¿Cómo dimensionar un generador? Portátil, de respaldo y en espera para aplicaciones domésticas y comerciales

¿Cómo calcular el generador de tamaño adecuado para aplicaciones domésticas y comerciales?

Un generador es una alternativa adecuada para proporcionar energía eléctrica donde y cuando la necesite en caso de corte de energía y corte de energía de emergencia, apagones, sitios de construcción, campamentos, exteriores y vehículos recreativos ( vehículos recreativos), aplicaciones, etc.

Se puede conectar un generador al panel de servicio principal a través de ATS (interruptor de transferencia automática). Puede hacerlo obteniendo un permiso de construcción con la ayuda de un electricista calificado y con licencia. Hay varios generadores disponibles para pociones pequeñas, medianas y grandes; el tipo de generador (como portátil, de respaldo, de respaldo para el hogar o comercial) depende de los requisitos de carga y las aplicaciones.

En la siguiente publicación, mostraremos cómo encontrar el tamaño adecuado de generador para aplicaciones domésticas para diferentes escenarios, como circuitos completos o seleccionados y tipos de cargas, etc.

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¿Qué tamaño de generador portátil necesito para aplicaciones domésticas?

Por lo general, se prefiere un generador portátil para puntos de carga pequeños y seleccionados en una casa. No importa si elige circuitos seleccionados o cargas completas conectadas al panel principal, tendrá que encontrar la potencia nominal de todos los aparatos y sumarlos para obtener el valor estimado del generador en kW.

Tenga en cuenta que la mayoría de los electrodomésticos, como los circuitos de iluminación general, son cargas resistivas y puede agregar el valor exacto de este tipo de cargas. En el caso de cargas inductivas altas (como compresores, estufas eléctricas, acondicionadores de aire, etc.), la corriente y el vataje de arranque son mayores que los amperios y el vataje de funcionamiento. No te preocupes, lo haremos en el siguiente ejemplo resuelto.

Tenga en cuenta que los alternadores y los generadores siempre se clasifican en kVA (kilovoltios-amperios), pero en nuestros ejemplos, expresaremos la clasificación del generador en kW (kilovatios). ya que lo usamos en el lado de la carga, donde la mayoría de los electrodomésticos se clasifican en vatios.

Para conocer la potencia nominal de un dispositivo, simplemente consulte los datos de la placa de identificación impresos en él. Si no está disponible, puede multiplicar el voltaje por el amperaje para obtener el valor del vataje. Por ejemplo, la potencia nominal de un ventilador de 120 V y 0,8 A es de 96 W, es decir, (120 voltios x 0,8 amperios =96 vatios).

En resumen, puede usar la siguiente fórmula para calcular la potencia nominal de un electrodoméstico.

P =V x I

Dónde:

• P =Potencia en vatios
• V =Voltaje en voltios
• I =Corriente en Amperios

En palabras sencillas, 

Potencia en vatios =voltaje en voltios x corriente en amperios

vatio =voltios x amperios

VA o W es la unidad básica de energía eléctrica. Para valores más altos, usamos k (kilo), p. 1000W =1kW. Simplemente puede encontrar la W de la A y viceversa utilizando la calculadora de vatios a amperios y la calculadora de amperios a vatios respectivamente.

Dimensionamiento de un generador portátil

Ahora, veamos un ejemplo resuelto sobre dimensionar un generador portátil de acuerdo a nuestras necesidades.

Ejemplo:

¿Cuál es el tamaño adecuado de generador portátil para los siguientes electrodomésticos?

Carga pequeña

• 4 No. de ventiladores cada uno de 80W =320W
• 4 No de luz LED cada uno de 25W =100W
• 2 No. de televisores LCD cada uno de 120 W =240 W
• 1 número de computadora portátil con 110 W =110 W
• 2 No de cargador de teléfono cada uno de 25 W =50 W
• Lavavajillas:120 V x 8 A =1200 VA =0,96 kW
• Triturador de basura =120 V x 6 A =960 VA =0,72 kW
• Otra carga general de electrodomésticos pequeños =1,5 kW

Carga pequeña total =320 W + 100 W + 240 W + 110 W + 50 W + 960 W + 720 W + 1,5 kW

Carga pequeña total =4 kW

Carga grande

• Aire acondicionado:240 V x 15 A =3,6 kW
• Rango eléctrico:240V x 25A =6 kW
• Calentador eléctrico:240V x 30A =7,2 kW
• Secadora de ropa:240 V x 10 A =2,4 kW
• Compresor de aire de 1 HP (746 W) (motor tipo L) =120 V x 5 A x 6* =3,6 kilovatios
• Sierra circular (motor universal tipo G) =120 V x 5 A x  3* =1,8 kilovatios

Puede que hayas notado que hemos multiplicado x6 y x3 con el motor tipo L de 1HP y el motor universal tipo G. Esto se debe a que este tipo de motor toma corrientes de arranque iniciales muy altas y funciona sin problemas con corriente de carga normal cuando alcanza la velocidad de funcionamiento.

