conj gen maplicac cummins.pdf

7/27/2019 Conj Gen MAplicac Cummins.pdf

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Manual de AplicaciónConjuntos Generadores enfriados con Líquido

Nuestra energía trabajando para ti.™



Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Rev. mayo 2010

GARANTÍA vii

1 – INTRODUCCIÓN 1-2

Generalidades 1-2

Acerca de Este Manual 1-2

Manuales Relacionados a la Aplicación 1-3

Seguridad 1-4

2 – DISEÑO PRELIMINAR 2-2

Generalidades 2-2

Requerimientos de Potencia 2-2

Requerimientos Generales 2-2

Requerimientos Específicos 2-2

Tipos y Capacidades del Sistema 2-3

El Diagrama Unifilar 2-4

Lineamientos para los Rangos de Potencia del Conjunto Generador 2-4

Potencia En Espera 2-4

Potencia Primaria 2-5

Potencia de Carga Base (Potencia Continua) 2-6

Dimensionamiento 2-6

Consideraciones de la Ubicación 2-6

Consideraciones para la Ubicación en el Exterior 2-7

Consideraciones para la Ubicación en el Interior 2-8

Consideraciones para la Selección del Combustible 2-9Combustible Diesel 2-9

Combustible Biodiesel 2-10

Gas natural 2-10

LPG (Gas Licuado de Petróleo) 2-10

Gasolina 2-10

Combustibles Sustitutos 2-10

Consideraciones Ambientales 2-11

Ruido y Tratamiento del Ruido 2-11

Niveles y Regulaciones del Ruido 2-11

Regulaciones para las Emisiones del Escape del Motor 2-11

Regulaciones para el Almacenamiento del Combustible 2-11

Protección contra Incendios 2-12Cuestionario del Diseño Preliminar 2-13

3 – IMPACTO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN LA DIMENSIÓN DEL GENERADOR 3-2

Generalidades 3-2

Aplicaciones y Rangos de Servicio 3-2

Rangos de Servicio del Conjunto Generador 3-2

Aplicaciones Obligatorias y Opcionales 3-2

Entendiendo las Cargas 3-3

Requerimientos de Arranque y funcionamiento de las Cargas 3-3

Secuenciado la carga por pasos 3-4

Tipos de Cargas 3-4

Características de la Carga 3-12

ÍNDICE

i




Rev. mayo 2010

4 – SELECCIÓN DEL EQUIPO 4-3

Generalidades 4-3

Alternadores 4-3

Voltaje 4-3

Aislamiento y Capacidades 4-3

Devanados y Conexiones 4-5

Fundamentos y Excitación 4-5

Motores 4-11

Gobernadores 4-11

Sistemas de Arranque del Motor 4-11

Controles 4-13

Basados en Relevadores 4-13

Con Base Electrónica (Microprocesador) 4-14

Electrónicos de “Autoridad Total” 4-14

Opciones de Control 4-15

Accesorios y Opciones 4-15

Seguridades de los controles y Anunciadores 4-15

Interruptores de Circuito de la Línea Principal 4-15

Baterías y Cargadores de Batería 4-16

Sistemas de Escape y Silenciadores 4-17

Casetas (Cabinas) 4-18

Configuraciones de Enfriamiento y Ventilación Alternas 4-18Sistemas de Mantenimiento del Nivel de Aceite Lubricante 4-19

Dispositivos de Calentamiento para Conjuntos Generadores En Espera 4-19

Tanques de Combustible (Diesel) 4-21

Montaje de Aisladores de Vibración 4-22

Equipo de Conmutación de Energía 4-22

Necesidades Adicionales del Equipo 4-23

5 – DISEÑO ELÉCTRICO 5-3

Generalidades 5-3

Diseños Típicos del Sistema Eléctrico 5-3

Lineamientos Generales 5-3

Requerimientos 5-4

Recomendaciones 5-4Sistemas Típicos de Bajo Voltaje 5-5

Sistemas Típicos de Medio y Alto Voltaje 5-7

Elegir un Transformador para el Generador 5-8

Generadores Sencillos versus Paralelos 5-12

Sistemas Combinados de Generador y Servicios 5-14

Distribución de Energía 5-16

Conexiones Eléctricas 5-17

Generalidades 5-17

Conexiones de Energía CA al Generador 5-18

Conductores de Energía CA 5-19

Carga con Factor de Potencia Adelantado 5-21

ii




Rev. mayo 2010

Aterrizado del Sistema y el Equipo 5-22

Coordinación Selectiva 5-23

Falla y Protección de Sobre-Corriente con Conjuntos Generadores 5-25

Dimensionar un Interruptor de Circuito del Generador de Línea Principal 5-25

Fuentes del Conjunto Generador 5-26

Protección de Sobrecargas de los Generadores 5-27

Voltaje Medio, Todas las Aplicaciones 5-30

6 – DISEÑO MECÁNICO 6-5

Cimentación y Montaje 6-5

Montaje del Generador y Aislamiento de Vibraciones 6-5

Medidas de la Cimentación 6-5

Cimentación para el Aislamiento de la Vibración 6-6

Aisladores de Vibración 6-7

Resistencia a Terremotos 6-9

Protección Contra Tirones del Cableado de Energía y Control 6-9

Sistema de Escape 6-9

Lineamientos Generales del Sistema de Escape 6-9

Cálculo del Sistema de Escape 6-12

Enfriamiento del Motor 6-15

Requisitos 6-15

Recomendaciones 6-17

Generalidades 6-17 Tipos de Sistemas de Enfriamiento 6-18

Sistemas de Enfriamiento Suministrados de Planta 6-19

Sistemas de Enfriamiento Suministrados No-de-Planta 6-19

Refrigerante 6-29

Altitud y Temperatura Ambiente 6-31

Enfriamiento del Alternador 6-31

Obstrucción del Sistema de Enfriamiento 6-31

Calidad del Servicio 6-32

Aplicaciones Móviles 6-32


Radiador Montado en Patín 6-33

Radiador Remoto 6-33Sistema de Radiador Remoto con Tipo de Deaereación 6-35

Radiador Remoto con Bomba de Enfriamiento Auxiliar 6-35

Radiador Remoto con Pozo Caliente 6-36

Enfriamiento del Motor de Circuito Múltiple – Radiadores Remotos 6-37

Radiadores para Aplicaciones de Radiador Remoto 6-38

Enfriamiento de Combustible con Radiadores Remotos 6-40

Cálculos de Dimensionamiento para Tubería de Enfriamiento 6-41

Ventilación 6-42

Generalidades 6-42

Requisitos 6-43


iii




Rev. mayo 2010iv

Determinando los Requisitos de Flujo de Aire 6-47

Requisitos del Diseño de Entrada y Salida de la Ventilación del Cuarto 6-47

Calculando el Área de Flujo Efectivo de Entrada/Salida 6-48

Lineamientos para el Diseño de la Entrada y la Salida 6-49

Presión Negativa en el Cuarto del Conjunto Generador 6-49

Ventilación del Cárter del Motor 6-50

Restricción del Flujo de Aire 6-50

Ventilando Conjuntos Generadores Múltiples 6-51

Operación de las Persianas 6-52

Muros de Bloqueo 6-52

Filtrado del Aire de Ventilación 6-52


Verificación del Sistema 6-53


Cálculos del Flujo de Aire 6-55

Prueba en Campo de los Sistemas de Ventilación 6-56

Ventilación del Radiador Montado en el Patín 6-56

Ventilación con Aplicaciones de Intercambiador de Calor o Radiador Remoto 6-58

Ejemplo del Cálculo del Flujo de Aire de Ventilación 6-58

Suministro de Combustible 6-59

Suministro de Combustible Diesel 6-59

Tubería de Combustible Diesel 6-65 Tanque de Combustible Sub-Base 6-66

Tanques de Día 6-66

Suministro de Combustible Gaseoso 6-66

Calidad del Combustible Gaseoso 6-67

Diseño del Sistema de Combustible del Conjunto Generador 6-69

Diseño del Sistema de Combustible del Sitio 6-69

Cálculos de Presión del Combustible Sistema de Combustible Gaseoso 6-71

Reducir el Ruido en Aplicaciones del Conjunto Generador 6-73

La Ciencia del Ruido 6-73

Ruido del Conjunto Generador 6-75

Estructura de Reducción – Ruido Transmitido 6-76

Reducir el Ruido en el Aire 6-76Casetas con Atenuación del Sonido (Cabinas) 6-76

Desempeño del Silenciador del Escape 6-77

Protección Contra Incendios 6-77

Diseño del Cuarto del Equipo 6-78

Consideraciones Generales 6-78

Instalaciones Arriba del Techo 6-79




Rev. mayo 2010v

7 – Cuestionario de Salud, Seguridad y Medio Ambiente 7-2

Cuestionario para el Proyecto e Instalación 7-2

Cuestionarios de Instalación – Abierto 7-6

Cuestionarios de Instalación – Cerrado 7-8

Cuestionario de Pre - Arranque 7-11

Cuestionario de Arranque 7-13




Rev. mayo 2010vi

APÉNDICE A A-3

Dimensionamiento de Conjuntos Generadores con GenSizet A-3

Generalidades A-3

Parámetros del Proyecto A-4

Metiendo las Cargas A-6

Definición de Términos A-7

Cálculos Detallados de la Carga A-8

Cálculos Misceláneos de la Carga A-11

Metiendo las Cargas en Pasos A-12

Consideraciones de los Pasos de la Carga A-12

Lineamientos de la Secuencia en Pasos A-12

Recomendaciones y Reportes A-13

Reportes A-17

APÉNDICE B B-2

Arranque del Motor con Voltaje Reducido B-2

Una Comparación de los Métodos para el Arranque del Motor B-2

Arranque del Motor con Voltaje Pleno B-2

Arranque del Motor con Autotransformador, Transición Abierta B-3

Arranque del Motor con Autotransformador, Transición Cerrada B-3

Arranque del Motor con Reactor, Transición Cerrada B-4

Arranque del Motor con Resistencia, Transición Cerrada B-4

Arranque del Motor Delta-Estrella, Transición Cerrada B-5

Arranque del Motor con Devanado Partido, Transición Cerrada B-5

Arranque del Motor con Rotor Devanado B-6 Arranque del Motor Síncrono B-6

Nota de Aplicación General B-7

APÉNDICE C C-2

Voltajes y Suministros Mundiales C-2

APÉNDICE D D-2

Fórmulas Útiles D-2

APÉNDICE E E-2

Mantenimiento y Servicio E-2

Diario E-2

Semanal E-2

Mensual E-2

Semestral E-3 Anual E-3

APÉNDICE F F-2

Códigos y Estándares F-2

Estándares de Productos Relacionados F-2

Modificación de Productos F-2

APÉNDICE G G-2

Glosario G-2

APÉNDICE H H-2

Lista de Figuras H-2

APÉNDICE I I-1

Lista de Tablas I-2




Rev. mayo 2010

Garantía: Este manual se publica únicamente para propósitos

de información y no debe considerarse que incluya todo. Si

se requiere de más información, consulte a Cummins Power

Generation. La venta del producto mostrado o descrito en esta

literatura está sujeta a los términos y condiciones descritos en

las políticas apropiadas de venta de Cummins Power Generation

u otros convenios contractuales entre las partes. Esta literatura

no está pensada para ningún contrato ni lo amplía o se agrega

a él. La única fuente que gobierna los derechos y reparaciones

de cualquier comprador de este equipo es el contrato entre el

comprador y Cummins Power Generation.

NO SE HACE NINGUNA GARANTÍA, EXPRESA O IMPLÍCITA,

INCLUYENDO LAS GARANTÍAS DE COMPATIBILIDAD PARA

UN PROPÓSITO O COMERCIALIZACIÓN EN PARTICULAR,

O LAS GARANTÍAS QUE SURJAN DEL CURSO DEL TRATO

O USO, CON RELACIÓN A LA INFORMACIÓN,

RECOMENDACIONES Y DESCRIPCIONES CONTENIDAS EN

EL PRESENTE. Cada cliente es responsable del diseño y

funcionamiento de los sistemas de su edificio. No podemos

garantizar que las especificaciones de los productos de

Cummins Power Generation son los apropiados y suficientespara sus propósitos. Usted debe estar satisfecho en cuanto

a ese punto.

vii

Garantía

En ningún caso Cummins Power Generation será responsable

con el cliente o el usuario en el contrato, de agravio (incluyendo

negligencia), estricta responsabilidad legal o por otro lado de

ningún daño especial, indirecto, incidental o resultante o pérdida

sea la que fuere, incluyendo pero no limitado al daño o pérdida

del uso del equipo, planta o sistema de potencia, costo o

capital, pérdida de potencia, gastos adicionales en el uso de

instalaciones de energía existentes, o reclamaciones contra el

comprador o usuario por sus clientes resultantes del uso

de la información, recomendaciones y descripciones contenidas

en la presente.




Rev. mayo 2010

CAPÍTULO 1 ÍNDICE

1 – INTRODUCCIÓN 1-2

Generalidades 1-2

Acerca de Este Manual 1-2

Manuales de Aplicación Relacionados 1-3

Seguridad 1-3

1-1




Rev. mayo 2010

Generalidades

El mundo está haciendo más y más dependiente de la

electricidad. Los suministros de energía eléctrica son críticos

casi para cualquier instalación y un suministro eléctrico confiable

es vital a un número de instalaciones en aumento. Las

instalaciones como los grandes edificios de oficinas y plantas,

así como las instalaciones de telecomunicaciones, centros de

datos y proveedores de servicio de Internet, dependen que la

energía eléctrica esté disponible las 24 horas del día, siete días

a la semana esencialmente sin interrupciones. Esta necesidad

también está estimulada por la continua proliferación de

computadoras electrónicas para el procesamiento de datos,

control de procesos, sistemas de apoyo a la vida y las

comunicaciones mundiales – de las cuales todas exigen un

flujo continuo e ininterrumpido de energía eléctrica. Más allá

de las preocupaciones por la confiabilidad, existen incentivos

económicos en crecimiento que favorecen la instalación de

conjuntos moto-generadores en el lugar. Como resultado, los

conjuntos moto-generadores rutinariamente están siendo

especificados para la construcción de edificios nuevos así

como para actualizaciones. Proporcionan energía de

emergencia en el caso de la falla del servicio de energía y sepueden usar para reducir el costo de la electricidad donde la

estructura y política de la tarifa del servicio local, los hacen

una opción viable. Debido a su importante papel, los conjuntos

generadores deben especificarse y aplicarse de tal manera

que proporcionen energía eléctrica confiable de la calidad y

capacidad requeridas.

El suministro eléctrico de energía primaria, tanto para

comunidades remotas que no tienen el servicio de la red de

energía eléctrica comercial, como para aquellos sitios donde

la red de energía comercial por alguna razón no está disponible

por periodos prolongados, también se está convirtiendo enun requisito, en lugar de un lujo, para muchos usuarios.

Sin importar para qué se piensa usar la energía en el sitio, la

confiabilidad del servicio del equipo en el sitio, el desempeño

y la efectividad en costos son preocupaciones primarias de

los usuarios. El propósito de este manual es el de proporcionar

una guía para los diseñadores del sistema y las instalaciones

para la selección del equipo apropiado para una instalación

específica y, el diseño de las instalaciones, para que se

satisfagan las necesidades de estos sistemas comunes.

1-2

1 - INTRODUCCIÓN

Acerca de este Manual

Este manual describe la especificación y la aplicación de

conjuntos generadores estacionarios, enfriados con líquido, a

diesel y encendidos por chispa – conocidos en este manual

como “conjuntos generadores”. Este manual consiste de siete

secciones principales: Diseño Preliminar, Impacto de la Carga

Eléctrica en el Dimensionamiento del Generador, Selección del

Equipo, Diseño Eléctrico, Diseño Mecánico y el Apéndice.

El Diseño Preliminar describe las consideraciones preliminares

para un proyecto de conjunto generador. Los requisitos para

el equipo y la instalación varían dependiendo de las razones

para tener el conjunto generador y la intención de su uso.

Cuando se diseña una instalación de conjunto generador,

revisar y entender estas razones es útil como el punto de inicio

para el diseño del sistema y las opciones del equipo.

El Impacto de la Carga Eléctrica en el Dimensionamiento del

Generador explica los varios tipos de carga, sus características

y su impacto en el tamaño del generador, operación y opciones

de equipo del conjunto generador. También se cubre el tópico

de la secuencia de la conexión de la carga.

La Selección del Equipo explica las partes fundamentales de

un conjunto generador y el equipo relacionado, sus funciones

y las interrelaciones y los criterios para las opciones. Se tratan

las características funcionales, los criterios para las opciones

y el equipo opcional necesario.

El Diseño Eléctrico cubre el diseño de la instalación del generador

y los sistemas eléctricos relacionados, su interfaz con las

instalaciones junto con los tópicos de la protección a la carga

y al generador. El diseño eléctrico y la planeación del sistema

de generación en el sitio es crítico para la operación apropiadadel sistema y su confiabilidad.




Rev. mayo 2010

El Diseño Mecánico cubre el diseño de la instalación del

conjunto generador y los sistemas mecánicos relacionados

junto con su interfaz con las instalaciones. El diseño mecánico

y la planeación del sistema de generación en el sitio es crítico

para la operación del sistema y su confiabilidad. Los tópicos

incluyen la cimentación y el montaje, sistemas de escape,

sistemas de enfriamiento, ventilación, sistemas de combustible,

reducción del ruido, protección contra incendios y el cuarto

del equipo.

El Apéndice contiene numerosos tópicos útiles que incluyen

un resumen del programa para el dimensionamiento GenSize™

y el contenido del Power Suite. También se incluye una

exposición del arranque del motor a voltaje reducido y útiles

referencias de los voltajes en el mundo, referencias de

mantenimiento, fórmulas, referencias de Códigos y Estándares

y un glosario de términos.

Este manual describe la aplicación de generadores estacionarios.

Este manual no cubre la aplicación de generadores comerciales

diseñados como estacionarios en aplicaciones móviles, los

cuales generalmente se consideran ser una aplicación noanunciada. Cummins Power Generation (CPG) no aprueba

ninguna aplicación móvil de sus generadores comerciales

excepto en aquellas aplicaciones específicamente diseñadas

y probadas por CPG. Si los distribuidores o clientes de CPG

desean aplicar los generadores comerciales diseñados como

estacionarios en otras aplicaciones móviles, entonces deben

hacerlo sólo después de un extenso análisis, prueba y clara

comunicación con el cliente usuario final con relación a las

posibles limitaciones en la vida de uso o de diseño del generador.

CPG no puede asegurar que los atributos del producto son

los propios y suficientes para las aplicaciones móviles del

cliente, por lo tanto, cada cliente debe quedar satisfecho porsí mismo en ese punto. Cada cliente es responsable del diseño

y funcionamiento de su propia aplicación e instalación.

Una barra negra colocada a la izquierda del párrafo es una

señal que el texto en ese párrafo ha cambiado o que el párrafo

es nuevo desde la última versión.

Manuales Relacionados a la Aplicación

Toda instalación de conjunto generador requiere del equipo de

transferencia de energía, bien sea interruptores de transferencia

o conmutadores de paralelismo. El sistema apropiado para

el trabajo y su aplicación apropiada son cruciales para obtene

una operación confiable y segura. Los siguientes manuales

de aplicación de Cummins Power Generation tratan los aspectos

relacionados a los sistemas de energía en emergencia. Puesto

que estos manuales cubren aspectos que exigen de decisiones

que deben tomarse a principios del proceso del diseño, deberán

revisarse junto con este manual.

Manual de Aplicación T–011–Sistemas de Transferencia de

Potencia Automáticos. Muchas aplicaciones utilizan múltiples

fuentes de energía para mejorar la confiabilidad del sistema de

energía eléctrica. Éstos a menudo incluyen tanto el servicio

de la red pública como el conjunto generador para las cargas

críticas. El T–011 cubre lo diferentes tipos de sistemas de

transferencia de energía disponibles y las consideraciones para

su uso y aplicación. Una cuidadosa consideración del sistema

de conmutación de energía al inicio del proyecto le permitirá

al diseñador ofrecer el servicio viable más económico y másconfiable al usuario de las instalaciones.

Manual de Aplicación T–016–Paralelismo y Conmutador de

Paralelismo. El equipo de paralelismo hace que dos o más

conjuntos generadores se comporten como un conjunto grande

Esto puede ser ventajoso económicamente, en especial cuando

la carga total es mayor a 1000 kW. La decisión de usar

conjuntos en paralelo debe hacerse en las etapas oportunas

del diseño, especialmente si el espacio y la necesidad de

expansiones futuras son factores críticos.

1-3




Rev. mayo 2010

Seguridad

La seguridad debe ser la preocupación primaria del ingeniero

diseñador de las instalaciones.

La seguridad involucra dos aspectos: la operación segura del

propio conjunto generador (y sus accesorios) y la operación

confiable del sistema. La operación confiable del sistema se

refiere a la seguridad porque el equipo que afecta la vida y la

salud a menudo depende del conjunto generador — como los

sistemas de apoyo a la vida de los hospitales, iluminación de

egreso de emergencia, ventiladores del edificio, elevadores,

bombas contra incendio, vigilancia y comunicaciones.

Consulte la sección de Referencias Técnicas para obtener

información sobre los códigos eléctricos y de incendio para

Norte América, Centroamérica y Europa. Los estándares y,

los códigos en que se hace referencia a ellos, se actualizan

periódicamente, exigiendo una revisión continua. El acatamiento

de todos los códigos pertinentes es la responsabilidad del

ingeniero de diseño de las instalaciones. Por ejemplo, algunas

áreas pueden exigir un certificado de necesidad, permiso de

uso del suelo, permiso de construcción u otros certificados

específicos del sitio. Asegúrese de revisar con las autoridadesgubernamentales locales al principio del proceso de planeación.

NOTA: Si bien la información en este manual y los relacionados

están pensados que sean exactos y útiles, no existe sustituto

para el juicio de un profesional de diseño de instalaciones apto

y con experiencia. Todo usuario final debe determinar si el

conjunto generador seleccionado y el sistema de emergencia/en-

espera es apropiado o no para la aplicación.

1-4




Rev. mayo 2010

CAPÍTULO 2 ÍNDICE

2-1

2 – DISEÑO PRELIMINAR 2-2

Generalidades 2-2

Requerimientos de Energía 2-2

Requerimientos Generales 2-2

Requerimiento Específicos 2-2

Tipos de Sistemas y Rangos 2-3

Sistemas de Emergencia 2-3

Standby Requeridos Legalmente 2-3

Standby Opcional 2-3


Rasurado de Picos 2-3

Recorte de Tarifa 2-3

Carga Base Continua 2-3

Co- Generación 2-3

El Diagrama Unifilar 2-5

Lineamientos para los Rangos de Potencia del Conjunto Generador 2-6

Potencia Standby 2-6


Potencia Primaria con tiempo Ilimitado de horas 2-6

Potencia Primaria con tiempo Limitado de horas 2-6

Potencia de Carga Base (Potencia Continua) 2-6

Dimensionamiento 2-8Consideraciones para la Ubicación 2-9

Consideraciones para la Ubicación en el Exterior 2-9

Consideraciones para la Ubicación en el Interior 2-10

Consideraciones para la Selección del Combustible 2-11

Combustible Diesel 2-11

Combustible Biodiesel 2-12

Gas natural 2-12

LPG (Gas Licuado de Petróleo) 2-12

Gasolina 2-13

Combustibles Sustitutos 2-13

Consideraciones Ambientales 2-13

Ruido y Tratamiento del Ruido 2-13Niveles y Regulaciones del Ruido 2-14

Regulaciones para las Emisiones del Escape del Motor 2-14

Regulaciones para el Almacenamiento del Combustible 2-14

Protección contra Incendios 2-15

Cuestionario del Diseño Preliminar 2-16




Rev. mayo 2010

Generalidades

Diseñar una instalación para un conjunto generador exige

considerar los requerimientos del equipo y la instalación. Éstos

varían dependiendo de las razones para tener el conjunto

generador y la intención de su uso. Revisar y entender estas

razones es un punto de inicio apropiado para las opciones de

diseño y equipo del sistema.

Requerimientos de Potencia

Requerimientos Generales

La necesidad de generación de electricidad en el sitio de

emergencia y Standby normalmente es inducida por

instalaciones obligatorias para satisfacer los requerimientos

del código de construcción y/o el riesgo de pérdida económica

debida a la pérdida de la energía eléctrica.

Las instalaciones obligatorias para energía de emergencia y

Standby, acatan desde los requerimientos del código de

construcción a los que hacen referencia los reglamentos de

las autoridades federales, estatales, locales hasta de cualquier

otro gobierno. Estas instalaciones se justifican en base a la

seguridad de la vida humana, donde la pérdida del suministrode energía normal representaría peligros para la seguridad de

la vida o la salud. Las instalaciones voluntarias de energía

Standby por razones económicas típicamente se justifican con

la atenuación del riesgo de la pérdida de servicios, datos y

otros activos valiosos. Las instalaciones obligatorias y voluntarias

de la generación en el sitio se pueden justificar en base a la

reducción favorable de tarifas ofrecidas por los servicios

eléctricos. El mismo sistema de generación en el sitio pueden

usarse para ambas de estas necesidades generales, con tal

que las necesidades de la seguridad de la vida tengan prioridad,

p.ej. la capacidad del generador y las disposiciones de

transferencia de carga.

Requerimientos Específicos

Una amplia gama de requerimientos específicos resultan en

la necesidad de sistemas de generación de electricidad en el

sitio. Algunas necesidades comunes se describen enseguida.

Iluminación: Iluminación de salida para la evacuación, señales

de salida iluminadas, iluminación de seguridad, luces de

advertencia, iluminación en salas de operación, iluminación en

elevadores, iluminación del cuarto del generador, etc.

Energía de Control: Energía para el control de calderas,

compresores de aire y otros equipos con funciones críticas.

Transporte: Elevadores para el uso del departamento de

bomberos.

Sistemas Mecánicos: Control de humo y ventiladores de

presurización, tratamiento de agua residual, etc.

Calentamiento: Calor critico para procesos.

Refrigeración: Bancos de sangre, almacenamiento de alimentos,

etc.

Producción: Energía crítica para procesos en laboratorios,

procesos de producción farmacéutica, etc.

Acondicionamiento del Espacio: Enfriamiento para cuartos deequipo de computación, enfriamiento y calentamiento para

gente vulnerable, ventilación de atmósferas peligrosas, ventilación

de contaminantes o contaminación biológica, etc.

Protección Contra Incendios: Bombas contra incendio, bombas

de baja presión, alarmas y anuncios.

Procesamiento de Datos: Sistemas UPS y de enfriamiento para

evitar la pérdida de datos, pérdida de memoria, corrupción del

programa.

Apoyo a la Vida: Hospitales, casas de cuidado y otrasinstalaciones al cuidado de la salud.

Sistemas de Comunicaciones: Servicio de emergencia (911),

policía y estaciones de bomberos, sistemas de llamado público

en edificios altos, etc.

Sistemas de Señales: Control de Tránsito de ferrocarriles,

barcos y aéreo.

2-2

2 - DISEÑO PRELIMINAR




Rev. mayo 2010

Tipos y Capacidades del Sistema

Los sistemas de generación de energía en el sitio se pueden

clasificar por el tipo y la capacidad del equipo de generación.

El equipo de generación se clasifica usando las capacidades

en-emergencia, primaria y continúa. Las definiciones de las

capacidades son importantes para entender cuando aplicar

el equipo. Por favor consulte los lineamientos de capacidad

que siguen. El tipo del sistema de generación en el sitio y la

capacidad apropiada a usar se basa en la aplicación. Vea la

Tabla 2-1 y las descripciones de lo siguiente.

Sistemas de Emergencia

Los sistemas de emergencia generalmente se instalan según

se exijan para la seguridad pública y sean obligatorios por ley.

Típicamente están pensados para proporcionar energía e

iluminación por periodos cortos para tres propósitos: permitir

una evacuación segura de edificios, para equipo de apoyo a

la vida y crítico para gente vulnerable o para sistemas de

comunicaciones críticos e instalaciones usadas para seguridad

pública. Los requisitos del código típicamente especifican la

carga mínima del equipo al que se le va a dar servicio.

Standby Exigido Legalmente

Los sistemas Standby legalmente exigidos, generalmente se

instalan como lo ordenan los requisitos legales para la seguridad

pública. Estos sistemas típicamente están pensados para

proporcionar energía e iluminación por periodos cortos donde

son necesarios para evitar peligros o para facilitar las operaciones

de combate de incendios. Los requisitos del código

normalmente especifican la carga mínima del equipo al que

se le va a dar servicio.

Standby Opcional

Los sistemas Standby opcionales generalmente se instalandonde la seguridad no está en riesgo, pero la pérdida de

energía podría causar una pérdida económica comercial o de

ingresos, interrumpir un proceso crítico o causar una

inconveniencia o incomodidad. Estos sistemas típicamente

se instalan en centros de datos, granjas, edificios comerciales

e industriales y residencias. Al propietario del sistema se le

permite seleccionar las cargas que se conectaran al sistema.

Además de proporcionar una fuente de energía Standby en

caso de la pérdida de un suministro de energía normal, los

sistemas de generación en-sitio también se usan para los

siguientes propósitos.

Potencia Primaria

Las instalaciones de potencia primaria usan la generación en-

sitio en lugar de un suministro de red pública, típicamente

donde no se dispone de la energía de servicio. Un sencillo

sistema de energía primaria utiliza cuando menos dos conjuntos

generadores y un interruptor de transferencia para transferir

el suministro a las cargas entre ellos. Uno u otro de los

conjuntos generadores opera continuamente con una carga

variable y el segundo conjunto generador sirve como respaldo

en caso de una falla y para permitir el tiempo muerto para el

mantenimiento requerido. Un reloj de conmutación entre el

interruptor de transferencia alterna el conjunto generador líder

a un intervalo predeterminado.

Rasurado de Picos

Las instalaciones para el rasurado de picos utilizan la generación

en-sitio para reducir o allanar los picos de electricidad con el

propósito de ahorrar dinero en los cargos por demanda de

energía. Los sistemas de rasurado de picos requieren de un

controlador que arranque y opere el generador en-sitio en los

momentos apropiados para allanar las demandas pico del

usuario. La generación instalada para propósitos Standbytambién puede usarse para el rasurado de picos.

Reducción de Tarifa

Las instalaciones para reducción de la tarifa usan generación

en-sitio de acuerdo con los convenios de la tarifa de energía

eléctrica con los servicios de electricidad públicos. A cambio

de tarifas de energía favorables el usuario conviene operar los

generadores y asume una cantidad de carga (kW) especificada

por año. La generación instalada para propósitos de Standby

también puede usarse para la reducción de tarifa.

Carga de Base ContinuaLas instalaciones para carga de base continua usan generación

en-sitio para suministrar energía (kW) constante típicamente

por medio de equipo de interconexión con una red de servicio

Estas instalaciones normalmente son de los servicios de

electricidad o están bajo su control.

Co-Generación

A menudo, la generación para carga de base continua se usa

en la aplicación de Co-Generación. Puesto simplemente, la

Co-Generación utiliza tanto la generación de electricidad directa

como el calor de los desechos del escape para sustituir la

2-3




Rev. mayo 20102-4

energía suministrada por el servicio público. El calor de desecho

se captura y cualquiera de los dos se usa directamente o se

convierte en electricidad.

Figura 2-1. Diagrama Unifilar Típico de un Sistema de

Distribución Eléctrico.

El Diagrama Unifilar

Un diagrama unifilar del sistema eléctrico es un elemento

importante para entender el sistema y el arreglo de las

conexiones. Puede ser especialmente crítico para comunicar

esa información durante la planeación, instalación, arranque

y/o al darle servicio al sistema. Estos diagramas describen los

componentes principales como generador(es), equipo de

transferencia de energía, relevadores de protección, protección

a sobre-corriente y el esquema de conexiones en general.

Debe desarrollarse un diagrama unifilar tan pronto como sea

posible durante la planeación del proyecto para ayudar en el

diseño del sistema. La Figura 2-1 es un diagrama unifilar típico

de un sistema de generación básico.

Lineamientos para los Rangos de Potencia

del Conjunto Generador

Los rangos de potencia de los conjuntos generadores las

publican los fabricantes11. Estos rangos describen las

condiciones máximas permisibles de carga de un conjunto

generador. El conjunto generador ofrece un desempeño y vida

aceptables (tiempo entre reparaciones) cuando se aplica de

acuerdo con las capacidades publicadas. También es importante

operar los conjuntos generadores a una carga mínima suficiente

para lograr las temperaturas normales y quemar apropiadamente

el combustible. Cummins Power Generation recomienda que

un conjunto generador se opere a un mínimo del 30% de su

capacidad mostrada en la placa de datos.

Las siguientes explicaciones describen los tipos de capacidad

usados por Cummins Power Generation. Las Figuras 2-2 a 2-

5, asociadas, describen los niveles de carga (P1, P2, P3, etc.)

y el tiempo a ese nivel de carga (T1, T2, T3, etc.) permitido

bajo las diferentes capacidades.

Rango de Potencia en Standby

La capacidad de potencia en Standby se aplica para energía

de emergencia donde la energía se suministra por la duración

de la interrupción de energía normal. Éste no dispone de la

capacidad de sobrecarga sostenida (equivalente a Potenciade Paro de Combustible de acuerdo con ISO3046, AS2789,

DIN6271 y BS5514). Esta capacidad se aplica en instalaciones

a las que les da servicio una fuente de servicio público normal

confiable. Esta clasificación sólo es aplicable a cargas variables

con un factor de carga promedio de 70 por ciento durante 24

horas de la capacidad Standby por un máximo de 200 horas

de operación por año. En instalaciones donde la operación es

probable que exceda las 200 horas por año a carga variable

o 25 horas por año al 100% de la capacidad, la capacidad de

potencia primaria deberá ser aplicada. La capacidad Standby




Rev. mayo 2010

sólo es aplicable en emergencia y Standby donde el conjunto

generador sirve como respaldo a la fuente de servicio público

normal. Con esta capacidad no se permite la operación

sostenida en paralelo con el servicio. Para las aplicaciones que

requieran una operación sostenida en paralelo con el servicio,

debe utilizarse la capacidad de potencia primaria o de carga

base.

Rango de Potencia Primaria

La capacidad de potencia primaria se aplica cuando se

suministra energía eléctrica en lugar de la energía comprada

comercialmente. El número de horas de operación permisibles

por año es ilimitado para aplicaciones de carga variable pero

está limitada para aplicaciones de carga constante como se

describe enseguida. (Equivalente a la Potencia Primaria de

acuerdo con ISO8528 y Potencia de Sobre-Carga de acuerdo

con ISO3046, AS2789, DIN6271 y BS5514).

Potencia Primaria Tiempo de Operación Ilimitado

La potencia primaria está disponible para un número ilimitado

de horas de operación al año en aplicaciones de carga variable.

Las aplicaciones que requieren de la operación en paralelocon algún servicio público con carga constante están sujetas

a limitaciones de tiempo de operación. En aplicaciones de

carga variable, el factor de carga promedio no debe exceder

del 70 por ciento durante 24 horas de la Capacidad de Potencia

Primaria. Se dispone de una capacidad de sobrecarga del 10

por ciento por un periodo de 1 hora en un periodo de operación

de 12 horas, pero no debe exceder de 25 horas al año.

Potencia Primaria Tiempo de Operación Limitado

La potencia primaria está disponible para un número limitado

de horas de operación al año en aplicaciones de carga constante

como la intermitente, reducción de carga, rasurado de picosy otras aplicaciones que normalmente involucran la operación

en paralelo con los servicio públicos. Los conjuntos

generadores pueden operar en paralelo con la fuente

de servicio público a niveles de potencia que no

excedan la Capacidad de Potencia Primaria. Debe

hacerse notar que la vida del motor se reduce en

la operación de carga alta constante. El tiempo de

funcionamiento total de una capacidad de Potencia

Primaria no debe superar las 500 horas por año.

Figura 2-2. Capacidad de Potencia Standby.

Figura 2-3. Potencia Primaria con Tiempo de Operación

Ilimitado.

Figura 2-4. Potencia Primaria con Tiempo de Operación

Limitado.

2-5

1 Las capacidades para los conjunto generadores de Cummins Power Generation se publican en el paquete dprograma Power Suite.




Rev. mayo 2010

Figura 2-5. Potencia de Carga Base.

Rango de Potencia de Carga Base

(Rango de Potencia Contínua)

La capacidad de potencia de carga base se aplica para

suministrar potencia continuamente a una carga hasta el 100

por ciento de la capacidad base por horas ilimitadas. En esta

capacidad no se dispone de capacidad de sobrecarga sostenida

(equivalente a Potencia Contínua de acuerdo a ISO8528,

ISO3046, AS2789, DIN6271 y BS5514). Esta capacidad se

aplica en la operación de carga base del servicio público. En

estas aplicaciones, los conjuntos generadores se operan en

paralelo con una fuente de servicio público y se operan bajo

cargas constantes por periodos prolongados.

Dimensionamiento

Es importante armar un programa de carga razonablemente

exacto tan pronto como sea posible para presupuestar los

costos del proyecto. Si no se dispone de toda la información

del equipo de carga al principio del proyecto, se harán

estimaciones y suposiciones para los primeros cálculos del

dimensionamiento. Estos cálculos deben repetirse al disponer

de información más exacta. Grandes cargas de motor,

suministros de carga ininterrumpible (UPS, iniciales en inglés),

impulsores de frecuencia variable, (VFD, sic ant.), bombas

contra incendio y equipo de imágenes de diagnóstico médico

tienen un efecto considerable en el dimensionamiento del

conjunto generador y deben de observarse con detenimiento.

Especificaciones estrictas en el desempeño de los transitorios,

caídas de voltaje y frecuencia y tiempos de recuperación,

durante el arranque del motor y la aceptación de la carga en

bloque, también tienen un efecto considerable en el

dimensionamiento. Vea la sección 3, Impacto de la Carga

Eléctrica en el Dimensionamiento del Generador en este manual

con relación al cálculo del dimensionamiento y las clases de

información necesaria para los diferentes tipos de equipo de

carga.

Para propósitos de la estimación preliminar se pueden aplicar

algunas reglas de oro conservadoras:

Motores – 1/2 HP por kW.

UPS – 40% sobredimensionado para 1ø y 6 pulsos, o 15%

sobredimensionado para 6 pulsos con filtros de entrada y

12 pulsos UPS.

VFD – 100% sobredimensionado a menos que sea de ancho

de pulso modulado, entonces 40% sobredimensionado.

Cuando se aplica carga al conjunto generador, la división de

las cargas en pasos o bloques discretos de carga pueden

tener un efecto favorable en el tamaño del conjunto generador

requerido. El uso de interruptores de transferencia múltiples o

algún otro medio (relevadores de retraso de tiempo, PLC, etc.)

serían necesarios para permitir que el voltaje y frecuencia del

conjunto generador se estabilicen entre los pasos.

Dependiendo de la carga total (generalmente arriba de los 500

kW), puede ser ventajoso poner conjuntos generadores en

paralelo. Aunque es técnicamente posible, normalmente no

es económicamente posible poner en paralelo conjuntos

generadores cuando la carga total es de 300 kW o menos.

Consideraciones para Ubicación

Una de las primeras decisiones del diseño será determinar si

la ubicación del conjunto generador será dentro de un edificio

o fuera en un cuarto propio. El costo total y la facilidad de

instalación del sistema de potencia depende de la distribución

y el lugar físico de todos los elementos del sistema – conjuntogenerador, tanques de combustible, ductos de ventilación y

persianas, accesorios, etc. Tanto para lugares interiores como

exteriores, considere estos puntos:

Montaje del conjunto generador.

Localización del tablero de distribución y los interruptores

de transferencia.

Circuitos ramales para calentadores de refrigerante, cargador

de batería, etc.

2-6




Rev. mayo 2010

Seguridad contra inundación, incendio, congelamiento y

vandalismo.

Contención de combustible y refrigerante accidentalmente

derramado o fugas.

Posible daño simultáneo de los servicios normales y de

emergencia.

Acceso de servicio para el mantenimiento e inspecciones

generales.

Acceso y espacio de trabajo para trabajo mayor como

reparaciones o desmontaje/cambio de componentes.

Acceso para prueba con banco de carga cuando se requiera

por mantenimiento, el propio ejercicio o certificación.

Consideraciones de la Localización Externa

Ruido aéreo y tratamiento. Barreras de sonido pueden ser

requeridas. Además, aumentar la distancia entre el conjunto

generador y el área sensible al ruido disminuye el ruido

percibido. A menudo se dispone de cubiertas acústicas y

se pueden requerir para satisfacer las expectativas del cliente

o las ordenanzas de ruido locales.

Se puede requerir de una cubierta de protección de

intemperie, como su nombre lo sugiere, para la proteccióncontra el medio ambiente pero que también puede

proporcionar un cierto nivel de seguridad así como un límite

estético del conjunto generador.

Arrancar y aceptar la carga y, hacerlo dentro de restricciones

específicas de tiempo, en temperaturas de ambiente frío

puede ser un problema. Los sistemas de emergencia como

los definen los códigos requieren que se mantenga una

temperatura ambiente alrededor del conjunto generador a

niveles mínimos. Los ejemplos son el NFPA 110 que exige

que la temperatura ambiente mínima alrededor del conjunto

generador sea de 40 °F (4 °C) y, el CSA 282 el cual exige

que esta temperatura mínima sea de 10 °C (50 °F). Mantenerestos requisitos de temperaturas mínimas en una cubierta

“muy ajustada” o algo similar puede ser difícil o imposible.

Se puede requerir una caseta aislada o tal vez con calefacción.

Una caseta que esté diseñada estrictamente para el

tratamiento acústico contiene material de aislamiento pero

puede no proporcionar suficiente aislamiento térmico. Las

cubiertas unitarias de una sola pieza o las casetas con

entrada normalmente están disponibles con aislamiento,

persianas motorizadas o por gravedad y, calefactores si es

necesario.

Se podrían requerir varios dispositivos de calefacción

auxiliares para el arranque o para mejorar la aceptación de

la carga, aún si la aplicación no es un sistema de emergencia

Se pueden necesitar calefactores para el refrigerante, baterías

y hasta el aceite. Consulte la sección en este manual titulada

Dispositivos de Calefacción Estándar para Conjuntos

Generadores en la sección 4, Selección de Equipo para

obtener información más detallada.

Acondicionamiento y calentamiento del combustible. A

temperaturas ambientales frías el combustible diesel se hace

nebuloso, tapa los filtros y bombas o no fluye lo suficiente.

Los combustibles mezclados se usan a menudo para toma

en cuenta este problema, sin embargo, el calentamiento de

combustible puede exigir de una operación confiable.

