Grupo electrógeno de emergencia:construcción, instalación, mantenimiento y cableado

Una descripción general del grupo electrógeno de emergencia

(Manuel Bolotinha)

Introducción al grupo electrógeno de emergencia

Hospitales, aeropuertos, centros comerciales y edificios de oficinas, solo por mencionar algunos ejemplos, son muy sensibles , en lo que se refiere a seguridad de personas y bienes , a cortes de energía causado por averías en medio (MV ) y baja tensión (LV ) redes de distribución e incluso en alta tensión (HV ^[1] ) redes de transmisión .

Cuando hay un corte de energía ocurre es necesario que los sistemas de comunicación, iluminación de emergencia, extractores de humo, estaciones de bombeo de agua contra incendios, seguridad, iluminación en edificios y otros sistemas y equipos eléctricos críticos, designados como cargas esenciales (o crítico ), continuar corriendo .

Para resolver tales problemas solución común es la instalación de LV grupos electrógenos de emergencia diesel , cuyas aplicaciones, características y procedimientos de instalación debe estar de acuerdo con IEC ^[2] Norma 60034.

Potencia nominal y puesta a tierra neutra del generador de emergencia

Potencia nominal de grupos electrógenos diésel de emergencia de baja tensión ^[3] depende del régimen de funcionamiento :en espera , principal y continua , como se define en ISO ^[4] Estándar 8528.

En régimen de espera la energía disponible suministrada por el grupo electrógeno varía con el valor de la carga durante la falta de suministro de energía normal y potencia de salida media es 70% de potencia nominal de reserva de emergencia . Operación típica de este régimen son 200 horas al año con un máximo de 500 horas al año .

En régimen principal la energía disponible suministrada por el grupo electrógeno varía con el valor de la carga por un período de tiempo ilimitado y potencia de salida media es 70% de potencia nominal principal . Pico de demanda típico del 100 % de ekW con calificación preferencial ^[5] con 10% de capacidad de sobrecarga para emergencia usar para un máximo de f 1 hora cada 12 horas; funcionamiento de sobrecarga no puede exceder las 25 horas por año .

En régimen continuo la salida está disponible sin variar la carga por tiempo ilimitado . Promedio de potencia de salida es 70 – 100% de la potencia nominal continua . Pico de demanda habitual es 100% de ekW nominal continuo para 100% de horas de funcionamiento .

Según las definiciones anteriores, es fácil entender que el mismo grupo electrógeno tiene diferentes potencias nominales para cada régimen de operación . Potencia nominal en régimen de espera es más alto que potencia nominal en primer régimen , que es más alto que potencia nominal en régimen continuo .

Potencia nominal de grupos electrógenos main se definirá en kVA o kW para un cos Φ (factor de potencia) ^[6] =0,8 . También es necesario definir la frecuencia de la red (50 Hz o 60 Hz ).

En la Tabla 1, a modo de ejemplo, se muestran los valores de potencia nominal (kVA ) de algunos grupos electrógenos del mismo fabricante y de la misma serie de fabricación , según el régimen de funcionamiento (f =50 Hz ).

Tabla 1 – Ejemplos de potencia nominal de grupos electrógenos de emergencia según régimen de operación

Como la red LV que el grupo electrógeno testamentos suministros eléctricos está aislado y tiene cargas desequilibradas , punto neutro de los devanados del alternador ^[7] está conectado directamente a tierra ya que este sistema de puesta a tierra neutral mejora el comportamiento del alternador con ese tipo de cargas .

Construcción y componentes del generador de emergencia

Consideraciones generales

Componentes principales de un grupo electrógeno son (ver Figura 1):

• Motor
• Alternador
• Ensamblaje principal/Marco.
• Batería de arranque y cargador.
• Sistema de lubricación.
• Sistemas de enfriamiento y escape, incluido el radiador .
• Sistema de combustible.
• Regulador de voltaje
• Tubo de escape y silenciador.
• Cuadro de control y seguimiento.

Figura 1:componentes principales de un grupo electrógeno

Motor

El motor que debe estar de acuerdo con la norma ISO 3046 es una máquina de combustión interna, ciclo de cuatro tiempos y generalmente alimentada con diésel (también hay modelos gasolina ). La potencia del motor debe ser adecuado para la potencia nominal del alternador .

Componentes principales del motor son :

• Regulador de velocidad electrónico , normalmente con una variación de ± 0,25
• Control de aceleración y palanca de marcha y parada
• Anillo de acero estándar para asegurar una conexión rígida al sistema de acoplamiento de la caja del alternador
• Volante y unión elástica para acoplamiento de alternador

El motor debe empezar y funcionar al menos 8 horas a plena carga , seguido de 1 hora de sobrecarga del 10 % bajo las condiciones de temperatura especificadas . El motor debe tener arranque eléctrico , qué hora no será superior a 10 s .

