TENER LOS SIGUIENTES DISPOSITIVOS:
- AMPERÍMETRO Y VOLTÍMETRO CON CONMUTADOR PARA LECTURA ENTRE FASES Y ENTRE CUALQUIER FASE Y NEUTRO. SE DEBE INDICAR PRECISIÓN DE MEDICIÓN.
- PORCENTAJE DEL NIVEL DE CARGA DEL GENERADOR (KW ACTUALES ENTRE LOS KW DE PLACA).
- HORAS DE OPERACIÓN (CON CARGA Y SIN CARGA).
- NÚMERO DE ARRANQUES.
- LOS ÚLTIMOS EVENTOS DE PARADA, CON LA FECHA Y HORA DE LA PARADA (MÍNIMO 30).
- DEBERÁ PERMITIR LA LECTURA DE LA POTENCIA EN KW TOTALES Y EN CADA UNA DE LAS FASES.
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- FRECUENCÍMETRO (SE DEBE INDICAR PRECISIÓN DE MEDICIÓN).
- CONTROL DE ARRANQUE MANUAL/ APAGADO-REPOSICIÓN / AUTOMÁTICO (REMOTO).
- CONTROL PARA EL AJUSTE DE VOLTAJE.
- INDICADORES DE ESTADO (OPERACIÓN MANUAL- AUTOMÁTICA, PARADA).
- INDICADORES DE FALLA POR MEDIOS VISUALES Y ALARMAS AUDIBLES PARA: - PRESIÓN DE ACEITE.
- INTERRUPTORES Y CARACTERÍSTICAS ESTÁNDAR:
- BOCINA DE ALARMA (CON INTERRUPTOR SILENCIADOR). - PARADA, PROTECCIÓN CONTRA SOBREVOLTAJE. - ARRANQUE REMOTO (FUNCIONAMIENTO EN MODO AUTOMÁTICO). - INTERRUPTOR DE PRUEBA DE LÁMPARA. - HORÍMETRO. - INDICADOR DE TEMPERATURA DEL AGUA DEL MOTOR. - INDICADOR DE PRESIÓN DE ACEITE.
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- VOLTÍMETRO, BATERÍA DE CC. - CON TIEMPO PROGRAMADO PARA ENFRIAMIENTO. - NIVEL DE COMBUSTIBLE EN TANQUE SUB-BASE. - VELOCIDAD DEL MOTOR. - TENSIÓN DE BATERÍA. - PRESIÓN DE ACEITE. - TEMPERATURA DE ACEITE. - TEMPERATURA DEL AGUA.
- EL GABINETE DEBE SER SELLADO PARA EVITAR LA ENTRADA DE POLVO Y VENIR MONTADO SOBRE EL GENERADOR. EL GABINETE DE CONTROL DEBE SER TOTALMENTE DE LÁMINA DE ACERO E INCLUIR AISLADORES DE VIBRACIÓN. LISTO PARA OPERAR, CONECTADO AL GENERADOR Y A LOS SENSORES DEL MOTOR.
6. INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO
EL
GRUPO
ELECTRÓGENO
DEBE
CONTAR
CON
UN
INTERRUPTOR
TERMOMAGNÉTICO DE TRES POLOS CON LA CAPACIDAD REQUERIDA.
EL INTERRUPTOR DEBERÁ SUPLIRSE INSTALADO EN EL CAJÓN DEL GENERADOR Y CONECTADO A LOS TERMINALES DE SALIDA. EL 150
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DISPOSITIVO DE SOBRE-CORRIENTE DE LA EXCITACIÓN NO SUSTITUYE AL REQUERIDO EN ESTE APARTADO.
También es importante comentar que existe un software del fabricante de plantas eléctricas Detroit Diesel Corp/ MTU Power Generation, donde con la asistencia de macros de Word se obtiene una especificación con normas internacionales, una ves que se indican las diferentes variables deseadas este paquete nos entrega una especificación real de equipo. Actualmente este esta solamente en ingles.
Este
software
se
encuentra
en
la
página
del
fabricante
www.ddcmtupowergeneration.com .
En la Figura Nº 5.1, se observa la primera pagina que aparece al momento de utilizar el programa SpecBuldier para la formación de una especificación en ingles de un grupo electrógeno, en la viñeta de información general “General Info”, de puede detallar el nombre del proyecto “Project name”, la localización del proyecto “Project Location”.