El aire salado en las regiones costeras puede causar

problemas de corrosión en casetas de acero para

generadores, bases patín y tanques de combustible instalados

al aire libre. El uso de una caseta y patín de aluminio pueden

ser una opción para el conjunto generador, siempre que los

ofrezca CPG, se considera ser una práctica de instalación

apropiada debido a la resistencia a la corrosión adicional, y

por lo tanto, se requiere en aplicaciones en el exterior enregiones costeras, definidas como lugares a 60 millas o más

cercanas a los cuerpos de agua salada.

El acceso para servicio en reparaciones mayores, cambio

de componentes (como el radiador y el alternador) o

reparación general, debe considerarse en el diseño de las

cubiertas y la localización de los conjuntos generadores

cerca de otro equipo o estructuras. Si se requiere de trabajo

mayor debido a las muchas horas de operación o el daño/falla

de componentes mayores, el permitir el acceso es crítico.

Estos accesos incluyen las cubiertas de acceso, paredes

desmontables de la cubierta, espacios adecuados a

estructuras cercanas y el acceso del equipo de apoyorequerido.

Cercas de seguridad y barreras de visibilidad.

Distancias a los límites de la propiedad.

El escape del motor debe dirigirse lejos de las ventilas y

aberturas del edificio.

Aterrizado – Se pueden requerir de electrodos o anillos de

aterrizado para un sistema por separado–derivado y/o el

aterrizado del equipo.

Protección contra rayos.

2-7




Rev. mayo 2010

Consideraciones de la Localización Interna

Cuarto dedicado al generador – Para sistemas de potencia

de emergencia, ciertos códigos pueden exigir que el cuarto

del generador sea dedicado sólo para ese propósito. También

considere el efecto que tendría el gran flujo del aire de

ventilación en otro equipo en el mismo cuarto, como el

equipo de calefacción del edificio.

Capacidad a incendio de la construcción del cuarto – Los

códigos especifican de una capacidad de resistencia al fuego

mínimo de 1 a 2 horas. Consulte a las autoridades locales

para ver los requisitos aplicables.

Espacio de trabajo – El espacio de trabajo alrededor del

equipo eléctrico normalmente se especifica por código. En

la práctica, debe haber cuando menos tres pies (1 m) de

espacio alrededor de cada conjunto generador. El alternador

debe poder cambiarse sin desmontar todo el conjunto o

algún accesorio. También, el acceso para el trabajo mayor

(como la reparación general o el cambio de componentes

como el radiador) debe permitirse desde el diseño de la

instalación.

Tipo de sistema de enfriamiento – Se recomienda un radiadormontado en planta, sin embargo, el ventilador del radiador

puede crear una significativa presión negativa en el cuarto.

Las puertas de acceso, por lo tanto, deben abrirse hacia

adentro del cuarto – o ser de persiana – para que se puedan

abrir cuando el conjunto esté operando. Ver Enfriamiento

del Generador en la sección Diseño Mecánico para ver las

opciones adicionales de enfriamiento.

La ventilación involucra grandes volúmenes de aire. Un

diseño óptimo del cuarto toma aire de admisión directamente

del exterior y lo descarga directamente al exterior a través

de la pared opuesta. Se requerirán ventiladores para

ventilación del cuarto en configuraciones de enfriamiento delconjunto generador opcionales que involucran

intercambiadores de calor o radiadores remotos.

Escape del motor – La salida de escape del motor debe

estar tan alta como sea prácticamente posible en el lado de

los vientos dominantes del edificio y dirigido lejos de las

ventilas y aberturas de entrada del edificio.

Almacenamiento y tubería de combustible – Los códigos

locales pueden especificar métodos de almacenamiento de

combustible dentro de los edificios y restringir las cantidades

de almacenamiento de combustible. Se recomienda

consultarlo al principio con el concesionario de Cummins

Power Generation o el jefe de bomberos local. Se requiere

del acceso para llenar los tanques de almacenamiento. Ver

Selección de Combustible enseguida.

Se recomienda incluir las medidas en el sistema de

distribución eléctrica para la conexión de un banco de carga

temporal para el generador.

La localización dentro de un edificio debe permitir el acceso

tanto para la entrega inicial del producto como para la

instalación y, para darle servicio y mantenimiento

posteriormente. El lugar lógico preferido de un conjunto

generador en un edificio basándose en esto, es el piso, cerca

de un lote de estacionamiento o el carril de acceso o en una

rampa de estacionamiento abierta. Entendiéndose que éste

es el mejor espacio del edificio, si está forzado a un lugar

alterno, recuerde que se puede necesitar de equipo pesado

para la colocación o el servicio mayor de la unidad. También,

se necesitan las entregas de combustible, refrigerante, aceite,

etc. a diversos intervalos. Un sistema de combustible es

muy posible que se diseñe con tanques de suministro,

bombas, líneas, tanques diarios, etc. pero los cambios deaceite lubricante y refrigerante pueden ser difíciles si los

materiales tienen que llevarse a mano en barriles o cubetas.

Las instalaciones en el techo, si bien son comunes, requieren

de más consideración en la planeación y el diseño estructural.

La vibración y el almacenamiento/entrega del combustible

pueden ser problemáticos con instalaciones en el techo.

Los lugares en el interior generalmente requieren de un

cuarto dedicado con una construcción resistente al fuego.

Proporcionar el flujo de aire requerido a un cuarto interior

puede ser difícil. Los amortiguadores de fuego en la ductería

a los cuartos interiores generalmente no se permiten.

Idealmente el cuarto deberá tener dos muros opuestos paraque el aire de admisión fluya sobre el conjunto generador y

se descargue por el muro opuesto, en el lado extremo del

radiador de la unidad.

2-8




Rev. mayo 2010

Las instalaciones de generador tienden a tener una amplia

gama de condiciones climáticas. Si bien el producto puede

diseñarse para funcionar efectivamente en la mayoría de estas

condiciones, se requerirían algunas consideraciones adicionales

para condiciones climáticas adversas. Como un ejemplo:

Ambiente costero:

La salinidad en el aire y la condensación debida a la mayor

humedad pueden exigir de una atención adicional.

Los calentadores para el alternador son indispensables en

ambientes húmedos para mantener la humedad a raya.

Debe hacerse notar que el propósito de un calentador de

alternador es mantener fuera la humedad y no un artículo

‘sólo para clima frío’.

Es importante evitar que se acumule al agua alrededor del

generador. Se puede usar un diseño especial de persianas

o deflectores para garantizar la vida y desempeño generador.

Por favor consulte ‘acondicionamiento del ambiente’ después

de la sección 4-3 de este manual.

Climas Áridos/Polvorientos:

El cuarto del generador debe mantenerse sin suciedad nidesechos. Las partículas de polvo y arena también plantean

amenazas para el mantenimiento y operación de un

generador. Se recomiendan características de protección

como los filtros de tamizado para el aire de ventilación en

el sitio de la instalación. Esto podría evitar el efecto de ‘chorro

de arena’ causado por la alta velocidad de las partículas de

arena al fluir sobre el generador y a través del radiador.

Debe hacerse notar que tales filtros agregarían restricción

al flujo de aire y requeriría de aberturas más grandes para

que el aire entre y salga del sitio de la instalación. La

restricción total, incluyendo los f iltros, deben permanecer

abajo de la restricción total permitida mencionada en lainformación técnica del generador. (Ver Restricción del Flujo

de Aire, página 6-76).

Si se instalan filtros en el sistema de ventilación, es apropiado

un sistema para detectar filtros tapados. Si se usan filtros,

debe haber medidas adecuadas para monitorear su condición

y detectar filtros tapados. Se pueden instalar indicadores

de caída de presión en el sistema de ventilación del cuarto.

También pueden ser aceptables otras medidas.

El espaciamiento de aletas en el núcleo del radiador y el

número de hojas también se convierten en un criterio en

climas polvorientos. Un alto número de aletas por pulgada

2-9

Altitud:

Las grandes altitudes dan como resultado densidades de

aire más bajas. Estas densidades más bajas disminuyen e

rendimiento de los motores, alternadores, sistemas de

enfriamiento por nombrar los más importantes. Por favor

consulte la literatura específica del modelo para obtener

información exacta de la disminución de la potencia.

Los alternadores de medio y alto voltaje pueden estar

restringidos a ciertas altitudes para evitar la descarga de la

corona.

Por favor póngase en contacto con su distribuidor Cummins

para obtener una lista completa de opciones que se pueden

recomendar para su sitio de trabajo.

Consideraciones para la Selección de Combustible

La selección de combustible de gas natural, diesel o LPG

afectará la disponibilidad y dimensionamiento del conjunto

generador. Considere lo siguiente:

Combustible Diesel

El combustible diesel se recomienda para aplicaciones deemergencia y Standby. Se recomienda el combustible diese

ASTM D975 Grado No. 2-D para obtener un buen

comportamiento en el arranque y una vida máxima del motor

Consulte al distribuidor del fabricante del motor con relación

al uso de grados alternos de combustible diesel para varios

motores.

Debe proporcionarse el almacenamiento de combustible en

el sitio, sin embargo, el tanque no debe ser muy grande. E

combustible diesel dura hasta dos años en almacenaje, po

lo que el tanque de suministro debe dimensionarse para

permitir la rotación del combustible basándose en el ejercicio

y prueba programados en ese periodo. Puede necesitarseagregar un microbicida si la rotación del combustible es baja

o si las condiciones de alta humedad estimulan el crecimiento

de microbios en el combustible. Los microbios en el

combustible pueden tapar los filtros y desactivar o dañar a

motor.

Climas fríos — Se debe usar combustible Premium Grado

No. 1-D cuando las temperaturas ambiente están abajo de

congelamiento. El calentamiento del combustible puede

requerirse para evitar que los filtros se tapen cuando la

temperatura cae a menos del punto de nebulización del




Rev. mayo 2010

generar la potencia nominal y garantizar una vida del motor

óptima.

La estabilidad de la frecuencia de los conjuntos generadores

con motor de chispa puede no ser tan buena como los

conjuntos generadores con motor diesel. La buena estabilidad

de la frecuencia es importante cuando se suministra a cargas

de UPS.

Climas fríos – En temperaturas ambiente abajo de 20 °F

(–7°C) los motores con encendido de chispa generalmente

arrancan más fácil y aceptan la carga más pronto que los

motores diesel.

NOTA: Cummins Power Generation no recomienda entubar

gas natural de alta presión (5 psig [34 kPa]o más a los edificios.

LPG (Gas Licuado de Petróleo)

La disponibilidad local de LPG debe investigarse y confirmarse

antes de seleccionar un conjunto generador de LPG.

Se debe contar con almacenamiento de combustible en el

sitio. El LPG se puede almacenar indefinidamente.

La estabilidad de la frecuencia de conjunto generadores con

motor de chispa puede no ser tan buena como los conjuntosgeneradores con motor diesel. Esta es una consideración

importante cuando se suministra a cargas UPS.

Climas fríos – Bien sea que el tanque de almacenamiento

de LPG se tenga que dimensionar para proporcionar el índice

de vaporización requerido a la temperatura ambiente más

baja esperada, o que se tenga que proporcionar una toma

de líquido con un calentador de vaporización.

NOTA: Cummins Power Generation no recomienda entubar

LPG de alta presión (20 psig [138 kPa o más], líquido o vapor,

adentro de los edificios.

Gasolina

La gasolina no es un combustible adecuado para conjuntos

generadores Standby estacionarios debido a la volatilidad

y la vida en almacenaje.

Combustibles Sustitutos

En general, los motores diesel pueden operar con combustibles

sustitutos con lubricidad aceptable durante periodos cuando

el suministro de combustible diesel No. 2-D está limitado

temporalmente. El uso de combustibles sustitutos puede

combustible — aproximadamente 20 °F (– 6 °C) para No.

2-D y - 15 °F (– 26 °C) para No. 1-D.

Se pueden aplicar requisitos a las emisiones. Vea las

Consideraciones Ambientales.

Combustible Biodiesel

Los combustibles biodiesel se derivan de una amplia variedad

de fuentes renovables como los aceites vegetales, grasas

animales y aceites para cocinar. Colectivamente, estos

combustibles se conocen como Ésteres de Metilo Ácido

Graso (FAME, iniciales en inglés). Cuando se usa en motores

diesel, típicamente se reducen el humo, la potencia y la

economía de combustible. Si bien el humo se reduce, el

efecto u otras emisiones varían, con la reducción de algunos

contaminantes mientras otros aumentan. El combustible

biodiesel es un combustible sustituto, queriendo decir que

el desempeño y las emisiones del motor no se pueden

garantizar cuando se opera con este combustible2.

Una mezcla de combustible biodiesel de hasta el 5% de

concentración por volumen con combustible diesel de calidad

no debe causar problemas graves. Con una concentración

arriba del 5% se serios problemas de operación podrían seresperados. Cummins ni aprueba ni desaprueba el uso de

mezclas de biodiesel. Consulte a Cummins para obtener

información adicional.

Gas Natural

Para la mayoría de los sitios no se requiere de ningún

almacenaje de combustible en sitio.

El gas natural puede ser una opción de combustible

económica donde sea pertinente, al flujo y presión requeridos.

Un suministro de combustible LPG de respaldo en el sitio

puede requerirse para sistemas de suministro de energía de

emergencia.El gas natural de campo se puede usar con ciertos conjuntos

generadores. Sin embargo, el análisis del combustible y la

consulta con el fabricante del motor se requieren para

determinar la eventual disminución de la potencia y si la

composición del combustible llevaría a dañar el motor debido

a una mala combustión, detonaciones o la corrosión.

La detonación y el daño del motor pueden resultar cuando

algunos servicios ocasionalmente agregan butano para

mantener la presión de la línea. Los motores de gas natural

exigen que esté limpio, seco y de tubería de calidad para

2-102 Cummins Power Generation no asume ninguna responsabilidad de la garantía por reparaciones o el aumento de costos con la operación con combustible biodiesel.




Rev. mayo 2010

Niveles de Ruido y Reglamentos

En Norte América, los códigos estatales y locales establecen

niveles de ruido máximos para áreas específicas. La mayoría

de los reglamentos comunitarios especifican el nivel de ruido

máximo permisible en la línea de propiedad. La Tabla 2-2

muestra algunos reglamentos de nivel de ruido externo

representativos. El cumplir con los reglamentos de ruido exige

entender el nivel de ruido ambiental y el nivel de ruido resultante

con el conjunto generador operando a plena carga en ese

ambiente.

Los reglamentos de ruido también existen para proteger la

audición del trabajador. Las personas que trabajan en cuartos

de generador siempre deben usar protección auditiva mientras

un conjunto generador esté operando.

Reglamentos de Emisiones de Escape del Motor

Los conjuntos generadores, sin importar la aplicación, pueden

estar sujetos a los reglamentos de emisiones de escape del

motor en un nivel local o nacional o en ambos. El cumplimiento

de los reglamentos de emisiones normalmente requiere de

permisos especiales. Ciertas localidades pueden tenerdesignaciones especiales que requieren de motores con

combustible gaseoso y/o estrategias de postratamiento de

escape para diesel. Revise con la agencia de calidad del aire

local a principios de la fase de diseño de cualquier proyecto

para obtener los requisitos del permiso.

La Tabla 2-3 muestra las regulaciones de emisión de los

gases de escape de EPA para aplicaciones fuera de carretera

Observe por favor que estos valores de emisiones son los

límites máximos basados en una prueba cargada de 5 ciclos

y no son representativos de emisiones de ningún nivel de carga

Para valores de emisiones al 100%, 75%, 50% y 25% decarga, contacte por favor a su distribuidor local. También

observe que los valores de las emisiones varían grandemente

dependiendo de las condiciones del lugar tales como

temperatura, humedad relativa, calidad del combustible, etc.

Los factores de corrección convenientes pueden ser necesarios

para predecir las emisiones en el lugar de la instalación, de los

datos obtenidos en pruebas de experimentación.

Reglamentos para el Almacenamiento de Combustible

El diseño e instalación del tanque de suministro de combustible

en muchas áreas están controlados por reglamentos que

afectar la cobertura de la garantía, desempeño del motor y las

emisiones. Los siguientes combustibles sustitutos generalmente

están dentro de los límites prescritos:

Combustible diesel 1-D y 3-D.

Combustóleo Grado No. 2 (combustible para calefacción)

Combustible para turbina de aviación grado Jet A y Jet A-

1 (combustible para jet comercial)

Combustible para turbina de gas no de aviación grado No.

1 GT y No. 2 GT

Queroseno grado No. 1-K y No. 2-K.

Consideraciones Ambientales

Lo siguiente es un enfoque breve para evaluar problemas

ambientales relacionados con el ruido, emisiones del escape

y almacenamiento de combustible. Consulte el capítulo Diseño

Mecánico para obtener información más completa.

Ruido y Su Tratamiento

El tratamiento del ruido, si se requiere, necesita considerarse

al principio del diseño preliminar. Generalmente, los métodos

de tratamiento del ruido agregan un costo considerable yaumentan el área física requerida para la instalación. Un conjunto

generador es una fuente de ruido compleja que incluye el ruido

del ventilador de enfriamiento, el ruido del motor y el ruido del

escape. Un tratamiento del ruido efectivo tiene que tocar todas

estas fuentes de ruido. Para la mayor parte, los métodos de

tratamiento del ruido recomendados modifican o redirigen la

ruta del ruido de la fuente del conjunto generador a la gente

que lo escucha. Usar simplemente un silenciador de grado

crítico puede o no hacer nada para reducir el nivel de ruido en

un lugar específico. Como el ruido es direccional, se necesita

considerar con cuidado el lugar, orientación y la distancia del

conjunto generador con respecto a las líneas o lugares de lapropiedad donde el ruido pueda ser objetable.

Tabla 2-2. Niveles de Ruido Exterior Representativos

2-11




Rev. mayo 2010

Aún cuando una instalación esté exenta del reglamento debe

reconocerse que los gastos de limpieza pueden ser muy altos

aún para pequeñas cantidades de derrame de combustible

que resulten de fugas, llenado de más, etc. La tendencia en

el almacenamiento de combustible diesel para conjuntos

generadores en el sitio tanto interiores como exteriores, ha

sido hacia tanques certificados por terceros, de doble pared

sobre el piso, en sub-base con detección de fuga y protección

de sobre-llenado. Vea la Sección 6, Diseño Mecánico, para

obtener más información sobre el diseño del sistema de

combustible.

Protección Contra Incendio

En Norteamérica, los reglamentos de protección contra incendio

típicamente adoptan o hacen referencia a uno o más de los

estándares de la National Fire Protection Association (NFPA).

Estos estándares cubren los requisitos para la capacidad de

almacenamiento de combustible en interiores, lugares para el

tanque de combustible, diques y las medidas de drenado

seguro. Consulte el Estándar No. 37 NFPA, Instalación de

Motores Estacionarios. Las autoridades de bomberos locales

podrían tener más requisitos restrictivos o interpretaciones delos requisitos en los estándares nacionales.

generalmente se redactan para dos propósitos por separado:

protección ambiental y protección contra incendios. Debido

a los reglamentos, su aplicación y excepciones del reglamento

varían con el lugar, es necesario investigar y entender los

requisitos locales.

En Norte América, los reglamentos de protección ambiental

generalmente existen a niveles tanto federal como estatal.

Diferentes reglamentos se aplican a los tanques de

almacenamiento de combustible subterráneo v.s. sobre el

suelo. Estos reglamentos cubren los estándares de diseño y

construcción, registro, prueba del tanque y detección de fugas.

También cubren requisitos de cierre, preparación de los planes

de prevención de derrames, medidas de responsabilidad

financiera y cobertura del fondo fiduciario. Como regla general

sujeto a la verificación local, las excepciones al reglamento se

conceden para tanques de almacenamiento subterráneos y

sobre el suelo que sirven a conjuntos generadores en-sitio

donde 1) la capacidad de los tanques de almacenamiento de

las instalaciones sea de 1,320 galones (500 Lts) o menos, 2)

ningún tanque tiene una capacidad de más de 660 galones

(250 Lts), y 3) el combustible se consume en las instalaciones(no se despacha).

De la tabla siguiente los requisitos en negro son iguales que

para fuera de carretera; los requisitos en rojo son únicos para

estacionarios.

2-12




Rev. mayo 2010

Gas Natural

LPG

Suministro de Combustible – Diesel

Tanque Diario

Tanque Sub-Base

Tanque Exterior

Suministro de Combustible – LP

Extracción de Vapor

Extracción de Líquido

Caseta

Protección contra Medio Ambiente

Acústica

Gabinete con Entrada

Sobrepuesta

Región Costera

AccesoriosConmutador de Paralelismo

Interruptor Automático de Transferencia

Cargadores de Batería

Interfase con la Red

Alarmas/Monitoreo Remoto

Interruptor(es) de Circuito

Módulos de Control de Paralelismo

Silenciador

Aisladores de VibraciónRequerimientos Especiales del Alternador

Capacidad de Temperatura Reducida, 105 C 80 C

RTD o Termistores

Sistema de Enfriamiento

Radiador Montado en la Unidad

Radiador Remoto

CUESTIONARIO DE DISEÑO PRELIMINAR

Tipo de Sistema

Emergencia

Standby Legalmente Exigido

Opcional Standby

Opcional Standby

Potencia Primaria

Rasurado de Picos

Reducción de Carga

Carga Base

Rango del Conjunto Generador

Standby

Primaria

Continua

Tamaño del Conjunto Generador

Unidad Sencilla ___ kW ___ kVA ___ FP

Unidades en Paralelo ___# ___kW ___ kVA ___ FP

Voltaje y Frecuencia del Conjunto Generador

___ Voltaje ___ Hz

Monofásico

Trifásico

Ubicación

Interior

Nivel de Piso

Nivel Superior

Subterráneo

Exterior

Nivel de Piso

Techo

Acceso Directo para Instalación/Servicio

Sí ___ No ___

Combustible

Diesel

2-13

CUESTIONARIO DE DISEÑO PRELIMINAR




Rev. mayo 20103-1

CAPÍTULO 3 ÍNDICE

3 – IMPACTO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL GENERADOR 3-2

Generalidades 3-2

Aplicaciones y Capacidades de Servicio 3-2

Capacidades de Servicio del Conjunto Generador 3-2

Aplicaciones Obligatorias y Opcionales 3-2

Mandatario por Código 3-2

En-Espera (Standby) Opcional 3-3

Primaria y Continua 3-3

Entendiendo las Cargas 3-3

Requerimientos para el Arranque y Operación de las Cargas 3-3

Secuenciando por Pasos la Carga 3-4

Tipos de Cargas 3-4

Cargas de Iluminación 3-4

Cargas de Aire Acondicionado 3-5

Cargas de Motores 3-5

Alta y Baja Inercia 3-5

Más de 50 HP 3-5

Métodos de Arranque Trifásicos 3-6

Mandos de Frecuencia Variable (VFD) 3-7

Letras del Código NEMA para Motor 3-7

Diseño de Motor Trifásico 3-8

Diseño de Motor Monofásico 3-8Suministro de Potencia Ininterrumpible a las cargas 3-8

Cargas del Cargador de Batería 3-11

Equipo Médico de Imágenes (Rayos X, escáner CAT, MRI) 3-12

Aplicaciones de Bomba contra Incendio 3-12

Características de la Carga 3-14

Tolerancias del Voltaje y Frecuencia de la Carga 3-14

Potencia Regenerativa 3-14

Factor de Potencia (FP) de la Carga 3-15

Cargas Monofásicas y Balanceo de Cargas 3-16




Rev. mayo 2010

(Standby). La capacidad de poder con la carga del conjunto

generador es una función de la vida esperada o del intervalo

entre reparaciones mayores.

Aplicaciones Obligadas y Opcionales

Fundamentalmente, las aplicaciones del conjunto generador

se pueden englobar en dos categorías básicas, las que son

obligatorias por ley (exigidas legalmente) y aquellas que se

desean por razones económicas (generalmente asociadas con

la disponibilidad y confiabilidad de la energía). Estas categorías

inducen un juego de opciones completamente diferentes

cuando se tienen que tomar las decisiones con relación a qué

cargas aplicar al conjunto generador.

Mandatorias por Código.

Estas aplicaciones típicamente son aquellas consideradas po

las autoridades como de emergencia o en-espera (Standby)

legalmente exigidas, donde la seguridad de la vida y el respaldo

para la vida son lo más importante. Estos tipos de aplicaciones

pueden estipularse en los códigos de edificios o códigos

específicos para la seguridad de la vida y típicamente involucran

las instalaciones tales como el cuidado de la salud (hospitalessanatorios, clínicas), construcciones de alto riesgo y lugares

de reunión (teatros, pasillos, instalaciones deportivas, hoteles)

Típicamente, el conjunto generador proporciona energía de

respaldo a las cargas como la iluminación de las salidas,

ventilación, detección de incendios y sistemas de alarma,

elevadores, bombas contra incendio, sistemas de comunicación

de seguridad pública y aún procesos industriales donde la

pérdida de energía crea un peligro a la seguridad de la vida o

a la salud. Otros sistemas legalmente exigidos son obligatorios

cuando se determina que la pérdida de la energía del servicio

público normal constituye un peligro o impide las operaciones

de rescate o del combate a incendios. Para determinar lascargas mínimas que el conjunto generador debe soportar,

consulte con la autoridad local, los códigos y los estándares

relacionados. En la mayoría de las aplicaciones se pueden

aplicar cargas opcionales adicionales al generador, si las

aprueba la autoridad local.

En-Espera (Standby) Opcional

Este tipo de instalación del sistema se ha convertido en el más

frecuente al hacerse más crítica la disponibilidad de la energía

Estos sistemas energizan instalaciones como edificios

Generalidades

Esta sección se enfoca en el impacto de las cargas en el

dimensionamiento del conjunto generador. Es importante

ensamblar un programa de la carga razonablemente exacto

al principio de la fase del diseño de los proyectos de generación

de potencia, porque la carga es el factor más importante en

el dimensionamiento del generador. Si al principio del diseño

del proyecto no se tiene disponible toda la información del

equipo de carga necesaria para el dimensionamiento, los

primeros cálculos del dimensionamiento se tendrán que basar

en estimaciones y suposiciones. Esto debe continuarse con

el re-cálculo cuando se disponga de información más real y

precisa. Los diferentes tipos de cargas – motores, suministro

de energía ininterrumpible (UPS), mandos de frecuencia variable

(VFD), equipo de imágenes para diagnóstico médico y bombas

contra-incendio, tienen influencias considerables y diferentes

en el dimensionamiento del conjunto generador.

Aplicaciones y Capacidades de Servicio

Capacidades de Servicio del Conjunto

Determinar las cargas que se requieren respaldar con unconjunto generador es una función del tipo de aplicación y el

servicio requerido. Generalmente, existen tres clasificaciones

de servicio para las aplicaciones de un conjunto generador,

En-Espera (Standby), Primaria o Continua. Estas clasificaciones

se definen en la Sección 2-6 de este manual véase Diseño

Preliminar. Las capacidades disponibles para los conjuntos

generadores varían de acuerdo con estas clasificaciones. Un

conjunto generador usado en aplicaciones En-Espera (Standby)

se usa como un respaldo para la fuente de energía primaria

(servicio público) y se espera que no se use frecuentemente,

por lo que la capacidad En-Espera (Standby) es la capacidad

mas alta disponible para el conjunto generador. Los conjuntosde capacidad primaria se espera que operen durante horas

ilimitadas y el conjunto generador se considera la fuente primaria

de energía para cargas variables, por lo que la capacidad

Primaria típicamente es cerca del 90% de la capacidad En-

Espera (Standby). En las aplicaciones de servicio Continuo, se

espera que el conjunto produzca la capacidad de salida por

horas ilimitadas a carga constante (aplicaciones en las que el

conjunto puede operarse en paralelo con una fuente de servicio

público y con carga base), por lo que la capacidad Continua

típicamente es cerca del 70% de la capacidad En-Espera

3-2

3 – IMPACTO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL GENERADOR




Rev. mayo 2010

por carga, para limitar la distorsión armónica donde se da

servicio a cargas no-lineales como las computadoras, UPS y

VFD.

Los programas de computadora para dimensionar generadores

ahora permiten la selección precisa de conjunto generadores

y proporcionan un mayor nivel de confianza para comprar un

sistema lo suficientemente grande para sus necesidades – y

no más grande. Si bien la mayoría de los ejercicios de

dimensionamiento de conjunto generadores se llevan a cabo

mejor con programas de dimensionamiento como el GenSize

de Cummins Power Generation (Ver Apéndice A) – o con la

ayuda del representante del fabricante – sigue siendo

aleccionador saber de qué se trata el seleccionar el conjunto

generador correcto para su aplicación.

Además de la carga conectada, muchos otros factores afectan

el dimensionamiento del conjunto generador, los requisitos de

arranque de las cargas tales como motores y sus cargas

mecánicas, desbalance de cargas monofásicas, cargas no-

lineales como equipo UPS, restricciones en la caída de voltaje,

cargas cíclicas, etc.

Entendiendo las Cargas

Requisitos de Arranque y funcionamiento de las cargas

La potencia requerida por muchos tipos de cargas pueden ser

considerablemente mayores cuando se arranca la carga que

la requerida para la operación de estado estable continuo (la

mayoría de las cargas manejadas con motor que no emplean

algún tipo de equipo de arranque suave). Algunas cargas

también requieren de potencia pico mayor durante la operación

que mientras funcionan (equipo de soldadura y de imágenes

médicas, por ejemplo). Otras cargas (cargas no-lineales comoUPS, computadoras, VFD y otras cargas electrónicas) causan

excesiva distorsión al generador a menos que el generador

esté dimensionado más grande de lo que se requiere para

energizar la carga. La fuente de energía debe ser capaz de

suministrar todos los requerimientos de energía para operación

de la carga.

Durante las condiciones de operación de arranque o de carga

pico, las transiciones repentinas de la carga pueden causar

perturbaciones en el voltaje y la frecuencia, dañinos para la

carga conectada o ser lo suficientemente grandes para evitar

industriales y comerciales y le dan servicio a cargas como

calefacción, refrigeración, comunicación, procesamiento de

datos y procesos industriales críticos. Los generadores a

menudo se justifican donde la pérdida de la energía del servicio

público podría causar incomodidad o la interrupción de procesos

críticos amenazando los productos o el equipo de proceso.

Primaria y Continua

Las aplicaciones para los conjuntos generadores que suministran

energía de servicio primario o continuo están prevaleciendo

cada vez más en los países en desarrollo y en muchas

aplicaciones de generación de energía distribuida. Existen

muchas oportunidades con el servicio público por el lado de

la generación y con los clientes del servicio por el lado del

consumo. La desregulación y los reglamentos ambientales

más estrictos tienen a las redes de servicio eléctrico buscando

alternativas de producción de energía y las alternativas de

distribución a la construcción de nuevas plantas centrales de

generación como el rasurado de picos y estructuras de de

tarifas interrumpibles para satisfacer el aumento en la demanda.

Los clientes del servicio público están utilizando la generación

en-sitio para reducir la demanda pico y continúan buscandolas oportunidades de co-generación donde existe la demanda

simultánea tanto de energía eléctrica como de térmica.

En cualquier caso, uno debe estar consciente que los conjuntos

generadores son una pequeña fuente de energía comparados

con la fuente de servicio público normal y que las características

de operación de la carga pueden tener un profundo efecto en

la calidad de la energía si el generador no se dimensiona

apropiadamente. Dado que un generador es una fuente de

energía limitada, siempre que las cargas se conecten o

desconecten de un generador, se deben esperar alteraciones

del voltaje y la frecuencia. Estas alteraciones deben demantenerse dentro de los límites aceptables para todas las

cargas conectadas. Además, habrá distorsión de voltaje en la

salida del generador cuando se conectan cargas no-lineales

que producen corrientes armónicas. Esta distorsión puede ser

considerablemente más grande cuando se opera con el

generador que cuando la carga se alimenta del servicio/red y

causará calentamiento adicional tanto en el generador como

en el equipo de la carga si no se revisa. Por consiguiente, se

necesitan generadores más grandes de lo requerido para

suministrar energía adecuada a la carga operando para limitar

las alteraciones de voltaje y frecuencia durante las transiciones

3-3




Rev. mayo 2010

Con esos antecedentes básicos, se tratan enseguida las

características de operación de las cargas individuales.

Tipos de Carga

Cargas de Iluminación

Los cálculos de iluminación son muy directos, una suma del

wattaje de la lámpara o dispositivo o el wattaje requerido para

los circuitos de iluminación, más el wattaje requerido para los

balastos. Los tipos comunes de iluminación común

Incandescente – ensamble de lámpara tipo foco estándar que

típicamente usan filamento de tungsteno, Fluorescente – una

lámpara de gas ionizado inducida con balastra – también aplica

para iluminación con descarga de gas, y de descarga de sodio

de baja presión, sodio de alta presión, etc. Las Tablas 3-1 y

3-2 tienen algunos datos útiles y representativos.

Tabla 3-1. Factores de Potencia de Iluminación (Arranque y

Operación)

Tabla 3-2. Energía con Balasto

Cargas de Aire Acondicionado

Las cargas de aire acondicionado generalmente se especifican

en toneladas. Para estimar los requisitos de carga en kilovatios

se utiliza una conversión de 2 HP/ton como una estimación

muy conservadora de la carga total para una unidad de baja

eficiencia. Si quiere un tamaño más exacto y conoce las cargas

del motor del componente individual en el equipo de A/A,

súmelas individualmente y obtenga un factor de demanda para

las cargas que es posible que arranquen simultáneamente.

un arranque con éxito o la operación apropiada de la carga si

el generador está sub-dimensionado. Si bien algunas cargas

son muy tolerantes con las perturbaciones de voltaje y frecuencia

transitorias en un corto tiempo, otras cargas son muy sensibles.

En algunos casos, el equipo de carga puede tener controles

de protección que hacen que la carga se apague bajo estas

condiciones. Aunque no es crítico, otros efectos como la

atenuación de luces o la subida momentánea de los elevadores,

puede ser, cuando menos, inquietante.

Un conjunto generador es una fuente de energía limitada tanto

en términos de la potencia del motor (kW) como de los

voltamperios (kVA) del generador, sin importar el tipo de sistema

de excitación. Debido a esto, los cambios en la carga causan

excursiones de transitorios tanto en el voltaje como en la

frecuencia. La magnitud y duración de estas excursiones se

ven afectadas por las características de la carga y el tamaño

del generador con relación a la carga. Un conjunto generador

es una fuente de impedancia relativamente alta cuando se

compara con el típico transformador del servicio publico. Vea

más información en la Sección 4, Selección del Equipo.

Secuenciado por Pasos de la Carga

En muchas aplicaciones, puede ser recomendable limitar la

cantidad de carga que se conecta al conjunto generador o se

arranca con él, en un momento determinado. Las cargas se

escalonan comúnmente en secuencia de pasos para reducir

los requerimientos de arranque y, así, el tamaño del generador

requerido. Esto exige el control de la carga y del equipo para

conmutar la carga al generador1. Para este propósito,

comúnmente se usan interruptores de transferencia múltiples.

Los interruptores de transferencia individuales se pueden ajustar

para conectar las cargas en momentos diferentes usando los

ajustes de transferencia de retraso de tiempo estándar paraescalonar las cargas. Se recomienda un retardo de tiempo de

unos cuantos segundos entre los pasos de la carga, para

permitir que el generador estabilice el voltaje y la frecuencia.

Esto, por supuesto, querrá decir que cualquier emergencia o

cargas legalmente requeridas necesitarán conectarse primero

para satisfacer los requerimientos legales. Las cargas que

requieran de una potencia de arranque mayor, como las cargas

de motores grandes, deben arrancarse mientras se conecta

una carga mínima. Las cargas de UPS se pueden dejar al final

ya que la carga de UPS se está soportada por baterías.

3-4

1 Cummins Power Generation ofrece sistemas de control de carga

en cascada con base en la red.




Rev. mayo 2010

Más de 50 HP

Un motor grande que se arranca a través de la línea con un

conjunto generador representa una carga de baja impedancia

mientras está en la condición de rotor bloqueado o en la

condición inicial de parado. El resultado es una corriente alta

repentina, típicamente seis veces la corriente nominal (en

operación). La alta corriente repentina hace que el voltaje del

generador caiga. Esta caída de voltaje está compuesta de la

caída de voltaje transitoria instantánea y la caída de voltaje de

recuperación.

La caída de voltaje transitoria instantánea ocurre en el instante

en que el motor se conecta a la salida del generador y es

estrictamente una función de las impedancias relativas del

generador y del motor. La caída de voltaje instantánea es la

caída de voltaje predicho por las curvas de caída de voltaje

publicadas en las hojas de datos del alternador2. Estas curvas

de caída dan una idea de lo que se puede esperar para la

caída instantánea, suponiendo que la frecuencia sea constante.

Si el motor del generador se hace lento debido al alto

requerimiento de kW de arranque, la caída del voltaje transitorio

puede exagerarse mientras la característica de igualación depar del regulador de voltaje atenúa la excitación del alternador

para ayudar al motor del generador a recuperar la velocidad.

Enseguida de la detección de la caída de voltaje transitorio

instantáneo, el sistema de excitación del generador responde

aumentando la excitación para recuperar el voltaje nominal –

al mismo tiempo que el motor está acelerando a la velocidad

de operación (asumiendo que el motor desarrolla suficiente

par). El par del motor, para motores de inducción, es

directamente proporcional al cuadrado del voltaje aplicado.

La aceleración del motor es una función de la diferencia entre

el par del motor y los requisitos de par de la carga. Para evitartiempo de aceleración excesivos, o que el motor se pare, el

generador debe recuperar el voltaje nominal tan rápido como

sea posible.

La manera en la cual el voltaje del generador se recupera es

una función de los tamaños relativos del generador y del motor,

la potencia del motor de combustión (capacidad en kW) y la

capacidad de forzar la excitación del generador. Varios

milisegundos después de la caída de voltaje transitorio inicial,

el regulador de voltaje aplica el voltaje de fuerza total al excitador

del generador resultando en una acumulación de la corriente

Cargas de Motores

Existe una amplia variedad de tipos de motor y tipos de cargas

conectadas a esos motores, cada una de las cuales afecta las

características de arranque y operación del motor. Enseguida

se tratan las cuantiosas diferencias y características y sus

efectos en la definición del dimensionamiento del conjunto

generador.

Baja y Alta Inercia

El momento de inercia de una masa rotatoria, como la de un

motor y su carga, es una medida de su resistencia a la

aceleración con el par motor de arranque. El par motor (torque)

de arranque exige más potencia (SkW) del conjunto generador

que la carga en la operación. Sin embargo, en lugar de tener

que hacer cálculos, normalmente es suficiente el caracterizar

las cargas de manera amplia como cargas de alta inercia o

cargas de baja inercia con el propósito de determinar la potencia

necesaria para arrancar y acelerar las cargas de motor. Por lo

tanto, las cargas con baja inercia son aquellas que se pueden

acelerar cuando se puede asumir un factor de servicio de 1.5

o menos, mientras que las cargas con alta inercia son aquellas

en donde se debe asumir un factor de servicio mayor de 1.5. También debe asumirse un factor de servicio mayor para cargas

mecánicamente desbalanceadas o pulsantes. La Tabla 3-3

muestra las categorías de las cargas comunes.

Tabla 3-3. Resumen de Inercia rotatoria

* Ventiladores o bombas excepcionalmente grandes que

trabajan contra altos cabezales, pueden no calificar como

cargas de baja inercia. Si no está seguro, asuma que son de

alta inercia.

** Las cargas con alta inercia incluyen cargas mecánicamente

pulsantes y desbalanceadas.

3-5

2 Las curvas de caída de voltaje para el equipo de Cummins Power Generationestán disponibles en el CD de la Biblioteca Power Suite.




Rev. mayo 2010

pequeño. Sin embargo, se debe tener cuidado cuando se

aplican estos métodos de arranque de voltaje reducido. Como

el par del motor es una función del voltaje aplicado, cualquie

método que reduzca el voltaje del motor también reduce el

par durante el arranque. Estos métodos de arranque sólo se

deben aplicar a cargas de motor de baja inercia a menos que

se pueda determinar que el motor produzca el par adecuado

para acelerar durante el arranque. Adicionalmente, estos

métodos de arranque pueden producir muy altas corrientes

repentinas cuando hacen la transición de arranque a operación

(si la transición ocurre antes que el motor alcance la velocidad

de operación), resultando en requerimientos de arranque que

se aproximan a un arranque con toda la línea. Si el motor no

alcanza la velocidad de operación cerca de la nominal antes

de la transición, pueden ocurrir excesivas caídas de voltaje y

frecuencia cuando se emplean estos arrancadores con los

conjuntos generadores. Si está inseguro cómo reaccionarán

el arrancador y la carga, asuma un arranque a través de la

línea.

Mandos de Frecuencia Variable (VFD)

De todas las clases de carga no lineal, los mandos de frecuenciavariable, que se usan para controlar la velocidad de motores

de inducción, inducen la mayor distorsión en el voltaje de salida

del generador. Se requiere de alternadores más grandes para

evitar el sobrecalentamiento del alternador debido a las corrientes

armónicas inducidas por el mando de frecuencia variable, y

para limitar la distorsión del voltaje del sistema al bajar la

reactancia del alternador.

Por ejemplo, las cargas convencionales de VFD de tipo de

inversor de fuente de corriente en un generador deben ser

menos de aproximadamente el 50 por ciento de la capacidad

del generador para limitar la distorsión de harmónicos total amenos del 15 por ciento. Más recientemente, los VFD de tipo

de Ancho de Pulso Modulado se han hecho más efectivos en

los costos e inducen sustancialmente armónicas más bajas.

El alternador sólo necesita sobredimensionarse cerca de un

40% para estos mandos.

del campo principal de acuerdo con el excitador y las constantes

de tiempo del campo principal. Los componentes del conjunto

generador están diseñados y empatados para lograr el tiempo

de respuesta más corto posible mientras se mantiene la

estabilidad del voltaje y evitar la sobrecarga del motor de

combustión. Los sistemas de excitación que responden muy

rápido o que son muy “rígidos” en realidad pueden sobrecargar

al motor de combustión cuando se arrancan motores eléctricos

grandes. Dependiendo de la severidad de la carga, el generador

debe recuperar el voltaje nominal en varios ciclos, o cuando

mucho, en pocos segundos.

Para aplicaciones de arranque de motores, tanto la caída de

voltaje transitorio inicial como el voltaje de recuperación necesitan

considerarse. Un generador debe dimensionarse para que no

exceda la caída de voltaje transitorio inicial especificado para

el proyecto, y para que se recupere a un mínimo del 90 por

ciento del voltaje de salida nominal aplicando los kVA plenos

del rotor bloqueado del motor. Así, el motor puede entregar

aproximadamente el 81 por ciento (0.9 x 0.9 = 0.81) de su par

nominal durante la aceleración, lo que se ha comprobado ser

lo adecuado para la mayoría de las aplicaciones de arranque.En lugar de las especificaciones singulares del proyecto, una

caída de voltaje de arranque del 35% se considera aceptable

en una situación de arranque de motor de un conjunto

generador.

Varios tipos de arrancadores de motor de voltaje reducido

están disponibles para reducir los kVA de arranque de un motor

en aplicaciones donde es aceptable el par de motor reducido.