Motor refrigeración se puede hacer por circulación de aire o agua , en un circuito cerrado con un radiador . Para mejorar motor puesta en marcha se debe prever un aceite, agua o aire comburente sistema de precalentamiento (generalmente resistencias ), que debe funcionar con el aumento de temperatura de grasa Carter .

Alternador

El alternador es de tipo síncrono, monofásico o trifásico, autoexcitado, regulado y ventilado; la ventilación del alternador será realizado por una turbina coaxial de eje .

Las principales características de los alternadores son:

• Tensión nominal:230 V (alternadores monofásicos ); 400/230 V (alternadores trifásicos ).
• Frecuencia nominal:50 Hz o 60 Hz .
• Potencia nominal (dependiendo del régimen de operación – ver Sección 2).
• Factor de potencia:normalmente 0,8 .
• Clase de aislamiento:generalmente H .

Clase aislante de alternadores se establecen, según la norma IEC 60085, teniendo en cuenta la temperatura máxima que pueden soportar los devanados , ya que temperatura es a menudo el factor principal que contribuye al envejecimiento del material aislante . En la Tabla 2 se muestran las clases de aislamiento de los alternadores.

Tabla 2 – Aislamiento de alternadores

Otras características de los alternadores que se deben considerar son:

• Supresión de interferencias de radio.
• Distorsión armónica:≤ 2 % descargar; ≤ 3,5 % con carga equilibrada .
• Regulación de voltaje:±1.5% para variaciones sin carga y con carga completa , factor de potencia entre 8 y 1 y variaciones de velocidad de ± 4,5 % .
• Capacidad para recuperar voltaje hasta 3 % de tensión nominal dentro de 3 s , cuando está a plena carga se aplica repentinamente con cos Φ =0,8 .
• Capacidad para soportar corrientes de cortocircuito de hasta el 300 % de corriente nominal durante 5 s antes de la actuación de los dispositivos de protección internos .

Otros componentes y sistemas

El marco de montaje del motor y alternador (e incluso del deposito diario de gasoil ) suele construirse con perfiles de acero estándar , electrosoldados y soportes antivibratorios se instalará; estos perfiles deben ser calculados para que la auto oscilación vertical debe estar alrededor de 7 Hz .

La batería de arranque es plomo-ácido tipo y conectado a un cargador de batería que asegurará el cargo de mantenimiento de la batería y normalmente se instala en el panel de control y monitoreo .

Tuberías de escape debe incluir un silenciador (ver Figura 2) y una conexión flexible desde la salida de escape del motor hasta el tubo de salida . Tanto el silenciador como las tuberías deben estar aisladas térmicamente con lana de vidrio recubierta con lámina de aluminio .

Figura 2:tubería de escape de un grupo electrógeno

Sistema de combustible incluye el tanque diario (con indicador de nivel e interruptores de nivel máximo y mínimo ) y debe tener tal capacidad que asegura el grupo electrógeno funciona durante un período de tiempo definido , a potencia nominal a plena carga para el régimen de funcionamiento establecido.

Este sistema también puede incluir una eventual cisterna diesel, bombas de transferencia de tanque diario ( manual y eléctrico ) y las tuberías necesarias .

Panel de Control y Seguimiento

En el panel de control y seguimiento se instalará el siguiente equipo:

• Equipo de medida (amperímetros; voltímetros; frecuencímetro ).
• Equipos de control y seguimiento:pulsadores de arranque y parada; colector de aceite; termómetro de agua.
• Interruptor de control con 4 posiciones:Automático/Manual/Prueba/Fuera de servicio .
• Sistema automático de arranque y parada del grupo electrógeno.
• Disyuntor para protección del alternador.
• Lámparas de control.
• Parada de emergencia sistema del motor.
• Cargador de batería (consulte la Sección 3.4).
• Equipos de control y monitorización de todos los componentes auxiliares del grupo electrógeno.

Procedimientos de instalación del grupo electrógeno de emergencia

Grupos electrógenos normalmente se instalan en interiores , en una sala dedicada , que deberá estar provista de rejillas de entrada y salida , calculado para asegurar el caudal de aire necesario para la refrigeración de los equipos .

Rejilla de salida de aire se instala frente al radiador y deberá permitir un fácil desmontaje para desmontaje del grupo electrógeno . En situaciones donde no es posible asegurar el flujo de aire requerido para el enfriamiento del grupo electrógeno es necesario instalar radiador separado del motor .