Además, debemos tener en cuenta el factor de demanda, ya que sabemos que no todos los electrodomésticos funcionarán a la vez de forma continua. Por ejemplo, un calentador y un acondicionador de aire no funcionarán al mismo tiempo. En este caso, contaremos el electrodoméstico con la clasificación más alta (calentador eléctrico en nuestro caso, ya que su potencia nominal (7,2 kW) es mayor que el aire acondicionado, que tiene 6 kW). (Artículo 220.82(C) de NEC®). Y el factor de demanda permitido para un calentador eléctrico de 7,2 kW es de 5,76 kW (NEC Table 220.55). La cocina eléctrica está excluida ya que solo funciona durante un breve período de tiempo.

Factor de demanda para carga pequeña

• Autonomía eléctrica:=3,6 kW
• Calentador eléctrico:=5,76 kW ahora (después del factor de demanda 7,2 kW)
• Secadora de ropa:=2,4 kW
• Compresor de aire de 1 HP (746 W) (motor tipo L) =120 V x 5 A x 6* =3,6 kilovatios
• Sierra circular (motor universal tipo G) =120 V x 5 A x  3* =1,8 kilovatios

Carga grande total después del factor de demanda =3,6 kW + 5,76 kW + 2,4 kW + 3,6 kW + 1,8 kW = 17,16 kW.

Del mismo modo, nadie utiliza toda la carga eléctrica conectada a la vez, como ventiladores, puntos de iluminación, secadores de pelo, lavadoras, cocinas eléctricas, etc. De acuerdo con (NEC Table 220.42), los primeros 3 kVA o kW deben clasificarse al 100 %, mientras que la carga restante puede clasificarse a un factor de demanda del 35 %.

Factor de demanda para carga pequeña

Carga pequeña total =4 kW

• Los primeros 3 kW al 100 % =3 kW
• 1 kW restante (4 kW – 3 kW) al 35 % =350 W

Carga pequeña total después del factor de demanda =3 kW + 350 W = 3,35 kW.

Ahora la carga total en vatios (carga pequeña + carga grande) = 17,16 kW + 3,35 kW =20,51 kW

20 % de expansión futura

Finalmente, agregue una carga de expansión futura del 20 al 25 % al valor calculado. De esta manera, puede conectar sin problemas una carga adicional en el futuro al generador. Además, esta capacidad extra grande manejará fácilmente los picos de voltaje y los transitorios, etc. Además, ampliará la vida útil del generador, ya que hacer funcionar un generador al 100 % de la carga nominal continuamente acortará la vida útil del generador.

En resumen, agregando un 20 % adicional de capacidad de vataje al generador nominal:

• Puede agregar carga adicional en el futuro sin afectar la eficiencia del generador.
• Manejará fácilmente el voltaje transitorio y los picos de carga repentinos durante la operación.
• Reducirá el ruido no deseado del generador.
• Ampliará la esperanza de vida del generador, ya que si se hace funcionar el generador al 100 % de la carga nominal al mismo tiempo, se reducirá la vida útil del generador.

Al hacerlo, el 20 % de potencia adicional del valor total calculado de 20,51 kW

20,51kW + 20% =4,1kW

Ahora el tamaño total requerido del generador sería:

20,51kW + 4,1kW

Tamaño requerido del generador:24,61 kW.

El siguiente tamaño de generador disponible y adecuado es 25 kW .

Dimensionamiento de un generador comercial para energía de reserva y respaldo

Un generador portátil, también conocido como grupo electrógeno de emergencia, como su nombre indica, proporciona energía cuando y donde se necesita en caso de un apagón de emergencia. Por otro lado, el generador de respaldo y de reserva siempre está conectado al panel principal a través de interruptores ATS y circuitos electrónicos automáticos donde restablecen automáticamente la energía eléctrica en segundos cuando la energía principal no está disponible de los proveedores de servicios de energía eléctrica debido a múltiples razones.

Los generadores comerciales se utilizan para aplicaciones a gran escala y lugares donde la empresa opera las 24 horas del día, como centros turísticos, restaurantes y tiendas minoristas, estaciones de servicio, instituciones bancarias y financieras, centros de seguridad y hospitales, plantas de fabricación, etc.