Reducir los kVA de arranque del motor puede reducir la caída

de voltaje, el tamaño del conjunto generador y proporcionar

un arranque mecánico suave. No obstante como se explica

enseguida, se debe tener cuidado cuando se aplican estosarrancadores a los conjuntos generadores.

Métodos de Arranque Trifásicos

Existen varios métodos disponibles para arrancar motores

trifásicos, como se sumarizan en la Tabla 3-4 y elaborados

como en el Apéndice C – Arranque de Motores con Voltaje

Reducido. El método de arranque más común es el directo,

arranque a través de la línea (voltaje pleno). Los requerimientos

de arranque del motor se pueden reducir aplicando algún tipo

de arrancador de voltaje reducido o de estado sólido, dando

como resultado un conjunto generador recomendado más

3-6




Rev. mayo 2010

Diseño del Motor Trifásico

En Norte América, los motores de diseño tipo B, C o D son

de inducción jaula de ardilla trifásicos clasificados por la NEMA

(National Electrical Manufacturers Association) con respecto

a un valor máximo para la corriente de rotor bloqueado y

valores mínimos para el par del rotor bloqueado, par de

recuperación y par de ruptura. Los motores de tipo de Alta

Eficiencia son de inducción de jaula de ardilla trifásicos de

eficiencia muy alta con valores mínimos de par similares a los

motores de diseño tipo B, pero con mayor corriente de rotor

bloqueado y mayor eficiencia nominal a plena carga. Vea la

Tabla 3-6 para obtener los valores estándar nominales para

los motores de Diseño B, C y D y de Alta Eficiencia.

Diseño de Motor Monofásico

Vea la Tabla 3-7 para obtener los valores estándar nominales

para los motores de inducción monofásicos.

Cargas de UPS´s Suministro de energía Ininterrumpible.

Una fuente de poder ininterrumpible estática (UPS, iniciales en

inglés) utiliza rectificadores controlados de silicio (SCR) u otros

dispositivos estáticos para convertir voltaje de CA en voltajede CD. El voltaje de CD se usa para producir voltaje de CA

por medio de un circuito inversor a la salida del UPS. El voltaje

de CD también se usa para cargar las baterías, el medio de

almacenamiento de energía del UPS. Los SCR conmutables

en la entrada inducen corrientes armónicas en el alternador

del conjunto generador. Los efectos de estas corrientes

incluyen el calentamiento adicional del devanado, reducen la

eficiencia y distorsionan la onda de CA. El resultado es un

requerimiento de un alternador más grande para una salida

dada en kW del generador.

Los dispositivos UPS también pueden ser sensibles a la caídade voltaje y las excursiones de la frecuencia. Cuando el

rectificador se está rampeando hacia arriba, pueden ocurrir

oscilaciones relativamente amplias en la frecuencia y el voltaje

sin interrumpir la operación. Sin embargo, una vez que se

activa la derivación, tanto la frecuencia como el voltaje deben

estar muy estables o una condición de alarma ocurrirá.

Los problemas antiguos de incompatibilidad entre los conjuntos

generadores y los dispositivos estáticos UPS llevaron a múltiples

interpretaciones incorrectas acerca del dimensionamiento de

los conjuntos generadores para este tipo de carga. En el

* - Estos son porcentajes o factores de corriente de operación,

la cual depende del valor de las resistencias en serie agregadas

a los devanados del rotor.

Tabla 3-4. Métodos de Arranque con Voltaje Reducido y

Características

Para aplicaciones de mando de velocidad variable, dimensione

el conjunto generador a la capacidad total de la placa de datos

del mando, no a la capacidad de la placa de datos del motor

impulsado. Las armónicas pueden ser mayores con el mando

operando a carga parcial y puede ser posible que un motor

más grande, hasta la capacidad total del mando, se pudiera

instalar en el futuro.

Letra del código de Motor NEMA

En Norte América, el estándar NEMA para motores y

generadores (MG1) designa las gamas aceptables para los

kVA de arranque del motor con Letras de Código de la “A” a

la “V”. El diseño del motor debe limitar los kVA de arranque

(rotor bloqueado) a un valor dentro de la gama especificada

por la Letra de Código marcada en el motor. Para calcular los

kVA de arranque del motor, multiplique los caballos de potencia

del motor por el valor en la Tabla 3-5 que corresponda con

la Letra de Código. Los valores en la Tabla 3-5 son los

promedios de las gamas especificadas de los valores para las

Letras de Código.

Tabla 3-5. Factores de Multiplicación Correspondientes a las

Letras de Código

3-7




Rev. mayo 2010

pasado, los proveedores de UPS recomendaban sobre-

dimensionar el conjunto generador dos o tres veces la capacidad

del UPS, pero aún entonces algunos problemas persistieron.

Desde entonces, la mayoría de los fabricantes de UPS han

tomado en cuenta los problemas de incompatibilidad y ahora

es más efectivo en costos exigir que los dispositivos UPS sean

compatibles con el conjunto generador que sobredimensionar

significativamente el generador.

Cuando se dimensiona un generador use la capacidad de la

placa de datos del UPS, aunque el propio UPS pueda no estar

totalmente cargado, más la capacidad de carga de la batería.

El UPS típicamente tiene una capacidad de carga de batería

del 10 al 50 por ciento de la capacidad de su UPS. Si las

baterías están descargadas cuando el UPS esté operando con

el conjunto generador, éste debe ser capaz de suministrar

tanto la carga de salida como la carga de la batería. La mayoría

de los UPS tienen un límite de corriente ajustable. Si este límite

se ajusta al 110% – 150% de la capacidad del UPS, esa es

la carga pico que el conjunto generador necesita suministrar

inmediatamente después de una interrupción de la energía del

servicio público. Una segunda razón para usar la capacidadtotal del UPS es que cargas adicionales hasta de la capacidad

de la placa de datos se pueden agregar al UPS en el futuro.

Lo mismo se aplica a los sistemas UPS redundantes.

Dimensione el conjunto generador para las capacidades

combinadas de placa de datos de los dispositivos individuales

UPS en las aplicaciones donde, por ejemplo, un UPS se instala

para respaldar otro y los dos están en línea siempre con el 50

por ciento de la carga o menos.

Debido a que son cargas no lineales, el equipo UPS induce

armónicas en la salida del generador. Los dispositivos UPS

equipados con filtros de entrada de armónicas tienen corrientesarmónicas más bajas que los que no están equipados así.

Los filtros de armónicas deben reducirse o apagarse cuando

la carga en el UPS es pequeña. Si no, estos filtros pueden

causar un factor de potencia adelantado en el conjunto

generador. Vea Carga con Factor de Potencia Adelantado en

la sección Diseño Mecánico. El número de rectificadores (pulsos)

también dicta el grado requerido de sobre-dimensionamiento

del alternador. Un rectificador de 12 pulsos con un filtro de

armónicas da como resultado el conjunto generador

recomendado más pequeño.

La mayoría de los dispositivos UPS tienen una función limitadora

de corriente para controlar la carga máxima que el sistema

puede aplicar a su fuente de poder, lo cual se expresa como

un porcentaje de la capacidad de carga plena del UPS. La

carga total que el UPS aplica a su fuente de poder está

controlada por ese valor limitando el índice de carga de su

batería. Si, entonces, la carga máxima está limitada al 125 por

ciento y el UPS está operando al 75 por ciento de la capacidad

nominal, la carga de la batería está limitada al 50 por ciento

de la capacidad del UPS. Algunos dispositivos UPS reducen

el índice de carga de la batería a un valor menor durante el

tiempo en que el conjunto generador está energizando al UPS

3-8




Rev. mayo 2010

Tabla 3-6. Default de Motor Trifásico: Código NEMA, EFF,

SPF, RPF

3-9




Rev. mayo 2010

Tabla 3-7. Default de Motor Monofásico: Código NEMA, EFF,

SPF, RPF

Cargas del Cargador de Batería

Los Cargadores de Batería típicamente usan rectificadores

controlados de silicio (SCR). Un cargador de baterías es una

carga no lineal, que exige un alternador sobre-dimensionado

para tener capacidad para el calentamiento adicional y minimizar

la distorsión del voltaje causada por las corrientes armónicas

inducidas por el cargador de baterías. El número de rectificadores

(pulsos) dicta el grado de sobre-dimensionamiento del alternado

requerido. Un rectificador de 12 pulsos da como resultado un

conjunto generador recomendado más pequeño.

3-10




Rev. mayo 2010

Equipo de Imagen Médica (Rayos X, Cat Scan, MRI)

El equipo de imagen como los Rayos X, Cat Scan y MRI

producen características de arranque y funcionamiento

singulares que deben considerarse cuando se dimensiona un

conjunto generador. La carga pico en kVA (kVP x ma) y la caída

de voltaje permisible son los factores esenciales para dimensionar

un conjunto generador para aplicaciones de imagen médica.

Dos factores adicionales deben entenderse para todas las

aplicaciones de imagen médica.

Primero, cuando el equipo de imagen médica se energiza con

un conjunto generador, la imagen puede ser diferente que

cuando se energiza con una línea de servicio público comercial.

La razón de esto se debe a la diferencia en las características

de caída de voltaje. Como lo ilustra la Figura 3-1, la caída tiende

a ser constante cuando el servicio público es la fuente de poder

y, es mayor y más variable cuando un conjunto generador es

la fuente. El intento del regulador de voltaje del conjunto

generador de regular el voltaje también afecta la característica

de la caída de voltaje.

Segundo, entre el momento en que el operador hace el ajustepara la imagen y que toma la imagen, no debe haber grandes

cambios de carga del encendido o apagado de los elevadores

o el aire acondicionado.

El equipo de imagen médica normalmente está diseñado para

energizarse con la fuente de servicio público. La mayoría del

equipo, sin embargo, tiene un compensador de voltaje de línea,

ajustable bien sea por el instalador o por el operador. En

aplicaciones donde el conjunto generador es la única fuente

de energía, el compensador de voltaje de línea se puede ajustar

para la caída de voltaje esperada con el conjunto generador.

Cuando el equipo de imagen médica se ha ajustado para laenergía de servicio público, el conjunto generador tendrá que

reproducir la caída de voltaje del servicio público tanto como

sea posible. De la experiencia pasada, se pueden esperar

imágenes satisfactorias cuando la capacidad en kVA del

generador (alternador) es cuando menos 2.5 veces los kVA

pico del equipo de imagen. Se puede esperar una caída de

voltaje del 5 al 10 por ciento cuando se dimensiona con esta

base. Los kVA pico y los kVA requeridos del conjunto generador

para equipo de imagen de capacidad variada se mencionan

en la Tabla 3-8.

3-11

Aplicaciones de Bomba Contra Incendio3

Se deben aplicar consideraciones especiales a las bombas

contra incendio debido a su condición crítica y los

requerimientos especiales del código. El Código Eléctrico

Nacional Norteamericano (NEC) contiene los requisitos que

limitan la caída de voltaje al 15 por ciento cuando se arrancan

bombas contra incendio. Este límite se impone para que los

arrancadores de motor no se desconecten durante las

condiciones prolongadas de rotor bloqueado y para que los

motores de bomba contra incendio entreguen el par adecuado

para acelerar las bombas a las velocidades nominales para

obtener las presiones y flujos nominales de la bomba. El

conjunto generador no tiene que dimensionarse para

proporcionar indefinidamente los kVA de rotor bloqueado del

motor de la bomba contra incendio. Eso daría como resultado

un conjunto generador sobredimensionado, lo cual podría

llevar al mantenimiento y confiabilidad debido a que se tendría

un conjunto generador sub-utilizado.

Figura 3-1. Caída de Voltaje en Aplicaciones de Imagen Médica

Tabla 3-8. Requisitos del Conjunto Generador para Aplicaciones

de Imagen Médica

3 Esta es la interpretación de Cummins Power Generation de la edición 1996 del Estándar No. 20 de la NFPA, Bombas Contra Incendio Centrífugas. Los ingenieros de diseño tambiéndeben revisar el propio estándar.




Rev. mayo 2010

Siempre que se use un arrancador de voltaje reducido para

un motor de bomba contra incendios, sin importar el tipo, deje

la capacidad del generador para un arranque a través de la

línea. El controlador de la bomba contra incendio incluye bien

sea un medio manual-mecánico, manual-eléctrico o automático

para arrancar la bomba a través de la línea en caso que el

controlador no funcione.

La capacidad adicional de generación se puede manejar, si es

práctico, proporcionando controles automáticos para desechar

carga en cargas conectadas de baja prioridad para que la

capacidad ociosa del conjunto generador para la bomba contra

incendio, en todo caso, se pueda usar para las mismas cargas.

Los controles deben ajustarse para desechar carga antes de

arrancar la bomba contra incendio.

Otra opción es la de considerar una bomba contra incendio

con motor diesel en lugar de una bomba con motor eléctrico.

La economía generalmente favorece las bombas con motor

eléctrico, pero el ingeniero de protección contra incendios

puede preferir el mando de un motor diesel. De esa manera,

el sistema de protección a incendios y el sistema de energíade emergencia se mantienen completamente separados.

Algunos ingenieros y aseguradoras creen que esto mejora la

confiabilidad de ambos sistemas. El costo de un interruptor

de transferencia para la bomba contra incendio se evitaría. El

conjunto generador no tiene que dimensionarse para

proporcionar los kVA de rotor bloqueado del motor de la bomba

contra incendio indefinidamente. Eso podría dar como resultado

un conjunto generador sobre-dimensionado, lo cual podría

presentar problemas de mantenimiento y confiabilidad al ser

sub-utilizado.

Características de la Carga

Tolerancias de Voltaje y Frecuencia de la Carga

La Tabla 3-9 resume la tolerancia que varias cargas tienen a

los cambios en voltaje y frecuencia.

Potencia Regenerativa

La aplicación de conjuntos generadores a cargas que tienen

mandos de motor-generador (MG) como los elevadores, grúas

y polipastos, requieren el tratamiento de potencia regenerativa

En estas aplicaciones, el descenso del elevador o polipasto

se frena con el motor-generador que “bombea” energía eléctrica

de regreso a la fuente para que la absorba. La fuente de servicio

público normal fácilmente absorbe la energía “regenerada”

porque esencialmente es una fuente de poder ilimitada. La

energía producida por la carga sencillamente sirve a otras

cargas reduciendo la carga real en el servicio (red). Un conjunto

generador, por otro lado, es una fuente de poder aislada que

tiene capacidad limitada para absorber la potencia regenerativa

La absorción de potencia regenerativa es una función de los

caballos de fuerza de fricción del motor de combustión a

velocidad gobernada, los caballos de fuerza del ventilador, lafricción del generador, las pérdidas del devanado y el núcleo

(la potencia requerida para mantener el voltaje nominal de

salida del generador). La capacidad de potencia regenerativa

del conjunto aparece en la Hoja de Especificaciones del conjunto

generador recomendado y es, típicamente, un 10 a 20 por

ciento de la capacidad de potencia del conjunto generador.

(El generador impulsa el motor de combustión, el cual absorbe

la energía a través de las pérdidas por fricción).

3-12




Rev. mayo 2010

Si el voltaje no se recupera al 90 por ciento, los dispositivos de protección de bajo voltaje pueden bloquearse, los dispositivos de

sobre-corriente pueden interrumpirse, los arrancadores de voltaje reducido pueden bloquearse o escalonarse y los motores pueden

detenerse o no tener una aceleración aceptable.

Tabla 3-9. Tolerancias Típicas de Voltaje y Frecuencia

3-13




Rev. mayo 2010

Una capacidad insuficiente de potencia regenerativa para la

aplicación puede dar como resultado una excesiva velocidad

de descenso del elevador y la sobre-velocidad del conjunto

generador.

NOTA: Las cargas regenerativas excesivas pueden causar que

el conjunto generador se sobre-revolucione y se apague. Las

aplicaciones que son más susceptibles de este tipo de problema

son los edificios pequeños donde el elevador es la carga

principal para el conjunto generador.

Generalmente, el problema de la regeneración se puede resolver

asegurándose haya otras cargas conectadas que absorban la

potencia regenerativa. Por ejemplo, en edificios pequeños

donde el elevador es la carga principal, la carga de la iluminación

debe transferirse al generador antes de transferir el elevador.

En algunos casos los bancos de carga auxiliar con controles

de carga pueden necesitarse para ayudar a absorber las cargas

regenerativas.

Factor de Potencia (FP) de la Carga

Las inductancias y capacitancias en los circuitos de carga CA hacen que el punto en el cual la onda de corriente sinusoidal

pasa por cero se atrase o adelante al punto en el cual la onda

de voltaje pasa por cero. Las cargas capacitivas, motores

sincrónicos sobre-excitados, etc. provocan un factor de potencia

adelantado, donde la corriente adelanta al voltaje. Un factor

de potencia atrasado, donde la corriente se atrasa al voltaje,

es el caso más típico y es el resultado de la inductancia en el

circuito. El factor de potencia es el coseno del ángulo con el

cual la corriente se adelanta o se atrasa del voltaje, donde un

ciclo sinusoidal completo es de 360 grados. El factor de

potencia normalmente se expresa como una cifra decimal (0.8)

o como un porcentaje (80 %). El factor de potencia es la relaciónde los kW a los kVA. Por lo tanto:

kW = kVA x FP

Tome en cuenta que los conjuntos generadores trifásicos son

para cargas con un FP de 0.8 y los monofásicos para cargas

con un FP de 1.0. Las cargas que producen factores de

potencia menores a los cuales los generadores están

capacitados pueden hacer que GenSize recomiende un

alternador más grande o conjunto generador para darle servicio

a la carga apropiadamente.

Las cargas reactivas que causan un factor de potencia

adelantado pueden ser problemáticas, dañando los alternadores

las cargas o haciendo que se dispare el equipo de protección

Las fuentes más comunes de factores de potencia adelantados

son los sistemas UPS con carga ligera que usan filtros de

armónicas para la línea de entrada o dispositivos para la

corrección del factor de potencia (bancos de capacitores) que

se usan con los motores. La carga con factor de potencia

adelantado debe evitarse con los conjuntos generadores. La

capacitancia del sistema que se convierte en una fuente de

excitación del generador y de pérdida del control de voltaje

puede convertirse en un problema. Siempre conecte y

desconecte del sistema los capacitores de corrección de facto

de potencia con la carga. Vea Cargas con Factor de Potencia

Adelantado en la sección Diseño Eléctrico.

Cargas Monofásicas y Balanceo de Cargas

Las cargas monofásicas deben distribuirse tan uniformemente

como sea posible entre las tres fases de un conjunto trifásico

para utilizar plenamente la capacidad del generador y limitar

el desbalanceo del voltaje. Por ejemplo, un desbalanceo de

cargas monofásicas tan pequeño como un 10 por ciento puederequerir limitar la carga balanceada trifásica a no más del 75

por ciento de la capacidad nominal. Para ayudar a evitar el

calentamiento y la falla prematura del aislamiento en motores

trifásicos, el desbalanceo del voltaje debe mantenerse debajo

del 2 por ciento. Vea Cálculo de Desbalance de Carga

Monofásica Permisible en la sección Diseño Eléctrico.

3-14




Rev. mayo 2010

4 – SELECCIÓN DEL EQUIPO 4-3

Generalidades 4-3

Alternadores 4-3

Voltaje 4-3

Bajo Voltaje 4-3

Medio Voltaje 4-3

Aislamiento y Capacidades 4-3

Devanados y Conexiones 4-4

Reconectable 4-4

Rango Amplio 4-4

Rango Extendido 4-4

Rango Limitado 4-4

Arranque Incrementado de Motor 4-4

Fundamentos y Excitación 4-4

Generadores Auto-Excitados 4-5

Generadores Excitados Por Separado 4-6

Carga Transitoria 4-7

Curvas de Saturación del Generador 4-8

Respuesta del Sistema de Excitación 4-8

Respuesta de Arranque del Motor 4-9

kVA de Rotor Bloqueado 4-9

Caída sostenida de Voltaje 4-11Respuesta a la Falla 4-12

Temperaturas del Devanado por Corto Circuito 4-13

Motores de Combustión 4-14

Gobernadores 4-14

Gobernadores Mecánicos 4-14

Gobernadores Electrónicos 4-15

Sistemas de Arranque del Motor de Combustión 4-15

Arranque con Baterías 4-15

Reubicación de las Baterías de Arranque 4-15

Arranque con Aire comprimido 4-18

Controles 4-19

Base Relevador 4-19Base Electrónica (Microprocesador) 4-19

Electrónicos de “Plena Autoridad” 4-20

Opciones de Control 4-20

Accesorios y Opciones 4-20

Control de Seguridad y Anunciadores 4-20

Interruptores de Circuito de Línea Principal 4-21

Interruptores Encapsulados 4-21

Cajas de Entrada 4-21

Interruptores de Circuito Múltiples 4-21

Baterías y Cargadores de Baterías 4-21

Sistemas de Escape y Silenciadores 4-23

4-1

CAPÍTULO 4 ÍNDICE




Rev. mayo 20104-2

Casetas (Cabinas) 4-23

Protección al Clima 4-23

Acústico 4-23

De Acceso 4-23

Regiones Costeras 4-24

Configuraciones Alternativas de Enfriamiento y Ventilación 4-23

Capacidades del Sistema de Enfriamiento 4-24

Alternativas de Enfriamiento Remoto 4-24

Radiador Remoto 4-24

Intercambiador de Calor 4-25

Sistemas de Mantenimiento del Nivel de Aceite Lubricante 4-25

Dispositivos de Calentamiento para Conjuntos Generadores en Standby 4-25

Arranque en Frío y Aceptación de la Carga 4-25

Calentadores de Refrigerante 4-26

Calentadores de Aceite y Combustible 4-27

Calentadores Anti-Condensación 4-27

Tanques de Combustible (Diesel) 4-27

Tanques de día 4-27

Tanques Sub-Base 4-28

Montaje en Aisladores de Vibración 4-28

Equipo para Conmutación de Energía 4-28

Dispositivos Requeridos para el Paralelismo del Conjunto Generador 4-28Necesidades de Equipo Adicional 4-28




Rev. mayo 2010

Generalidades

Cuando se ha tomado la decisión en cuanto al tamaño del(os)

conjunto(s) generador(es) y la secuencia de carga, la tarea de

elegir el equipo para el trabajo puede comenzar.

Esta sección trata de la variedad de equipo del conjunto

generador para lograr una instalación completa y funcional.

Se tratan las características de funcionalidad, criterios de

selección, alternativas y el equipo opcional necesario.

Alternadores

Voltaje

Bajo Voltaje

La aplicación determina en gran manera el voltaje del conjunto

generador seleccionado.

En aplicaciones de emergencia y en-espera (Standby), el voltaje

de salida del generador normalmente corresponde al voltaje

de utilización de las cargas. Los voltajes más usados

comercialmente y las configuraciones de la conexión están

disponibles como opciones estándar con los fabricantes dealternadores. Algunos voltajes raramente usados pueden

requerir devanados especiales lo cual puede exigir considerables

tiempos de entrega para producirse. La mayoría de los

alternadores tienen un ajuste de voltaje de al menos ± 5 % del

voltaje nominal especificado para permitir el ajuste a requisitos

específicos del sitio. Vea la Tabla de Voltajes en el Mundo en

el Apéndice B.

Medio Voltaje1

En aplicaciones de potencia primaria o carga base o cuando

las condiciones generales de la aplicación son conducentes,

los conjuntos generadores de medio voltaje (de más de 600 V) se están usando con más frecuencia. Generalmente, los

medio voltajes deben considerarse cuando la salida excede a

los 2,000 A de un generador de bajo voltaje. Otro criterio que

induce al uso de medio voltaje es el tamaño/capacidad del

equipo de conmutación de potencia y la cantidad de

conductores requeridos para bajo voltaje. Mientras el equipo

de medio voltaje es más caro, los conductores requeridos (en

el orden de 10-20 veces menos ampacidad) combinados con

menos conduit, estructuras de soporte y tiempo de instalación,

pueden compensar el alto costo del alternador.

Aislamiento y Capacidades

Generalmente, los alternadores en el orden de los 20 kW a

2,000 kW tienen un aislamiento del devanado NEMA Clase F

o Clase H. El aislamiento Clase H está diseñado para resistir

mayores temperaturas que el Clase F. Las capacidades de

alternador se conocen en términos de los límites de elevación

de temperatura. Los alternadores con aislamiento Clase H

tienen capacidades de salida en kW y kVA que permanecen

dentro de elevaciones de temperatura de la clase de 80 °C,

105 °C, 125 °C y 150 °C arriba de un ambiente de 40 °C. un

alternador operado a su capacidad de 80 °C durará más que

a su capacidad de temperatura más alta. Los alternadores

con menor elevación de temperatura nominal para una

capacidad de conjunto generador dada dan como resultado

un arranque de motor mejorado, menos caídas de voltaje,

mayor capacidad de carga no-lineal o desbalanceada, así

como mayor capacidad por falla de corriente. La mayoría de

los conjuntos generadores de Cummins Power Generation

tienen más de un tamaño de alternador disponible, haciendo

posible igualar una amplia gama de aplicaciones.

Muchos alternadores para un conjunto generador específicotienen capacidades múltiples como 125/105/80 (S, P, C). Esto

quiere decir que la opción de alternador operará a un límite de

temperatura diferente dependiendo de la capacidad del conjunto

generador, o sea, permanecerá dentro de la elevación de

temperatura de 125 °C En-Espera (Standby), 105 °C de

elevación en Primaria y dentro de los 80 °C de elevación en

capacidad Continua.

Lineamientos Adicionales

Acondicionamiento Ambiental

Con cualquier ambiente salino, la posibilidad de depósitos decloruro de sodio en los devanados, superficies de metal sin

tratamiento (no necesariamente sólo ferroso), etc., lleva a dos

temas relacionados: – Corrosión y atracción higroscópica de

la humedad llevando a que el aislamiento se vea comprometido

Es importante quitar tanta humedad de la atmósfera en el

gabinete del generador como sea posible, tanto al momento

de un ingreso potencial de humedad como también

subsecuentemente, cuando pueda ocurrir la condensación.

Las persianas deben diseñarse con persianas que atrapen la

lluvia que ofrezcan una ruta tortuosa con una velocidad de

4-3

4 - SELECCIÓN DEL EQUIPO

1 Los alternadores de voltaje medio están disponibles en los productos de Cummins Power Generation de 750 kW y más grandes.




Rev. mayo 2010

admisión tan baja como sea posible, permitiendo que las gotas

de humedad se unan en la admisión. Esto deja una cantidad

residual de humedad y la mayoría debe evitarse que tengan

contacto directo con la parte trasera del alternador por medio

de un deflector. El alternador debe permitírsele tomar su aire

del aire que está pasando por la máquina, en el sentido correcto

para evitar la recirculación, no el aire que se dirige a la máquina.

De esta manera, se crean rutas tortuosas adicionales dando

oportunidades adicionales para la coalescencia y precipitación

de la humedad antes que entre al alternador. La creación de

rutas tortuosas adicionales puede hacer que suba la restricción

del flujo de aire y se recomienda el modelar del flujo de aire

antes de hacer la construcción.

El gabinete debe contener calentadores de espacio,

dimensionado para dar una elevación de temperatura cuando

menos de 5 °C arriba del ambiente y controlada en la

temperatura y el punto de rocío. Considere el aire acondicionado

para el gabinete del motor para cuando el clima esté caliente

y húmedo ya que éste puede reducir en efecto la humedad sin

calentar indebidamente el ambiente dentro del gabinete. Una

vez más, controlar el aire acondicionado usando una mezclade controles de temperatura y del punto de rocío economizará

la carga eléctrica. Los calentadores anti-condensación entre

los alternadores son obligatorios en esta aplicación, deben

conectarse a una fuente eléctrica de tamaño adecuado y,

deben estar activos cuando las condiciones sean tales que

puede haber condensación y, sólo cuando el generador esté

estacionario.

El gabinete debe contar con persianas que se abran con resorte

y se cierren con motor y éstas deben cerrarse tan pronto sea

posible después de apagar la máquina, consistente con evitar

la acumulación de temperatura anormal. Todas las partes delgabinete deben estar bien sea galvanizadas o recubiertas con

polvo o pintadas con pintura resistente a la sal para evitar la

corrosión y se debe poner cuidado particular con las áreas

donde se pueda atrapar la humedad.

Agua dentro del gabinete

Es vital que el agua no entre al gabinete y no se permita se

“encharque” bajo el alternador ya que el flujo de aire de admisión

elevaría la turbulencia bajo la máquina y puede permitir gotas

de agua, posiblemente contaminadas con aceite, combustible,

refrigerante y sal que entren a la máquina. Si el agua puede

quedar bajo el alternador, considere incluir un deflector para

evitar que las micro-gotas sean arrastradas a la admisión de

aire del alternador.

Protección del Devanado

En ciertas gamas de alternadores CGT se puede ofrecer un

tratamiento de impregnación para ambientes rigurosos que

presta protección adicional al devanado para la humedad.

Este proceso se aplica sólo al estator principal. Este tratamiento

adicional da como resultado en una disminución de cerca del

3-5 % de las capacidades continuas pico (elevaciones 150/163),

aunque no existe una disminución intrínseca de este proceso

para capacidades de base continua (elevaciones 105/125).

Esto no debe considerarse como algo ‘en lugar de’ para el

tratamiento ambiental anterior, es un ‘tanto como’. Existe un

costo adicional para este tratamiento ya que aumenta el tiempo

y materiales de la impregnación.

Protección de las partes internas con metal desnudo

CGT puede proporcionar un tratamiento adicional de superficies

de metal desnudo en la máquina. Esto incluye la flecha y varios

componentes montados en la flecha y el barril de la máquina.Hay un costo adicional para este tratamiento.

Operación

La máquina debe dimensionarse y los controles del sistema

programados de tal forma que el alternador opere con suficiente

carga para garantizar que los devanados alcancen y mantengan

una temperatura cuando menos de 100 °C. Esta temperatura

debe lograrse en las condiciones más frías que se puedan

encontrar en el sitio. Esto ayudará a mantener los devanados

en una condición sin humedad y ayudará a alejar la humedad

de los devanados.

Carga No-Lineal

Debido a la predominancia de cargas no-lineales en estos

sitios, CGT recomienda que si se utilizan máquinas P7x, que

se especifiquen como PE7 (el diseño de generación empotrado

de la máquina). Los diseños de alternadores PE7 pueden alojar

mejor los altos factores de cresta que pueden existir en estas

aplicaciones. La máquina debe dimensionarse con capacidad

clase F. Lo que resultará en una disminución pero significará

menos efecto de calentamiento en el laminado, hermanado

con una reactancia de la máquina efectiva menor, dando por

lo tanto una mejor forma de onda.

4-4




Rev. mayo 2010

Filtros

CGT no recomienda filtros en las aplicaciones donde el ingreso

de agua es el problema – los filtros deben usarse para quitar

sólo polvos secos. Los filtros rápidamente se anegan en agua

lo cual restringe la admisión de aire y después del apagado,

el agua contenida en el filtro tiende a hacer la atmósfera entre

el alternador muy húmeda lo cual fomenta el crecimiento de

moho.

Régimen de Mantenimiento

Un programa de corridas mensuales donde el alternador se

mantiene a la temperatura de operación normal (devanados

cuando menos a 100 C) por 4 horas o más ayudará a mantener

los devanados en una condición sin humedad y desalienta la

formación del moho.

Devanados y Conexiones

Los alternadores están disponibles en varias configuraciones

de devanados y conexiones. Entender algo de la terminología

usada ayuda a tomar la opción que mejor se adapte a una

aplicación.

Reconectables

Muchos alternadores están diseñados con salidas individuales

de los devanados de fase por separado que se pueden

reconectar a configuraciones Estrella o Delta. Éstos a menudo

se conocen como alternadores de 6 puntas. A menudo, los

alternadores reconectables tienen seis devanados por separado,

dos en cada fase, que se pueden reconectar en serie o en

paralelo, en configuraciones estrella o delta. Estos se conocen

como reconectables de 12 puntas. Estos tipos de alternadores

se producen principalmente por flexibilidad y eficiencia en la

manufactura y se conectan y prueban en planta en laconfiguración deseada.

Rango Amplio

Algunos alternadores están diseñados para producir una amplia

gama de voltajes nominales de salida como el rango de 208

a 240 o de 190 a 220 voltios con sólo un ajuste del nivel de

excitación. Cuando se combinan con la característica

reconectable, se les llama Reconectables de Rango Amplio.

Rango Extendido

Este término hace referencia a los alternadores diseñados para

producir un rango más amplio de voltajes que el rango amplio

Donde uno de rango amplio puede producir nominalmente

416-480 voltios, uno de rango extenso puede producir 380-

480 voltios.

Rango Limitado

Como el nombre lo indica, los alternadores de rango limitado

tienen un ajuste de rango de voltaje nominal muy limitado (po

ejemplo 440-480 voltios) o pueden estar diseñados para

producir sólo un voltaje nominal específico y una conexión

como 480 voltios en estrella.

Arranque del Motor Aumentado

Este término se utiliza para describir un alternador más grande

o uno con características especiales del devanado para producir

una capacidad más alta de corriente de arranque del motor.

Aunque como se menciona anteriormente, la capacidad

aumentada de arranque del motor también se logra escogiendo

un alternador con límite de elevación de temperatura menor.

Fundamentos de Excitación

Es deseable entender los fundamentos de los generadores de

CA y de los sistemas de excitación del generador con respecto

a la respuesta de cargas transitorias, interacción del regulador

de voltaje con la carga, la respuesta del sistema de excitación

a las fallas de salida del generador.

Un generador convierte la energía mecánica de rotación en

energía eléctrica. Consiste esencialmente de un rotor y un

estator, como se muestra en la sección transversal de la Figura

4-1. El rotor lleva el campo del generador (aparece como decuatro polos), el cual gira con el motor de combustión. El

campo se energiza con una fuente CD llamada excitador, el

cual se conecta a las líneas “+” y “–“ de los devanados del

campo. El generador se construye de tal manera que las l íneas

de fuerza del campo magnético cortan perpendicularmente

los devanados del estator cuando el motor hace girar el rotor

induciendo un voltaje en los elementos del devanado del estator

El voltaje en un elemento del devanado se invierte cada vez

que cambia la polaridad (dos veces cada revolución en un

4-5




Rev. mayo 2010

generador de cuatro polos). Típicamente un generador tiene

cuatro veces mas “ranuras del devanado” como se muestra

y está “enrollado” para obtener una salida sinusoidal, alterna

monofásica o trifásica.

Figura 4-1. Sección Transversal de un Generador de Cuatro

Polos

El voltaje inducido en cada elemento del devanado depende

de la intensidad de campo (la cual podría representarse por

una mayor densidad de las líneas de fuerza), la velocidad a lacual las líneas de fuerza cortan los elementos del devanado

(rpm) y la “longitud de las placas”. Por lo tanto, para variar el

voltaje de salida de un generador de un tamaño y velocidad

de operación dados, es necesario variar la intensidad de campo.

Esto se hace con el regulador de voltaje, el cual controla la

corriente de salida del excitador.

Los generadores están equipados con sistemas de excitación

auto-excitados o excitados por separado (PMG).

Generadores Auto-Excitados

El sistema de excitación de un generador auto-excitado seenergiza, vía el regulador de voltaje automático (AVR), derivando

la energía de la salida del generador. El regulador de voltaje

detecta el voltaje y frecuencia de salida del generador, las

compara con los valores de referencia y luego suministra una

salida CD regulada a los devanados de campo del excitador.

El campo del excitador induce una salida CA en el rotor del

excitador, que está en la flecha giratoria del generador impulsada

por el motor de combustión. La salida del excitador se rectifica

con diodos giratorios, también en la flecha del generador, para

suministrar CD para el rotor principal (campo del generador).

El regulador de voltaje aumenta o disminuye la corriente del

excitador al detectar cambios en el voltaje y frecuencia de

salida debido a los cambios en la carga, aumentando o

disminuyendo la intensidad de campo del generador. La salida

del generador es directamente proporcional a la intensidad de

campo. Consulte la Figura 4-2.

Típicamente, un sistema de excitación del generador auto-

excitado es el menos caro disponible con un fabricante.

Proporciona buen servicio bajo todas las condiciones de

operación cuando el conjunto generador se dimensiona

apropiadamente para la aplicación. La ventaja de un sistema

auto-excitado sobre un sistema excitado por separado es que

el auto-excitado inherentemente se está auto-protegiendo bajo

condiciones simétricas de corto circuito ya que el campo se

“colapsa”. Debido a esto, un interruptor de circuito de línea

principal para proteger el generador y los conductores del

primer nivel de distribución puede considerarse no necesario,

reduciendo aún más el costo del sistema instalado.

Las desventajas de un sistema auto-excitado son:

Pudiera ser necesario seleccionar un generador más grandepara proporcionar un desempeño aceptable de arranque del

motor.

Las máquinas auto-excitadas dependen del magnetismo

residual para energizar el campo. Si el magnetismo residual

no es suficiente, será necesario aplicar voltaje al campo con

una fuente de energía CD.

Podría no soportar las corrientes de falla lo suficiente para

disparar los interruptores de circuito posteriores.

Figura 4-2. Generador Auto-Excitado

4-6




Rev. mayo 2010

Figura 4-3. Generador con Excitación por Separado (PMG)

Generadores con Excitación por Separado

El sistema de excitación de un generador con excitación por

separado es similar al de un generador auto-excitado excepto

que un generador de imán permanente (PMG) por separado

localizado en el extremo de la flecha del generador principal

energiza el regulador de voltaje. Consulte la Figura 4-3. Como

es una fuente de poder por separado, el circuito de excitación

no se ve afectado por las cargas en el generador. El generador

es capaz de soportar dos o tres veces la corriente nominal por

aproximadamente diez segundos. Por estas razones, los

sistemas de excitación del generador con excitación por

separado se recomiendan para aplicaciones donde son

necesarios una capacidad mejorada de arranque del motor,

buen rendimiento con cargas no-lineales o un desempeño de

corto circuito de duración prolongada.

Con este sistema de excitación es necesario proteger al

generador de las condiciones de falla porque el generador es

capaz de operar hasta que se destruya. El Sistema de Control

Power Command® con AmpSentry™ ofrece esta protección

regulando la corriente de corto circuito sostenida y apagando

el conjunto generador en el caso que la corriente de falla

persista pero antes de que se dañe el alternador. Vea Diseño

Eléctrico para obtener más información sobre este tema.

Carga Transitoria

Un conjunto generador es una fuente de energía limitada tantoen términos de la potencia del motor de combustión (kW) como

de los voltamperios (kVA) del generador, sin importar el tipo de

sistema de excitación. Debido a esto, los cambios de la carga

causarán excusiones transitorias tanto en el voltaje como en

la frecuencia. La magnitud y duración de estas excursiones se

ven afectadas principalmente por las características de la carga

y el tamaño del alternador relativo con la carga. Un conjunto

generador es una fuente relativamente de alta impedancia

cuando se compara con un transformador típico de la red

pública.

Un perfil de voltaje típico en la aplicación y remoción de la

carga aparece en la Figura 4-4. En el lado izquierdo de la

gráfica el voltaje de estado estable sin carga está siendo

regulado al 100 por ciento del voltaje nominal. Cuando se

aplica una carga el voltaje cae inmediatamente. El regulador

de voltaje detecta la caída de voltaje y responde aumentando

la corriente de campo para recuperar el voltaje nominal. El

tiempo de recuperación del voltaje es la duración entre la

aplicación de la carga y el regreso del voltaje al rango de la

regulación de voltaje (mostrada como 2%). Típicamente, la

caída de voltaje inicial va del 15 al 45 por ciento del voltaje

nominal cuando el 100 por ciento de la carga nominal del

conjunto generador (a un FP de 0.8) se aplica en un solo paso

La recuperación del nivel de voltaje nominal ocurre en 1-10

segundos dependiendo de la naturaleza de la carga y el diseño

del conjunto generador.

La diferencia más significativa entre un conjunto generador y

el servicio público (red) es que cuando se aplica una carga

repentinamente a un servicio público (red) típicamente no existe

una variación de frecuencia. Cuando se aplican cargas a un

conjunto generador las rpm (frecuencia) de la máquina caen.La máquina debe detectar el cambio en la velocidad y reajusta

su consumo de combustible para regularla a su nuevo nivel

de carga. Hasta que se logre la concordancia de la carga nueva

y el consumo de combustible, la frecuencia será diferente de

la nominal. Típicamente, la caída de frecuencia va del 5 al 15

por ciento de la frecuencia nominal cuando se agrega el 100

por ciento de la carga nominal en un paso, La recuperación

puede llevar varios segundos.

Figura 4-4. Perfil del Voltaje Típico en la Aplicación y Remoción

de Carga

4-7




Rev. mayo 2010

Nota: No todos los conjuntos generadores pueden aceptar

una carga en bloque de 100% en un paso.

El desempeño varía entre conjuntos generadores debido a las

diferencias en las características del regulador de voltaje,

respuesta del gobernador, diseño del sistema de combustible,

aspiración del motor (natural o turbocargado) y cómo los

motores y generadores están hermanados. Una meta

importante en el diseño del conjunto generador es la de limitar

las excursiones de voltaje y frecuencia a niveles aceptables.

Curvas de Saturación del Generador

Las curvas de saturación del generador grafican el voltaje de

salida del generador para varias cargas al cambiar la corriente

del devanado de campo principal. Para el generador típico

mostrado, la curva A de saturación sin carga cruza la línea de

voltaje nominal del conjunto generador cuando la corriente de

campo es aproximadamente de 18 A. En otras palabras,

aproximadamente 18 A de corriente de campo se requieren

para mantener el voltaje de salida del generador sin carga. La

curva B de saturación a plena carga muestra que se requieren

aproximadamente 38 A de corriente de campo para mantenerel voltaje nominal de salida del generador cuando el factor de

potencia a plena carga es de 0.8. Vea la Figura 4-5.

Respuesta del Sistema de Excitación

La corriente de campo no se puede cambiar instantáneamente

en respuesta al cambio de carga. El regulador, el campo de

excitación y el campo principal tienen constantes de tiempo

que se tienen que agregar. El regulador de voltaje tiene una

respuesta relativamente rápida, mientras que el campo principal

tiene una respuesta significativamente más lenta que el campo

de excitación porque es muchas veces más grande. Debe

hacerse notar que la respuesta de un sistema auto-excitadoserá aproximadamente la misma que la de un sistema excitado

por separado porque las constantes de tiempo para los campos

principal y de excitación son los factores significativos en este

aspecto y son comunes para ambos sistemas.

La sobre-excitación está diseñada considerando todos los

componentes del sistema de excitación para optimizar el tiempo

de recuperación. Debe ser suficiente para minimizar el tiempo

de recuperación, pero no demasiado como para llevar a la

inestabilidad (sobre-regulación) o superar al motor de combustión

(el cual es una fuente de poder limitada). Vea la Figura 4-6.