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Figura 5-1– Pantalla de el software sof tware SpecBuldier.
La pantalla de la Figura Nº 5.2, podemos indicar la información de la persona o compañía que es el contacto, indicando nombres, teléfono, teléfon o, fax, direcciones, correos electrónico.
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Figura 5-2 Pantalla para mostrar información del contacto.
La pantalla de la Figura Nº 5.3, muestra las opciones de equipo que se pueden especificar con la asistencia de este software, desde un generador, un generador portátil, una transferencia automática o un tablero de sincronismo. sincronis mo.
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Figura 5-3 Pantalla para seleccionar equipo a especificar.
La pantalla de la Figura Nº 5.4, indica información sobre el modelo del generador, donde se selecciona el combustible, frecuencia, aprobaciones UL, certificaciones para el motor EPA, modelo de generador.
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Figura 5-4 Pantalla de información del generador. La pantalla de la Figura Nº 5.5, indica información el generador “Alternator Info”, en esta pantalla se secciona el tipo de conexión: monofásica o trifásica, el voltaje de operación, el modelo del generador, el tipo de servicio emergencia o principal, el grado de temperatura y finalmente el software indica la capacidad del equipo seleccionado.
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Figura 5-5 Pantalla de información de generador y voltaje. La pantalla de la Figura Nº 5.6, indica información de componentes generales “Generals Components”, tal como el de tipo de sistema de enfriamiento a utilizar en este caso particular un radiador montado directamente al motor, el tipo de panel de control a utilizar básico, 16luces o digital y también el tipo de filtro de aire estándar o servicio pesado.
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Figura 5-6 Pantalla de Componentes Generales. La pantalla de la Figura Nº 5.7, indica accesorios a instalar “Accesories”, por ejemplo la batería, cargador de batería, grado del silenciador, unión flexible para silenciador, calentador de camisas del motor, líneas para combustible, entre otros que se detallan en la página.
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Figura 5-7 Pantalla de Accesorios La pantalla de la Figura Nº 5.8, indica el disyuntor principal de línea “Line cicuit breaker”, este se puede seleccionar para un 80% o 100% de su capacidad, se muestra una lista de valores de en amperios del disyuntor a seleccionar.
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Figura 5-8 Pantalla de disyuntor principal de línea. La pantalla de la Figura Nº 5.9, indica el tanque de combustible a utilizar tipo sub base “Sub-base tank”, en esta pantalla se puede seleccionar la capacidad del tanque de combustible sub-base en galones, una ves seleccionada la capacidad el software nos indica el numero de horas de respaldo ya sea al 75% o al 100% de la carga máxima. También existe la opción de agregar un sistema de trasiego de combustible “Day Tank option”., esto para monitorear nivel y poder hacer trasiego desde un tanque principal.
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Figura 5-9 Pantalla de tamaño de tanque de combustible. La pantalla de la Figura Nº 5.10, indica el tipo o vigencia de la garantía que queremos para nuestro equipo, bajo las condiciones que se selecciona el software detallara los niveles de alcance que cubre la garantía solicitada.
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Figura 5-10 Pantalla de Garantía del Equipo. La pantalla de la Figura Nº 5.11, indica la pantalla de salida de la especificación del generador en este caso que fue la que escogimos, una ves teniendo hasta este punto la especificación utilizamos la viñeta de Salida de especificación “Output Spec” y se genera el archivo de Word con las especificaciones del equipo determinado.
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Figura 5-11 Pantalla de Salida para especificación .
Ver ANEXO, donde se detalla la especificación generada por el Software SizeRite 1.4.1.