Tenga en cuenta que los generadores comerciales de respaldo a gran escala requieren un plan de diseño e instalación adecuados y el cumplimiento de los requisitos del Código Eléctrico Nacional (NEC) (700, 701, 702 y 708). Dado que las aplicaciones y operaciones de los mismos dispositivos son diferentes para diferentes usuarios y clientes según los requisitos del sistema, se puede dimensionar un generador de energía de respaldo comercial utilizando los siguientes métodos.

Medición de la capacidad de kW a plena carga

Este es un método basado en un cálculo bastante simple. Simplemente elija un medidor de amperios (o un amperímetro de abrazadera) y mida la corriente de carga completa en amperios de cada tramo (servicio eléctrico que ingresa al panel principal) durante el uso máximo. Simplemente agregue los tres valores para obtener el amperaje total para la instalación de servicio.

Si el sistema de cableado es trifásico, simplemente divida el total de amperios medidos entre 3. De lo contrario, divida los amperios medidos entre 2 para una sola fase. Ahora, multiplique los amperios resultantes por el voltaje de suministro (por ejemplo, 120 V, 230 V o 240 V, etc.). De esta manera, obtendrá la potencia nominal requerida por la instalación. Ahora, divida por 1000 para obtener el tamaño del generador en kW. Finalmente, agregue un 20 % de capacidad de vataje adicional al valor calculado. Este es el tamaño estimado y necesario del generador requerido para la instalación deseada.

Calcule la capacidad requerida del generador tomando medidas de corriente a plena carga durante el uso máximo en el panel de servicio. Use un amperímetro de abrazadera en cada tramo del servicio eléctrico y sume las medidas. Esto proporciona el total de amperios utilizados por la instalación.

Ejemplo:

¿Qué tamaño de generador comercial necesito en el siguiente escenario?

Panel de Servicio, Monofásico, 240V

• Amperio en la pata 1 =175A
• Amperio en la pata 2 =165A

Solución:

Solo suma los dos valores y divide por 2.

175A + 165A =340A

340A ÷ 2 =170A.

Como el voltaje de servicio es monofásico, es decir, 240 V (US-NEC), simplemente multiplique el valor promedio de la corriente medida.

170A x 240V =40,800W

Simplemente divide por 1000 para obtener la calificación de kW

40.800 W ÷ 1000 =40,8 kW.

Ahora agregue el 20 % de capacidad adicional para futuras cargas.

40,8 kW + 20 % =8,16 kW.

Ahora agregue la potencia nominal calculada más la futura carga de expansión de 8,16 kW.

40,8 kW + 8,16 kW =48,96 kW

El siguiente generador comercial de tamaño adecuado disponible es de 50 kW . Siga los artículos NEC (700, 701, 702 y 708) mientras calcula los kW a plena carga para dimensionar un generador comercial.

Capacidad de carga completa de la utilidad 

Esta es la forma más fácil de encontrar el tamaño de los generadores comerciales, especialmente para las empresas que operan las 24 horas del día. Para hacerlo, solo evalúe y analice la factura de servicios públicos de los proveedores de energía. Puede encontrar el factor de demanda máxima y el uso de energía sobre bases mensuales y anuales. Simplemente elija el valor de demanda pico más alto en kW y agregue un 20 % como capacidad adicional para la carga futura. Este es el valor estimado de la calificación de kW del generador requerido.

Capacidad de kW a plena carga del motor extensivo

En este método, seleccione el tamaño de motor más grande entre otros que se encienden y apagan con frecuencia para diferentes aplicaciones. Puede multiplicar el amperaje de este motor grande por su voltaje nominal para determinar la potencia nominal.

Ahora haz lo mismo, p. encuentre la potencia nominal de motores pequeños y cargas que no sean motores y súmelas todas. Finalmente, agregue un 20% de capacidad de expansión futura al valor calculado como se muestra en el primer ejemplo. Divida el valor calculado por 1000 para obtener la clasificación de kW del generador. Así es como dimensionan un generador comercial utilizando la capacidad de carga completa de un motor extenso.

Medida de pie cuadrado

Este método es comúnmente utilizado por aplicaciones minoristas para dimensionar un generador comercial.

En este método, agregan 10 vatios por pie cuadrado para aplicaciones minoristas, mientras que 5 vatios por pie cuadrado para otras aplicaciones generales y comerciales. Por ejemplo, para determinar el tamaño del generador:

• Aplicaciones minoristas =75 kW + 10 W por pie ²
• Otras aplicaciones generales =75 kW + 5 W por pie ²