Figura 4-5. Curvas Típicas de Saturación del Generador

Figura 4-6. Características de Respuesta del Sistema de

Excitación

Respuesta al Arranque del Motor

Cuando se arrancan los motores, ocurre una caída del voltaje

de arranque lo cual consiste en principio en una caída

instantánea del voltaje más una caída de voltaje como resultado

de la respuesta del sistema de excitación. La Figura 4-7 ilustra

estos dos componentes que juntos, representan la caída de

voltaje de transición. La caída de voltaje instantánea

sencillamente es, el producto de la corriente del rotor bloqueado

del motor por la reactancia sub-transitoria del conjunto

generador. Esto ocurre antes de que el sistema de excitación

pueda responder aumentando la corriente de campo y por lo

tanto, no se ve afectada por el tipo de sistema de excitación.

A esta caída de voltaje inicial puede seguirla otra caída causada

por la función de “igualación de par torsionalr” del regulador

de voltaje el cual “atenúa” el voltaje para descargar al motor

de combustión si detecta una desaceleración significativa de

éste. Un conjunto generador debe estar diseñado para optimizar

el tiempo de recuperación mientras que evita la inestabilidad

o forzamiento del motor de combustión.

kVA del Rotor Bloqueado

La corriente de arranque del motor (rotor bloqueado) es cerca

de seis veces la corriente nominal y no cae significativamente

sino hasta que el motor casi alcanza la velocidad nominal como

se muestra en la Figura 4-8. Esta gran corriente “repentina”

del motor causa que el voltaje del generador caiga. También,

4-8




Rev. mayo 2010

la potencia requerida del motor de combustión para arrancar

el motor sube a cerca de tres veces la potencia nominal del

motor cuando éste alcanza aproximadamente el 80 por ciento

de la velocidad nominal. Si el motor de combustión no tiene

tres veces la potencia nominal del motor el regulador de voltaje

“disminuye” el voltaje del generador para quitarle carga al motor

de combustión a un nivel que lo pueda soportar. Mientras que

el torque del motor sea siempre mayor que el torque de la

carga durante el periodo de aceleración, el motor podrá acelerar

la carga a velocidad plena. Una recuperación al 90 por ciento

del voltaje nominal (81 por ciento del torque del motor) es

usualmente aceptable porque da como resultado sólo un ligero

aumento en el tiempo de aceleración del motor.

Figura 4-7. Caída de Voltaje Transitorio

Figura 4-8. Características Típicas de Arranque de Motor a

través de la Líneas

(Se supone un 100% de Voltaje Nominal en las Terminales de

Motor)

Caída de Voltaje Sostenida

Enseguida de la relativamente corta (típicamente menos de 10

ciclos pero tanto como varios segundos), pero abrupta caída

de voltaje transitoria pronunciada existe un periodo sostenido

de recuperación del voltaje como se muestra en la Figura 4-

9. Los kVA máximos de arranque del motor en la Hoja de

Especificación del conjunto generador son los kVA que el

generador puede mantener y aún recuperarse al 90 por ciento

del voltaje nominal, como se muestra en la Figura 4-10. Debe

hacerse notar que esto es sólo el desempeño combinado de

alternador, excitador y AVR. El desempeño de arranque del

motor de un conjunto generador en particular, depende del

motor de combustión, gobernador y el regulador de voltaje as

como del generador.

Figura 4-9. Caída de Voltaje Sostenida

4-9




Rev. mayo 2010

Figura 4-10. Gráfica Típica NEMA de Generador de Caídade Voltaje Transitorio c. kVA de Arranque del Motor

Respuesta a la Falla

La respuesta a la falla de corto circuito de generadores auto-

excitados y excitados por separado es diferente. Un generador

auto-excitado es conocido como generador de “campo

colapsante” porque el campo se colapsa cuando las terminales

de salida del generador se ponen en corto (bien sea corto

trifásico o corto L-L sensado a través de las fases). Un generador

excitado por separado puede mantener el campo durante un

corto circuito porque la excitación proviene de un generador

de imán permanente por separado. La Figura 4-11 muestra

la respuesta típica de la corriente de corto circuito simétrica

trifásica de generadores auto-excitados y excitados por

separado. La corriente de corto circuito inicial nominalmente

es de 8 a 10 veces la corriente nominal del generador y es una

función recíproca de la reactancia sub-transitoria del generador,

1/X”d. Para los primeros pocos ciclos (A), prácticamente no

hay diferencia en la respuesta entre los generadores auto-

excitados y excitados por separado porque siguen la misma

curva de decremento de corriente de corto circuito al disiparse

la energía del campo. Después de los primeros pocos ciclos

(B), un generador auto-excitado continúa siguiendo la curva

de decremento de corto circuito hasta prácticamente corriente

cero. Un generador con excitación por separado, debido a

que la energía del campo se deriva independientemente, puede

mantener de 2.5 a 3 veces la corriente nominal con una falla

trifásica aplicada Este nivel de corriente se puede mantener

aproximadamente por 10 segundos sin dañar el alternador.

La Figura 4-12 es otra forma de visualizar la diferencia en la

respuesta a una falla trifásica. Si el generador es auto-excitado,

el voltaje y la corriente se “colapsan” a cero cuando la corriente

aumenta más allá de la inflexión de la curva. Un generador de

excitación por separado puede sostener un corto directo porque

no depende del voltaje de salida del generador para la energía

de excitación.

Temperaturas del Devanado en Corto Circuito

El problema a considerar en sostener la corriente de corto

circuito es que el generador podría dañarse antes de que el

interruptor de circuito se dispare para eliminar la falla. Las

corrientes de corto circuito pueden rápidamente sobrecalentar

los devanados del estator del generador. Por ejemplo, un corto

L-N desbalanceado en un generador con excitación por

separado diseñado para mantener tres veces la corriente

nominal da como resultado una corriente de cerca de 7.5 veces

la corriente nominal. A ese nivel de corriente, suponiendo una

temperatura inicial del devanado de cerca de 155 C, puede

tomar menos de cinco segundos para que los devanados

alcancen los 300 C – la temperatura aproximada a la cual

ocurre un daño inmediato y permanente en los devanados.

Un corto L-L desbalanceado toma unos pocos segundos mas

para hacer que los devanados alcancen 300 C y un corto

trifásico balanceado le lleva un poco más de tiempo. Vea la

Figura 4-13. También vea Protección del Alternador en lasección Diseño Eléctrico.

Figura 4-11. Respuesta al Corto Circuito Trifásico Simétrico

Figura 4-12. Capacidad de Corto Circuito

4-10




Rev. mayo 2010

Figura 4-13. Temperaturas Aproximadas del Devanado enCorto Circuito

Como el lector puede ver en esta larga subsección sobre los

fundamentos y la excitación, sólo dos formas básicas de

sistemas de excitación influencian una amplia variedad de

características de desempeño. La operación en estado estable,

condiciones transitorias, arranque del motor, respuesta a la

falla y más se ven afectadas por este sistema. Estos efectos

característicos son importantes en los estudios de desempeño

del sistema. Enseguida está un breve resumen de las dife

rentes características de los sistemas auto-excitados y de

excitación por separado.

Auto-excitado

Caídas de Voltaje Más Altas

Campo Colapsante

Detección Promedio Monofásica

Menor Tolerancia a Cargas No Lineales

Menor Capacidad de Arranque de Motor

Excitado Por Separado

Menores Caídas de Voltaje

Corriente de Falla sostenida

Detección RMS Trifásica

Mejor Inmunidad a la Carga No-LinealMejor Arranque del Motor

Motores

Gobernadores

Gobernadores Mecánicos

Los gobernadores mecánicos, como su nombre lo indica,

controlan el combustible del motor basándose en la detección

mecánica de las RPM del motor por medio de contrapesos o

mecanismos similares. Estos sistemas exhiben cerca del 3-5

4-11

por ciento de caída de velocidad desde sin carga hasta plena

carga inherente al diseño. Este tipo de sistema es generalmente

el más económico y es apropiado para aplicaciones donde la

caída de la frecuencia no es un problema para las cargas a las

que se les da servicio. Algunos, pero no todos los conjuntos

generadores disponen de gobernación mecánica opcional.

Gobernadores Electrónicos

Los gobernadores electrónicos se utilizan para aplicaciones

donde se requiere de la gobernación isócrona (caída cero) o

donde se especifica la sincronización activa y equipo de

paralelismo. Las RPM del motor normalmente las detecta un

sensor electromagnético y la dosificación de combustible la

controlan solenoides activadas por circuitos electrónicos. Estos

circuitos, ya sean controladores auto-contenidos o sean parte

de un controlador del conjunto generador con un

microprocesador, utilizan algoritmos sofisticados para mantene

el control preciso de la velocidad (y también la frecuencia).

Los gobernadores electrónicos permiten que los conjuntos

generadores se recuperen más rápido de los pasos de la carga

transitoria de lo que lo hacen los gobernadores mecánicos.

Los gobernadores electrónicos deben usarse siempre que lascargas incluyan equipo UPS.

Los motores modernos, especialmente motores a diesel con

sistemas de dosificación de combustible electrónicos de

autoridad total, están disponibles solamente con sistemas de

gobernación electrónica. La demanda o los requisitos de la

regulación para lograr aumentar la eficiencia del combustible

bajas emisiones de escape y otras ventajas, requieren el contro

preciso proporcionado por estos sistemas.

Sistemas de Arranque del Motor de Combustión

Arranque con Batería

Los sistemas de arranque con batería para conjuntos

generadores comúnmente son de 12 y 24 voltios. Típicamente

usando con los conjuntos más pequeños sistemas de 12

voltios y con máquinas más grandes de 24 voltios. La Figura

4-14 ilustra las conexiones típicas de marcha-batería. Considere

lo siguiente al seleccionar o dimensionar las baterías y el equipo

relacionado:




Rev. mayo 2010

Las baterías deben tener a capacidad suficiente ( Amperios

de Arranque en Frío [CCA, iniciales en inglés] ) para

proporcionar al motor de arranque la corriente indicada en

la Hoja de Especificaciones del conjunto generador. Las

baterías pueden ser, bien sea de plomo–ácido o de

níquel–cadmio. Deben estar designadas para este uso y

puede que tengan que ser aprobadas por la autoridad local

que tenga la jurisdicción.

Un alternador impulsado por motor de combustión con

regulador de voltaje automático integrado normalmente se

provee para recargar las baterías durante la operación.

Para la mayoría de los sistemas de potencia con conjuntos

generadores, es recomendable o requerido un cargador de

baterías auxiliar de tipo flotante, energizado por la fuente de

energía normal, es deseable o se requiere para mantener las

baterías totalmente cargadas cuando el conjunto generador

no está operando. Los cargadores de batería de flotación

son requeridos para sistemas de emergencia en Standby.

Los códigos comúnmente especifican un máximo de tiempo

de carga de batería. La siguiente regla general puede ser

usada para dimensionar cargadores de batería auxiliares:

Amperes Requeridos 1.2 x Amper-Hora de la Batería

Carga de Batería=

Horas de Carga Requeridas

Los códigos locales pueden exigir calentadores de batería

para mantener una temperatura minima de batería de 50 F

(10 C) si el conjunto generador está sujeto a temperaturas

ambiente de congelamiento. Vea información adicional en

Accesorios y Opciones (esta sección), dispositivos de

Calentamiento para Conjuntos Generadores en Standby.

Los conjuntos generadores estándar comúnmente incluyen

cables para batería y se dispone de anaqueles para batería.

Reubicación de las Baterías de Arranque

Si las baterías están montadas a una distancia alejadas de la

marcha que lo que los cables estándar lo permiten, los cables

deben diseñarse en consecuencia. La resistencia total, de los

cables más las conexiones, no deben dar como resultado una

caída de voltaje excesiva entre la batería y el motor de arranque.

Las recomendaciones del motor son que la resistencia total

del circuito de la marcha, los cables más las conexiones, no

debe exceder de 0.00075 para sistemas de 12V y 0.002

para sistemas de 24 V. Vea el siguiente cálculo de ejemplo.

Ejemplo de cálculo: Un conjunto generador tiene un sistema

de arranque de 24 VCD a energizarse con dos baterías de 12V

conectadas en serie (Figura 4-14). La longitud total del cable

es de 375 pulgadas, incluyendo el cable entre las baterías.

Hay seis conexiones para cable. Calcule el calibre del cable

requerido como sigue:

1. Suponga una resistencia de 0.0002 para el contacto del

solenoide de la marcha (RCONTACTO).

2. Suponga una resistencia de 0.00001 para cada conexión

de cable (RCONEXIÓN), total de seis.

3. Basándose en la fórmula en la que:

Resistencia del Cable Máxima Permisible

= 0.002 – RCONEXIÓN – RCONTACTO

= 0.002 – 0.0002 – (6 x 0.00001)

= 0.00174

4. Consulte la Figura 4-15 para obtener las resistencias AWG

(American Wire Gage) del cable. En este ejemplo, como se

ve en las líneas punteadas, el tamaño de cable más pequeñoque se puede usar es 2 cables AWG #1/0 en paralelo.

Figura 4-14. Conexiones Típicas del Motor de Arranque

Eléctrico (Se muestra sistema de 24 V)

4-12




Rev. mayo 2010

Figura 4-15. Resistencia vs. Longitud para Varias Medidas

de Cable AWG

Figura 4-16. Arreglo Típico de Tubería para una Marcha

Neumática

Arranque Neumático

Los sistemas de arranque para el motor con aire comprimido

están disponibles para algunos conjuntos generadores más

grandes. El arranque con aire puede preferirse para algunas

aplicaciones de potencia primaria asumiendo que el airecomprimido esté disponible fácilmente. La Figura 4-16 muestra

un arreglo típico de tubería para un sistema de arranque

neumático. Los siguientes puntos deben ser considerados

para determinar el equipo necesario cuando instale un sistema

de arranque con aire:

Debe consultarse al fabricante del motor de combustión

para obtener las recomendaciones con relación a la medida

de la manguera de aire y el volumen mínimo del tanque

requerido para cada segundo al dar marcha. El tamaño del

tanque depende del tiempo de marcha mínimo requerido.

Todas las marchas disponibles con Cummins Power

Generation tienen una capacidad máxima de presión de 150

psig (1035 kPa).

Los tanques de aire (receptores) deben contar con una

válvula de drenado del tipo de tornillo y asiento cónico (otros

tipos no son confiables y son una fuente común de fugas

de aire). La humedad puede dañar los componentes de la

marcha.

Todas las válvulas y accesorios en el sistema deben diseñarse

para el servicio de arranque neumático en motores a diesel

Las conexiones para tubería deberán ser del tipo de sello

seco y deben tener sellador en la rosca. La cinta teflón no

se recomienda ya que no evita que se afloje la rosca y puede

ser una fuente de desechos que pueden tapar las válvulas

NOTA: Las baterías, aunque de una capacidad mucho menor,

aún se requerirán para el control del motor de combustión y

los sistemas de monitoreo cuando se usa el arranque neumático

Controles

Con Base en RelevadorHasta hace unos pocos años los sistemas de control con base

en relevador eran comunes casi en todos los conjuntos

generadores. Se pueden diseñar para proporcionar bien sea

arranque manual o totalmente automático más las funciones

básicas de protección del generador. Pueden incluir suficiente

equipo para satisfacer los requisitos del código local para

conjuntos generadores.

Los sistemas con base en relevador (vea la Figura 4-17 )

controlan el arranque del motor de combustión y las funciones

de operación, monitorean las funciones de falla del motor y de

alternador o de un rendimiento fuera de especificación y proveenlos instrumentos de medición y anunciación para la interfase

con el usuario. Funciones tales como el control de voltaje del

alternador se realizan con una tarjeta de circuito AVR por

separado. De manera similar, un circuito del controlador por

separado opera la gobernación electrónica y otro equipo

opcional. Existen numerosas características opcionales

disponibles para mejorar el desempeño y el control, para

agregar funcionalidad a tareas especiales como la interfase

con el equipo de paralelismo y para monitorear las funciones

del equipo adicional como los tanques de combustible,

refrigerante o las baterías.

4-13




Rev. mayo 2010

combustión, control del alternador y las funciones de monitoreo

de un control basado en relevadores totalmente equipado,

más la gobernación electrónica y la regulación de voltaje junto

con muchas características y capacidades adicionales. El

monitoreo total de las características eléctricas de salida, kW,

kVA, kVAR, sobre y bajo voltaje, potencia inversa y más,

permiten el control total del sistema productor de energía.

Figura 4-19. Sistema de Microprocesador Power Command

Electrónicos de “Autoridad Total”

Los diseños avanzados del motor de combustión incorporan

sofisticados sistemas de entrega de combustible, ignición o

control de sincronización de la inyección, y monitoreo y ajuste

activos del desempeño. Estos sistemas y funciones se requieren

para lograr la eficiencia en el combustible y bajas emisiones

de escape. Los motores de “autoridad total” como a menudo

se les llama, exigen igualmente sofisticados sistemas con

microprocesadores para operar y controlar estas funciones.

Una versión más avanzada del control Power Command

incorpora la capacidad del control dinámico del motor con

características y funciones de la versión previamentemencionada, más muchas características agregadas (vea la

Figura 4-20 ). En conjuntos generadores con motores de

combustión electrónicos con “autoridad total”, este tipo de

sistema de control avanzado es una parte integral del paquete

motor–generador y no hay opción para sistemas de control

basados en relevador u otros.

Figura 4-17. Tablero de Interfase de Control de Dos Hilos

Algunos conjuntos generadores están equipados con sistemas

de control híbridos de relevador/estado sólido (vea la Figura

4-18 ). Estos controles proporcionan más funcionalidad que

los sistemas basados en relevador puros, pero aún están

limitados en su habilidad para proporcionar un control complejo

o interfaces de operación avanzadas.

Figura 4-18. Tablero de Interfase de Control Detector 12™

Electrónico con Base en Microprecesador

Los días modernos exigen de un alto nivel de desempeño,

funcionalidad mejorada, control de sistemas sofisticados e

interfaces con la red requieren de la capacidad de los sistemas

de control con base en microprocesadores. La era de los

microprocesadores y computadoras ha permitido el desarrollo

de controles con base en microprocesadores electrónicos

totalmente integrados como la serie de controles Power

Command (vea la Figura 4-19 ) de Cummins Power Generation.

El sistema Power Command integra la operación del motor de

4-14




Rev. mayo 2010

Figura 4-20. Control Electrónico de Autoridad Total Power

Command

Opciones de Control

El equipo opcional para los sistemas de control electrónico

incluyen todas las funciones necesarias para controlar y

monitorear múltiples conjuntos generadores en paralelo unos

con otros y con los servicios de la red pública. También se

dispone de controles tipo intermedio para actualizar a paralelo.

La capacidad de interfase con lredes disponible para estostipos de control puede ser una característica importante a

considerar como equipo opcional. La capacidad de red ofrece

el monitoreo y control remoto del conjunto generador así como

la integración a los sistemas del edificio y de automatización

de la energía.

También se dispone de paquetes de relevadores opcionales

para el control del equipo periférico.

Accesorios y Opciones

Seguridad del Control y Anunciadores

Los sistemas de control y monitoreo con base en relevadores

disponibles en muchos conjuntos generadores pueden incluir

múltiples alarmas de precaución y apagado para la protección

del motor/generador. El equipo opcional es comúnmente

requerido para el monitoreo completo o el anuncio remoto así

como la medición de CA en el conjunto. Se requiere de equipo

adicional si se desean la comunicación de red, pero

comúnmente tiene capacidad limitada. Con el advenimiento

del complejo motor electrónico y los requerimientos del control

del alternador más el aumento en los niveles de diagnóstico

y datos de servicio, los sistemas pueden enfrentarse contra

las limitaciones de capacidad de estos tipos de sistema de

control.

Los sistemas electrónicos de control y monitoreo, que a menudo

son equipo estándar en muchos conjuntos generadores,

incluyen un menú completo de alarmas de precaución y apagado

para proteger el equipo motor/generador y transmitir estas

alarmas. Algunas de estas alarmas las selecciona o programa

el cliente. Todas las alarmas se pueden mostrar en el tablero

de control o en un lugar remoto. El anuncio remoto se logra

a través de varios medios:

1. Salidas de contacto de relevador para alarmas comunes o

individuales.

2. Tableros de anunciador específicamente diseñados para e

sistema de control, operados por varios tipos de interfaces

de red.

3. Comunicación a través de las Redes del Área Locales (LAN

o de conexiones de módem a lugares de monitoreo remotos

usando programas con base en PC.

Los códigos pueden requerir diferentes niveles de anuncios

para diferentes tipos de aplicación. Los códigos críticos para

seguridad de la vida (U.S. NFPA 110 Nivel 1) o todos los demás

de emergencia/Standby (U.S. NFPA 110 Nivel 2) y equivalentes

especifican los anuncios mínimos requeridos para esas

aplicaciones. Otros códigos pueden tener también requisitos

específicos. Consulte los códigos individuales vigentes para

ver los requerimientos de anunciadores. El control Power

Command de Cummins Power Generation está diseñado para

satisfacer o exceder estos tipos de requisitos y numerosos

estándares adicionales. (Consulte la hoja de especificaciones

del control Power Command para ver los detalles).

Interruptores de Circuito de la Línea Principal (Breakers)

Los interruptores de circuito tanto del tipo de encapsulado

como del de circuito de potencia se pueden usar en los

conjuntos generadores. Los interruptores encapsulados en

caja moldeada generalmente están disponibles montados

directamente en el conjunto generador. Sin embargo, muchos

interruptores de circuito deberán montarse en gabinetes por

separado montados en un muro o pedestal. Los tamaños

pueden ir desde los 10 hasta los 2500 A y son adecuados

para montarse en una caja de salida directamente en el conjunto

4-15




Rev. mayo 2010

generador. Los interruptores de circuito de potencia están

disponibles en tamaños desde los 800 hasta los 4,000 A y

son más grandes, de operación más rápida y considerablemente

más caros que los interruptores encapsulados en caja moldeada.

Los interruptores de circuito de potencia comúnmente se

montan en un tablero independiente enseguida del conjunto

generador en lugar de montarlo sobre el conjunto debido a su

tamaño y a la susceptibilidad de dañarse con la vibración.

Cuando se necesitan para un proyecto interruptores de línea

principal, la especificación del proyecto debe incluir el tipo de

interruptor, tipo de unidad de disparo y la base de la capacidad

(continua o no-continua). Vea la sección Diseño Eléctrico para

obtener más información con relación a las opciones de

interruptores de circuito.

Interruptores Encapsulados en caja moldeada.

En los casos donde se desea un medio de desconexión pero

no se requiere de la protección para el generador o los

conductores (p.ej., esta protección se consigue con el

AmpSentry™ o usando un generador auto-excitado), un

interruptor encapsulado se usa a menudo en lugar de un

interruptor de circuito. Estos interruptores tienen los mismoscontactos y mecanismos de conmutación que los interruptores

de circuito pero no detectan la corriente de disparo. El interruptor

también provee un lugar de conexión y los bornes para la

conexión de los conductores de carga.

Cajas de Entrada

Una caja de entrada esencialmente es una caja de interruptor

de circuito sin un CB. Si no se necesita o desea un interruptor

de circuito, la caja de entrada proporciona espacio adicional

para la entrada, ruteo y conexión de conductores.

Interruptores de Circuito Múltiples A menudo se requieren interruptores múltiples y están

disponibles de planta en la mayoría de los conjuntos

generadores. Las opciones estándar disponibles son de dos

interruptores de circuito montados (excepto con el alternador

más grande). En ciertos alternadores y conjuntos generadores

sencillamente no es práctico o no hay espacio para montar

gabinetes de interruptores de circuito. Consulte a los

representantes del fabricante para obtener la disponibilidad

sobre el equipo específico. Se pueden considerar órdenes

especiales para montar tres o más interruptores en algunos

conjuntos generadores pero comúnmente esto induce al uso

de un tablero de distribución independiente o montado en un

muro.

Baterías y Cargadores de Baterías

Tal vez el sub-sistema más crítico, en un conjunto generador,

es el sistema de baterías para el arranque del motor de

combustión y el control del conjunto generador. La selección

apropiada y el mantenimiento de las baterías y los cargadores

de baterías es esencial para la confiabilidad del sistema.

El sistema consiste de las baterías, soportes para batería, un

cargador de batería energizado con la fuente de energía normal

cuando está en Standby y un alternador para la carga de

baterías impulsado por el motor, el cual recarga las baterías y

proporciona energía de CD para el sistema de control cuando

el conjunto generador está en operación.

Cuando se ponen en paralelo conjuntos generadores, los

bancos de batería para los conjuntos individuales a menudo

están en paralelo para proporcionar la energía de control para

el sistema de paralelismo. El fabricante del sistema de paralelismo

siempre debe determinar la conveniencia del sistema de potencia

de control del motor para este servicio ya que la caída devoltaje del banco de baterías puede alterar algunos sistemas

de control de paralelismo y requerir el uso de una estación de

baterías por separado para el equipo de paralelismo.

Las baterías deben localizarse tan cerca del conjunto generador

como sea posible, para minimizar la resistencia del circuito de

arranque. La ubicación debe permitir un servicio fácil de las

baterías y minimizar la exposición al agua, suciedad y aceite.

Un gabinete para baterías debe proporcionar amplia ventilación

para que los gases explosivos que salen de las baterías se

puedan disipar. El banco de baterías deberá estar situado lejos

de las fuentes de calor, así como de las altas temperaturasambiente para no reducir la vida útil de las baterías. Los códigos

en zonas sísmicas exigen anaqueles para batería que tengan

características especiales para evitar que se derrame el electrolito

de la batería y la ruptura durante un terremoto.

El diseñador de los sistemas deberá especificar el tipo de

sistema de baterías (comúnmente limitado a plomo–ácido o

NiCad como se explica adelante) y la capacidad del sistema

de baterías. La capacidad requerida del sistema de baterías

depende del tamaño del motor de combustión (cilindrada),

refrigerante mínimo para el motor, temperaturas esperadas del

4-16




Rev. mayo 2010

aceite lubricante y las baterías (vea Dispositivos para

Calentamiento en Standby para Conjuntos Generadores

enseguida), la viscosidad del aceite lubricante recomendada

por el fabricante y el número y duración de ciclos requeridos

de ciclos de marcha2. El proveedor del conjunto generador

debe poder hacer las recomendaciones basándose en esta

información.

Las baterías de plomo–ácido son el tipo más comúnmente

usado para conjuntos generadores. Son relativamente

económicas y ofrecen buen servicio en temperaturas ambiente

entre 0 F (–18 C) y 100 F (38 C). Las baterías de plomo–ácido

se pueden recargar con cargadores de batería convencionales

que se pueden montar al muro cerca del conjunto generador

o en un interruptor de transferencia automático (si el conjunto

generador NO es parte de un sistema de paralelismo). El

cargador debe dimensionarse para recargar el banco de baterías

en aproximadamente 8 horas mientras que proporciona todas

las necesidades de energía para el control del sistema.

Una batería de plomo–ácido puede ser de válvula regulada

(sellada libre de mantenimiento) o inundada (húmeda) tipocelda. Las baterías libres de mantenimiento soportan mejor la

falta de mantenimiento pero no se monitorean ni se les puede

dar mantenimiento fácilmente como a las baterías de celda

inundada.

Las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula son

particularmente propensas a sufrir daños debido a las tensiones

térmicas, y no deben ser utilizadas como un reemplazo de la

ventilación para las baterías de plomo-ácido que requieren

riego frecuente. En cambio, el cargador o la temperatura

ambiente de funcionamiento, debe ser investigada y corregida.

Todas las baterías de plomo–ácido exigen que se carguen en

el sitio de trabajo antes de su uso inicial. Aún las baterías sin

mantenimiento no retienen la carga indefinidamente. Las baterías

de celda inundada requieren de la adición de electrolito en el

lugar de trabajo subiendo aproximadamente el 50 por ciento

de la condición de totalmente cargada un poco después de

agregar el electrolito. Se debe utilizar agua destilada, el agua

destilada aumenta de 500 a 5000 veces más la conductividad

del electrolito.

Los sistemas con baterías NiCad (níquel–cadmio) a menudo

se especifican donde se esperan temperaturas ambiente

extremadamente altas o bajas porque su desempeño se ve

menos afectado por las temperaturas extremas que las baterías

de plomo–ácido. Los sistemas de baterías NiCad son

considerablemente más caros que los de baterías plomo–ácido

pero tienen una vida de servicio más prolongada.

Una desventaja mayor de los sistemas de baterías NiCad es

que el desecho puede ser difícil y caro porque los materiales

de la batería se consideran peligrosos. También, las baterías

NiCad requieren de cargadores especiales para llevarlas al nive

de carga plena. Estos cargadores deben proveerse con filtros

para reducir la “fluctuación del cargador” la cual puede alterar

los sistemas de control del motor y el generador.

Sistemas de Escape y Silenciadores

Dos elementos primarios inducen las opciones del sistema de

escape y silenciador, el nivel de ruido, por supuesto, y adapta

el movimiento relativo entre el sistema de escape y el conjunto

generador.

Los reglamentos sobre el ruido o las preferencias son los

primeros puntos a considerar en las opciones del silenciador

Las opciones del sistema de escape y silenciador dependen

obviamente, de si el conjunto generador está en el interior o

el exterior. Una caseta protectora clima exterior suministrada

por el fabricante del conjunto generador comúnmente tendrá

varias opciones de silenciador y normalmente con el silenciado

montado en el techo. Las opciones de silenciador a menudo

se catalogan como industriales, residenciales o críticas

dependiendo de su atenuación. Las casetas acústicas

normalmente incluyen un sistema de silenciador integral como

parte de todo el paquete acústico. Para obtener más informaciónsobre el ruido y para entender los niveles de sonido vea la

Sección VI Diseño Mecánico.

Un elemento clave con relación al sistema de escape total es

que el conjunto generador vibra, o sea, se desplaza con

respecto a la estructura en la que se aloja. Por lo tanto, se

requiere de una pieza de tubo de escape flexible en la salida

de escape del conjunto generador. Los sistemas internos con

4-17

2 Las aplicaciones de la NFPA 110 exigen bien sea dos ciclos de marcha continuos de 45

segundos con un periodo de descanso entre ellos o dos ciclos de t res periodos de marcha

de 15 segundos con 15 segundos de descanso entre ellos.




Rev. mayo 2010

tramos largos de tubo de escape también requieren de

márgenes para la dilatación y evitar dañar tanto el sistema de

escape como los múltiples de escape del motor o

turbocargadores.

Otra consideración para el equipo del sistema de escape es

con relación a la medición de las temperaturas de los gases

de escape. El sistema de escape del motor puede tener

termocoples y equipo de monitoreo para medir con exactitud

la temperatura de escape del motor con el propósito del

diagnóstico de servicio o para verificar que el motor esté

operando al nivel de carga suficiente para evitar problemas de

operación por carga ligera. Vea el Apéndice E. Mantenimiento

y Servicio para obtener más información.

Las casetas generalmente se pueden categorizar en tres tipos,

casetas con protección en intemperie (algunas veces conocido

como ajustado), acústico y Walk-in o de acceso. Los nombres

son obvios.

Protección en Intemperie

A veces conocidas como ajustadas, estas casetas protegeny pueden asegurar el conjunto generador, a menudo disponibles

con cerrojos y llave. Las persianas incorporadas o los paneles

perforados permiten la ventilación y el flujo de aire de

enfriamiento. Poca, si es que alguna atenuación de sonido se

logra y algunas veces puede haber ruido inducido por la

vibración. Estos tipos de cubiertas no retienen el calor o

mantienen la temperatura arriba de la de ambiente.

Acústicas

Las casetas con atenuación de sonido se basan específicamente

en una cierta cantidad de atenuación de ruido o en una

capacidad publicada de nivel de sonido externo. Los nivelesde ruido deben especificarse a una distancia específica y para

comparar los niveles de ruido deben de convertirse a la misma

distancia base. La atenuación de sonido conlleva a material y

espacio para estar seguros que los dibujos del perfil de la

unidad aplicados incluyen la información apropiada de la caseta

acústica.

Mientras que algunos diseños de estas casetas exhiben alguna

capacidad de aislamiento para mantener el calor, esto no es

la intención de su diseño. Si se requiere del mantenimiento de

4-18

temperaturas arriba de la ambiente, una caseta con acceso

es necesaria.

Casetas Walk-in o de Acceso

El término engloba una amplia variedad de casetas que se

fabrican según las especificaciones individuales del cliente. A

menudo incluyen la atenuación de sonido, interruptores de

potencia, equipo de monitoreo, iluminación, sistemas contra

incendios, tanques de combustible y otro equipo. Estos tipos

de casetas se construyen tanto como para alojar, unidades

individuales y como unidades integrales con grandes puertas

o paneles removibles para el acceso de servicio. Estas casetas

se pueden fabricar con aislamiento y capacidad para calefacción.

Regiones Costeras

Otra consideración con relación a los gabinetes es si la unidad

está en una región costera. Una región costera se define como

dentro de 60 millas de un cuerpo de agua salada. En estas

áreas las cubiertas de acero, aún cuando estén especialmente

recubiertas, patines, tanques de combustible, etc. son más

susceptibles a la corrosión de los efectos del agua salada. El

uso opcional de casetas de aluminio y patines para generadores(donde se ofrezcan) son recomendados en regiones costeras.

Nota: La localización de casetas para exterior (especialmente

casetas acústicas) dentro de edificios no es una práctica

recomendada por dos razones principales. Una, la caseta

acústica utiliza la capacidad de restricción del ventilador para

lograr la reducción del sonido por medio de la restricción de

la ventilación. Por lo tanto, hay muy poca capacidad de

restricción o ninguna restante para algún ducto de aire, persianas

u otro equipo que invariablemente agrega restricción. Dos, los

sistemas de escape de las casetas para exteriores no son

necesariamente sistemas sellados, esto es, tienen uniones de juntas deslizantes con abrazaderas en lugar de conexiones

roscadas o bridadas. Estas conexiones con abrazaderas pueden

dejar que el escape se salga al cuart

Alternativas de Enfriamiento y Configuraciones

de Ventilación

Los motores enfriados con líquido se enfrían bombeando

refrigerante (una mezcla de agua y anti-congelante) a través

de los pasajes en el bloque de cilindros del motor y las cabezas

por medio de una bomba impulsada por el motor. El motor,




Rev. mayo 2010

Intercambiador de Calor

Una configuración de intercambiador de calor líquido–líquido

requiere de mucha atención para diseñar el sistema que provea

el medio para el enfriamiento del intercambiador de calor.

Debe hacerse notar que los reglamentos de conservación de

agua y ambientales pueden no permitir que se use el agua de

la ciudad como medio de enfriamiento y que en regiones con

riesgo sísmico el agua de la ciudad podría interrumpirse durante

un terremoto.

Vea la sección Diseño Mecánico para obtener información más

detallada con relación a las alternativas de enfriamiento.

Sistemas de Mantenimiento del Nivel de Aceite

Los sistemas de mantenimiento del aceite lubricante pueden

ser deseables para aplicaciones donde el conjunto generado

esté operando bajo condiciones de potencia primaria o en

aplicaciones en Standby no atendidas que podrían operar

durante más del número normal de horas. Los sistemas de

mantenimiento del nivel de aceite no prolongan el intervalo de

cambio de aceite del conjunto generador, a menos que también

se agregue al sistema un fil trado especial.

Dispositivos de Calentamiento

para Generadores en Standby

Arranque en Frío y Aceptación de la Carga

Una preocupación crítica del diseñador del sistema es el tiempo

que le lleva al sistema de potencia de emergencia o en Standby

para detectar una falla de energía, arrancar el conjunto generado

y transferir la carga. Algunos códigos y estándares para sistemas

de energía de emergencia estipulan que el conjunto generador

debe poder tomar todas las cargas de emergencia en un

periodo de diez segundos de la falla de la energía. Algunos

fabricantes de conjuntos generadores limitan la capacidad de

4-19

bomba y radiador o el intercambiador de calor líquido–líquido

forman un sistema de enfriamiento cerrado y a presión. Se

recomienda que siempre que sea posible, el conjunto generador

incluya este tipo de radiador montado en planta para el

enfriamiento y ventilación del motor. Esta configuración da

como resultado el menor costo del sistema, la mejor confiabilidad

del sistema y el mejor desempeño del sistema en general. Aún

más, el fabricante de estos conjuntos generadores puede

probar el prototipo para verificar el desempeño del sistema.

Capacidades del Sistema de Enfriamiento

La mayoría de los conjuntos generadores de Cummins Power

Generation disponen de capacidades opcionales del sistema

de enfriamiento en los modelos de radiadores montados de

fábrica. A menudo se dispone de sistemas de enfriamiento

diseñados para operar en una temperatura ambiente de 40

C a 50 C. Revise las hojas de especificación de la unidad

individual para ver el desempeño o la disponibilidad. Estas

capacidades tienen una restricción estática máxima asociada

con ellas, vea Ventilación en la sección Diseño Mecánico para

obtener más información sobre el tema.

NOTA:Tenga cuidado cuando compare las capacidades del

sistema de enfriamiento que se base en la temperatura ambiente

no en el aire–en–radiador. Una capacidad de aire–en–radiador

restringe la temperatura del aire que fluye al radiador y no

permite que la temperatura del aire aumente debido a la energía

calorífica irradiada del motor y el alternador. El sistema catalogado

con el ambiente considera este aumento de temperatura en

su capacidad de enfriamiento.

Alternativas de Enfriamiento Remoto

En algunas aplicaciones, la restricción del flujo de aire podría

ser muy grande, debido a largos ductos por ejemplo, para un

radiador con ventilador impulsado por el motor proporcione elflujo de aire requerido para enfriamiento y ventilación. En tales

aplicaciones, y donde el ruido del ventilador es de importancia,

debe considerarse una configuración que involucre un radiador

remoto o un intercambiador líquido–líquido. En estas

aplicaciones, aún se requiere de un gran volumen de flujo de

aire de ventilación para remover el calor rechazado por el motor,

generador, silenciador, tubería de escape y otro equipo para

mantener la temperatura del cuarto del generador a niveles

apropiados para que el sistema opere adecuadamente.

Radiador Remoto

Una configuración de radiador remoto requiere de un diseño

cuidadoso del sistema para proporcionar el enfriamiento

adecuado del motor. Se debe poner mucha atención a los

detalles tales como las limitaciones de fricción y cabezal estático

de la bomba de refrigerante del motor y a la deareación

apropiada, llenado y drenado del sistema de refrigerante, así

como la contención de cualquier fuga de anti-congelante.




Rev. mayo 2010

rendimiento de arranque en frío a un porcentaje de la capacidad

en Standby del conjunto generador. Esta práctica reconoce

que en muchas aplicaciones, sólo una porción de la carga total

conectable es carga de emergencia (las cargas no-críticas se

permite que se conecten después), y que es difícil arrancar y

lograr la aceptación de la carga total con conjuntos generadores

diesel.

El criterio de diseño de Cummins Power Generation para el

arranque en frío y la aceptación de la carga es que el conjunto

generador debe ser capaz de arrancar y tomar todas las cargas

de emergencia hasta la capacidad de Standby en un periodo

de diez segundos de la falla de energía. Este nivel de desempeño

asume que el conjunto generador se localiza dentro de una

temperatura ambiente de 40 °F (4 °C) y que el conjunto está

equipado con calentadores de refrigerante. Esto debe lograrse

instalando el conjunto generador en un cuarto o caseta con

calefacción. Los casetas para el exterior, con protección al

medio ambiente (incluyendo los llamados “ajustados”)

generalmente no están aislados y hacen difícil mantener un

conjunto generador caliente en temperaturas ambiente más

frías.

Abajo de los 40 °F (4 °C) y hasta – 25 °F (– 32 °C), la mayoría

de los conjuntos generadores de Cummins Power Generation

arrancarán pero pueden no aceptar la carga en un paso en

diez segundos. Si se debe instalar un conjunto generador en

una caseta sin calentar en un lugar con bajas temperaturas

ambiente, el diseñador debe consultar con el fabricante. El

operador de las instalaciones es responsable de monitorear la

operación de los calentadores de refrigerante del conjunto

generador (para este propósito la NFPA 110 exige una alarma

por baja temperatura) y obtener el grado óptimo de combustible

para las condiciones ambientales.

Los conjuntos generadores en aplicaciones de energía de

emergencia se requiere que arranquen y acepten todas las

cargas de emergencia en 10 segundos después de la falla de

energía. Los calentadores de refrigerante del motor comúnmente

son necesarios aún en ambientes cálidos, especialmente con

conjuntos generadores diesel, para satisfacer tales requisitos.

La NFPA 110 tiene requisitos específicos para sistemas Nivel

1 (donde la falla del sistema puede resultar en una lesión grave

o la pérdida de la vida):

Los calentadores de refrigerante se exigen a menos que el

ambiente del cuarto del generador nunca caiga a menos de

70 °F (21 °C).

Los calentadores de refrigerante se exigen para mantener el

bloque de cilindros del motor a no menos de 90 °F (32 °C)

si el ambiente del cuarto del generador puede bajar a 40 °F

(4 °C), pero nunca menos. El desempeño a temperaturas

menores no está definido. (A menores temperaturas ambiente

el conjunto generador puede no arrancar en 10 segundos

o puede no poder tomar la carga tan rápido. También, las

alarmas de baja temperatura pueden señalar problemas

porque el calentador de refrigerante no está manteniendo la

temperatura del bloque de cilindros a un nivel lo

suficientemente alto para obtener un arranque de 10

segundos).

Se requieren calentadores de batería si el ambiente del cuarto

del generador puede caer a menos de 32 °F (0 °C).

Se requiere de una alarma para baja temperatura en el motor.Los calentadores de refrigerante y de batería deben

energizarse con la fuente normal.

Calentadores de Refrigerante

Se requiere de calentadores de refrigerante del motor controlados

con termostato para lograr un arranque rápido y una buena

aceptación de la carga en conjuntos generadores que se usan

en aplicaciones de emergencia o Standby3. Es importante

entender que el calentador de refrigerante típicamente está

diseñado para mantener el motor lo suficientemente caliente

para lograr un arranque y toma de la carga rápida y confiable,

no para calentar el área alrededor del conjunto generador. Así que, además del calentador de refrigerante en el motor, el aire

ambiente alrededor del conjunto generador debe mantenerse

a un mínimo de 40 °F (10 °C)4. Si el espacio ambiental alrededor

del conjunto generador no se mantiene a esta temperatura, se

deben dar las consideraciones para el uso de un tipo especial

de combustible o de calentamiento de éste (para generadores

a diesel), calentadores del alternador, calentadores del control

y calentadores de batería.

4-20

4 Nota del Código Canadiense: La CSA282-2000 exige que los conjuntos generadores usadosen aplicación de emergencia siempre se instalen de tal manera que el conjunto generador estéen un ambiente mínimo de 10 °C (40 °F).

3 Nota del Código US: Para sistemas de energía de emergencia Nivel 1, la NFPA 110 exige queel refrigerante del motor se mantenga a un mínimo de 90 °F (32 °C). La NFPA 110 también exigeque se proporcione el monitoreo de la falla del calentador en forma de una alarma de bajatemperatura del motor.