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6 CAPÍTULO 6: Conclusiones y recomendaciones 6.1 Conclusiones Al finalizar este proyecto de desarrollo e investigación, se tienen varias conclusiones referentes a los objetivos trazados desde su inicio. Es importante tener normas de seguridad al momento de operar un grupo electrógeno así como al momento de instalarlo, una buena instalación nos dará seguridad en futuro al momento de operar un equipo de este tipo. Se nota que en las múltiples instalaciones electromecánicas visitadas para ver los aspectos de instalación, se tienen muchos errores o descuidos de instalación, como son incorrectas acometidas eléctricas, tuberías del tipo que no deben utilizarse, losas de dimensión menor a la recomendada por fabricantes, equipos con anclajes débiles en zonas de riesgo de caer, tuberías de combustible gas LPG sin apoyos adecuados y pinturas que detallen que corresponde a gas LPG. También en la mayoría de las losas no se encuentran perímetros demarcador con pintura amarilla, para prevenir a un usuario o peatón que circule cerca de uno de estos equipos. En muchas de las instalaciones el equipo se encuentra instalado en la intemperie y no cuenta con áreas limpias, muchos tienen maleza a sus alrededores. 163
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Existe mucha falta de criterios adecuados ya sea por instaladores como ingenieros encargados de las supervisión de las instalaciones ya que se han encontrado múltiples errores en instalaciones donde un profesional tuve que estar a cargo de la supervisión respectiva. El contar en la actualidad con herramientas de aplicación como lo son los software, hace que en muchas de las tareas realizadas en nuestras trabajos se nos faciliten, por esto es importante para muchos de los ingenieros eléctricos, encargados de hacer diseños eléctricos el mantenerse actualizados en las facilidades que se encuentran, como lo son los software para el dimensionamiento de grupos electrógenos.
Es muy frecuente en encontrar especificaciones en licitación publicas o privadas con muchos errores y desactualizadas a la realidad actual de los equipos solicitados, por eso se concluye que son muy pocos ingenieros los que verdaderamente mantienen actualizadas sus bases para especificar grupos electrógenos. También se concluye la importancia nuevamente de buscar opciones que faciliten nuestra labor como lo son los software para especificar grupos electrógenos, los cuales varios de los grandes fabricantes los proporcionan.
164
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6.2 Recomendaciones
Es importante que tanto los responsables de la instalaciones de grupos electrógenos e ingenieros a cargo de la supervisión de las mismas tenga mejores decisiones de aprobar o desaprobar las instalaciones que están mal realizadas. Los instaladores de grupos electrógenos deben ser técnicos que tengan experiencia y capacitación con las principales recomendaciones ya existentes para la instalación de grupos generadores. En la época en que nos encontramos la eficiencia de las cosas es muy importante no solo económicamente sino por el tiempo que demanda el crearlas, por tan motivo es recomendado el uso de software de dimensionamiento de los fabricantes de plantas eléctricas para crear los apropiados tamaños de los equipos. Se recomienda el actualizar las especificaciones técnicas a muchos de los ingenieros del campo del diseño, ya que los formatos con que cuentan están en muchos de los casos fuera de la tecnología actual, tanto para el motor como para los paneles de con trol.
165
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7 BIBLIOGRAFÍA Artículos de manuales: 1. Stamford, Publicación NºUCH-027S. “Manual de Instalación Servicio y
Mantenimiento” , 25 Edición, England, 9/98. 2. Perkins, Publicación TPD 1349S. “Manual del Usuario” , 4ta Edición, Inglaterra, marzo del 2000.
Libros: 3. Gordon S,J,. “Generación Eléctrica en Sitio”, 2da edición, Electrical Generating Systems Association, USA, 1993. 4. . Caterpillar Engine Division. “Application and Installation”, Caterpillar Engine Division, USA, May 1986. 5. Spectrum Detroit Diesel. “Manual de Capacitación MP-5706-S”, USA, 9/96. 6. Detroit Diesel / MTU. “Installation MP-5700”, USA, 9/93e. 7. Detroit Diesel / MTU. “Operation MP-6200”, USA, 5/05c.
Páginas web: 8. “Manual de servicio e instalación” , http://www.kohlernet.com/ 9. “Literatura técnica de plantas eléctricas marca DDC/MTU Power
Generation”, http://www.ddcmtupowergeneration.com/
166
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10. “Literatura
técnica de plantas eléctricas marca CATERPILLAR” ,
http://www.cat.com/
11. “Literatura
técnica
de
plantas
eléctricas
marca
PRAMAC” ,
http://www.pramac.com/ Software 12. “SizeRite 8.3.0”, de la marca Detroit Diesel Corp / MTU Power Generation. 13. “SpecBuldier 1.4.1”, de la marca Detroit Diesel Corp / MTU Power Generation.
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