En estas situaciones, enfriamiento del grupo electrógeno se realiza mediante circulación de agua dulce en un circuito cerrado , utilizando una bomba centrífuga . Temperatura es termostáticamente disipación de calor controlada y se logra mediante radiador , instalado en el circuito primario y un fan . El radiador debe tener un bajo nivel de ruido y debe montarse sobre soportes antivibratorios .

La figura 3 ofrece un ejemplo de lo que se explicó anteriormente.

Figura 3 – Esquema de instalación de un grupo electrógeno con radiador separado

Si el nivel de ruido del grupo electrógeno es demasiado alto según las normas de ruido , es decir, en circunstancias en las que el equipo está instalado al aire libre , el grupo electrógeno debe instalarse dentro de un recinto , como se muestra en la Figura 4.

Figura 4:grupo electrógeno dentro de un recinto

Mantenimiento de Grupo Generador de Emergencia

Como se menciona en la Sección 1 conjuntos de generadores juegan un papel crítico en seguridad de personas y bienes de determinadas instalaciones eléctricas y por ello es importante establecer un programa de mantenimiento preciso que debe incluir:

• Ejecutar mensualmente, o dos veces al mes, en condiciones sin carga durante un período de 4 horas (para asegurar que se ejecutará cuando sea necesario ).
• Funcionamiento manual.
• Arranque del grupo electrógeno en caso de ausencia de tensión de red y verificación del funcionamiento del interruptor automático inversor.
• Inspección visual.
• Verificación de conexión a tierra de neutro y todas las partes metálicas.
• Verificación del nivel de aceite y
• Estado de la batería (inspección visual; medición de tensión de los elementos; situación del electrolito).

Arranque del Generador. Sistema de Transferencia Automática

Grupo electrógeno puesta en marcha debo automático , cuando hay una subtensión o una tensión de secuencia negativa en la fuente de alimentación red y se realiza a través de un sistema de automatismo instalado en el panel de control y monitoreo del grupo electrógeno . Este sistema de automatismo proporcionará también la desconexión y la parada del grupo electrógeno cuando el voltaje de la red vuelve a la normalidad .

El sistema de automatismo referido anterior controlará el sistema de transferencia automática , en lo sucesivo denominado interruptor inversor automático , y debe asegurar un número de ensayos consecutivos de puesta en marcha (nunca menos de 3 ) con un tiempo entre ensayos ese es el tiempo requerido para regeneración de batería .

Interruptor inversor automático , que preferiblemente se instalará en el cuadro principal de entrada , debe proporcionar transferencia de cargas esenciales al grupo electrógeno fuente de alimentación cuando una perturbación en el voltaje de la red ocurre y proporcionar la retransferencia de esas cargas a fuente de alimentación de red cuando la situación vuelva a la normalidad .

El interruptor inversor automático se puede construir con 2 de los siguientes equipos:

• Disyuntores.
• Interruptores en carga.
• Contactores.

Esos equipos deben tener un enclavamiento mecánico y eléctrico para evitar la asociación en paralelo entre la red y el grupo electrógeno .

Todas las centralitas debe tener equipo de desconexión (disyuntor; interruptor en carga; contactor ) para dividir las cargas entre esencial y no esenciales , para evitar estas cargas ser alimentado por el grupo electrógeno .

La Figura 5 muestra un ejemplo de un diagrama esquemático de un sistema de transferencia.

Figura 5:Diagrama esquemático del sistema de transferencia

Cableado y conexión de generador portátil

Puede cablear y conectar un generador portátil al sistema de suministro doméstico por tres métodos aquí .

^[1] HV :U_s ≥ 60kV; MV :1 kV s ≤ 49,5 kV; LV :U_s ≤ 1kV . U_s es la tensión nominal de la red.

^[2] CEI :Comisión Electrotécnica Internacional.

^[3] En adelante utilizaremos la expresión grupos electrógenos para referirse a grupos electrógenos de emergencia diésel de baja tensión .

^[4] ISO :Organización Internacional de Normalización.

^[5] ekW :Potencia activa eléctrica.

^[6] porque Φ :factor de potencia.

^[7] Consulte la Sección 3.3.

Sobre el autor:Manuel Bolotinha

-Licenciatura en Ingeniería Eléctrica – Energía y Sistemas de Potencia (1974 – Instituto Superior Técnico/Universidad de Lisboa)
– Maestría en Ingeniería Eléctrica e Informática (2017 – Faculdade de Ciências e Tecnologia/Nova Universidad de Lisboa)
– Consultor Senior en Subestaciones y Sistemas de Potencia; Instructor profesional