Rev. mayo 2010

La falla del calentador de refrigerante o la reducción de la

temperatura ambiente alrededor del motor no necesariamente

evitara que el motor arranque, pero afecta el tiempo que le

toma al motor arrancar y qué tan rápido se puede añadir la

carga al sistema de potencia en el sitio. Comúnmente se

agregan funciones de alarma por baja temperatura del motor

a los conjuntos generadores para alertar a los operadores de

este potencial problema de operación del sistema.

Los calentadores de agua del bloque de cilindros (vea la Figura

4-21 ) son un punto de mantenimiento, por lo que se espera

que el elemento de calentamiento se requiera cambiar en algún

momento durante la vida de la instalación. Para cambiar el

elemento calentador sin drenar todo el sistema de enfriamiento

del motor, se debe contar con válvulas de aislamiento para el

calentador (u otros medios).

Los calentadores de agua del bloque de cilindros pueden

operar a temperaturas considerablemente más altas que las

líneas de refrigerante del motor, por lo que es deseable usar

mangueras de silicón de alta calidad o mangueras con malla

para evitar la falla prematura de las mangueras de refrigeranteasociadas con el calentador de agua del bloque de cilindros.

Se debe tener cuidado en el diseño de la instalación del

calentador de refrigerante para evitar que curvas elevadas en

la trayectoria de la manguera pudieran resultar en bolsas de

aire que causen que el sistema se sobrecaliente y falle.

Los calentadores de refrigerante del motor normalmente operan

cuando el conjunto generador no está operando, así que se

conectan a la fuente de energía normal. El calentador debe

desactivarse siempre que el conjunto generador esté en

operación. Esto se puede hacer con cualquier número de

medios, tales como un interruptor de presión de aceite o conla lógica del control del conjunto generador.

Figura 4-21. Instalación del Calentador del bloque de cilindros

Note la Válvula de Aislamiento del Calentador, el tipo de

Manguera y la ruta de la Manguera.

Calentadores de Aceite y Combustible

Para aplicaciones donde el conjunto generador estará expuesto

a bajas temperaturas ambiente (menos de 0 °F [– 18 °C]),

también pueden ser necesarios calentadores para aceite

lubricante, línea de combustible, calentadores para el fil tro de

combustible con la finalidad de evitar que se forme cera en e

sistema de combustible.

Calentadores Anti-Condensación

Para aplicaciones donde el conjunto generador va a estar

expuesto a humedad alta o temperaturas fluctuantes alrededo

de la distribución, calentadores para el generador y la caja de

control son recomendados para evitar la condensación. La

condensación en la caja de control, en los circuitos de contro

o en los devanados del generador pueden causar corrosión,

deterioro de los circuitos y del aislamiento de los devanados

del generador y aún causar corto circuitos y la falla prematura

del aislamiento.

4-21




Rev. mayo 20104-22

Tanques de Combustible (Diesel)

Tanques de día

Los tanques en o cerca del conjunto generador del cual el

generador toma el combustible se llaman tanques de día

(aunque no necesariamente contienen suficiente combustible

para la operación de un día). Estos se usan por conveniencia

o cuando no es práctico tomarlo directamente del sistema de

almacenamiento primario de combustible. La distancia al tanque

primario, la altura arriba o abajo o el tamaño del tanque primario

son razones para usar un tanque de día. Todos los motores

diesel tienen limitaciones con la capacidad de levante del

combustible (o restricción de succión del combustible), el

cabezal de presión de combustible (tanto en el suministro

como en el retorno) y la temperatura de suministro. El

combustible se transfiere del tanque primario al tanque de día

usando una bomba de transferencia a menudo controlada con

un sistema automático utilizando sensores de nivel en el tanque

de día. Si el tanque es pequeño, el retorno de combustible se

bombea al tanque primario para evitar el sobrecalentamiento.

Vea los sistemas de combustible en la sección Diseño Mecánico.

Tanques Sub-Base

Comúnmente más grandes que el tanque de día, estos tanques

se construyen ya sea en el marco base del conjunto generador

o construidos para que el chasis del conjunto generador pueda

ser montado directamente sobre de él. Estos tanques mantienen

una cantidad de combustible para un número determinado de

horas de operación especificadas como de 12 o 24 horas.

Los tanques sub-base son a menudo de doble pared,

incorporando un tanque secundario alrededor del tanque

contenedor de combustible con el propósito de contener el

combustible en caso de una fuga en el tanque primario. Muchos

reglamentos locales exigen la contención de combustiblesecundario como la construcción de doble pared junto con el

monitoreo total de los contenedores primario y secundario.

Montaje en Aisladores de Vibración

Para reducir las vibraciones que se transmiten al edificio o a

la estructura de montaje, a menudo los conjuntos generadores

son montados sobre aisladores de vibración. Estos aisladores

vienen en estilos de resorte o cojín de hule, siendo los más

comunes el tipo de resorte. El desempeño del aislamiento de

las vibraciones generalmente es del 90 % o más y comúnmente

excede el 95 %. La capacidad de peso y la ubicación correcta

son críticos para el desempeño. En el caso de conjuntos

generadores más grandes con tanques sub-base los aisladores

frecuentemente se colocan entre el tanque y el marco base.

Equipo de Conmutación de Energía

El equipo de transferencia o conmutación de la energía como

los interruptores de transferencia o conmutadores de

paralelismo, si bien no son materia de este manual, son una

parte esencial del sistema de potencia en Standby. Se menciona

aquí para acentuar la importancia de considerarlo en las

decisiones acerca de este equipo a principios del proyecto. El

esquema de la conmutación de la energía para un proyecto

se relaciona directamente con la capacidad del conjunto

generador (vea Diseño Preliminar), la configuración del control

y el equipo accesorio que se puede requerir para el conjunto

generador. Para obtener información más específica con

relación a este tema, consulte los otros manuales de aplicación:

T011 – Sistemas de Transferencia de Potencia y T016 –

Paralelismo y Conmutadores para Paralelismo.

Dispositivos Requeridos para Paralelismodel Conjunto Generador

Los conjuntos generadores en aplicaciones de paralelismo

deben equiparse con lo siguiente para mejorar el desempeño

y proteger el sistema de fallas que normalmente ocurren:

Supresores de paralelismo para proteger el sistema de

excitación del generador de los efectos del paralelismo fuera

de fase.

Protección por pérdida de campo que desconecta el conjunto

del sistema para prevenir posibles fallas del sistema.

Protección de potencia inversa que desconecta el conjunto

del sistema para que la falla del motor no cause una condiciónde potencia inversa que pudiera dañar el conjunto generador

o desactivar el resto del sistema.

Gobernación electrónica isócrona para permitir el uso de

sincronizadores activos y equipo de compartición de la carga

isócrona.

Equipo para controlar la salida de potencia reactiva del

conjunto generador y compartir la carga apropiadamente

con otros conjuntos generadores en operación. Esto pudiera

incluir compensación de corriente cruzada o controles de

caída reactiva.




Rev. mayo 20104-23

Controlador VAR/FP para controlar activamente la potencia

reactiva de salida del conjunto generador en aplicaciones de

paralelismo con el servicio de la red pública.

Los controles basados en relevadores o relevadores/estado

sólido requieren agregar equipo para lograr los requisitos

anteriores.

Desde el punto de vista de la conveniencia y confiabilidad, es

deseable un control integrado por un microprocesador que

contiene todas las funciones antedichas (tal como el sistema

del control Power Command de Cummins Power Generation).

Necesidades de Equipo Adicional

En ciertas aplicaciones, como la potencia primaria o continua,

medio voltaje, en paralelo con el servicio público y otras, equipo

adicional puede ser deseable o requerido y está generalmente

disponible como opcional o una orden especial. Algunas de

éstas incluyen:

RTD, dispositivos de medición de temperatura de resistencias

en los devanados del alternador para monitorear la

temperatura del devanado directamente.Termistores en las vueltas finales del alternador para

monitorear la temperatura del devanado.

CT´s diferencial para monitorear el rompimiento del aislamiento

del devanado.

Monitoreo y protección de la falla a tierra.

Pirómetros para medir la temperatura del escape.

Sistemas de recirculación de las emanaciones del respiradero

del cárter del motor.




Rev. mayo 2010

5 – DISEÑO ELÉCTRICO 5-3

Generalidades 5-3

Diseños Típicos del Sistema Eléctrico 5-3


Requerimientos 5-4

Recomendaciones 5-4

Sistemas Típicos de Bajo Voltaje 5-5

Sistemas Típicos de Medio y Alto Voltaje 5-7

Elegir un Transformador para el Generador 5-8

Transformadores Tipo Seco 5-9

VPI – Impregnado con Presión de Vacío 5-9

Resina Fundida 5-9

Transformadores Llenos de Líquido 5-9

Aceite Mineral 5-9

Alto Punto de Inflamación 5-10

Transformadores Tipo Montado en Soportes 5-10

Configuración del Devanado 5-10

Capacidad 5-11

Medio de Enfriamiento 5-11

Cambio de Bornes 5-12

Impedancia 5-12

Conexión 5-12Generadores Sencillos c. Paralelos 5-12

Riesgos 5-14

Sistemas Combinados de Generador y Servicios (Red publica) 5-14

Protección de Generadores en Paralelo con el Servicio (red) 5-15

Distribución de Energía 5-16

Seleccionar un Sistema de Distribución 5-16

Conexiones Eléctricas 5-17

Generalidades 5-17

Aislamiento de Vibraciones 5-17

Áreas Sísmicas 5-18

Cableado de Control 5-18

Circuitos de Ramal Accesorio 5-18Conexiones de Energía CA al Generador 5-18

Interruptores de Circuito Encapsulados Montados al Generador

(Termo magnético o de Estado Sólido) 5-18

Interruptor (Encapsulado) Montado al Generador 5-18

Terminales del Generador 5-19

Conductores de Energía CA 5-19

Cálculos de Caída de Voltaje 5-20

Desbalanceo de Carga Monofásica Permisible 5-20

Carga con Factor de Potencia Adelantado 5-21

Aterrizado del Sistema y el Equipo 5-22

Aterrizado del Sistema (Conexión a tierra) 5-22

CAPÍTULO 5 ÍNDICE

5-1




Rev. mayo 2010

Aterrizado Físico 5-22

Aterrizado de Impedancia (Resistencia) 5-22

No Aterrizado 5-23

Aterrizado del Equipo (Conexión a tierra) 5-23

Coordinación Selectiva 5-23

Recomendación para la Localización del Equipo 5-25

Protección de falla y Sobre-Corriente con Conjuntos Generadores 5-25

Dimensionar un Interruptor de Circuito del Generador de Línea Principal 5-25

Fuentes del Conjunto Generador 5-26

Protección de Sobrecargas de los Generadores 5-27

Zona de Protección 5-27

Sistemas de Emergencia/Standby 600 V y Menos 5-28

Interruptor de Circuito del Generador 5-28

Diseño Inherente, Fallas Balanceadas 5-29

Controles Power Command y AmpSentry 5-29

Indicación/Protección de Falla a Tierra 5-29

Potencia Primaria e Ininterrumpible, 600 V y Menos 5-30

Medio Voltaje, Todas las Aplicaciones 5-30

Protección de Sobrecarga en Generadores a Medio Voltaje 5-30

5-2




Rev. mayo 20105-3

5 - DISEÑO ELÉCTRICO

Generalidades

La planeación y el diseño eléctrico del sistema de generación

en el sitio es crítico para la operación y confiabilidad apropiados

del sistema. Este capítulo cubre el diseño de la instalación del

generador y los sistemas eléctricos relacionados, su interfase

con las instalaciones y los tópicos relacionados a la protección

de la carga y el generador. Un elemento clave para entender

y comunicar el diseño del sistema eléctrico es un diagrama

unifilar como el descrito en la Figura 2-1.

La instalación eléctrica del conjunto generador y sus accesorios

debe seguir el Código Eléctrico en uso por las autoridades de

inspección local. La instalación eléctrica deben hacerla

electricistas/contratistas aptos, calificados y con experiencia.

Diseños Típicos del Sistema Eléctrico

Esta sección ofrece ejemplos de los diseños típicos de sistemas

eléctricos que se usan en bajo, medio/alto voltaje en aplicaciones

de generación de energía en sitio. Incluye descripciones de

los diferentes métodos de generación de medio voltaje como

el uso de transformadores en configuraciones de generadorsencillo y múltiple. Si bien es imposible mostrar cada

combinación, a menudo se usan los diseños presentados en

esta sección.

Varios de los diseños presentados incluyen capacidades de

paralelismo y se proporciona un breve abordaje de los méritos

y riesgos asociados con el paralelismo.

Más información sobre el paralelismo de los generadores es

contenida en el Manual de Aplicación Cummins Power

Generation T–016, el cual está disponible a solicitud.

Debido a que el uso de transformadores está muy generalizado

para la generación de energía a medio voltaje, hemos incluido

un tópico sobre estos dispositivos y los factores que se

involucran al escoger el transformador correcto.

Los Diseños del Sistema Eléctrico tienden a variar

considerablemente basándose en las necesidades o las

funciones primarias del equipo de generación de potencia en

la aplicación. Un diseño de sistema que está optimizado para

situaciones de servicio de emergencia generalmente no será

el mejor que pueda ser para un servicio ininterrumpible y

definitivamente no es el mismo tipo de diseño de sistema como

puede haberse visto en una aplicación de potencia primaria.

Las diferencias de configuración en línea son fáciles de ver.

Por ejemplo, en aplicaciones primarias los generadores están

“arriba” en el sistema de distribución mientras en Standby y

especialmente en aplicaciones de emergencia los generadores

están conectados a las cargas hacia el "fondo" del sistema de

distribución. Los puntos de transferencia de potencia en las

aplicaciones primarias tienden a estar arriba de la distribución

conmutando grandes bloques de carga, a menudo con pares

de interruptores de circuito mientras que los sistemas de

emergencia y Standby a menudo utilizan interruptores de

transferencia localizados más abajo del sistema.

Otras diferencias son más sutiles. La protección en un sistema

Standby se minimiza en favor de una mayor confiabilidad

mientras que en la potencia primaria tendemos a desplazarnos

hacia un mayor énfasis en la protección del equipo. La

coordinación a menudo es de mayor interés en las aplicaciones

de emergencia. En las aplicaciones Standby el agrupamiento

de las cargas comúnmente se pudiera hacer basándose ensu localización dentro de las instalaciones, mientras que en las

aplicaciones de emergencia, el agrupamiento se basa en la

prioridad del servicio.

En cualquier diseño del sistema, los códigos y estándares

locales tendrán un impacto significativo en el diseño total del

sistema, componentes y otros detalles de la aplicación.

Los códigos y estándares locales siempre se deben consulta

antes de emprender cualquier trabajo de diseño o

modificación.

Esta sección está pensada para cubrir estos puntos principales

y otros detalles, para proporcionar una guía general en el diseño

del sistema de potencia.

Lineamientos Generales

En vista de las amplias diferencias en las aplicaciones,

instalaciones y condiciones, los detalles del cableado y

protección de sobre-corriente del sistema de distribución

eléctrica para la generación en el sitio, deben dejarse a juicio




Rev. mayo 20105-4

de ingeniería. Existen sin embargo, algunos lineamientos a

considerar en el diseño.

El diseño de la distribución eléctrica para los sistemas de

generación de emergencia en el sitio, debe minimizar las

interrupciones debidas a los problemas internos como

sobrecargas y fallas. Los subconjuntos de este proveen la

coordinación selectiva de los dispositivos protectores de

sobre-corriente y decidiendo sobre el número y localización

del equipo de transferencia usado en el sistema. Para

proporcionar protección a las fallas de energía internas, el

equipo de transferencia debe localizarse tan cerca como

sea práctico al equipo que utiliza la carga.

Separación física de los alimentadores del generador de los

alimentadores del cableado normal para evitar la posible

destrucción simultánea como resultado de una catástrofe

localizada como un incendio, inundación o fuerza de corte.

Desvío-aislado del interruptor de transferencia para que se

les pueda dar mantenimiento o repararse sin interrumpir el

equipo de carga crítica.

Previsiones para bancos de carga permanentes o para

facilitar la conexión temporal de bancos de carga sininterrumpir el cableado permanente, como un interruptor

alimentador de refacción convenientemente localizado, para

permitir el ejercicio del conjunto generador bajo una carga

sustancial.

NOTA: Los bancos de carga instalados enfrente del radiador

del generador deben ser soportados por el piso u otra estructura

del edificio, no del radiador o del adaptador del ducto. Estos

componentes del generador pueden no estar diseñados para

soportar el peso o voladizo del banco de carga.

Circuitos para discriminación de carga o los sistemas decarga prioritaria en caso de reducir la capacidad del generador

o la pérdida de una unidad en los sistemas en paralelo.

Protección contra incendio de los conductores y el equipo

para funciones críticas, como bombas contra incendio,

elevadores para el uso del departamento de bomberos,

iluminación de egreso para evacuación, desalojo de humo

o ventiladores de presurización, sistemas de comunicación,

etc.

La seguridad y accesibilidad de los conmutadores y tableros

con dispositivos de sobe-corriente y equipo de transferencia

en el sistema de distribución del generador en el sitio.

Previsiones para la conexión de generadores temporales

(conjuntos generadores de renta portátiles) por periodos

cuando el conjunto generador instalado permanentemente

está fuera de servicio o cuando interrupciones prolongadas

de la energía normal lo hacen necesario para proporcionar

energía a otras cargas (aire acondicionado etc.).

Requerimientos

En el equipo de sistemas complejos que forma el sistema

de distribución puede estar bajo propiedades múltiples. La

propiedad y la responsabilidad de la operación deberá estar

claramente definida y a la cual se debe apegar. (vea

Distribución de Potencia, página 5-21).

Recomendaciones

Más información sobre el paralelismo de los generadores se

trata en el Manual de Aplicación Cummins Power Generation

T–016, el cual está disponible a solicitud. (Vea Diseños

Típicos de Sistemas Eléctricos, página 5 – 3).

Los códigos y estándares siempre se deben consultar antesde emprender cualquier trabajo de diseño o modificación.

(Vea Diseños Típicos de Sistemas Eléctricos, página 5

– 3).

Cuando evalúe el costo total de la posesión, lo crítico de la

instalación impactara en la decisión del grado de redundancia

que se integre al sistema. Algunos códigos y estándares

locales exigen servicio continuo para las cargas legalmente

requeridas y la naturaleza crítica de algunas instalaciones

pueden requerir medidas de servicio similares. Si los conjuntos

generadores están en paralelo, el costo de mantenimiento

y el tiempo muerto temporal asociado con los conjuntos

generadores temporales se pueden evitar. Estasconsideraciones también pueden impactar sobre el número

de conjuntos requeridos para la instalación. (Vea

Generadores Sencillos contra Paralelos, página 5–17).

Aunque a primera vista de la más económica, una solución

de generador sencillo también es la menos versátil y puede

ser menos eficiente, particularmente con cargas parciales.

En aplicaciones de potencia primaria, los conjuntos

generadores diesel de alta velocidad pueden ofrecer un

costo de ciclo de vida total menor, debido a la mayor eficiencia

y el menor costo de mantenimiento que las máquinas de




Rev. mayo 20105-5

menor velocidad más grandes. (Vea Generadores Sencillos

contra Paralelos, página 5–17).

Los generadores que están en paralelo con el servicio público

por menos de 5 minutos al mes a manudo no requieren

incorporar protección por pérdida de servicio. Sin embargo,

el riesgo de daño que se puede causar en el caso de una

falla de servicio momentáneo debe evaluarse y tomarse la

decisión apropiada (Vea Sistemas Combinados de

Generador y Servicio Público, página 5–19).

Sistemas Típicos de Bajo Voltaje

Muchos diseños de diferentes sistemas son posibles, pero

para obtener la mayor confiabilidad, los sistemas se configuran

típicamente para que el conjunto generador se conecte en

bajo voltaje, con el número mínimo de transformadores e

interruptores de circuito entre el conjunto generador y la carga

a la que se le da servicio. Las leyes locales, a menudo, exigen

que las cargas de emergencia estén eléctricamente separadas

de las cargas que no son de emergencia, y darles preferencia

en el servicio para que las sobrecargas que resulten en las

cargas no de emergencia se desechen, porque esto ofrece lamayor confiabilidad del servicio a las cargas más críticas en

el sistema. En la mayoría de los casos se requiere de un

conductor neutro; ya que muchas cargas y sus controles en

bajo voltaje son monofásicas, requiriendo un conductor de

retorno. Se debe considerar con cuidado la necesidad de un

aterrizado neutro para el sistema y los requisitos de conmutación

del neutro.

Este diseño pudiera usarse también en aplicaciones pequeñas

de potencia primaria.

Figura 5 – 1. Conjunto Generador Dándole Servicio a Cargas

Comunes

Los conjuntos generadores comúnmente se suministran con

un interruptor principal que va montado en el conjunto generado

y el servicio a las cargas se proporcionar a través de un tablero

de distribución por separado como se muestra en la Figura

5–1. Se requiere que los generadores se suministren con

protección de Sobre-corriente, y que se puede proporcionar

de muchas formas, lo cual incluye un interruptor montado en

el tablero de distribución, como se muestra en la Figura 5–1

Generalmente se requiere protección de sobre-corriente de

los conjuntos generadores, pero la protección por corto circuito

no. (es decir, no se requiere que haya protección de corto

circuito entre el generador y el interruptor principal). El significado

de esto es que la protección puede localizarse en el conjunto

generador o en un tablero remoto. Si el interruptor de circuito

del conjunto generador se omite, aún el código puede requerir

un interruptor de desconexión en el conjunto generador, para

proporcionar un punto de aislamiento o desconexión. Consulte

los códigos y estándares locales para obtener los requisitos

para la desconexión o aislamiento del generador.

Figura 5–2. Conjuntos Generadores Múltiples Dándole Servicio

a Cargas Comunes

La Figura 5–2 muestra una aplicación similar con generadores

en paralelo sustituyendo el conjunto generador sencillo. En

esta situación los conjuntos generadores se pueden seleccionaespecíficamente para ser de múltiples tamaños para permitir

minimizar el consumo de combustible en un sitio igualando

con cuidado la capacidad del equipo en operación con las

cargas del sistema. El uso de conjuntos generadores de

tamaños no similares puede requerir de arreglos específicos

de aterrizado del sistema (Conexión a tierra). Vea la sección

5.5 para obtener información más detallada sobre los requisitos

del aterrizado Conexión a tierra).

La Figura 5–3 representa un diagrama de transferencia de

potencia de un conjunto sencillo para un suministro de servicio




Rev. mayo 20105-6

público (red) en bajo voltaje, como se puede utilizar en muchas

aplicaciones domésticas, comerciales e industriales pequeñas.

Un interruptor de transferencia automático (ATS), el cual puede

utilizar contactores, interruptores de circuito o un módulo de

transferencia dedicado, se usa para transferir el suministro

eléctrico a la carga del servicio al generador. Se usan a menudo

un generador de tres polos e interruptores de circuito del

servicio o interruptores con fusibles, para limitar el nivel de falla

presente en el ATS. El ATS puede ser un dispositivo de 3 polos

(sólido, neutro no conmutado) o de 4 polos (neutro conmutado).

Típicamente, se usa el equipo ATS de 4 polos en aplicacionesdonde es necesario aislar el neutro del suministro del neutro

del generador. La selección de equipo con neutro conmutado

puede estar relacionada con las consideraciones de seguridad

o si el sistema requiere incorporar dispositivos de detección

de falla a tierra. Debe consultarse al proveedor del servicio

público para confirmar el tipo de sistema de aterrizado usado

en la alimentación del sistema de distribución del servicio en

el sitio, y verificar que los arreglos de aterrizado propuestos en

el sitio del cliente sean apropiados. Los interruptores de

transferencia de potencia y los conjuntos generadores no

deben conectarse a un servicio público antes de esta revisión

(y la aprobación del servicio público, si lo exige la ley local).

Figura 5–3. Aplicaciones Standby de Conjunto Generador

Sencillo

Observe que algunos códigos y estándares locales exigen el

uso de múltiples interruptores de transferencia debido a los

requisitos para aislar las cargas de emergencia de las cargas

en Standby. En estos casos, los interruptores de transferencia

se pueden localizar en el lado de la carga del tablero de

distribución del servicio, y el conjunto generador también puede

necesitar un tablero de distribución cuando los interruptores

alimentadores del equipo ATS no se pueden montar en el

conjunto generador.

Sistemas más grandes pueden utilizar unidades múltiples de

ATS y la protección localizada cerca de las cargas. Éstos se

consideran a menudo ser más confiables que aquellas que

emplean un solo ATS grande, porque las fallas en el sistema

de distribución son más probables que ocurran hacia el lado

de la carga de un sistema de distribución y el uso de interruptores

múltiples resultarían en que el sistema se interrumpiera menos

cuando ocurriera una falla. Para obtener más información sobre

los productos ATS y sus aplicaciones, consulte el Manual

T–011 de Cummins Power Generation.

La Figura 5–4 ilustra un diseño adecuado para instalacionesmás grandes, particularmente donde se le da servicio a múltiples

edificios con la instalación de un mismo generador. En este

sistema, se usan tres unidades ATS, alimentadas por un servicio

común y un sistema generador. Este esquema se puede

adaptar después para operar desde sistemas de servicio por

separado. Comúnmente se usan dispositivos de cambio de

cuatro polos o interruptores con fusible. Cada ATS tiene

detección automática de falla de servicio y envía una señal de

arranque al sistema generador y cambia al suministro del

generador cuando está dentro de una tolerancia aceptable.

Este diagrama permite construir un sistema de generación

versátil y se puede adaptar rápidamente a conjuntos múltiples.




Rev. mayo 20105-7

Figura 5–4. Aplicaciones de Conjuntos Generadores Múltiples,

ATS Múltiples

Sistemas Típicos de Medio o Alto Voltaje

La generación de energía de medio (MV) o alto voltaje (HV) es

usado típicamente donde la capacidad de energía causa que

la corriente a LV (bajo voltaje) exceda los límites prácticos. En

un sentido práctico, esto ocurre cuando la capacidad del

sistema excede los 4000 A o más. También podría ser deseable

cuando la energía tuviera que ser distribuida a puntos a una

distancia significativa del conjunto generador. Los generadores

sencillos de más de 2.5 MVA y los generadores en paralelo de

más de 2 MVA son buenos ejemplos del equipo que

comúnmente se considera para aplicación de MV. Los

alternadores de MV no son económicamente prácticos a menos

de aproximadamente 1000 kW. A niveles de menos de 1000

kW, probablemente sea deseable considerar el uso de unamáquina de bajo voltaje con un transformador elevador.

Cuando se diseñe una instalación en MV o HV, se debe

considerar la capacitación y la calificación del personal que

opere el sistema debido al mayor nivel de precauciones de

seguridad requeridas con estos sistemas.

La Figura 5–5 muestra un esquema de generador sencillo

para una instalación de Potencia Primaria que puede emplear

generadores HV/MV sencillos o múltiples. El sistema ilustrado

por sencillez muestra un transformador de carga sencillo; sin

embargo, se pueden agregar transformadores de carga

adicionales. Los sistemas en HV/MV comúnmente se configuran

como de tres hilos; ya que raramente hay cargas monofásicas

El neutro en HV/MV no se distribuye y normalmente se aterriza

(conectado a tierra) tan cerca de la fuente como sea práctico

La impedancia se puede insertar dentro la conexión tierra-

neutro para limitar la magnitud de la corriente de la falla a tierra

la cual puede tomar la forma de una resistencia o un reactor.

Para obtener más información sobre el tema del aterrizado

del neutro consulte el Capítulo 5.5.

Figura 5–5. Sistema de Generador MV/HV Sencillo para

Potencia Primaria

Figura 5–6. Esquema HV/MV para Generadores / Suministros

de Servicio y Cargas Múltiples.




Rev. mayo 20105-8

La Figura 5–6 ilustra un esquema HV/MV para una instalación

grande como un edificio alto o un centro de cómputo. El

esquema tiene suministros múltiples que son comúnmente

operados en el modo de servicio / Standby. Hay un suministro

de red pública y el generador unidos a la barra y el interruptor

de circuito, y estos pueden ser configurados para permitir el

paralelismo entre el servicio y los generadores cuando cualquiera

está suministrando a la carga. En este tipo de aplicación se

debe considerar con cuidado el aterrizado. En muchos casos

probablemente se requiera de impedancia al neutro o controles

para limitar la intensidad del campo del alternador durante las

fallas monofásicas.

Este es un sistema altamente adaptable que se usa ampliamente

en todo el mundo. La incorporación del generador a la barra

unión e interruptor de circuito, permite que los generadores se

pongan en paralelo fuera de la l ínea. Esto da como resultado

una rápida sincronización y aceptación de la carga. Además,

los generadores se pueden probar fuera de línea ayudando en

los procedimientos de mantenimiento y de hallazgo de fallas.

Donde muchos transformadores están siendo energizados porel sistema, se debe tener cuidado de garantizar escoger el

esquema de protección de sobre-corriente apropiado. En

sistemas que alimentan una barra en anillo, se debe tener

cuidado para estar seguro que el equipo del generador pueda

proveer la corriente energizadora necesaria para el sistema sin

el molesto disparo de los dispositivos de protección. Para

obtener más información sobre los tipos de protecciones de

sobre-corriente y otra protección relacionada,consulte la sección

5.8.

La Figura 5–7 describe un generador LV que se usa en una

aplicación MV. Un transformador elevador es usado, permitiendousar un generador LV estándar en lugar de un generador MV

especialmente fabricado. En este caso, el par

generador–transformador es tratado esencialmente como un

generador MV. Los sistemas LV y MV deben tratarse como

sistemas eléctricos independientes y es muy importante notar

la configuración de los devanados del transformador ya que

esto es una fuente común de error. Debe escogerse un

devanado en delta para el lado LV – esto ayuda a limitar la

tercera armónica y permite que el punto estrella del generador

sea el único punto de referencia para el sistema LV. El devanado

MV debe ser estrella configurado para permitir que el sistema

MV tenga referencia y éste se pueda conectar por medio de

una impedancia a la tierra es la práctica común pero algunos

sistemas exigen otros arreglos de aterrizado. Una buena

referencia de estas medidas en el Estándar IEEE 142 – “Prácticas

Recomendadas IEEE para el Aterrizado de un sistema de

Potencia Industrial y Comercial”.

Esta configuración es rápidamente adaptable para

combinaciones de generador / transformador múltiples que

pueden ser de tamaño desigual. Los transformadores de

capacidad y de configuración del devanado idéntico se pueden

operar con los puntos estrella en pares. Cuando se usan

transformadores de tamaño diferente, sus puntos estrella

pueden ser acoplados sólo cuando el fabricante del

transformador confirme la operación. Cuando se conectan en

paralelo transformadores de tamaños no similares sólo el neutro

de un transformador debe conectarse.

Figura 5–7. Generador de Bajo Voltaje para Aplicación MV/HV

Escoger un Tranformador de Generador

Los transformadores de clase distribución vienen en varias

configuraciones. Generalmente un transformador se clasifica

por su aplicación y por su medio de enfriamiento. En todas las

clases el criterio de diseño para los transformadores está

gobernado por la ANSI C57.12.

Basándose en la aplicación, las dos amplias categorías son el

tipo Subestación y el tipo Pedestal.




Rev. mayo 20105-9

Tipo Subestación – Un transformador usado en una línea de

conmutador que típicamente cierra pares tanto a un interruptor

de medio voltaje o interruptor en el lado primario como a un

interruptor de bajo voltaje o ensamble de conmutador en el

lado secundario. Un transformador de subestación debe

localizarse en un área confinada que esté restringida al acceso

público. Esto se debe al hecho que los transformadores tipo

subestación no son a prueba de alteraciones y permiten el

acceso a las partes energizadas, ventiladores, etc. Los

transformadores tipo subestación se pueden subdividir más

de acuerdo con su medio de enfriamiento. Existen dos tipos

de transformadores de subestación –

Tipo Seco

Lleno con líquido

Transformadores Tipo Seco

Existen dos categorías principales de transformadores Tipo

Seco – VPI y resina moldeada.

VPI – Impregnado con Presión de Vacío

Este es el transformador tipo seco convencional que se hafabricado en las últimas décadas. La clase de aislamiento

estándar es de 220 °C, con una elevación de temperatura de

150 °C sobre un ambiente de 30 °C (AA). Como una opción

se han agregado ventiladores lo que permiten un aumento del

33% en los kVA de salida nominales (típicamente enunciados

como AA/FA en el rango de kVA). Este es el transformador

tipo seco menos caro.

Los transformadores tipo seco convencionales sólo deben

usarse en aplicaciones de operación continua. Los devanados,

aunque están encapsulados con un material tipo barniz, son

susceptibles a la humedad.

Resina Moldeada

Otra categoría de los transformadores tipo seco son los de

resina fundida. Los transformadores de resina fundida caen

en dos subcategorías – fundición plena y unicast.

Transformadores de Moldeo completo: En un

transformador de moldeo completo cada devanado

individual se encapsula completamente con una resina

epoxica de fibra de vidrio. Esto se logra usando una cámara

de vacío para arrastrar la resina epoxica a través de los

devanados. El resultado es que el epóxi actúa tanto como

un medio aislante dieléctrico como que permite una

resistencia mecánica superior durante condiciones de falla

La clase de aislamiento estándar es de 185 °C, con una

elevación de temperatura de 80 o 115 °C arriba de 30 °C

ambiente. Como una opción (FA) se pueden agregar

ventiladores los cuales permiten hasta un 50% de aumento

en los kVA de salida nominales sobre la base de una

capacidad AA.

Los transformadores de resina moldeada son el

transformador tipo seco más caro; sin embargo, la humedad

no es un problema con los transformadores de moldeo

completo por lo que son apropiados para aplicaciones

energizadas no-continuas.

Transformadores Unicast: Ésta es una variación del diseño

de moldeo completo. En lugar de encapsular totalmente

cada devanado individual en epoxi, los núcleos primario y

secundario se sumergen en epoxi formándose una capa

de epoxi en el exterior de las bobinas primaria y secundaria

Los devanados individuales se aíslan típicamente conmucho barniz como el transformador tipo seco convencional

La clase de aislamiento estándar es de 185 °C, con un

aumento en la temperatura de 100 °C sobre un ambiente

de 30 °C (AA). Como una opción se pueden agregar

ventiladores (FA) lo cual permite un aumento del 33 % en

los kVA de salida.

Transformadores Llenos con Líquido

Los transformadores llenos con líquido usan el aceite como e

medio dieléctrico. A diferencia de los tipos secos convencionales

son impermeables a la humedad porque los devanados están

completamente cubiertos con el aceite dieléctrico. Sin embargolos transformadores llenos con líquido requieren de sistemas

de protección contra incendio si se usan en el interior.

Aceite Mineral

Alto Punto de Combustión

Aceite Mineral

El menos caro de los aceites de relleno es el aceite mineral.

Los transformadores llenos de líquido tienen una elevación de

temperatura estándar de 55 °C sobre un ambiente de 30 °C

Se dispone de opciones para 55/65 °C lo cual permite un




Rev. mayo 20105-10

aumento del 12% sobre la capacidad nominal en kVA. Se

puede aplicar aire de enfriamiento forzado lo cual entrega un

adicional 15 a 25 % de aumento sobre la capacidad nominal

en kVA.

Alto Punto de Combustión

Los fabricantes típicamente ofrecen bien sea silicón R–Temp

(Cooper Industries) o Dow Corning 561 como líquidos de alto

punto de combustión. Más y más, los líquidos están bajo el

escrutinio de la EPA como peligro ambiental (como el PCB) y

como resultado tienden a entrar y salir del favor en el mercado.

Transformadores Tipo Pedestal

Los de Pedestal se construyen con los mismos estándares

ANSI como se mencionan para transformadores tipo

Subestación. Sin embargo, los de Pedestal son sinónimos de

un tipo especial de construcción. Típicamente, esto quiere

decir con compartimientos y a prueba de alteraciones. Las

aplicaciones más comunes para los de Pedestal son afuera

en áreas no restringidas donde el público puede tener acceso

al equipo y lo tiene. Los de Pedestal no están disponibles con

una opción de enfriamiento con ventilador ya que esto anularíala construcción a prueba de alteraciones. Con mucho, los más

comunes de Pedestal se llenan con líquido. Esto permite algo

de capacidad de sobrecarga sin la necesidad de ventiladores.

Además de las clasificaciones anteriores, la opción del

transformador de potencia para generador está gobernada

por varios factores:

Configuración del devanado

Capacidad

Medio de enfriamiento

Cambiador de bornesImpedancia

Conexión

Configuración del Devanado

La configuración del devanado generalmente está gobernada

por la necesidad de referir el sistema eléctrico a tierra.

Convencionalmente, los sistemas eléctricos se aterrizan en la

fuente, y por lo tanto, el devanado del transformador que está

actuando como la fuente de poder para un sistema eléctrico

se espera que se provea con un punto de referencia. Así, para

un transformador reductor, donde las cargas se suministran

desde el devanado de voltaje más bajo, éste se esperaría que

fuera Estrella (Ye) conectado con un medio para el punto común

entre los tres devanados (el punto de la estrella) que se conecte

a tierra. Para un transformador elevador, donde la carga se

está suministrando del devanado del voltaje más alto, éste otra

vez se esperaría que se conectara en Estrella (Ye).

En muchas regiones un grupo típico de vectores de devanado

del transformador pueden aparecer como Dyn11, indicando

que el transformador tiene un devanado MV/HV conectado en

delta y un devanado de voltaje bajo conectado en ye con el

punto de la estrella disponible para la conexión. El ‘11’ indica

un desfase de 30 grados en sentido contrario a las manecillas

del reloj, como se ve en la posición de las 11 en la carátula del

reloj. Otras conexiones comunes son YNd11 (devanado MV/HV

conectado en ye con neutro disponible, devanado LB conectado

en delta con un desfase en sentido contrario a las manecillas

del reloj), Dyn1 y YNd1 (como antes pero con desfase en

sentido a las manecillas del reloj), y YNyn0 (MV/HV en ye y

devanados LV) todos con puntos neutros fuera y desfase cero.

La letra de designación ‘Z’ representa un devanado en zigzag,

mientras que tres grupos de letras indicarían que se tiene undevanado terciario.

Los grupos de vector más comúnmente usados se muestran

enseguida –

El grupo de vector identifica la conexión de los devanados y

la relación de fase de los fasores de voltaje asignados a ellos.

Consiste de letras de código que especifican la conexión de

los devanados de fase y un número de código que define el

desplazamiento de la fase.




Rev. mayo 20105-11

Tabla 5 – 1. Configuraciones de Devanado

Capacidad

Los transformadores generalmente se ofrecen con una

Capacidad Máxima Continua (CMR) y una Capacidad de

Emergencia Continua (CER). La opción de la capacidad depende

del las expectativas del ciclo de servicio del transformador y

el sistema eléctrico. Los transformadores de capacidad CMR

generalmente son más voluminosos y más costosos que las

unidades CER; sin embargo, el transformador CER tiene una

vida limitada si se saca partido de los límites CER, debido a

la mayor elevación de la temperatura. En general, se recomienda

escoger transformadores de capacidad CMR para generadores

que actúan como la fuente de poder primaria. Los

transformadores con capacidad CER se pueden aplicar en

Standby dado que no se exceda el ciclo de servicio establecido

por el fabricante del transformador. Los transformadores se

catalogan en kVA y las ganancias útiles en la capacidad se

pueden hacer si se operan a factores de potencia cercanos

a la unidad (1.0).

Medio de EnfriamientoMuchos transformadores usan aceite como un medio de

enfriamiento y aislamiento. Los transformadores llenos con

aceite generalmente son más compactos, pero más pesados

que sus contrapartes de resina moldeada y aislamiento de aire

y pueden soportar severas condiciones ambientales. A menudo

se incorporan ventiladores para ayudar en la disipación del

calor. El enfriamiento del transformador se clasifica como:

Aceite natural / Aire natural (ONAN)

Aceite forzado / Aire natural (OFAN)

Aceite forzado / Aire forzado (OFAF)

El aceite es inflamable y puede causar una grave contaminación

del ambiente si no se contiene; por lo tanto, los transformadores

llenos de aceite deben instalarse dentro de un área de

contención que puede almacenar hasta el 110% de la capacidad

total del transformador. A menudo se provee alarma para bajo

nivel de aceite, ventilas para explosión, protección para detección

de la temperatura del devanado y del aceite y para la evolución

del gas en los transformadores enfriados con aceite.




Rev. mayo 20105-12

Cambiadores de Bornes

Los transformadores a menudo se proveen con bornes,

comúnmente en el devanado de voltaje más alto, para permitir

ajustar el voltaje de salida, normalmente con el transformador

aislado. Los valores de bornes comunes son ± 5%, ± 2.5% y

0. Los Cambiadores de Bornes pueden ser útiles en un

transformador para generador si el voltaje del sistema del

servicio público se está operando hacia el extremo alto o bajo

de la gama permitida y se requiere un generador para ponerse

en paralelo con el sistema. Los cambiadores de bornes en el

circuito están disponibles pero generalmente son costosos.

A menudo existen situaciones donde la red HV está siendo

operada considerablemente arriba del voltaje nominal. Usando

un cambiador de bornes en el transformador del generador

se puede evitar que el generador exceda su voltaje nominal

cuando se exporta bajo estas condiciones.

Impedancia

En el caso que se estimen altos niveles de fallas, el aumentar

la impedancia del transformador puede proporcionar una

solución efectiva en costo, especialmente en aplicaciones de

horas corridas limitadas. Se debe tener cuidado para garantizarque el aumento en el voltaje en el transformador no cause que

un generador opere fuera de su gama de voltaje permitida, o

prohíba el igualar y la sincronización del voltaje. Consulte el

fabricante del conjunto generador si se espera que el voltaje

esté a más del 5% del nominal bajo cualquier condición de

operación.

Conexión

El tipo de conexión de cable a cada devanado debe escogerse

con relación a los cables que se instalen. Esto es particularmente

cierto en circuitos de alto voltaje, donde se pueden requerir

técnicas de terminación especiales y en circuitos de bajo voltajedonde se conecta un gran número de cables. Una opción

básica entre las cajas de cables llenas de compuesto y aisladas

con aire está disponible y se pueden obtener varias

combinaciones para permitir la conexión de una amplia gama

de cables y de técnicas de terminación. La entrada del cable

normalmente es por abajo; si se planea la entrada del cable

por arriba, se debe tener cuidado de garantizar que el ingreso

de la humedad se evite.

Al optar por el transformador, es vital que los puntos anteriores

se consideren con relación a las condiciones ambientales del

sitio, lo cual debe incluir factores como el calentamiento solar

y del aterrizado así como la temperatura y la humedad.

Generadores Sencillos contra Paralelos

El paralelismo es la operación sincronizada de dos o más

conjuntos generadores conectados a una barra común para

proveer energía a cargas comunes como aparece en la Figura

5–8. Al decidir si se debe instalar un generador sencillo o

generadores múltiples existen varios factores a considerar,

tales como:

Confiabilidad

Desempeño

Costo

Tipos de carga

Tamaño del Generador y del Cuarto

Eficiencia

Variación de la carga

Flexibilidad

Figura 5–8. Generadores en Paralelo

La confiabilidad es el factor primario en la decisión de usar el

paralelismo en la mayoría de las aplicaciones de

emergencia/Standby, como los hospitales, centros de

computación y estaciones de bombeo; donde la confiabilidad

de la Fuente de Poder es importante ya que las cargas

conectadas son críticas. En estos casos, el uso de conjuntos

generadores múltiples y la prioridad de las cargas del sistema

permiten que a las cargas más críticas se les dé servicio a

costa de las cargas menos críticas. En los sistemas donde las




Rev. mayo 20105-13

cargas se requieren para la operación apropiada; se

proporcionan conjuntos generadores redundantes, Para que

la falla de un conjunto generador no desactive las instalaciones.

El paralelismo normalmente requiere de la habilidad de

secuenciar las cargas en pasos y la habilidad para desechar

o discriminar cargas para permitir que los conjuntos generadores

operen dentro de sus capacidades de carga en el caso de la

falla de un generador. Una instalación de conjuntos múltiples

debe dimensionarse para permitir que un conjunto generador

salga del sistema para mantenimiento de rutina o reparación

sin poner en peligro el suministro a la carga.

El desempeño del sistema de potencia en el sitio puede ser

más como el servicio público cuando los generadores están

en paralelo, porque la capacidad de los conjuntos generadores

agregados con relación a las cargas individuales es mucho

mayor de lo que sería con conjuntos generadores sencillos

dándole servicio a cargas separadas. Como la capacidad de

la barra es mayor, se minimiza el impacto de las cargas

transitorias aplicadas a los conjuntos generadores con cargas

individuales.

El Costo. En general, múltiples conjuntos generadores en

paralelo cuestan más que un solo generador de la misma

capacidad, a menos que el requerimiento de la capacidad

fuerce el diseño a máquinas en operación de menos de 1500

rpm. El costo de un sistema debe evaluarse como el costo

total de propiedad y debe tomar en cuenta factores tales como

el espacio disponible en el edificio, conductos y tuberías

adicionales, distribución de los cables, requisitos de conmutación

y un control del sistema para múltiples instalaciones. La

confiabilidad requerida y el beneficio que esto acarrea deben

establecerse contra el aumento en costo. El costo del

mantenimiento es un factor clave con conjuntos generadoresque operan en esquemas de potencia primaria o de co-

generación. Aunque un solo conjunto grande puede tener

aparentemente un costo de capital alto, esto puede atenuarse

por otros factores asociados con los costos de instalación de

un sistema de generadores múltiples.

NOTA: Cuando se evalúa el costo total de propiedad, lo crítico

de la instalación impacta en la decisión en el grado de

redundancia que se integra en el sistema. Algunos códigos y

estándares locales exigen servicio continuo para las cargas

requeridas legalmente y la naturaleza crítica de algunas

instalaciones puede requerir medidas de servicio similares. S

los conjuntos generadores se ponen en paralelo, se puede

evitar el costo de mantenimiento y el tiempo muerto tempora

asociado con los conjuntos generadores temporales. Estas

consideraciones también pueden impactar en el número de

conjuntos requeridos para la instalación.

El tamaño del generador y del cuarto pueden ser factores

críticos y pueden forzar una decisión hacia instalaciones de

uno solo o múltiples conjuntos. Un solo conjunto generador

típicamente es considerablemente más pesado que una

máquina correspondiente usada en una situación de paralelismo

Para instalaciones en el techo o donde el conjunto debe

maniobrarse hacia un sótano u otro espacio confinado esto

puede ser prohibitivo, llevando a una decisión hacia generadores

más pequeños y más ligeros. Sin embargo, el espacio para

el acceso y el mantenimiento deben dejarse entre las máquinas

de una instalación múltiple y éstas inevitablemente necesitan

más volumen del cuarto por kilovatio eléctrico generado.

La eficiencia es un factor vital si el esquema de generación de

energía está produciendo la potencia de la carga base o se

está usando para la reducción de la tarifa o la co-generación

La versatilidad del sistema de paralelismo, que permite que

los conjuntos generadores operen en carga óptima y eficiencia

máxima a menudo compensa los costos de instalación más

altos iniciales en un tiempo corto en situaciones de potencia

primaria.

La carga es crítica para decidir sobre el tipo de instalación

requerida. Un solo generador típicamente es la opción más

económica para cargas a menos de aproximadamente 2000

kW ya que el costo del control de paralelismo y del equipo de

conmutación es significativo cuando se compara con el costo

del generador. Para instalaciones pequeñas pero esenciales,

donde la protección de dos generadores es esencial pero el

costo del equipo de paralelismo es prohibitivo; una instalación

Standby mutua puede ser una buena alternativa, donde un

generador actúa como Standby para el otro. Vea el T–011,

Manual de Aplicación del Interruptor de Transferencia, para




Rev. mayo 20105-14

obtener más información sobre este diseño. Para cargas más

grandes, la opción es menos directa y alrededor de 2–3 MW,

se dispone de soluciones usando conjuntos generadores únicos

o múltiples. Arriba de 3 MW, la opción casi siempre es de

instalaciones de generador múltiple.

NOTA: Aunque a primera vista más económica, una solución

de un generador único también es la menos versátil y puede

ser menos efectiva en costo, particularmente con cargas

parciales y en instalaciones de horas de operación prolongadas.

En aplicaciones de potencia primaria, los conjuntos generadores

diesel de alta velocidad pueden ofrecer un menor costo de

ciclo de vida en general, debido a la mayor eficiencia y menor

costo de mantenimiento que las máquinas más grandes de

menor velocidad.

La variación de la carga debe considerarse en cualquier decisión

de la aplicación de un generador ya que muchas aplicaciones

exhiben grandes diferencias entre el perfil de carga de día y

de noche y entre el verano y el invierno. Una instalación de

manufactura grande puede tener una carga diurna de 2–3

MW; pero en la noche, a menos que se use para una aplicaciónde proceso continúo, la carga puede caer a sólo unos pocos

cientos de kW o aún menos. Instalar un generador grande

único en esta aplicación podría llevar a muchas horas de

operación con carga ligera, lo cual es perjudicial para el motor.

Una instalación típica de este tipo podría usar cuatro

generadores de 1000 kW, con un generador de 500 kW en

un esquema en paralelo, donde la carga diurna usa tres o

cuatro conjuntos y donde en la noche, sólo el conjunto más

pequeño es requerido para operar.

Las cargas transitorias tienen un gran efecto en el tamaño

requerido de un generador y es importante tomar en cuentatodas las combinaciones de las cargas transitorias y de estado

estable en cualquier cálculo para garantizar que se mantenga

la calidad de la energía. Fíjese que algunas cargas presentan

un factor de potencia adelantado para los conjuntos

generadores, y esto también requiere ser considerado en el

dimensionamiento del conjunto generador y en la secuencia

de operación del sistema. La herramienta para el

dimensionamiento de la aplicación ‘GenSize’ de Cummins es

útil en estos casos y se puede acceder a ella con nuestros

distribuidores.

La flexibilidad puede ser una consideración importante donde

una instalación puede cambiar en el futuro. Una instalación

de conjunto generador sencillo normalmente es difícil de

cambiar, mientras que a una instalación de conjuntos múltiples

se pueden agregar conjuntos con relativa facilidad, dado que

esa tolerancia se haya tomado en el diseño inicial.

Riesgos

Existen riesgos asociados con la operación en paralelo de los

conjuntos generadores; tanto entre los conjuntos como con

el suministro del servicio público y estos riesgos deben

balancearse con los beneficios. Los riesgos son:

Donde no se ha proporcionado una buena discriminación

de carga o donde la carga se mantiene a un alto nivel, existe

el riesgo de que, si un generador falla, el resto de los

generadores en el sistema es posible que no puedan soportar

la carga del sistema. La discriminación de carga siempre

debe incorporarse en un esquema de generación en paralelo

y la capacidad de reserva en cualquier momento durante la

operación debe corresponder con la cantidad de carga que

se puede aceptar si un generador operando falla.

No todos los generadores se pueden poner en paralelos –

si conjuntos de diferente fabricante o de un tamaño

significativamente diferente van a estar en paralelo, consulte

al distribuidor Cummins local antes de proceder.

Cuando está en paralelo con el servicio público, el generador

en efecto se convierte en parte del sistema de servicio. Si

la operación en paralelo con el suministro del servicio se

especifica, se requiere de protección adicional para cuidar

la interconexión del generador y del sistema de servicio

público. Esta protección comúnmente la especifica y laaprueba el proveedor del servicio público. Siempre consulte

los códigos y estándares locales cuando considere la

operación en paralelo con el servicio público.

Generador y Sistemas de Servicio público Combinados

Los generadores pueden operar en paralelo con el suministro

de servicio público para habilitar:

El cambio de carga sin interrupción del servicio al generador

y viceversa.




Rev. mayo 20105-15

Rasurado de picos

Picos

Co-generación

El cambio sin interrupción entre el generador y el servicio

público se puede lograr con el uso de un ATS de transición

cerrada (sin interrupción) o con paralelismo convencional y

rampeando la carga. En el ATS de transición cerrada el conjunto

generador es operado a una frecuencia ligeramente diferente

a la del servicio público para que la relación de fase entre el

generador y el servicio público cambie constantemente.

Cuando las fuentes están sincronizadas, están conectadas

por un periodo de menos de 100 ms por medio de un sencillo

dispositivo de revisión de sincronización. Mientras que este

sistema elimina la interrupción total de la energía cuando están

conmutando entre las fuentes vivas, no elimina los disturbios

causados por los cambios en carga repentinos en las dos

fuentes. Los disturbios se pueden minimizar (pero no eliminar)

usando interruptores múltiples en un sistema, para que cualquier

interruptor sólo cambie la carga un pequeño porcentaje de la

capacidad del generador.

Cuando se usa un conmutador convencional para el cambio,

el generador se sincroniza y se pone en paralelo activamente

con el servicio público; y la carga cambia suave y relativamente

lenta de uno al otro controlando el combustible y los ajustes

de excitación del (los) generador(es). Estos sistemas se pueden

usar para transferir la carga del servicio público al generador

y viceversa. Los sistemas de sincronización digitales a menudo

pueden operar sobre una amplia gama de voltajes y frecuencias,

permitiendo el paralelismo con un servicio que opera aún fuera

de niveles de operación aceptables. Sin embargo, se debe

tener cuidado para asegurarse que el equipo de protección

no se dispare durante el proceso de sincronización.

Los generadores para el rasurado de picos o de servicio para

picos normalmente operan por periodos prolongados en

paralelo con el suministro de servicio público y se debe tener

cuidado al seleccionar la correcta capacidad de servicio,

normalmente ‘Continuo’ o ‘Limitado’ para este propósito. Esta

opción está gobernada por el tiempo a operar por año. Para

obtener más información sobre las capacidades vea la sección

4. Los generadores usados para el rasurado de picos

generalmente se arrancan para corresponder con los periodos

de tarifa alta para reducir la carga pico y se pueden configurar

para aceptar una carga fija o para permitir que el servicio

público acepte una porción fija de la carga, con el generador

suministrando la variación. Los generadores para servicio de

picos tienden a operar a la salida máxima cuando se requiere

y la electricidad se vende al servicio público en los momentos

de gran demanda. El rasurado de picos también se puede

emprender haciéndose cargo completamente de la carga de

sitio en una transferencia sin interrupción y desconectando e

servicio público completamente. Consulte los códigos y

estándares locales antes de proceder con cualquier diseño o

trabajo de modificación.

Protección para Generadores en Paralelo con el Servicio

Público (Red)

Tome en cuenta que donde un sistema generador se está

operando en paralelo con el suministro del servicio público,

los dos sistemas se combinan, y cualquier incidente en el

sistema público puede también involucrar a los generadores

Los requisitos para la protección de la operación en paralelo

con el servicio público son muy variables de acuerdo al tipo

de sistema que está instalado y las características del sitio y

el sistema de distribución del servicio público. Adicionalmentelos códigos y estándares regionales pueden variar entre los

proveedores del servicio público. Consulte a las autoridades

locales antes de proceder con el diseño para cualquier interface

de paralelismo con el servicio público.

Los conjuntos generadores que operan en paralelo con el

servicio público típicamente se proveen con relevadores de

revisión de sincronización (25), protección de sub/sobre voltaje

(59/27), potencia invertida con relación a la red (32), protección

de sobre-corriente (51), protección a la pérdida de protección

de red y de sobre/sub frecuencia (81O/U). Se puede ingresa

la falla de diodo pero no es requisito por el estatuto. En muchasregiones también se requiere el equipo para detectar una

condición ¨”aislada” y desconectar los generadores.

Una condición aislada ocurre cuando falla la energía del servicio

público mientras un sistema de generadores está conectado

y el sistema de protección no detecta la falla y desconecta e

sistema del generador. Como resultado, el sistema de generado

puede energizar no sólo las cargas pretendidas, sino también

el sistema de distribución del servicio público y otras cargas

de los clientes. Esto causa un peligro para los trabajadores de

servicio, puede desorganizar los dispositivos de protección de




Rev. mayo 20105-16

sistema de distribución del servicio, y puede resultar en el daño

al equipo del servicio público y propiedad del cliente. El equipo

anti-isla varía con la naturaleza de la aplicación, la región del

mundo, y los códigos y estándares locales. Por ejemplo, en

Europa la protección anti-isla comúnmente incluye el índice de

cambio de frecuencia (ROCOF) y la protección al cambio

vectorial. Este equipo puede especificarse cuando se opera

más de 5 minutos por mes en paralelo con la red pública. En

los EE.UU., los requisitos varían considerablemente por estado.

El equipo ROCOF y de cambio vectorial trabajan ambos

analizando la rotación del vector de voltaje y detectando un

cambio, bien sea en la frecuencia (Hz/s) o en grados/s. También

pueden usarse otras protecciones como kVAr invertidos y la

corriente direccional.

Vea el T–016 para obtener más información sobre los requisitos

de interconexión. Otra información útil está en el IEEE1547,

Estándar para Interconectar Recursos Distribuidos con Sistemas

de Potencia Eléctrica.

Las siguientes designaciones ANSI se usan para las funciones

de protección anteriores:

25 – Revisión de sincronización

27 – Sub-voltaje

32 – Potencia Invertida

40 – Falla del Campo (kVAR invertidos)

51 – Sobre-corriente de Tiempo CA

59 – Sobre-voltaje

78 – Desplazamiento Vectorial

81 OU – Sobre/sub frecuencia / ROCOF

El sistema de protección también debe garantizar que la calidad

del suministro del servicio público a otros clientes se mantenga,sin importar la condición del servicio. Los dispositivos de

protección pueden requerir las mismas funciones o similares

que las del lado del generador del sistema, pero a menudo

tendrán ajustes muy diferentes. Consulte con el proveedor del

servicio público para coordinar los requisitos y ajustes del

equipo y los requisitos para puesta en marcha antes de poner

en paralelo un conjunto generador con cualquier servicio

público.

NOTA: Los generadores que se ponen en paralelo con el

servicio público por periodos cortos a menudo no se les exige

que incorporen la protección de pérdida de servicio. Sin

embargo, el riesgo de daño que se puede causar en el caso

de una falla del suministro de servicio momentánea debería

evaluarse y tomar la decisión apropiada.

Distribución de Potencia

El equipo de Distribución de Potencia toma el suministro único

de potencia del servicio público, generador en el sitio o una

combinación de los dos, y lo divide en pequeños bloques para

su utilización. A los usuarios residenciales, comerciales y

pequeños industriales comúnmente el servicio público les da

el servicio y lo mide en el voltaje de utilización. A las propiedades

más grandes normalmente se les suministra y se les mide con

la energía a granel a voltaje medio o aún alto y éste se baja al

voltaje de utilización según se requiera en el sitio. Los esquemas

de distribución normalmente consisten de cuatro niveles o

menos:

Suministro a granel en HV

Transformación y distribución a granel a MV

Transformación y distribución a granel a LV

Distribución final y utilización a LV

Un sitio puede tener los cuatro niveles o uno solo, dependiendo

de las circunstancias.

Seleccionar un Sistema de Distribución

El esquema de distribución se selecciona de acuerdo con un

número de criterios que incluyen:

Requisitos de disponibilidad de la energía

Tamaño del sitio (área y energía total a ser distribuida)

Distribución de la carga (equipo y densidad de la energía)

Requisitos de flexibilidad de la instalación

En muchas instalaciones pequeñas, la distribución y la

generación se llevan a cabo al voltaje de utilización sin requisitos

de transformación. Sin embargo, para sitios más grandes, las

densidades de alta potencia pueden exigir que la distribución

a MV se emprenda en el sitio, con redes LV individuales más

pequeñas establecidas en el punto de utilización.

La Figura 2.9 muestra un número de posibilidades para la

incorporación de generación de energía en un sistema eléctrico

más grande, como unas instalaciones industriales mayores.




Rev. mayo 20105-17

Por claridad, el diagrama se ha simplificado para omitir tales

características como anillo–red MV, etc., que son comunes en

tales situaciones. En Norte América las funciones de

transferencia de potencia generalmente se requiere que se

provean por medio de interruptores de transferencia catalogados

en lugar de pares de interruptores, como se muestra en este

dibujo.

Es este ejemplo el suministro de entrada al predio está a medio

o alto voltaje, típicamente 10–40 kV y éste normalmente lo

disminuye y mide el servicio público en una subestación a

menudo cerca del lindero del sitio. El suministro al cliente

normalmente es de voltaje medio bien sea a 10–14 kV o 20–24

kV dependiendo de la región. Es, por lo tanto, la fuente de

energía primaria y de distribución a varias áreas del sitio, y a

menudo, es de voltaje medio para reducir el tamaño del cable

y las pérdidas. La generación de energía a granel se puede

instalar en este punto – también a medio voltaje – para proveer

energía en Standby a todo el sitio; con la posibilidad de co-

generación y de recuperación de calor. Esto puede involucrar

varios generadores grandes, con una capacidad total de hasta

10 MW o aún más.

Para predios individuales en el mismo sitio, el suministro se

toma a MV y se baja a LV para su utilización en subestaciones

individuales, las cuales pueden tener segregadas las cargas

LV esenciales y no-esenciales. La generación en Standby se

puede proveer a este nivel, a LV y típicamente suministra a las

cargas esenciales sólo durante una interrupción de energía.

Figura 5 – 9. Muestra de Sistema de Distribución HV/MV/LV

El esquema para suministrar a cargas críticas usando ungenerador más pequeño para respaldar el sistema generador

a granel también se muestra en este diagrama. Consulte la

sección 5.5 para ver el tratamiento de las conexiones de

aterrizado y del neutro. Consulte la sección 5.6 para obtener

más detalles acerca del conmutador, sus varios tipos y los

accesorios que vienen con los interruptores.

Conexiones Eléctricas

Generalidades

Aislamiento de la Vibración

Todos los conjuntos generadores vibran durante la operaciónnormal, un hecho sencillo que debe ser tratado. Se diseñan

bien sea con aisladores integrados o todo el patín se monta

sobre aisladores de resorte para permitir el movimiento y aislar

las vibraciones del edificio u otras estructures. El mayor

movimiento también puede ocurrir con el cambio de carga

repentina o en un evento de falla y durante el arranque y

apagado. Por lo tanto, todas las conexiones al conjunto

generador, mecánicas y eléctricas, deben poder absorber el

movimiento de la vibración y los movimientos de

arranque/apagado. Los circuitos de salida de energía, función

de control, anuncios y de accesorios requieren de líneas flexibles




Rev. mayo 20105-18

trenzadas u conduit flexible entre el conjunto generador y el

edificio, estructura de montaje o cimentación.

Los cables largos y tiesos no proporcionan suficiente habilidad

para doblarse aún siendo considerablemente flexibles. Esto

también es cierto en algunos tipos de conduit, por ejemplo

ciertos conduit a prueba de líquido que son muy tiesos.

También recuerde que los cables o conduit no son compresibles

a lo largo por lo que la flexibilidad en esa dimensión debe

adecuarse con suficiente longitud, compensaciones o dobleces.

Aún más, los puntos de conexión eléctrica en el conjunto

generador – bujes, barras, bloques terminal, etc. – no están

diseñados para absorber estos movimientos y sus esfuerzos

relacionados. Esto es otra vez, especialmente notable en cables

tiesos grandes o conduit “flexible” tieso. El no permitir suficiente

flexibilidad resultará en el daño de gabinetes, líneas, cables,

aislamiento o puntos de conexión.

Nota: Simplemente agregar conduit flexible o cableado puede

no dar la suficiente capacidad de absorber el movimiento de

vibración de un conjunto generador. Los cables y conduit flexible varían en la f lexibilidad y no se dilatan o comprimen.

Esta condición puede tomarse en cuenta incluyendo cuando

menos un doblez entre el gabinete de salida del generador y

la estructura (piso de cemento, canal, pared, etc.) para permitir

el movimiento tridimensional.

Áreas Sísmicas

En áreas con riesgo de sismo, se requieren de prácticas de

instalación eléctrica especiales, incluyendo el montaje sísmico

del equipo. La masa, centro de gravedad y las dimensiones

de montaje del equipo se indican en los dibujos del perfil.

Cableado de Control

El cableado de control CA y CD (al equipo de control remoto

y los anuncios remotos) deben tenderse en conduit separado

de los cables de energía para minimizar la interferencia del

circuito de energía en el circuito de control. Deben usarse

conductores trenzados y una sección de conduit flexible para

las conexiones en el conjunto.

Circuitos del Ramal de Accesorios

Deben proveerse los circuitos ramales para todo el equipo

accesorio necesario para la operación del conjunto generador.

Estos circuitos deben alimentarse bien sea de las terminales

de carga de un interruptor de transferencia automático o de

las terminales del generador. Los ejemplos de accesorios

incluyen la bomba de transferencia de combustible, bombas

de refrigerante para radiadores remotos y las persianas

motorizadas para la ventilación.

Los circuitos ramal, alimentados del tablero de potencia normal,

deben proveerse para el cargador de batería y los calentadores

de refrigerante, si se usan. Vea la Figura 5–10.

Conexiones de Energía CA en el Generador

Verifique la coincidencia apropiada del número de conductores

por fase y su tamaño con las capacidades de borne publicadas

de los equipos (interruptores de circuito e interruptores de

transferencia).

Un dispositivo de desconexión principal (conmutador/interruptor

de circuito) debe supervisarse y prepararse para activar una

alarma cuando se abra. Algunos proveedores activan una

alarma “no en auto” cuando el CB está abierto.

Las opciones de conexión en el generador pueden incluir lo

siguiente:

Interruptores de Circuito Encapsulados Montados en el

Generador (Termomagnético o Estado Sólido)

Las conexiones se pueden hacer a un interruptor de circuito

montado en el generador. El interruptor de circuito seleccionado

debe contar con la capacidad de interrupción adecuada

basándose en la corriente de corto circuito disponible. Con un

conjunto generador sencillo la corriente de corto circuito

simétrica del primer ciclo máxima disponible típicamente estáen el orden de 8 a 12 veces la corriente nominal. Para un

generador específico es igual a recíproco del generador por

la reactancia sub-transitoria unitaria o 1/X”d. Para el cálculo

use la tolerancia mínima de la reactancia sub-transitoria de los

datos del fabricante del generador específico.

Interruptor de Desconexión (Encapsulado)

Montado en el Generador

Las conexiones se pueden hacer en un interruptor de

desconexión montado en el generador. Esto es permisible

donde el generador incluye medios inherentes de protección




Rev. mayo 20105-19

de sobre-corriente, como el Power Command. El interruptor

no está pensado para interrumpir corrientes de nivel de falla,

teniendo una capacidad de interrupción suficiente sólo para

las corrientes de carga.

Terminales del Generador

Las conexiones se pueden hacer a las terminales del generador

donde no se requiere de un interruptor de circuito o interruptor

de desconexión montado al generador y donde el generador

incluye un medio inherente de protección de sobrecarga.

Figura 5 – 10. Control Típico de Conjunto Generador y Cableado

Accesorio

Conductores de Energía CA

La salida de CA del conjunto generador se conecta a los

conductores instalados en campo dimensionados según lo

requieran las corrientes de la carga, la aplicación y los códigos.

Los conductores de las terminales del generador al primer

dispositivo de sobre-corriente se consideran conductores de

borne y se permite tenderlos por distancias cortas sin protección

de corto circuito. Un interruptor de circuito del generador puede

ponerse al extremo de la carga de los conductores de suministro

del generador (por ejemplo, interruptores de paralelismo en e

conmutador de paralelismo o interruptor principal en un tablero

de distribución) y aún proveer protección de sobre-carga a los

conductores.

Si el conjunto generador no lo suministra la planta con un

interruptor de línea principal, la ampacidad de los conductores

de fase de CA instalados en campo desde las terminales de

salida del generador al primer dispositivo de sobre-corriente

deben ser cuando menos del 115 % de la corriente nominal

a plena carga, sin las disminuciones por temperatura o altitud

La ampacidad de los conductores puede ser del 100% de la

corriente a plena carga nominal si el conjunto generador está

equipado con Power Command. El fabricante del conjunto

generador especifica la capacidad línea–amperio de un conjunto

generador específico al voltaje específico requerido. Si se

desconoce, calcúlelo usando una de las siguientes fórmulas:

Donde:

ILÍNEA = Corriente de Línea (A).

kW = Capacidad del generador en kW .

kVA = Capacidad del generador en kVA.

VL–L = Voltaje entre líneas nominal.

Vea los esquemas (a) y (b) en la Figura 5–11. La longitud de

tendido a los conductores del borne del generador al primer

dispositivo de sobre-corriente debe mantenerse tan corta como

sea posible (generalmente no más de 25 – 50 pies).

NOTA: Si el generador se provee con líneas, su tamaño puede

ser menor que el requerido para los conductores instalados

en campo porque las líneas del generador tienen aislamiento

tipo CCXL o similar para alta temperatura de 125 C o más.




Rev. mayo 20105-20

Figura 5 – 11. Ampacidad del Alimentador

Si el conjunto generador está equipado de planta con un

interruptor de circuito para la línea principal, la ampacidad de

los conductores de fase CA instalados en campo y conectados

a las terminales de carga del interruptor de circuito deben ser

iguales o mayores a la capacidad del interruptor de circuito.

Vea el Esquema (c) en la Figura 5–11.

La ampacidad mínima del conductor neutro generalmente se

permite que sea igual o mayor al desbalanceo de la carga

monofásica máxima calculada. Donde una porción significativa

de la carga sea no-lineal, el neutro debe dimensionarse de

acuerdo con la corriente neutra anticipada pero nunca menosal 100% nominal. El neutro del generador suministrado por

Cummins Power Generation es igual en ampacidad que los

conductores de fase.

Nota: El cable de voltaje medio (más de 600 VCA) deben

instalarlo y terminarlo exactamente como lo recomienda el

fabricante del cable, personas que hayan aprendido los

procedimientos a través de la capacitación y la práctica bajo

una supervisión estricta.

Cálculos de la Caída de Voltaje

La impedancia del conductor debida a la resistencia y reactancia

hacen que el voltaje caiga en el circuito CA. Para obtener el

rendimiento esperado del equipo de carga, los conductores

comúnmente deben dimensionarse para que el voltaje no caiga

más de un 3% en un ramal o circuito alimentador o más del

5% en total entre la caída del servicio y el equipo de carga.

Si bien los cálculos exactos son complejos, se pueden lograr

aproximaciones cercanas y razonables usando la siguiente

relación:

Ejemplo de cálculo: Calcule el porcentaje de caída de voltaje

en 500 pies de cable de cobre 1/0 AWG en conduit de acero

alimentando una carga trifásica, 100 kW, 480 V, (entre líneas)

imponiendo un FP (Factor de Potencia) de 0.91.

Donde:

Z = Impedancia del conductor

R = Resistencia del conductor

X = Reactancia del conductor

L = Longitud del conductor en pies

N = Número de conductores por fase

fp = Factor de potencia

R = 0.12 /1000 ft (NEC Capítulo 9, Tabla

9, Resistencia para conductores de cobre

1/0 AWG en conduit de acero).

X = 0.055 /1000 ft (NEC Capítulo 9, Tabla 9,

Resistencia para conductores de cobre

1/0 AWG en conduit de acero).

Desbalanceo Permisible en Carga Monofásica

Las cargas monofásicas deben distribuirse tan uniformes comosea posible entre las tres fases de un conjunto generador

trifásico para utilizar plenamente la capacidad nominal (kVA y

kW) del conjunto y para limitar el desbalanceo del voltaje. La

Figura 5–12 se puede usar para determinar el porcentaje

máximo permisible de carga monofásica desbalanceada, como

se ilustra en el cálculo del ejemplo.

La energía monofásica puede tomar hasta el 67 % de la

capacidad trifásica en conjuntos generadores de Cummins

Power Generation, hasta los 200/175 kW.




Rev. mayo 20105-21

Generalmente, el conjunto generador más grande, puede tomar

el menor porcentaje de energía monofásica. La Figura 5–12

incluye las líneas de porcentaje monofásico para generadores

Cummins Power Generation de tamaño intermedio Marco 4 y

Marco 5. Confirme el tamaño del marco consultando la Hoja

de Datos del Alternador pertinente con referencia de la Hoja

de Especificaciones del conjunto generador. El desbalanceo

de carga monofásica no debe exceder del 10 %.

1. Encuentre la carga trifásica como un porcentaje de la

capacidad en kVA del generador: Porcentaje de Carga

Trifásica = (62 kVA/125 kVA) • 100% = 50%

2. Encuentre el porcentaje de carga monofásica permisible,

como se muestra con las flechas en la Figura 5–12. En este

caso, aproximadamente el 34 % de la capacidad trifásica.

3. Encuentre la carga monofásica máxima: Carga Monofásica

Máxima = [(125 kVA • 34%) / 100%] = 42.5 kVA

4. Fíjese, como sigue, que la suma de las cargas trifásicas y

las monofásicas máximas permisibles es menos que la

capacidad en kVA del conjunto generador:

62 kVA + 42.5 kVA = 104.5 kVA

y

104.5 KVA < 125 kVA (Capacidad del Conjunto Generador)

NOTA: El desbalanceo de la carga en un conjunto generador

causa voltajes de fase desbalanceados. Los niveles de

desbalanceo de cargas anticipadas por estos lineamientos nodeben resultar en daños en el propio conjunto generador. Los

niveles de desbalanceo de voltaje correspondientes, sin

embargo, pueden no ser aceptables para cargas como los

motores trifásicos.

Debido a los voltajes de fase desbalanceados, las cargas

críticas deben conectarse a la fase que el regulador de voltaje

usa como voltaje de referencia (L1–L2 como se define en el

esquema del conjunto generador) cuando se usa sólo una fase

como referencia.

Carga con Factor de Potencia AdelantadoLos conjuntos generadores trifásicos se catalogan para

operación continua a FP 0.8 (atrasado) y pueden operar por

periodos cortos a menor factor de potencia, como cuando se

arrancan los motores eléctricos. Las cargas reactivas qua

causan un factor de potencia adelantado pueden proporciona

energía de excitación al alternador, y si es suficientemente alta

pueden hacer que el voltaje del alternador suba sin control,

dañando el alternador o las cargas o disparando el equipo de

protección. La Figura 5–13 es una curva típica del alternado

de la capacidad de potencia reactiva (kVAR). Un lineamiento

razonable es que un conjunto generador puede soportar hasta

CARGA TRIFÁSICA COMO PORCENTAJE DE LA CAPACIDAD

EN kVA TRIFÁSICA

Figura 5 – 12. Carga Monofásica Desbalanceada Permisible

(Generador Típico Trifásico de Cummins Power Generation)

Ejemplo de cálculo: Encuentre la carga monofásica máxima

que se puede energizar junto con una carga trifásica total de

62 kVA por un conjunto generador de 100 kW/125 kVA.




Rev. mayo 20105-22

el 10 % de su capacidad nominal de kVAR en cargas con

factor de potencia adelantado sin dañarse o perder el control

del voltaje de salida.

Las fuentes más comunes de factor de potencia adelantado

son los sistemas UPS con cargas ligeras con filtros de entrada

y los dispositivos de corrección de factor de potencia para los

motores. Cargar el conjunto generador con cargas con factor

de potencia atrasado antes de las cargas con factor de potencia

adelantado puede mejorar la estabilidad. También es

recomendable encender y apagar los capacitores de corrección

de factor de potencia con la carga. Generalmente no es práctico

sobredimensionar un conjunto generador (reduciendo así el

porcentaje de carga no-lineal) para corregir este problema.

Aterrizado del Sistema y Equipo

Lo siguiente es una descripción general del aterrizado del

sistema y del equipo para generadores de CA permanentemente

instalados en un edificio. Si bien está pensado como una guía,

es importante seguir el código eléctrico local.

Sistema de AterrizadoEl aterrizado del sistema es el aterrizado intencional del punto

neutro de un generador conectado en estrella, la esquina de

un generador conectado en delta o el punto intermedio de un

devanado monofásico de un generador conectado en delta a

tierra. Es más común aterrizar el punto neutro de un generador

conectado en estrella y sacar el neutro (conductor de circuito

aterrizado) en un sistema trifásico de cuatro hilos.

Un sistema delta aterrizado en la esquina tiene un conductor

de circuito aterrizado que no es neutro. También tiene un

“ramal loco” que se debe identificar con código naranja y

conectarse al polo central de un equipo trifásico.

Aterrizado solido

Un sistema aterrizado sólidamente es aterrizado con un

conductor (el conductor electrodo de aterrizado) sin ninguna

impedancia intencional a tierra (electrodo de aterrizado). Este

método se usa típicamente y lo exige el código eléctrico en

todos los sistemas de bajo voltaje (600 V y menos) con un

conductor de circuito aterrizado (más a menudo un neutro)

que le da servicio a las cargas L–N.

Figura 5–13. Curva de Capacidad de Potencia Reactiva de

Alternador de Estado Estable Típica

El aterrizado correcto en sistemas Standby que están aterrizados

sólidamente es una función del equipo del interruptor de

transferencia usado (neutro directo o neutro conmutado). Vea

la Figura 5–14.

Cuando se embarca, la terminal neutra de un generador

Cummins Power Generation no está conectada a tierra. Si el

generador es una fuente de potencia derivada por separado

(es decir, interruptor de transferencia de 4 polos) entonces el

electricista que lo instala tiene que conectar el neutro a tierra

y conectar un conductor electrodo de aterrizado al sistema.

Si el neutro del generador se conecta a un neutro aterrizado

suministrado por el servicio, típicamente al bloque neutro de

un interruptor de transferencia de 3 polos, entonces el neutro

del generador no debe aterrizarse en el generador. En este

caso, el código eléctrico puede requerir una seña para ser

colocada en el suministro del servicio indicando que el neutro

del generador está aterrizado en ese lugar.

Aterrizado de la Impedancia (Resistencia)

Una resistencia de aterrizado se instala permanentemente en

el circuito desde el punto neutro del generador al electrodo

de aterrizado. Este método ocasionalmente se usa en sistemas

trifásicos de tres hilos (sin conductor de circuito aterrizado)

operando a 600 V o menos, donde se desea mantener lacontinuidad de la energía con el primero y sólo la falla a tierra

accidental. Los transformadores delta-estrella pueden usarse

en el sistema de distribución para derivar un neutro para el

equipo de carga de línea al neutro.

Típicamente, un sistema de aterrizado de alta resistencia de

bajo voltaje usa una resistencia de aterrizado dimensionada

para limitar la corriente de falla a tierra, en el voltaje de línea

a neutro, a 25, 10 o 5 A nominales (rango de tiempo continuo).

Los sistemas de detección de falla a tierra y de alarma también

se instalan típicamente.




Rev. mayo 20105-23

Figura 5 – 14. Diagramas Unifilares Típicos de Métodos de

Aterrizado del Sistema Alterno

Seleccione una resistencia de aterrizado basándose en:

1. Voltaje: Voltaje entre fases (voltaje del sistema) dividido por

la raíz cuadrada de los tres (1.73).

2. Corriente: Suficientemente baja para limitar el daño pero

suficientemente alta para que opere confiablemente el

relevador de protección.

3. Tiempo: Muy a menudo 10 segundos para sistemas con

relevador de protección y tiempo prolongado para sistemas

sin relevador.

NOTA: El aterrizado de baja resistencia se recomienda en

sistemas generadores que operen desde los 601 hasta los

15,000 V para limitar el nivel de corriente de falla a tierra (más

a menudo 200–400 Amps.) y dar el tiempo para la coordinación

selectiva del relevado de protección. Vea la Figura 5 – 15 y

Aterrizado de Voltaje Medio.

Sin Aterrizar

No se hace ninguna conexión intencional entre el sistema de

generador de AC y tierra. Este método ocasionalmente se usa

en sistemas trifásicos de tres hilos (conductor de circuito sin

aterrizar) operando a 600 V o menos, donde se requiere o es

deseable mantener la continuidad de la energía con una falla

a tierra y los electricistas de servicio calificados están en el

sitio. Un ejemplo sería suministrar una carga de un proceso

crítico. Los transformadores delta-estrella se pueden usar en

el sistema de distribución para derivar un neutro para el equipo

de carga de línea a neutro.

Aterrizado del Equipo

El aterrizado del equipo es la unión y conexión a tierra de todo

el conduit metálico que no lleva corriente (durante la operación

normal), gabinetes del equipo, marco del generador, etc. El

poner a tierra el equipo proporciona una permanente trayectoria

eléctrica continua, de baja impedancia de regreso a la fuente

de energía. El aterrizado apropiado prácticamente elimina el

“potencial de toque” y facilita el restablecimiento de dispositivos

de protección durante las fallas a tierra. Un puente de conexión

principal en la fuente une el sistema de aterrizado del equipo

al conductor del circuito aterrizado (neutro) del sistema AC en

un solo punto. En el marco del alternador se ofrece un lugar

de conexión de tierra, o si se cuenta con un interruptor decircuito montado en el conjunto, se ofrece una terminal de

aterrizado dentro del gabinete del interruptor de circuito. Vea

la Figura 5–16.

Coordinación Selectiva

La coordinación selectiva es la depuración positiva de una falla

de corto circuito a todos los niveles de la corriente de falla po

el dispositivo de sobre-corriente inmediatamente en el lado de

la línea de la falla y sólo con ese dispositivo. La “depuración

de perturbaciones” de una falla por los dispositivos de sobre

corriente antes del más cercano a la falla causa una interrupción

innecesaria de los ramales sin falla en el sistema de distribucióny pueden causar que el sistema de emergencia arranque

innecesariamente.

Las fallas de energía eléctrica incluyen fallas externas, como

la interrupción del servicio público o la reducción de voltaje

y fallas internas dentro de un sistema de distribución del edificio

como una falla de corto circuito o la sobrecarga que causa

que un dispositivo de protección de sobre-corriente abra al

circuito. Como los sistemas generadores de emergencia y

Standby están pensados para mantener la energía para cargas

críticas seleccionadas, el sistema de distribución eléctrico debe




Rev. mayo 20105-24

Figura 5–15. Sistema de Aterrizado de Baja Resistencia Típico

para un Conjunto Generador de Voltaje Medio y Equipo de

Transferencia de Carga.

diseñarse para maximizar la continuidad de la energía en el

caso de una falla dentro del sistema. El sistema de protección

de sobre-corriente por lo tanto debe coordinarse selectivamente.

La protección de sobre-corriente para el equipo y los

conductores que son parte del sistema de energía de

emergencia o Standby, incluyendo el generador en el lugar,

deben seguir los códigos eléctricos pertinentes. Sin embargo,

donde el sistema de energía de emergencia le da servicio a

cargas que son críticas para la seguridad de la vida, como en

los hospitales o edificios altos, se le debe dar más prioridad

al mantenimiento de la continuidad de la energía que a la

protección del sistema de emergencia. Por ejemplo, sería más

apropiado tener una indicación sólo-de-alarma de una

sobrecarga o falla a tierra que hacer que un interruptor de

circuito abriera para proteger el equipo si el resultado fuera la

pérdida de la energía de emergencia a las cargas críticas para

la seguridad de la vida.Figura 5–16. Sistema Típico y Conexiones de Aterrizado del

Equipo en el Equipo de Servicio Público.

Para los propósitos de la coordinación, es importante la corriente

de corto circuito disponible en los primeros ciclos de un conjunto

generador. Esta corriente es independiente del sistema de

excitación y depende solamente de las característicasmagnéticas y eléctricas del propio generador. La corriente

trifásica de corto circuito simétrica, trifásica del primer ciclo

total máxima (ISC

) disponible de un generador en sus terminales

es:

ISC

P.U. =1

X”d

E AC

es el voltaje de circuito abierto y X”d es la reactancia sub-

transitoria del eje directo unitaria del generador. Un generador

típico Cummins Power Generation entrega de 8 a 12 veces si

corriente nominal en una falla total trifásica, sin importar el tipo

de sistema de excitación usado. (Consulte las Hojas de

Especificación del conjunto generador y las hojas de datos del

alternador para X”d ).

Las reactancias del generador se publican por unidad para

una capacidad del alternador base especificada. Los conjuntos

generadores, sin embargo, tienen varias capacidades base.

por lo tanto, para convertir las reactancias unitarias de la base

del alternador a la base del conjunto generador use la siguiente

fórmula:




Rev. mayo 20105-25

Ejemplo del Cálculo: Encuentre X”d

(reactancia subtransitoria

del alternador) para el conjunto generador diesel Cummins

Power Generation 230DFAB de 230kW/288 kVA a 277/480

VCA. El Boletín S–1009a para este modelo hace referencia a

la Hoja de Datos del Alternador No. 303. El ADS No. 303 indica

que X”d

= 0.13 para el alternador en un punto de capacidad

a plena carga de 335 kW/419 kVA y 277/480 VCA (elevación

de temperatura de 125 C). Sustituyendo estos valores en la

siguiente ecuación:

Recomendaciones de Localización del Equipo

Se recomienda para la coordinación selectiva que los

interruptores de transferencia se localicen en el lado de la carga

del dispositivo de sobre-corriente del circuito ramal, donde sea

posible, en el lado de la línea de un tablero de circuito del

ramal. Con el interruptor de transferencia localizado en el lado

de la carga del dispositivo de sobre-corriente del circuito ramal,

las fallas en el lado de la carga del interruptor de transferencia

no resultan en ramales sin falla del sistema de emergencia que

se está transfiriendo al generador junto con el ramal con falla.

Esta recomendación es consistente con las recomendaciones

para la confiabilidad total para localizar físicamente los

interruptores de transferencia tan cerca al equipo de la carga

como sea posible y, de dividir las cargas del sistema de

emergencia en circuitos tan pequeños como sea práctico

usando múltiples interruptores de transferencia.

Una segunda recomendación es la de usar un generador

permanente (excitación con PMG) para liberar positivamente

los interruptores de circuito encapsulados del ramal de la misma

capacidad de corriente pero de diferentes características

tiempo–corriente.

Protección de Falla y Sobre-Corriente

en Conjuntos Generadores

Dimensionamiento del Interruptor de Circuito del

Generador de la Línea Principal

Dimensionar un interruptor de circuito del generador de línea

principal normalmente sigue uno de tres enfoques:

El enfoque más común es el de dimensionar el interruptor de

circuito igual a la capacidad del interruptor de circuito o a la

siguiente de la de corriente de plena carga del generador. Po

ejemplo, un interruptor de circuito de 800 A se seleccionaría

para un generador de capacidad de corriente de plena carga

de 751 A. La ventaja de este enfoque es la de costo; los cables

y el tablero de distribución o interruptor de transferencia se

pueden dimensionar para la capacidad del interruptor de 800

A. Si el interruptor de circuito es de capacidad estándar (80 %

continuo) puede abrir automáticamente a niveles menores de

la capacidad de corriente de plena carga del generador. Sin

embargo, el conjunto generador no es posible que se opere

cerca o a plena carga de kW y al factor de potencia nominal

lo suficiente para disparar el interruptor en el uso real. Alternativamente, un interruptor de circuito de 800 A al 100%

se puede usar para que tome 800 A continuamente.

Un segundo enfoque usando interruptores de circuito de

capacidad estándar (80% continuo) es sobredimensionar el

interruptor de circuito 1.25 veces la corriente de plena carga

del generador. Por ejemplo, un interruptor de circuito se

seleccionaría para un generador con una capacidad de corriente

de plena carga de 751 A (751 A x 1.25 = 939 A, la siguiente

capacidad del interruptor estándar mayor es igual a 1000 A).

Un interruptor seleccionado de esta manera no debe dispararse

bajo los kW de plena carga al factor de potencia nominal (kVAnominal). La desventaja de este enfoque es que los cables y

el tablero de distribución o interruptor de transferencia

necesitarían dimensionarse más cuando menos a 1000 A.

Si bien un tercer enfoque es el dimensionar el interruptor de

circuito como resultado de los cálculos de diseño para un

alimentador y su dispositivo de sobre-corriente – reconociendo

que el propósito principal del interruptor de circuito es el de

proteger los conductores del alimentador. La ampacidad del

alimentador y la capacidad del dispositivo de sobre-corriente

se calculan sumando las corrientes de carga de los circuitos




Rev. mayo 20105-26

ramales multiplicados por cualquier factor de demanda (FD)

pertinente que permitan los códigos eléctricos aplicables. Sin

permitir capacidad futura, la ampacidad del alimentador

requerida mínima para una aplicación típica de un conjunto

generador involucrando tanto cargas de motor como de no-

motor debe ser igual o exceder:

1.25 x corriente de carga de no-motor continua, más

1.0 x DF (factor de demanda) x corriente de carga no-

continua, no-motor, más

1.25 x corriente de plena carga del motor más grande, más

1.00 x suma de corrientes de plena carga de los demás

motores.

Como el conjunto generador está dimensionado tanto para el

arranque de la carga (desboque) como para la operación, y

también puede estar dimensionado para incluir la capacidad

futura, la corriente de plena carga del conjunto generador

puede ser mayor que la ampacidad calculada de los conductores

del alimentador del generador y el interruptor de circuito. Si

este es el caso, considere aumentar tanto la ampacidad del

conductor alimentador como la capacidad del interruptor decircuito para que éste no se dispare a la corriente de placa

total del generador. Este también proporcionaría capacidad

futura para la adición de circuitos ramales.

NOTA: La ampacidad del conductor alimentador está regulada

y determinada por los códigos, tales como el NFPA o CSA.

Si bien se basan en la capacidad del generador y el CB, también

se aplican otros factores críticos. Consulte los códigos

pertinentes para obtener la dimensión del conductor alimentador

correcto.

NOTA: Las pruebas a plena carga prolongadas pueden disparar el interruptor de circuito de línea principal dimensionado a la

capacidad de plena carga del conjunto generador o más.

Fuentes de Energía con Generador

Cuando la energía para el sistema de emergencia la provee un

conjunto generador, es necesario contar con interruptores de

circuito de ramal (normalmente del tipo encapsulado) con una

alta probabilidad de disparo, sin importar el tipo de falla que

pudiera ocurrir en un circuito ramal.

Cuando un conjunto generador está sujeto a una falla de fase

a tierra, o algunas fallas entre fases, suministra varias veces

más la corriente nominal, sin importar el tipo de sistema de

excitación. Generalmente, esto dispara el elemento magnético

del interruptor de circuito del ramal y elimina la falla. Con un

conjunto generador auto-excitado, existen instancias de fallas

trifásicas y ciertas fallas entre fases donde la corriente de salida

del generador inicialmente sube a un valor cerca de 10 veces

la corriente nominal, y luego rápidamente decae a un valor

muy por abajo de la corriente nominal en cuestión de ciclos.

Con un conjunto generador sostenido (PMG), las corrientes

de falla iniciales son las mismas, pero la corriente decae a una

de corto circuito sostenida que va de cerca de 3 veces la

corriente nominal para una falla trifásica a cerca de 7-1/2 veces

la corriente nominal para una falla de fase a tierra.

La caída de la corriente de falla de un generador auto-excitado

requiere que los interruptores de circuito del ramal se destraben

y liberen en 0.025 segundos durante los cuales fluye la corriente

máxima. Un interruptor de circuito de ramal que no dispara y

libera una falla puede causar que el generador auto-excitado

se colapse, Interrumpiendo la energía a los ramales sin falladel sistema de emergencia. Un generador sostenido (PMG)

no se colapsa y tiene la ventaja de proporcionar cerca de tres

veces la corriente nominal por varios segundos, los cuales

deben ser suficientes para liberar los interruptores de circuito

del ramal.

Al usar las capacidades de corriente de plena carga del conjunto

generador y del interruptor de circuito del ramal, el siguiente

método determina si un interruptor de ramal se dispara con

una falla trifásica o simétrica entre fases. El método sólo

determina si es posible el disparo bajo condiciones de corto

circuito con la corriente de falla disponible, y no garantiza eldisparo para todos los valores de la corriente de falla (en fallas

por arco, por ejemplo, donde la impedancia de falla es alta).

Como la mayoría de las gráficas de interruptor de circuito

expresan la corriente como un porcentaje de la capacidad del

interruptor, la corriente de falla disponible debe convertirse a

un porcentaje de la capacidad del interruptor de circuito. Use

la siguiente fórmula para determinar la corriente de falla

disponible como un porcentaje de la capacidad del interruptor




Rev. mayo 20105-27

de circuito (CB) para un generador CA capaz de entregar 10

veces la corriente nominal inicialmente (X”d

= 0.10), ignorando

la impedancia del circuito entre el generador y el interruptor:

Corriente de Falla como% de capacidad del CB

Considere el efecto de una falla (corto circuito) en un interruptor

de circuito de ramal de 100 A cuando un conjunto generador

suministra energía teniendo una corriente nominal de 347 A.

En este ejemplo, la corriente de falla disponible para los primeros0.025 segundos, sin importar el sistema de excitación, es:

Corriente de Falla como% de capacidad del CB

Si el generador CA es del tipo que puede sostener tres veces

la corriente nominal, use la siguiente fórmula para determinar

la corriente disponible aproximada como un porcentaje de la

capacidad del interruptor de circuito:

Corriente Sostenida como% de capacidad del CB

Las Figuras 5–17 y 5–18 muestran los resultados con dos

interruptores de circuito encapsulados termo magnéticos de

100 A teniendo diferentes características de disparo, “ A ” y “B”.

Con la característica de disparo “ A ” (Figura 5–17), la corriente

de falla inicial del 3470% dispara el interruptor en un lapso de

0.025 segundos. Con la característica de disparo “B” (Figura

5–18), el interruptor puede no dispararse con el 3470% de la

corriente disponible inicialmente, pero se dispara

aproximadamente en tres segundos si la corriente de falla se

mantiene al 1040% de la capacidad del interruptor (tres veces

la capacidad del generador). La conclusión es que un generador

permanente (PMG) ofrece la ventaja de proporcionar suficiente

corriente de falla para liberar los interruptores de circuito del

ramal.

La aplicación del generador, su sistema de excitación y el

voltaje de operación, determinan el alcance de la protección

de sobrecarga proporcionada por los generadores y los

dispositivos de protección usados.

NOTA: La siguiente exposición se aplica para instalaciones de

un solo generador, 2000 kW y menos. Consulte la publicación

T – 016 de Cummins Power Generation, Paralelismo y

Conmutadores de Paralelismo, para obtener los requisitos de

protección de generadores múltiples en paralelo.

Protección de Sobre-carga de los Generadores

En bajo voltaje (600 V y menos) las aplicaciones de

emergencia/Standby donde se les da servicio a cargas críticas

y el conjunto generador opera un número relativamente pequeño

de horas al año, deben satisfacerse los requisitos de protección

mínimos de los códigos eléctricos pertinentes.

Más allá de eso, el ingeniero de especificaciones debe considera

la concertación entre la protección del equipo y la continuidad

de la energía a las cargas críticas, y puede decidir proporciona

más del nivel mínimo de protección.

En aplicaciones de potencia primaria de bajo voltaje o

interrumpible, la pérdida de potencia que resultara de la

operación de los dispositivos de protección puede ser tolerable

y por lo tanto, sería apropiado un mayor nivel de proteccióndel equipo.

Zona de Protección

La zona de protección para los generadores incluye al generado

y los conductores desde las terminales del generador al prime

dispositivo de sobre-corriente; un dispositivo de sobre-corriente

de la línea principal (si se usa) o la barra del dispositivo de

sobre-corriente alimentador. La protección de sobre-corriente

para el generador debe incluir la protección para fallas de corto

circuito en cualquier parte dentro de esta zona.




Rev. mayo 20105-28

Figura 5–17. Efecto de la Falla en un Interruptor de 100 A

con Característica de Disparo “A”.

En el lado posterior de la barra alimentadora, se aplica la

práctica estándar para la protección de sobre-corriente de los

conductores y el equipo. La relación de la corriente nominal

del generador a la capacidad de los dispositivos de sobre-

corriente posteriores, multiplicada por la corriente de corto

circuito disponible del generador en los primeros pocos ciclos,

debe ser suficiente para disparar estos dispositivos en uno o

dos ciclos.

Sistemas de Emergencia/Standby de 600 V y Menos

Se recomienda la protección mínima de sobre-carga del

generador requerida por los códigos eléctricos aplicables para

aplicaciones de Emergencia/Standby de 600 V y menos. Típicamente, esto quiere decir que el generador debe contar

con dispositivos de sobre-corriente de fase tales como fusibles

o interruptores de circuito o protegerse con un diseño inherente,

como el PowerCommand AmpSentry™. En algunas

aplicaciones, el código eléctrico también puede requerir que

se indique la falla a tierra.

Figura 5–18. Efecto de la Falla en un Interruptor de 100 A

con Característica de Disparo “B”.

Interruptor de Circuito del Generador

La práctica convencional en generadores sin protección de

sobre-corriente inherente es la de proporcionar un interruptor

de circuito encapsulado (MCCB), bien sea termo magnético

o de estado sólido, dimensionado para proteger los conductores

alimentadores del generador, para satisfacer los requisitos del

código eléctrico para la protección de sobre-carga de generador.

Sin embargo, un MCCB termo magnético típico dimensionado

para tomar la corriente nominal del generador no ofrece una

protección efectiva al generador. Generalmente, si se usan

interruptores de circuito para la protección del generador, se

requiere de un interruptor de circuito de estado sólido con

ajustes completos (Acción Lenta, Acción Rápida e Instantánea,LSI) para coordinar la curva de protección del interruptor dentro

de la curva de capacidad térmica del generador. Donde el

generador está protegido con un diseño inherente, como los

generadores con PowerCommand AmpSentry™, no se requiere

el uso de un interruptor de circuito de línea principal para la

protección de sobrecarga del generador.




Rev. mayo 20105-29

Controles PowerCommand y AmpSentry

El PowerCommand usa un microcontrolador (microprocesador

con sensores de corriente trifásicos para monitorear

continuamente la corriente en cada fase. Bajo condiciones de

falla mono o trifásica, la corriente se regula aproximadamente

al 300 por ciento de la capacidad del generador.

El microcontrolador integra la corriente c. el tiempo y compara

el resultado con una curva almacenada de daño térmico del

generador. Antes de alcanzar la curva de daño, el

microcontrolador protege al generador apagando la excitación

y el motor de combustión. La Figura 5–19 muestra la curva

de protección1 AmpSentry como se dispone para usarse en

estudios de protección y coordinación. La curva de daño

térmico del alternador se muestra a la derecha de la curva de

protección AmpSentry. Una corriente de sobrecarga del 110%

de la nominal por 60 segundos causa una alarma de sobrecarga

y la operación de los contactos de discriminación de carga.

Una sobrecarga de más del 110% activa la respuesta de

protección en un momento determinado por la curva de

protección de tiempo inverso. Estos controles ofrecen la

protección del generador sobre la gama completa de tiempo

y corriente, desde cortos circuito instantáneos, tanto monocomo trifásicos, hasta sobrecargas de varios minutos de

duración. En términos de la coordinación selectiva una ventaja

importante del AmpSentry contra un interruptor de circuito

principal es que el AmpSentry incluye una espera inherente de

cerca de 0.6 segundos para todas las corrientes de falla arriba

de 4 por unidad. Esta espera permite la respuesta instantánea

de los interruptores posteriores para liberar las fallas sin dispara

el generador fuera de línea, proveyendo la coordinación selectiva

con el primer nivel de interruptores posteriores.

Indicación/Protección de Falla a Tierra

En los EE.UU., el código eléctrico exige una indicación de unafalla a tierra en generadores de emergencia y Standby (seguridad

de la vida) que están aterrizados directamente, operando a

más de 150 V a tierra, y con dispositivos de sobre-corriente

principal de 1000 A o más. Si se requiere, la práctica estándar

en aplicaciones de emergencia/Standby es la de proporcionar

una indicación de enclave sólo de una falla a tierra, y no para

disparar un interruptor de circuito. Aunque se puede proporciona

la protección a la falla de tierra del equipo que abre un interruptor

de circuito del generador principal, el código no la requiere n

se recomienda en generadores de emergencia (seguridad de

la vida).

Existen otras razones para considerar el uso de un interruptor

de circuito; incluyendo proteger los conductores alimentadores

del generador y, para tener un medio de desconexión. Para

mejorar la confiabilidad total del sistema, se puede proporcionar

un medio de desconexión con un interruptor encapsulado u

otro medio no-automático.

Diseño Inherente, Fallas Balanceadas

Un generador auto-excitado (en derivación) se puede considerar

que está protegido por el diseño inherente ya que no es capaz

de sostener una corriente de corto circuito permanente en

fallas trifásicas balanceadas lo suficiente para que ocurra un

daño serio al generador. Considerando la necesidad de la alta

confiabilidad de energía para las cargas críticas, el uso de la

excitación derivada algunas veces se considera suficiente para

satisfacer la protección mínima del generador requerida por el

código eléctrico con el diseño inherente y hacer innecesarios

los dispositivos de protección de sobre-corriente del generador

(fusibles o interruptores de circuito).

Nota: En los EE.UU. el código eléctrico permite que los

conductores del alimentador del generador, apropiadamentedimensionados al 115 por ciento de la corriente nominal del

generador, se tiendan en distancias cortas sin protección de

sobre-corriente para los conductores.

Un generador con excitación PMG, pero sin el PowerCommand,

es capaz de sostener la corriente de corto circuito con una

falla desbalanceada o balanceada. Si los dispositivos de sobre-

corriente posteriores del generador no liberaran una falla de

corto circuito trifásico balanceada, el sistema de excitación

PMG incluye una función de apagado de sobre-excitación que

serviría como “respaldo”. Esta función de sobre-excitación

apaga e regulador de voltaje después de cerca de 8 a 10segundos. Esta protección de respaldo es adecuada sólo para

fallas trifásicas y puede no proteger que se dañe el generador

debido a fallas monofásicas.

1 La curva de protección del PowerCommand AmpSentry está disponible con los representantesde Cummins Power Generation, forma de orden R – 1053.




Rev. mayo 20105-30

La operación apropiada de los sensores de falla a tierra en los

conjuntos generadores típicamente requiere que el generador

esté derivado por separado y el uso de un interruptor de

transferencia de 4 polos (neutro conmutado)2.

Potencia Primaria e Interrumpible, 600 V y Menos.

La protección de sobre-corriente del generador requerida por

el código eléctrico de Norte América se recomienda para

aplicaciones de potencia primaria e ininterrumpible de 600 V

y menos. Típicamente, esto quiere decir que el generador debe

contar con dispositivos de sobre-corriente de fase tales como

fusibles o interruptores de circuito o estar protegido con un

diseño inherente.

CORRIENTE EN MÚLTIPLOS DE LA CAPACIDAD

DEL CONJUNTO GENERADOR

Figura 5–19. Control PowerCommand® AmpSentry™ Curva

de Característica Tiempo Sobre Corriente Más Curva de Daño

al Alternador. (Nota: Esta curva se aplica a todos los Conjuntos

Generadores Cummins PowerCommand®).

Las unidades equipadas con el control PowerCommand con

AmpSentry proporcionan esta protección. Si se desea un nivel

más alto de protección, PowerCommand también ofrece las

siguientes protecciones inherentes en todas las fases:

Corto circuito

Sobre voltaje

Bajo voltaje

Pérdida del campo

Potencia invertida

Como se establece previamente, el control PowerCommand

con AmpSentry proporciona la protección a la sobre-corriente

y a la pérdida de campo inherente en su diseño.

Medio Voltaje, Todas las Aplicaciones

En aplicaciones de medio voltaje (601 – 15,000 V), la práctica

estándar de proporcionar protección al generador típicamente

no compromete la confiabilidad del suministro de energía ya

que la selectividad de los dispositivos se puede lograr. El costo

de la inversión en el equipo también garantiza un mayor nivel

de protección. La protección mínima básica incluye (vea laFigura 5–20 ):

Detección de sobre-corriente de respaldo trifásica (51 V)

Un relevador de tiempo–sobre-corriente a tierra de respaldo

(51 G)

Detección de pérdida de campo (40)

Detección de sobre-corriente instantánea trifásica para

protección diferencial (87).

NOTA: Consulte el Estándar ANSI/IEEE No. 242 para obtener

información adicional acerca de la protección de sobre-corriente

de estos generadores.

Protección a Picos de Generadores de Medio Voltaje

Se debe considerar la protección de los generadores de medio

voltaje contra los picos de voltaje causados por descargas de

rayos en las líneas de distribución y en las operaciones de

conmutación. La protección mínima incluye:

Protectores de línea en las líneas de distribución.

Protectores de picos en las terminales del generador.

Capacitadores de picos en las terminales del generador.

Estricta adherencia a las prácticas correctas de aterrizado.2 Vea la publicación T–016 de Cummins Power Generation, Paralelismo y Conmutador

de Paralelismo.




Rev. mayo 20105-31

Figura 5 – 20. Esquema Típico de Protección




Rev. mayo 2010

6 – DISEÑO MECÁNICO 6-5

Cimentación y Montaje 6-5

Montaje del Conjunto Generador y Aislamiento de Vibraciones 6-5

Medidas de la Cimentación 6-5

Piso de Losa 6-5

Estructuras o muelles de carga 6-6

Cimentación para el Aislamiento de la Vibración 6-6

Aisladores de Vibración 6-7

Aisladores de almohadilla 6-7

Aisladores de Resorte 6-7

Aisladores de Aire 6-8

Aisladores usados en zonas sísmicas 6-8

Resistencia a Terremotos 6-9

Protección Contra Tirones del Cableado de Energía y Control 6-9

Sistema de Escape 6-9

Lineamientos Generales para el Sistema de Escape 6-9

Cálculos para el Sistema de Escape 6-12

Ejemplo de Cálculo de Contrapresión del Escape (Unidades US) 6-12


Requerimientos 6-15

Todos los Sistemas 6-15

Todas las Instalaciones con Intercambiador de Calor 6-15 Todas las Instalaciones con Sistema de Enfriamiento No Suministrado por Planta 6-15


Todas las Instalaciones con Intercambiador de Calor 6-17

Todas las Instalaciones con Sistema de Enfriamiento No Suministrado por Planta 6-17

Generalidades 6-17

Tipos de Sistemas de Enfriamiento 6-18

No Post-Enfriados 6-18

Postenfriamiento con Camisa de Agua (JWAC) 6-18

Postenfriamiento Aire-Aire (ATA) 6-18

Sistemas de Enfriamiento de Una Bomba Dos Circuitos (1P2L) 6-19

Sistemas de Enfriamiento de Dos Bombas Dos Circuitos (2P2L) 6-19

Sistemas de Enfriamiento Suministrados por Planta 6-19Radiador Montado en el Conjunto 6-19

Intercambiador Montado en el Conjunto 6-20

Cálculos 6-21

Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta 6-21

Determinando la Estrategia para el uso de Enfriamiento Remoto 6-21

Determinando el cabezal Estático sobre la Bomba de Refrigerante del Motor 6-22

Determinando el cabezal de Fricción Externo al motor sobre la Bomba de Refrigerante del Motor 6-22

Requisitos Generales para Todos los Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta 6-23

Conexiones y Tubería del Sistema 6-24


Intercambiador de Calor Remoto 6-26

CAPÍTULO 6 ÍNDICE

6-1




Rev. mayo 20106-2

Sistemas de Intercambiador de Calor Doble 6-26

Requisitos del Tanque de Deareación 6-26

Baja de Nivel y Expansión 6-28

Venteo 6-28

Llenado 6-28

Limpieza del Sistema 6-29

Enfriamiento del Combustible 6-29

Interconexión de Sistemas de Enfriamiento 6-29

Refrigerante 6-29

Calentadores de Refrigerante 6-29


Temperatura Ambiente Limitante del Sistema (LAT) 6-31

Enfriamiento del Alternador 6-31

Obstrucción del Sistema de Enfriamiento 6-31

Calidad del Servicio 6-32

Aplicaciones Móviles 6-32


Radiador Montado en Patín 6-33


Tipo de Deareación del Sistema de Radiador Remoto 6-35

Radiador Remoto con Bomba de Enfriamiento Auxiliar 6-35

Radiador Remoto con Pozo Caliente 6-36Enfriamiento del Motor de Circuito Múltiple – Radiadores Remotos 6-37

Dos Bombas, Dos Circuitos 6-38

Una Bomba, Dos Circuitos 6-38

Postenfriamiento Aire-Aire 6-38

Radiadores para Aplicaciones de Radiador Remoto 6-38

Radiadores Remotos 6-38

Intercambiador de Calor Montado en el Patín 6-39

Sistemas de Intercambiador de Calor Doble 6-40

Aplicaciones con Torre de Enfriamiento 6-40

Enfriamiento de Combustible con Radiadores Remotos 6-40

Cálculos de Dimensionamiento para Tubería de Enfriamiento 6-41

Ventilación 6-42Generalidades 6-42

Requerimientos 6-42


Determinando los Requisitos del Flujo de Aire 6-44

PASO 1: Determine el Calor emitido al Cuarto por el Generador 6-44

PASO 2: Determine el Calor emitido al Cuarto por el Mofle y la Tubería de Escape 6-44

PASO 3: Determine el Calor emitido al Cuarto por Otras Fuentes de Calor 6-45

PASO 4: Determine el Calor emitido al Cuarto de Todas las Fuentes 6-45

PASO 5: Determine la Elevación de la Temperatura Máxima Aceptable Dentro del Cuarto 6-45

PASO 6: Determine el Flujo de Aire requerido para la Combustión 6-46

PASO 7: Calcule el Flujo de Aire Total Requerido a través del Cuarto del Conjunto Generador 6-46




Rev. mayo 20106-3

PASO 8: Ajuste el Flujo del Aire por la Altitud 6-47

PASO 9: Determine los Requerimientos de Ventilación Auxiliar 6-47

Requerimientos de Diseño Entrada y Salida de la Ventilación del Cuarto 6-48

Calculando el Área de Flujo Efectiva Entrada/Salida 6-48

Guías de Diseño para la Entrada y la Salida 6-49

Presión Negativa en el Cuarto del Conjunto Generador 6-49

Ventilación del Cárter del Motor 6-50

Restricción al Flujo de Aire 6-50

Ventilando Conjuntos Generadores Múltiples 6-51

Operación de las Persianas 6-52

Muros de Bloqueo 6-52

Filtración del Aire de Ventilación 6-52


Verificación del Sistema 6-53

Elevación de la Temperatura dentro del Cuarto 6-53

Restricción al Flujo de Aire 6-53

Guías Generales 6-54

Cálculos para el Flujo de Aire 6-55

Prueba en Campo de los Sistemas de Ventilación 6-56

Ventilación del Radiador Montada en Patín 6-56

Ventilación de aplicaciones con Intercambiador de calor o Radiador Remoto 6-58

Ejemplo de Cálculo del Flujo de Aire para Ventilación 6-58Suministro de Combustible 6-59

Suministro de Combustible Diesel 6-59

Tubería de Combustible Diesel 6-65

Tanque Sub-Base de Combustible 6-66

Tanques de Día 6-66

Suministro de Combustible Gaseoso 6-66

Calidad del Combustible Gaseoso 6-67

Contenido de Energía 6-67

Tubería para Gas Natural 6-67

Gas en Campo 6-67

Propano (LPG) 6-68

Contaminantes 6-68 Análisis del Combustible 6-68

Diseño del Sistema de Combustible del Conjunto Generador 6-69

Diseño del Sistema de Combustible en el Sitio 6-69

Cálculos de presión de combustible del sistema de Combustible Gaseoso 6-71

Tamaño del Tanque 6-71

Tamaño del Tubo de Gas 6-71

Reduciendo el Ruido en Aplicaciones del Conjunto Generador 6-73

La Ciencia del Ruido 6-73

Niveles de Sonido Aditivos 6-74

Efecto de la Distancia 6-74

Ruido del Conjunto Generador 6-75




Rev. mayo 20106-4

Estructura de Reducción – Ruido Transmitido 6-76

Reducir el Ruido en el Aire 6-76

Gabinetes con Atenuación del Sonido (Cabinas) 6-76

Desempeño del Silenciador del Escape 6-77

Protección Contra Incendios 6-77

Diseño del Cuarto del Equipo 6-78

Consideraciones Generales 6-78

Instalaciones Arriba del Techo 6-79




Rev. mayo 20106-5

6 - DISEÑO MECÁNICO

Figura 6 – 1. Medidas Anti-Vibración para un Conjunto

Generador Típico

Cimentación y Montaje

Montaje y Aislamiento de la Vibración del Conjunto

El diseño de la instalación debe proporcionar una cimentación

apropiada para soportar el conjunto generador, y evitar niveles

de energía de vibración dañinos o molestos que migren a la

estructura del edificio. Además, la instalación debe garantizar

que la infraestructura de apoyo para el conjunto generador no

permita que la vibración del conjunto generador migre a la

porción estacionaria del equipo.

Todos los componentes que se conectan físicamente con el

conjunto generador deben ser flexibles para absorber el

movimiento de vibración sin dañarse. Los componentes que

requieren de aislamiento incluyen el sistema de escape del

motor, líneas de combustible, cableado de suministro de energía

AC, cableado de la carga, cableado de control (el cual debe

ser trenzado, en lugar de núcleo sólido), el conjunto generador

(del soporte de montaje) y los ductos de aire de ventilación

(para conjuntos generadores con radiadores montados en el

patín) (Vea la Figura 6–1). El no poner atención al aislamiento

de estos puntos de interconexión física y eléctrica puede resultaren el daño por vibración al edificio o al conjunto generador y

la falla del conjunto generador en servicio.

El motor, alternador y otro equipo del conjunto generador,

típicamente van montados en un ensamble base-patín. El

ensamble base-patín es una estructura rígida que proporciona

tanta integridad estructural como un grado de aislamiento de

la vibración. La cimentación, piso o techo debe poder soporta

el peso del conjunto generador ensamblado y sus accesorios

(como el tanque sub-base de combustible), así como resistir

las cargas dinámicas y no trasmitir el ruido y la vibración

inconvenientes. Note que en aplicaciones donde el aislamiento

de la vibración es crítico el peso ensamblado del paquete

puede incluir una cimentación de montaje masiva (Vea Medidas

para la Cimentación en esta sección).

Medidas para la Cimentación

El tamaño físico, peso y configuraciones de montaje varían

mucho entre los fabricantes y entre los diferentes tamaños de

equipo. Consulte las instrucciones de instalación del fabricante

para el modelo específico instalado para obtener la información

detallada sobre los pesos y las dimensiones de montaje1.

Piso de concreto

Para muchas aplicaciones, una cimentación masiva no esnecesaria para el conjunto generador. Los Generadores con

aisladores de vibración integral pueden reducir las vibraciones

trasmitidas entre un 60–80% y colocar aisladores de vibración

de resorte de acero entre el Generador y la losa pueden aislar

más del 95% de las vibraciones (vea los aisladores de vibración

después en esta sección). Si la transmisión de la vibración al

edificio no es una preocupación crítica, el problema principal

es instalar el conjunto generador para que su peso se apoye

apropiadamente y para que se le pueda dar servicio fácilmente

a la unidad. Se debe colar una plancha de concreto arriba de

un piso de concreto para elevar el conjunto generador a una

altura que haga el servicio conveniente y para hacer más fáciel orden y la limpieza alrededor de la unidad.

La plancha debe construirse de concreto reforzado con una

fuerza compresiva de 28 días de por lo menos de 2500 ps

(17,000 kPa).

La plancha debe tener cuando menos 6 pulgadas (150 mm

de espesor y extenderse cuando menos 6 pulgadas (150

mm) más allá del patín en todos los lados.

1 Se puede encontrar información detallada sobre los productos Cummins Power Generationen el Cummins Power Suite o se puede obtener con cualquier distribuidor autorizado.




Rev. mayo 20106-6

Figura 6–2. Cimentación Típica de Aislamiento de la Vibración

La cimentación debe extenderse cuando menos 6 pulgadas

(150 mm) más allá del patín en todos los lados. Esto determina

la longitud (l) y ancho (w) de la cimentación.

La cimentación debe sobresalir cuando menos 6” (150 mm)

arriba del piso para hacer más fácil el servicio y elmantenimiento del conjunto generador.

La cimentación debe proyectarse abajo de la línea de

congelamiento para evitar que se eleve.

La cimentación debe ser de concreto reforzado con una

fuerza compresiva de 28 días de cuando menos 2500 psi

(17,200 kPa).

Calcule la altura (h) de la cimentación necesaria para obtener

el peso requerido (W) usando la siguiente fórmula:

h =W

d • I • w

Donde:

h = Altura de la cimentación en pies (metros).

l = Longitud de la cimentación en pies (metros).

w = Ancho de la cimentación en pies (metros).

d = Densidad del concreto – 145 lbs/ft2 (2322 kg/m2 ).

W = Peso húmedo total del Generador en lb (kg).

Vea los dibujos del fabricante del conjunto generador para

obtener la localización física de las líneas de combustible y las

interconexiones de energía y otras interfaces que estén

planeadas para integrarse en el concreto. Estas interfaces

varían considerablemente entre proveedores.

Los aisladores de vibración deben fijarse a la plancha de

montaje con tornillos Tipo J o L (tornillos estriados o de impacto)

insertados en la plancha de concreto. El posicionar tornillos

“colados” es problemático, ya que aún pequeños errores en

la ubicación puede causar consumo de tiempo al re-barrenar

la base-patín. Algunos diseños de conjunto generador permiten

el uso de tornillos ancla para concreto. Estos requieren que

los puntos de montaje se distribuyan con cuidado basándose

en la localización real de ellos en el conjunto generador y los

aisladores.

La plancha de montaje para el conjunto generador debe ser

plana y nivelada para permitir el montaje y ajuste apropiados

del sistema de aislamiento de la vibración. Verifique que la

plancha de montaje esté nivelada a lo largo, a lo ancho y

diagonalmente.

Estructuras o muelles de carga.

Alternativamente, el conjunto generador se puede montar

sobre estructuras de carga o (durmientes) orientados a lo largo

del patín del conjunto generador. Este arreglo permite posicionar

fácilmente una charola de derrames bajo el conjunto generador

y ofrece más espacio para darle servicio. Los durmientes deben

fijarse físicamente al piso.

Cimentación del Aislamiento de la Vibración

En aplicaciones donde la cantidad de transmisión de vibración

al edificio es altamente crítica, puede requerir montar el conjuntogenerador en una cimentación aislante de la vibración. En este

caso, son necesarias consideraciones adicionales. La Figura

6–2 ilustra una cimentación aislante de vibración típica.

El peso (W) de la cimentación debe ser cuando menos 2

veces (y hasta 5–10 veces) el peso del propio conjunto para

resistir las cargas dinámicas. (El peso del combustible en un

tanque de combustible sub-base no debe considerarse para

contribuir al peso requerido de una cimentación de aislamiento

de la vibración, aún cuando los aisladores estén entre el

tanque y el conjunto generador).




Rev. mayo 20106-7

El peso total del conjunto generador, refrigerante, combustible

y la cimentación normalmente resulta en una carga del terreno

(SBL) de menos de 2000 lbs/ft2 (9800 kg/m2 ) psi (96 kPa).

Aunque esto está dentro de la capacidad de carga de la

mayoría de los terrenos, siempre encuentre la SBL permisible

revisando el código local y el reporte de análisis de suelo

para el edificio. Recuerde incluir el peso del refrigerante,

lubricante y combustible (si es pertinente) cuando realice

este cálculo. Calcule la SBL usando la siguiente fórmula:

SBL (psi) =W

I • w • 144

SBL (kPa) = w • 20.88

I • w

Cálculos de Muestra (unidades US):

Un Generador de 500 kW pesa aproximadamente 10,000

libras (4540 kg) lleno (o sea, incluyendo el refrigerante y los

lubricantes). Las dimensiones del patín son 10 pies (3 metros)

de largo y 3.4 pies (1 metro) de ancho.

l = 10 + (2 • 0.5) = 11 pies

w = 3.4 + (2 • 0.5) = 4.4 pies

Peso de la cimentación = 2 • 10,000 = 20,000 lbs

Peso total = gen. + cimentación

= 10,000 + 20,000 = 30,000 lbs

SBL =30,000

11 • 4.4

= 620 lbs/ft2

Aisladores de Vibración

El motor y el alternador de un conjunto generador deben

aislarse de la estructura de montaje donde se instala. Algunosconjuntos generadores, particularmente los modelos de kW

más pequeños, Utilizan aisladores de vibración de neopreno/hule

que están insertados en la máquina entre el motor/alternador

y el patín2. El patín de estos conjuntos generadores normalmente

se puede atornillar directamente a la cimentación, piso o

subestructura. Otros conjuntos generadores se pueden proveer

con un diseño que incluye el motor/alternador sólidamente fijo

al ensamble del patín. Los conjuntos generadores que no

incluyen aislamiento integral deben instalarse usando equipo

de aislamiento de vibraciones como tipo almohadilla, resorte

o aisladores de aire.

NOTA: Anclar un conjunto generador que no incluye aisladores

integrales al piso o cimentación da como resultado ruido y

vibraciones excesivas y el posible daño al conjunto generador

el piso y a otro equipo. Las vibraciones también se pueden

trasmitir a través de la estructura del edificio y dañar la propia

estructura.

Aisladores de Almohadilla

Los aisladores de almohadilla se componen de capas de

materiales flexibles diseñados para amortiguar los niveles de

vibración en aplicaciones no críticas, tales como las de

generadores montados en su propia caseta de exteriores o

donde se usan aisladores integrales con un conjunto generador

Los aisladores de almohadilla varían en su efectividad, pero

tienen una eficiencia de aproximadamente un 75%.

Dependiendo de la construcción, también pueden variar en

efectividad con la temperatura, ya que las temperaturas bajas

afectan el medio aislante de hule, es mucho menos flexible

que a temperaturas altas.

Aisladores de Resorte

La Figura 6–3 ilustra un aislador de vibración de resorte de

acero del tipo requerido para montar conjuntos generadores

que no incluyen aisladores de vibración integrales. Se describen

el soporte de hule inferior, el cuerpo aislador, tornillos de fijación

tornillo de ajuste y la contratuerca.

Estos aisladores de resorte de acero pueden amortiguar hasta

el 98% de la energía de vibración producida por un conjunto

generador. Localice los aisladores como se muestra en la

documentación del fabricante del conjunto generador. Los

aisladores pueden no localizarse simétricamente alrededor de

perímetro del conjunto generador, porque se requiere que se

localicen considerando el centro de gravedad de la máquinaEl número de aisladores requerido varía con sus capacidades

y el peso del conjunto generador. Vea la Figura 6–4.

Cuando la máquina se monta en un tanque de combustible

sub-base, el tipo de aisladores requeridos para proteger el

tanque depende de la estructura de éste y el nivel de fuerza

de vibración creada por la máquina. Si se instalan aisladores

2Los conjunto generadores Cummins Power Generation (200/175 kW y más pequeños)

tienen aisladores de vibración localizados entre el patín y el ensamble motor–generador y

no requieren el uso de aisladores de vibración externos en la mayoría de las aplicaciones.




Rev. mayo 20106-8

de vibración de hule sintético entre el motor/generador y el

patín, normalmente no se requiere de aisladores de vibración

adicionales entre el patín y el tanque para protegerlo y aislar

adecuadamente el edificio de las vibraciones. En todos los

casos, siga las recomendaciones del fabricante para la

combinación específica del generador y tanque sub-base.

Figura 6–3. Aislador Típico de Vibración de Resorte de Acero.

Figura 6–4. Un Conjunto Generador Montado en Aisladores

de Vibración Tipo Resorte

Los aisladores de vibración tipo resorte deben seleccionarse

e instalarse apropiadamente para ofrecer un aislamiento efectivo.

El peso del conjunto generador debe comprimir el aislador lo

suficiente para permitir la libertad de movimiento sin hacer que

el aislador se colapse durante la operación. Esto se logra

escogiendo los aisladores y su número basándose en la

capacidad de peso del aislador y el peso total del conjunto

generador.

El aislador debe anclarse positivamente al soporte de montaje

del conjunto generador usando tornillos estriados (tornillos L

o J) o tornillos Rawl (anclas para concreto).

Aisladores de Aire

Un aislador de aire (o resorte de aire) es una columna de gas

confinada en un recipiente diseñado para utilizar la presión del

gas como el medio de fuerza del resorte. Los aisladores de

aire pueden proporcionar una frecuencia natural menor de la

que se puede lograr con elastómero (hule) y con diseños

especiales, menor que con resortes de acero helicoidales.

Ofrecen la capacidad de nivelación ajustando la presión del

gas dentro del resorte.

Los aisladores de aire exigen de más mantenimiento y las

limitaciones por temperatura son más restrictivas que para los

resortes helicoidales. La firmeza de los aisladores de aire varía

con la presión de gas y no es constante, como la firmeza de

otros aisladores. Como resultado, la frecuencia natural no varía

con la carga al mismo grado que otros métodos de aislamiento.

Una falla o una fuga del sistema de suministro de aire pueden

causar que los aisladores fallen completamente.

La amortiguación en los aisladores de aire generalmente es

baja con una relación de amortiguación crítica en el orden de

0.05 o menos. Esta amortiguación se proporciona con la flexión

en el diafragma o pared con la fricción o amortiguación en el

gas. El incorporar una resistencia de flujo capilar (agregar un

orificio al flujo) puede aumentar la amortiguación entre el cilindro

del aislador de aire y los tanques de expansión conectados.

Aisladores Usados en Lugares Sísmicos

Se deben considerar factores adicionales para el equipo

instalado en áreas sísmicas. Además de su papel típico deproteger los edificios o el equipo de la vibración inducida por

la máquina, durante un evento sísmico los aisladores de

vibración deben garantizar que el equipo permanezca anclado

y no se suelte de la estructura a la que está fijo.

En áreas sísmicas, los aisladores de vibración se usan a menudo

entre la base–patín del generador y la estructura a la que está

fijo. El aislador sísmico debe estar cautivo, queriendo decir

que restringen al conjunto generador del movimiento excesivo

y deben ser lo suficientemente fuertes para soportar las fuerzas

sísmicas que se encuentran. Los aisladores de vibración




Rev. mayo 20106-9

adecuados para usarse en estas aplicaciones están disponibles

tanto en tipos de hule sintético como en resorte de acero.

Los aisladores de vibración, si se instalan entre el

motor/alternador y el patín, deben también fijar adecuadamente

el motor/alternador al patín. Normalmente estos tipos de

aisladores son del tipo de hule sintético y deben ser de un

diseño “cautivo" para que fi jen adecuadamente el equipo. El

fabricante o proveedor del equipo debe consultarse para

determinar la adaptabilidad a la aplicación específica.

Siempre que se consideren eventos sísmicos, se debe consultar

un ingeniero en estructuras calificado.

Resistencia a Terremotos

Los conjuntos generadores Cummins Power Generation,

cuando se montan y se fijan apropiadamente, son apropiados

para su aplicación en regiones reconocidas de riesgo sísmico.

Se necesitan consideraciones especiales de diseño para montar

y fijar el equipo a la densidad de masa típica de los conjuntos

generadores. El peso, centro de gravedad y lugares de punto

de montaje del conjunto generador se indican en los dibujos

de forma del conjunto generador de Cummins PowerGeneration.

Los componentes como las líneas de distribución para la

electricidad, refrigerante y combustible deben diseñarse para

resistir el mínimo daño y facilitar las reparaciones en caso de

que ocurra un terremoto. Los interruptores de transferencia,

tableros de distribución, interruptores de circuito y los controles

asociados para las aplicaciones críticas3 deben ser capaces

de realizar sus funciones pretendidas durante y después de

los movimientos sísmicos anticipados, por lo que se deben

considerar medidas específicas para el montaje y las conexiones

eléctricas.

Alivio de Tensión del Cableado de Energía y Control

El cableado de energía y especialmente el cableado de control

deben ser instalados con el cableado soportado en la estructura

mecánica del conjunto generador o del tablero de control y no

en las terminales o terminaciones de la conexión física. Las

medidas de alivio de esfuerzos, junto con el uso de cableado

de control trenzado en lugar de cableado de núcleo sencillo

ayuda a evitar la falla del cableado o las conexiones debido a

la vibración. Vea Conexiones Eléctricas en Diseño Eléctrico.

Sistema de Escape

Lineamientos Generales del Sistema de Escape

La función del sistema de escape es la de llevar el escape de

motor con seguridad afuera del edificio y dispersar las

emanaciones del escape, hollín y ruido lejos de la gente y de

los edificios. El sistema de escape debe diseñarse para minimiza

la contrapresión en el motor. Una excesiva restricción en el

escape da como resultado un aumento en el consumo de

combustible, temperatura de escape anormalmente alta y fallas

relacionadas con la alta temperatura de escape así como

exceso de humo negro.

Vea las Figuras 6–5 y 6–6. Los diseños del sistema de escape

deben considerar lo siguiente:

Para la tubería de escape se puede usar tubo de acero

negro cédula 40. Otros materiales que son aceptables

incluyen los sistemas prefabricados de escape de acero

inoxidable.

Figura 6–5: Características Típicas de un Sistema de EscapeInstalado Dentro de un Edificio.

Se debe conectar tubería para el escape de acero inoxidable

corrugado sin costura y flexible cuando menos de 24 pulgadas

(610 mm) de longitud en la(s) salida(s) de escape del moto

para permitir la dilatación y el movimiento y la vibración del

conjunto generador siempre que el conjunto se monte sobre

aisladores de vibración. Los conjunto más pequeños con

aislamiento de vibración integrado que van atornillados

directamente al piso deben conectarse con tubería para

escape de acero inoxidable corrugado sin costura cuando3

NOTA CÓDIGO US: La NFPA110 exige estas características para sistemas Nivel 1 y Nivel 2.




Rev. mayo 20106-10

Figura 6–6. Sistema de Escape Típico

La tubería de escape debe ser del mismo diámetro nominal

que la salida del escape del motor (o mayor) en todo el

sistema de escape. Verifique que la tubería sea de diámetro

suficiente para limitar la contrapresión de escape a un valor

dentro de la capacidad específica del motor usado. (Motores

diferentes tienen diferentes medidas de escape y diferentes

límites de contrapresión4 ). Nunca debe usarse una tubería

con diámetro menor que la salida del escape. Una tubería

menos de 18 pulgadas (457 mm) de longitud. La tubería de

escape flexible no debe usarse para formar dobleces o para

compensar tubería de escape alineada incorrectamente.

Los conjuntos generadores pueden tener escape con

conexiones roscadas, tipo deslizante o de brida. Con las

conexiones roscadas y bridadas es menos posible que fugue

pero son más costosas de instalar.

Columpios o soportes aislados no combustibles, NO se

deben apoyar los mofles y la tubería a la salida de escape

del motor. El peso en la salida del escape del motor puede

causar daño al múltiple de escape del motor o reducir la

vida del turbocargador, y puede causar que la vibración del

conjunto generador se trasmita hacia la estructura del edificio.

El uso de montaje con aisladores limita aún más el que se

induzca la vibración en la estructura del edificio.

Para reducir la corrosión debida a la condensación, se debe

instalar un mofle (silenciador) tan cerca como sea práctico

al motor para que se caliente rápidamente. Localizar el

silenciador cerca del motor también mejora la atenuación

del sonido del mofle. Los radios de doblez debe ser tan

grande como sea práctico.

que es más grande de lo necesario está más sujeta a la

corrosión debido a la condensación que una tubería más

chica. La tubería que es muy grande también reduce la

velocidad de los gases de escape disponible para dispersarlos

hacia la corriente del viento exterior.

Todos los componentes del sistema de escape deben incluir

barreras para evitar un peligroso contacto accidental. La

tubería de escape y los mofles deben estar aislados

térmicamente para evitar quemaduras debidas al contacto

accidental, evitar la activación de los dispositivos de detección

de incendios y los rociadores, reducir la corrosión debida a

la condensación, y reducir la cantidad de calor irradiado al

cuarto del generador. Las juntas de expansión, múltiples de

escape del motor y carcasas del turbocargador, a menos

que estén enfriadas con agua, nunca deben aislarse. Aislar

los múltiples de escape y turbocargadores puede resultar

en temperaturas del material que pueden destruirlos,

particularmente en aplicaciones donde el motor opere un

gran número de horas. El tender la tubería de escape cuando

menos 8 pies (2.3 metros) arriba del piso también ayuda a

evitar el contacto accidental con el sistema de escape.

También se debe considerar con cuidado el sentido de salidadel sistema de escape. El escape nunca debe dirigirse hacia

el techo de un edificio o hacia superficies combustibles. El

escape de un motor diesel está caliente y contiene hollín y

otros contaminantes que se pueden adherir a las superficies

circundantes.

Localice la salida del escape y diríjala lejos de las tomas de

aire de ventilación.

Si el ruido es un factor dirija la salida del escape lejos de los

lugares críticos.

El tubo de escape (acero) se dilata aproximadamente 0.0076

pulgadas por pie de tubo cada 100 F de elevación en los

gases de escape arriba de la temperatura ambiente (1.14mm por metro de tubo por 100 C de elevación). Se requiere

que se usen juntas de expansión en el escape para absorber

la dilatación en tendidos de tubos largos y rectos. Las juntas

de expansión deben tenerse en cada punto donde el escape

cambie de dirección. El sistema de escape debe apoyarse

para que la dilatación se dirija opuesta al conjunto generador.

Las temperaturas de escape las proporciona el fabricante

del motor o del conjunto generador para el motor específico

usado5.4 La medida del sistema de escape y otros datos del escape para conjuntos generadores

específicos se describen en el Cummins Power Suite.5

Los datos de los gases de escape para los productos Cummins Power Generation están

disponibles en el paquete del CD Power Suite.




Rev. mayo 20106-11

Figura 6 – 7. Características del Sistema de Escape de un

Conjunto Generador. Se Muestra el Silenciador de Entrada

Lateral Doble, Conectores Flexibles, Cubiertas de Escape y

los Columpios de Montaje.

Figura 6–8. Construcción de Cubierta Típica para Instalaciones

con Pared Combustible.

El tendido horizontal de la tubería de escape debe tener una

pendiente hacia abajo, en contra del motor, hacia el exterior

o hacia la trampa de condensado.

Se debe contar con una trampa de drenado de condensado

con tapón donde la tubería da vuelta para elevarse

verticalmente. Las trampas de condensado también pueden

tenerse con un silenciador. Los procedimientos de

mantenimiento del conjunto generador deben incluir el

drenado regular del condensado del sistema de escape.

Se debe contar con las medidas para evitar que la lluvia

entre al sistema de escape de un motor que no está operando.

Esto puede incluir una tapa de lluvia o trampa de escape

(Figura 6–9 y 6–10 ) en las salidas de escape verticales. Las

salidas de escape horizontales se pueden cortar en un ángulo

y protegerse con malla de acero. Las tapas de lluvia se

pueden congelar estando cerradas en ambientes fríos,

deshabilitando el motor, por lo que otros dispositivos de

protección pueden ser mejores en esas situaciones.

Un conjunto generador no debe conectarse a un sistema

de escape que le dé servicio a otro equipo, incluyendo otros

conjuntos generadores. El hollín, condensado corrosivo y

las altas temperaturas de los gases de escape pueden daña

el equipo sin operar si se usa con un sistema de escape

común.

La contrapresión del escape no debe exceder la máxima

permisible especificada por el fabricante del motor6. La

contrapresión de escape excesiva reduce la potencia y lavida del motor y puede conducir a altas temperaturas de

escape y humo. La contrapresión del escape del motor debe

estimarse antes de terminar la distribución del sistema de

escape y debe medirse en la salida del escape bajo operación

a plena carga antes de poner en servicio el conjunto

generador.

Vea el Desempeño del Silenciador de Escape en otra parte

de esta sección para obtener la información sobre los

silenciadores de escape y varios criterios de selección de

estos dispositivos.

PRECAUCIÓN:El escape del motor contiene hollín y monóxidode carbono, un gas invisible, sin olor y tóxico. El sistema de

escape debe terminar arriba del edificio en un lugar donde el

escape del motor se disperse alejado de los edificios y las

entradas de aire del edificio. Es muy recomendable que el

sistema de escape se lleve tan alto como sea práctico en el

lado del viento predominante a favor del edificio para descargarlo

y maximizar la dispersión. El escape también debe descargar

en el lado de descarga del aire del radiador del edificio para

reducir la posibilidad de que los gases de escape y el hollín

sean arrastrados hacia el cuarto del generador con el aire de

ventilación.

6La información de la contrapresión de escape para los conjuntos generadores Cummins

Power Generation específicos, se puede encontrar en el Cummins Power Suite o se puede

obtener con un distribuidor autorizado Cummins.




Rev. mayo 20106-12

NOTA: Algunos códigos especifican que la salida del escape

termine cuando menos 10 pies (3 metros) de los límites de la

propiedad, 3 pies (1 metro) de una pared exterior o techo, 10

pies (3 metros) de las aberturas hacia el edificio y cuando

menos 10 pies (3 metros) arriba del punto más alto del techo.

Figura 6–9. Un Sistema de Escape Sencillo con una Tapa de

Lluvia para Evitar que ésta Entre al Escape.

Figura 6–10. Un Protector de Lluvia Habilitado para Tubo de

Escape Vertical para generador. Las Dimensiones Mostradas

son para un Escape Típico de 14 Pulgadas.

Cálculos para el Sistema de Escape

Ejemplo de Cálculo de Contrapresión de Escape

(Unidades US).

La distribución de un sistema de escape en la Figura 6 – 11

especifica un tubo flexible de 5 pulgadas (125 mm) de diámetro

por 24 pulgadas (610 mm) de longitud en la salida del escape

del motor, un silenciador con una entrada de 6 pulgadas (150

mm) de diámetro, 20 pies (610 m) de tubo de 6 pulgadas (150

mm) de diámetro y un codo de radio largo de 6 pulgadas (150

mm). La Hoja de Especificación del conjunto generador indica

que el flujo de gases de escape del motor es de 2,715 pies

cúbicos por minuto (76.9 m3 /min) y que la contrapresión de

escape máxima permisible es de 41 pulgadas (1040 mm) de

columna de agua.

Este procedimiento involucra determinar la contrapresión de

escape causada por cada elemento (tubos flexibles, mofles,

codos y tubos) y luego comparar la suma de las contrapresiones

con la contrapresión máxima permisible.

1. Determine la contrapresión de escape causada por elsilenciador. La Figura 6–12 es una gráfica de las

contrapresiones de escape típicas del silenciador. Para contar

con cálculos más exactos obtenga los datos del fabricante

del silenciador. Para usar la Figura 6–12:

a. Encuentre el área de la sección de la entrada del silenciador

usando la Tabla 6 – 1 (0.1963 ft2 en este ejemplo).

b. Encuentre el flujo de los gases de escape del fabricante del

motor7. Para este ejemplo se dan 2715 cfm.

c. Calcule la velocidad de los gases de escape en pies por

minuto (fpm) dividiendo el flujo de los gases de escape (cfm)

por el área en la entrada del mofle, como sigue:

d. Usando la Figura 6–12, determine la contrapresión causada

por este flujo en el silenciador específico usado. En este

ejemplo, las líneas punteadas en la Figura 6–12 muestran

que el mofle de grado crítico causa una contrapresión

aproximada de 21.5 pulgadas de columna de agua.

3) 20 pies de Tubo de 6 pulgadas 20 ft

7Los datos de los gases de escape para los productos Cummins Power Generation están

en el Cummins Power Suite.




Rev. mayo 20106-14

Figura 6–13. Contrapresión de Escape en Diámetros de Tubo

Nominales en Pulgadas (mm).




Rev. mayo 20106-15

Enfriamiento del Motor

Los motores enfriados con líquido se enfrían bombeando una

mezcla de refrigerante a través de los pasajes en el bloque de

cilindros y las cabezas del motor por medio de una bomba

impulsada por el motor. La configuración más común de

conjunto generador tiene un radiador montado y un ventilador

impulsado por el motor para enfriar el refrigerante y ventilar el

cuarto del generador. Los métodos alternos para enfriar el

refrigerante incluyen configuraciones de intercambiadores de

calor líquido a líquido montados en el patín, radiador remoto,

un intercambiador de calor líquido a líquido remoto y torre de

enfriamiento.

Requerimientos

Todos los Sistemas

Mezclas bien sea de etilen - o – propilen - Glicol y agua de

alta calidad se usan para el enfriamiento y protección al

congelamiento / ebullición. (Vea Refrigerante, página 6–43).

Los calentadores de refrigerante se instalan en aplicaciones

de emergencia / standby para garantizar un buen arranquedel motor (opcional en lugares tropicales a menos que sea

obligatorio por el ordenamiento local). (Vea Calentadores

de Refrigerante, página 6–44).

No habrá flujos en la ruta de la manguera del calentador de

refrigerante y la manguera irá continuamente hacia arriba.

(Vea Calentadores de Refrigerante, página 6–44).

Las conexiones del calentador de refrigerante se harán

usando manguera de silicón o con malla de alta calidad.

(Vea Calentadores de Refrigerante, página 6–44).

El calentador de refrigerante se desactivará mientras en

conjunto generador esté operando. (Vea Calentadores de

Refrigerante, página 6–44).El sistema de enfriamiento se diseñará para adaptarse a la

altitud y temperatura ambiente del sitio de la instalación.

(Vea Altitud y Temperatura Ambiente, página 6–45).

El radiador y otro equipo sensible se protegerá de la suciedad

y los desechos. (Vea Obstrucción del Sistema de

Enfriamiento, página 6–46).

Las válvulas se marcarán claramente para identificar “abierto”

y “cerrado”. (Vea Servicio, página 6–46).

Se ofrecerá el acceso para la limpieza y el servicio de todo

el equipo. (Vea Servicio, página 6–46).

Para aplicaciones móviles, se tendrá consideración especia

a la durabilidad y robustez del equipo. (Vea Aplicaciones

Móviles, página 6–47).

Todas las Instalaciones con Intercambiador de Calor

La instalación debe cumplir los límites de flujo, presión y

temperatura del agua cruda mencionados en la Hoja de

Datos del Conjunto Generador.

El agua cruda se protegerá del congelamiento.

Los ordenamientos locales se consultarán antes de diseña

o instalar un sistema que tome y / o descargue a un suministro

de agua municipal, río o cualquier otra fuente de agua pública

La instalación tendrá un sistema de ventilación suficiente

para el conjunto generador.

Todas las Instalaciones con Sistema de Enfriamiento No

Suministrado Por Planta

Cuando se coloque uno de tras del otro con el radiador de

camisa de agua con un ventilador sencillo, el radiador de

postenfriamiento de baja temperatura (LTA) se colocará antes

en el flujo de aire para acceder al aire más frío. (Vea Tipos

de Sistemas de Enfriamiento, página 6–25).Los sistemas 2P2L tendrán un termostato y una derivación

de flujo para regular la temperatura en el múltiple de admisión

(Vea Tipos de Sistemas de Enfriamiento, página 6–25).

Las instalaciones con enfriamiento remoto tendrán un sistema

de ventilación suficiente para el cuarto del conjunto generador

(Vea Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por

Planta, página 6–30).

El sistema debe ser diseñado para:

Limitar la temperatura de salida del refrigerante del motor

al valor de ‘Temperatura Máxima del Tanque Superior’

mencionado en la Hoja de Datos del Conjunto Generador

(Vea Requisitos Generales para Todos los Sistemasde Enfriamiento No Suministrados por Planta, página

6–33).

Mantener una columna de refrigerante positiva en la bomba

de refrigerante del motor. (Vea Requisitos Generales

para Todos los Sistemas de Enfriamiento No

Suministrados por Planta, página 6–33).

Permanecer dentro de los límites de cabezal estáticos y

de fricción de la columna de la bomba de refrigerante.

(Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35)

Los sistemas LTA deben satisfacer los requisitos del circuito

del postenfriador mencionados en la Hoja de Datos del




Rev. mayo 20106-16

Conjunto Generador. (Vea Requisitos Generales para

Todos los Sistemas de Enfriamiento No Suministrados

por Planta, página 6–33).

Añadir las cargas eléctricas para el ventilador del radiador

remoto, ventiladores de ventilación, bombas de refrigerante

y otros accesorios al requerimiento de carga total del conjunto

generador. (Vea Requisitos Generales para Todos los

Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta,

página 6–33).

Las líneas de refrigerante se diseñarán apropiadamente de

tubería de acero rígido o tubo Cédula 40 (con la excepción

de los requisitos de conexión detallados enseguida). (Vea

Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35).

La tubería de refrigerante externa al motor será del mismo

diámetro o mayor que las conexiones de entrada y salida

del motor. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema,

página 6–35).

La tubería y conexiones de refrigerante externas se limpiarán

antes de conectarlas al conjunto generador. (VeaConexiones

y Plomería del Sistema, página 6–35).

Se considerará la dilatación térmica de los tubos del

refrigerante. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema,página 6–35).

Las conexiones del sistema se diseñarán para (Vea

Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35).

Ajustarse a las presiones y temperaturas del refrigerante.

Soportar las vibraciones debidas a la operación y

movimiento del motor durante el arranque y apagado.

Donde sea utilizada, la manguera de conexión debe ajustarse

a SAE J20R1 o su equivalente y será de cuando menos 75

psi (518 kPa) de presión de estallido y –40 °F (–40 °C) a 250

°F (121 °C). Se recomienda una capacidad de presión de

estallido de 100 psi (691 kPa) para aplicaciones con radiador

elevado. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página6–35).

La manguera de conexión en el lado de succión de la bomba

de refrigerante del motor resistirá el colapso. Una manguera

SAE J20R1 satisface este requisito para motores diesel de

servicio pesado. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema,

página 6–35).

Las conexiones con manguera de refrigerante se fijarán con

tornillo T o abrazaderas de par constante. Las abrazaderas

de tornillo tipo gusano no son aceptables. Si se usa tubería

de acero rígido, se avellanará. (Vea Conexiones y Plomería

del Sistema, página 6–35).

El sistema deberá ser visiblemente claro y eliminara por sí

mismo el aire atrapado en 25 minutos de tiempo de operación

después de llenar el sistema. (Vea Requisitos del Tanque

de Desaeración, página 6–38).

El tanque de deareación (Vea Requisitos del Tanque de

Desaeración, página 6–38):

Se localizará en el punto más alto del sistema.

Tendrá una capacidad de cuando menos el 17% del

volumen de refrigerante del sistema total (11% de capacidad

de carga, 6% dilatación térmica).

Se equipará con:

Tapón de llenado / presión.

El cuello de llenado con un agujero de diámetro mínimo

de 0.125 pulgadas (3 mm) por un lado, localizado tan

cerca como sea posible a la tapa del tanque.

Interruptor de apagado por bajo nivel de refrigerante (para

motores de 9 litros en adelante).

Tendrá líneas de venteo conectadas arriba del nivel de

refrigerante.

Tendrá un punto de conexión dedicado para cada línea

de venteo. No una con “T” ninguna línea de venteo.

La camisa de refrigerante del motor y cualquier punto altoen la plomería del sistema se ventilará al tanque de

desaeración. (Vea Requisitos del Tanque de Desaeración,

página 6–38).

Se consultará el dibujo de la instalación del conjunto

generador para la localización del venteo de la camisa de

refrigerante y las medidas de las conexiones. (Vea Requisitos

del Tanque de Desaeración, página 6–38).

El sistema se equipará con una línea de llenado (Vea

Requisitos del Tanque de Desaeración, página 6–38).

La línea será ruteada directamente del fondo del tanque

de desaeración a la sección recta de la tubería de entrada

de la bomba de refrigerante del motor cerca del mismo.La línea tendrá una elevación continua desde el tubo de

entrada del motor al tanque de desaeración.

Ninguna línea diferente se puede conectar a la línea de

llenado.

Cada conjunto generador tendrá su propio sistema de

enfriamiento completo y dedicado. No conecte varios

conjuntos generadores a un sistema de enfriamiento común.

(Vea Interconexión de Sistemas de Enfriamiento, página

6–43).




Rev. mayo 20106-17

Recomendaciones

Todas las Instalaciones con Intercambiador de Calor

Se debe considerar el tubo del intercambiador de calor o el

material de la placa dependiendo de la calidad del agua de

enfriamiento cruda. (Vea Intercambiador de Calor Montado

en el Conjunto, página 6–28).

Todas las Instalaciones con Sistema de Enfriamiento No

Suministrado por Planta

El postenfriamiento aire-a-aire (ATA) o los sistemas de una

bomba dos circuitos (1P2L) no deben usarse para aplicaciones

de enfriamiento remoto. (Vea Tipos de Sistemas de

Enfriamiento, página 6–25).

El sistema debe ser diseñado para una capacidad de

enfriamiento del 115% para evitar la degradación del sistema.

Cuando se está limpiando según los métodos y la frecuencia

recomendados por el fabricante, una capacidad del 00%

debe siempre estar disponible. Esto es particularmente

importante para los sistemas de generador instalados en

ambientes polvorientos / sucios. (Vea Requisitos generales

para todos los sistemas de enfriamiento, página 6–33).

El tanque de desaeración debe equiparase con una mirilla

para determinar el nivel de refrigerante del sistema. (Vea

Requisitos del Tanque de Desaeración página 6 – 38).

Para la líneas de respiradero de tamaño no especificado en

el dibujo de instalación del generador es recomendado usar

manguera del # 4 (.25” DI – 6.3 mm DI) en líneas de venteo

de menos de 12 pies (3.7 mt) de largo. Use manguera del

# 6 (.375” DI – 9.5 mm DI) para líneas mayores que 12 pies

(3.7 mt) de largo (Vea Requisitos del Tanque de Desaeración

página 6 – 38).

Las válvulas de drenado / aislamiento deben instalarse para

permitir darle servicio al conjunto generador sin vaciar todoel sistema de refrigerante. (Vea Servicio, página 6 – 46).

Descripción

La energía térmica rechazada por el sistema de enfriamiento

es aproximadamente el 25% de la energía total del combustible

quemado en el motor (vea la Figura 6 – 14 ). El sistema de

enfriamiento debe diseñarse para manejar esta gran cantidad

de calor o puede ocurrir una falla por sobrecalentamiento.

Los conjuntos generadores enfriados con líquido lo hacen

bombeando una mezcla de refrigerante por los pasajes en el

bloque y cabeza(s) de cilindros del motor por medio de una




Rev. mayo 20106-18

bomba impulsada por el motor. El sistema de enfriamiento es

cerrado y a presión lleno con una mezcla de agua limpia, suave

(desmineralizada) y anticongelante con base de Etilen o Propilen

glicol. (Vea Refrigerante, página 6–43).

Lea las secciones apropiadas de este capítulo basándose en

el tipo de sistema de enfriamiento utilizado. La configuración

de conjunto generador más común tiene un sistema de

enfriamiento suministrado de planta, montado en el conjunto.

También se usan sistemas de enfriamiento no suministrados

por planta. Use las secciones aplicables de este capítulo para

cada tipo de instalación del sistema de enfriamiento.

Figura 6–14. Balance de Calor del Conjunto Generador Típico

Tipos de Sistemas de Enfriamiento

Los motores para impulsar generadores emplean varios tipos

diferentes de sistemas de enfriamiento. Todos los motores

utilizan un sistema de enfriamiento de camisa de agua para

enfriar el bloque de cilindros y la(s) cabeza(s). Además, muchos

conjuntos generadores usan un sistema de postenfriamiento

para enfriar el aire de combustión que sale del turbocargador.

Esto mantiene las temperaturas del múltiple de admisión a losniveles requeridos para satisfacer los estándares de emisiones.

Los sistemas de enfriamiento del conjunto generador incluyen:

no-postenfriado

postenfriado de camisa de agua (JWAC)

postenfriado aire-a-aire (ATA)

una bomba dos circuitos (1P2L)

dos bombas dos circuitos (2P2L).

Para obtener los detalles adicionales del sistema, póngase en

contacto con su distribuidor local Cummins para acceder a los

Boletines de Ingeniería de Aplicación (AEB).

Cuando se coloque uno detrás del otro el radiador de camisa

de agua con un ventilador sencillo, el radiador de

postenfriamiento de baja temperatura (LTA) se colocará antes

en el flujo de aire para tener acceso al aire más frío.

No use sistemas ATA o 1P2L en aplicaciones con enfriamiento

remoto.

No-Postenfriado

Estos motores no requieren de postenfriamiento para mantener

las temperaturas del múltiple de admisión bajas. Se usa un

sistema de enfriamiento de camisa de agua para el bloque de

cilindros, cabeza(s) de cilindro y el aceite lubricante.

Postenfriamiento de Camisa de Agua (JWAC)

Con los sistemas JWAC, el mismo refrigerante que se usa para

enfriar el bloque del motor y la(s) cabeza(s) de cilindros también

se usa para enfriar el aire de combustión antes del múltiple de

admisión. Los flujos del refrigerante de la camisa del motor ydel postenfriador se combinan y se utiliza una única bomba de

refrigerante del motor. Este es el diseño del sistema de

enfriamiento tradicional donde la disipación térmica total del

refrigerante del motor se aplica en un único radiador o

intercambiador de calor externo.

Postenfriamiento Aire-Aire (ATA)

Los sistemas ATA ofrecen un enfoque para lograr el

postenfriamiento de baja temperatura (LTA) necesario para

satisfacer los estándares de emisiones actuales. El aire se envía

a uno o más enfriadores aire-aire montados en el radiador. Vea

la Figura 6–15.

Estos sistemas no se recomiendan para enfriamiento remoto

por dos razones:

Toda la tubería del sistema y el radiador operan bajo presión

turbocargada (puede exceder las 40 psi [276 kPa]

dependiendo del motor).

La longitud del tubo de aire al radiador y de regreso crea un

retraso de tiempo en el desempeño del turbo cargador y

podría resultar en pulsos de presión que impiden el rendimiento

apropiado.




Rev. mayo 20106-19

Figura 6–15. Instalación Típica de un Sistema de

Postenfriamiento Aire-a-Aire (por claridad se omite el sistema

de camisa de agua).

Sistemas de Enfriamiento de Una Bomba

Dos Circuitos (1P2L)

Otro enfoque para lograr el postenfriamiento de baja temperatura

(LTA) es el uso de un sistema 1P2L. Estos sistemas utilizan

dos circuitos de enfriamiento y dos núcleos de radiador, pero

sólo una bomba de refrigerante. Estos sistemas generalmente

no se recomiendan para aplicaciones de enfriamiento remoto

debido a la dificultad de lograr flujos de refrigerante balanceadosy un enfriamiento apropiado de cada circuito.

Sistemas de Enfriamiento de Dos Bombas

Dos Circuitos (2P2L)

Otro enfoque más para lograr el postenfriamiento de baja

temperatura (LTA) es el uso de un sistema 2P2L. Vea la Figura

6–16 para obtener un esquema del sistema 2P2L típico. Estos

sistemas utilizan dos circuitos de enfriamiento completamente

separados, con dos núcleos de radiador, dos bombas de

enfriamiento y refrigerante líquido por separado para cada uno.

Un circuito enfría el bloque del motor y la(s) cabeza(s) de

cilindros y el otro enfría el aire de combustión del turbocargador.

Para sistemas remotos, los motores que usan este sistema

requieren dos núcleos de radiador o intercambiadores de calor

separados. Cada uno tiene sus propias especificaciones para

las temperaturas, restricciones de presión, rechazo de calor,

etc.

Los sistemas 2P2L tienen una válvula derivadora termostática

y el circuito de derivación para regular la temperatura del

múltiple de admisión.

Figura 6–16. 2P2L Flujo de Refrigerante con Termostato LTA

Cerrado

Algunos conjuntos generadores están equipados con un tipo

específico de sistema de enfriamiento que se conoce como

“2P2L” pero que no tienen dos circuitos separados

verdaderamente. Estos sistemas utilizan una bomba de

refrigerante con dos impulsores. Debido a una pequeña cantidad

de transferencia de refrigerante que ocurre en la bomba, el

sistema debe usar bien sea un tanque de desaeración o dos

tanques conectados. Esto se requiere para mantener los niveles

de refrigerante en cada circuito. Vea Requisitos del Tanquede Desaeración, página 6–38.

Sistemas de Enfriamiento Suministrados de Planta

Los sistemas de enfriamiento suministrados de planta incluyen

tanto los radiadores como los intercambiadores de calor. Una

mayor ventaja de instalar un conjunto generador con un sistema

de enfriamiento suministrado de planta es que ya se ha hecho

una cantidad significativa de trabajo de diseño e instalación.

Los clientes que instalan un sistema de enfriamiento tienen

que considerar muchos requisitos que ya se han cumplido en

los sistemas instalados en planta.

Una segunda ventaja de los sistemas suministrados de planta

es que el prototipo se probó para verificar el desempeño

general.

Radiador Montado en el Conjunto

Un conjunto generador con un radiador montado tiene un

sistema de enfriamiento y ventilación integrado. Vea la Figura

6–17. El ventilador del radiador comúnmente impulsado por

el motor. En algunas aplicaciones se usan ventiladores eléctricos




Rev. mayo 20106-20

Un requisito para el radiador montado en el conjunto es el de

desplazar un volumen de aire relativamente grande por el área

del conjunto. Se debe proporcionar aire para desalojar el calor

emitido por el equipo y apoyar la combustión del combustible.

Esto puede ser un gran requerimiento de flujo de aire y puede

llevar a una decisión para usar un sistema de enfriamiento

remoto. Sin embargo, aún si se utiliza un sistema remoto, el

flujo de aire requerido para desalojar el calor y proporcionar

aire de combustión es significativo y aún así, se requerirá de

un sistema de ventilación adecuado. Vea la sección Ventilación

de este manual para obtener detalles adicionales. Con los

sistemas de radiador montado en conjunto, el ventilador del

motor a menudo ofrece ventilación suficiente, eliminando la

necesidad de otros dispositivos y sistemas de ventilación.

Figura 6–17. Radiador de Enfriamiento Suministrado de Planta,

Montado en el Conjunto

Intercambiador de Calor Montado en el Conjunto

Con los intercambiadores de calor, el calor es removido del

refrigerante del motor en un sistema cerrado con agua cruda

de una fuente apropiada. El motor, bomba e intercambiador

de calor forman un sistema de enfriamiento cerrado y a presión.

Vea la Figura 6–18. El refrigerante del motor y el agua cruda

no se mezclan.

La instalación deberá satisfacer los límites del f lujo de agua

cruda, presión y temperatura mencionados en la Hoja de

Datos del Conjunto Generador.

El agua cruda deberá ser protegida del congelamiento.

Las ordenanzas locales deberán consultarse antes de diseñar

o instalar un sistema que tome de un suministro de agua

municipal y/o lo descargue a él, un río o a cualquier otra

fuente de agua pública.

La instalación tendrá un sistema de ventilación suficiente.

Se debe considerar el material del tubo o placa del

intercambiador de calor dependiendo de la calidad del agua

de enfriamiento cruda.

Consideraciones adicionales para el lado de agua cruda del

intercambiador de calor.

Se puede usar una válvula de agua termostática para modular

el flujo de agua en respuesta a la temperatura del refrigerante.

Se puede usar una válvula de paso con batería normalmente

cerrada para cerrar el agua cuando el conjunto no está

operando (la energía de la batería no debe usarse para

mantener la válvula cerrada.

Las fuentes potenciales para el lado de agua cruda del

intercambiador de calor incluyen los suministros municipales,

ríos, lagos, pozos, torres de enfriamiento y otros.

Las aplicaciones de torre de enfriamiento requieren de unamplio respaldo de diseño e instalación de los proveedores

de equipo y de los ingenieros consultores.

Figura 6–18. Enfriamiento con intercambiador de calor montado

en el conjunto

La selección de un intercambiador de calor para el enfriamiento

del conjunto generador elimina el ventilador del radiador del




Rev. mayo 20106-21

conjunto. El cuarto del equipo por lo tanto, requiere de un

sistema de ventilación energizado para desalojar el calor y

proporcionarle al motor el aire de combustión. Vea la sección

Ventilación de este manual para obtener los detalles adicionales.

Los intercambiadores de calor están diseñados para trabajar

con un suministro constante de agua limpia a una temperatura

especificada. La calidad del agua cruda debe considerarse

cuando se especifica el intercambiador de calor, ya que las

impurezas podrían llevar a la degradación material y a la

reducción de su vida. Puede ser necesario un intercambiador

de calor hecho de material de un grado mayor.

Cálculos

Debe haber suficiente flujo de agua cruda para eliminar el

Disipación de Calor del Refrigerante indicado en la Hoja de

Datos del Conjunto Generador .

RWR = HR

( ∆T)(c)

Donde:

RWR = Agua Cruda Requerida, galones/min (litros/min)HR = Disipación de Calor del Refrigerante, BTU/min (kJ/min)

∆ T = elevación de la temperatura del agua entre el núcleo

del enfriador; °F (°C)

c = calor específico del agua, 8 BTU/ °F/galón (4 kJ/ °C/litro)

Por ejemplo, suponga que la Hoja de Datos del Conjunto

Generador indica que el conjunto rechaza 15,340 BTU/minuto

(16,185 kJ/min) y la temperatura de entrada de agua cruda es

de 80 °F (27 °C). Suponga también que el agua cruda se

descarga a un río cercano y los ordenamientos locales restringen

la temperatura de esta agua de descarga a 95 °F (35 °C). El

flujo de suministro de agua cruda requerido se determina conlo siguiente:

RWR =15,340 BTU / min

= 128galón

(15 ºF )(8 BTU / ºF • galón ) min

o

RWR = 16,185 kJ / min = 506 litro

(8 ºC )(8 kJ / ºC • litro ) min

Recuerde que los intercambiadores de calor tienen requisitos

de flujo mínimos (mencionados en la Hoja de Datos del Conjunto

Generador). Estos requisitos deben satisfacerse, aún si el

cálculo anterior indique que un flujo menor sea suficiente.

Sistemas de Enfriamientos No Suministrados de Planta

Con sistemas de enfriamiento no suministrados de planta,

existen varios elementos de diseño a evaluar que se cuidan

con los paquetes de enfriamiento suministrados por planta.

Estos incluyen, pero no están limitados a:

Tipo de sistema a usar

Enfriamiento del combustible

Desaeración del sistema, venteo, etc.

Las instalaciones enfriadas remotas cuentan con un sistema

de ventilación suficiente del cuarto del conjunto generador

Los sistemas remotos a menudo se usan cuando no es práctico

obtener suficiente aire de ventilación a un sistema de radiado

montado en el conjunto. Los sistemas de enfriamiento remotos

no eliminan la necesidad de la ventilación del conjunto generador

sino que lo pueden reducir. El conjunto generador aún emitecalor a los alrededores y este calor debe evacuarse. Vea la

sección Ventilación de esta manual para obtener detalles

adicionales.

Las características de los sistemas de enfriamiento remoto

incluyen:

La habilidad para obtener aire a temperatura ambiente al

núcleo del radiador.

Flexibilidad en la distribución del sitio.

Mejorar la accesibilidad para servicio, dependiendo de la

instalación.

Determinando la Estrategia de Enfriamiento Remoto a Usar

Los radiadores remotos (bien sea junto con la bomba de

refrigerante del motor estándar o con una bomba de refrigerante

auxiliar) y los intercambiadores de calor se pueden usar para

el enfriamiento remoto del conjunto generador.

La decisión de cuál tipo de sistema a usar a menudo la dicta

las limitaciones del cabezal estático y de fricción de la bomba

de refrigerante del motor, como las da la Hoja de Datos del

Conjunto Generador . Vea las Figuras 6–19 y 6–20 para

obtener ejemplos.




Rev. mayo 20106-22

Figura 6–19. Hoja de Especificaciones del Conjunto Generador

DFXX Mostrando el ‘Máximo Cabezal Estático de Refrigerante’.

Determinando el Cabezal Estático en la Bomba de

Refrigerante del Motor

El “cabezal estático” se refiere a la presión estática en la bomba

de refrigerante del motor debida a la altura del sistema de

enfriamiento remoto. El cabezal estático es sencillamente la

diferencia de altura entre el punto más alto del sistema de

enfriamiento y la línea de centro del cigüeñal del motor.

Considere el ejemplo que aparece en la Figura 6–21. Para la

Hoja de Datos del Conjunto Generador DFXX que aparece en

la Figura 6–19, la distancia vertical debe ser igual o menor de

60 ft (18.3 m).

Determinando el Cabezal de Fricción Externo al Motor

en la Bomba de Refrigerante del Motor

“El Cabezal de fricción externo al motor” se refiere a las pérdidas

de presión causadas por la tubería de refrigerante, válvulas,

núcleo del radiador, intercambiador de calor o cualquier otro

equipo del sistema de enfriamiento instalado externo al motor.

Los cálculos se pueden realizar para estimar este valor. Estos

cálculos involucran determinar la caída de presión causada

por cada elemento individual en el sistema y luego sumarlos

a las pérdidas de presión para obtener el cabezal de friccióntotal.

1. Determinar la pérdida de presión en el radiador o

intercambiador de calor consultando los datos del fabricante.

Por ejemplo, suponga que se va a instalar un radiador

remoto y que la caída de presión en el radiador es de 1.5

psi (10.3 kPa) con un flujo de 196 gpm (741.9 l/min).

2. Encuentre la longitud total de todo el tubo recto de refrigerante

en el sistema. Para este ejemplo, suponga que hay 80 pies

(24.4 m) de tubo recto de 3 pulgadas (80 mm) de diámetro.

Figura 6–20. Hoja de Especificaciones del Conjunto Generador

DFXX Mostrando el ‘Máximo Cabezal de Fricción delRefrigerante’.

Los radiadores remotos son convenientes porque no requieren

del flujo de agua cruda continuo que los intercambiadores de

calor requieren. Sin embargo, los radiadores remotos a manudo

son imprácticos porque pueden necesitar ser localizados a

una distancia significante lejos del conjunto generador para

tener acceso a un flujo de aire fresco continuo. Esto a menudo

lleva a violar los límites de cabezal estático y/o de fricción de

la bomba de refrigerante del motor.

Si la instalación de un radiador remoto violara los límites decabezal de fricción y/o estático de la bomba de refrigerante

del motor, se puede instalar un intercambiador de calor.

Recuerde que el intercambiador de calor necesitará un

suministro de agua cruda que satisfaga sus requisitos de flujo,

temperatura y presión. El intercambiador de calor necesita

instalarse en un lugar que satisfaga simultáneamente los límites

de la columna de la bomba de refrigerante del motor y los

requisitos de agua cruda del propio intercambiador de calor.

Vea Intercambiador Montado en el Conjunto, página 6–28

e Intercambiador de Calor Remoto, página 6–38.




Rev. mayo 20106-23

Figura 6–21. Ejemplo de sistema de radiador remoto.

3. Encuentre las longitudes equivalentes estimadas de todas

las conexiones y válvulas usando la Tabla 6 – 3 y súmelas

a la longitud total de tubo recto. Para este ejemplo, suponga

que hay tres codos largos, dos válvulas de compuerta para

aislar el radiador para darle servicio al motor y una te para

conectar la línea de llenado / recuperación.

Componente Longitud Equivalente, ft (m)

3 Codos Largos 3 x 5.2 ft = 15.6 ft (3 x 1.6 m = 4.8 m)

2 Válvulas de Compuerta (Abiertas) 2 x 1.7 ft = 3.4 ft (2 x 0.5 m = 1.0 m) Te (Tendido Recto) 5.2 ft (1.6 m)

80 Pies (24.4 m) Tubo Recto 80 ft (24.4 m)

Longitud de Tubo Equivalente Total 104.2 ft (31.8 m)

4. Encuentre la pérdida de presión a un flujo por unidad de

longitud del tubo dado para el diámetro de tubo nominal

usado en el sistema. En este ejemplo, se usa tubo nominal

de 3 pulgadas (80 mm). De la Figura 6–23, el tubo de 3

pulgadas (80 mm) causa una pérdida de presión aproximada

de 4.0 psi por 100 pies de tubo (28 kPa por 30 m) al flujo

de refrigerante requerido de 196 gal/min /741.9 l/min).

Obtenga el flujo de refrigerante requerido de la Hoja de Datos

del Conjunto Generador, como aparece en la Figura 6–22.

5. Calcule la pérdida de presión en la tubería como sigue:

Pérdida de Tubería = 104.2 ft 4.0 psi

= 4.2 psi o

100 ft

Pérdida de Tubería = 31.8m 28 kPa

= 29.7 kPa

30 m

6. El cabezal de fricción total es la suma de las pérdidas de

la tubería y el radiador. Por ejemplo:

Cabezal de Fricción = 4.2 psi + 1.5 psi = 5.7 psi o Cabezal de

Fricción = 29.7 kPa + 10.3 kPa = 40 kPa.

Compare el valor calculado con el Cabezal de Fricción de

Refrigerante Máxima Externa al Motor mencionada en la Hoja

de Datos del Conjunto Generador. Si el valor calculado excede

la máxima permitida, se requiere de ajustes y pueden incluir:

Relocalizar el conjunto generador y/o radiador/intercambiado

de calor para reducir la distancia entre ellos.

Usar tubos de refrigerante de diámetro mayor.

Rediseñar el sistema para utilizar menos dobleces de tubería

Instalar una bomba de refrigerante auxiliar.

Por ejemplo la Hoja de Datos del Conjunto Generador DFXX

que aparece en la Figura 6–20, Cabezal de Fricción de

Refrigerante Máxima Externa al Motor es igual a 10 psi

(68.9 kPa). Como el valor calculado es menor que el máximo

permitido, el sistema debería ser aceptable como está diseñadoCon la instalación del sistema, éste debería verificarse

experimentalmente. Póngase en contacto con el distribuidor

Cummins local para acceder a los Boletines de Ingeniería de

Aplicación (AEB) para obtener la verificación apropiada del

sistema.

Tabla 6–3. Longitudes Equivalentes de Conexiones y Válvulas

para Tubería en Pies (Metros)8.

Requisitos Generales para Todos los Sistemas de

Enfriamiento No Suministrados en Planta

Sin importar el tipo de sistema instalado en el sitio del generado

para enfriar el conjunto, se aplican los siguientes requerimientos8Los empleados de Cummins pueden acceder al Reporte Técnico Cummins 9051-2005-

005 para obtener la documentación de estos valores.




Rev. mayo 20106-24

y recomendaciones. El primer requerimiento del diseño es de

limitar la temperatura de salida del refrigerante del motor a la

“Temperatura del Tanque Superior Máxima” mencionada en la

Hoja de Datos del Conjunto Generador. Los valores “Disipación

de Calor del Refrigerante” y “Flujo de Refrigerante” también se

mencionan en la Hoja de Datos del Conjunto Generador y toda

esta información se requiere para especificar un radiador o

intercambiador de calor apropiado.

El sistema se diseña para limitar la temperatura de salida del

refrigerante del motor a la “Temperatura Máxima del Tanque

Superior” mencionada en la Hoja de Datos del Conjunto

Generador .

Los sistemas de Postenfriamiento de Baja Temperatura (LTA)

deben satisfacer los requisitos del circuito del postenfriador

mencionados en la Hoja de Datos del Conjunto Generador .

La bomba de refrigerante del motor siempre tendrá una

columna de refrigerante positiva. La presión negativa puede

llevar a la cavitación y fallar.

Agregue las cargas eléctricas para el ventilador del radiador

remoto, ventiladores de ventilación, bombas de refrigerante

y otros accesorios al requisito de carga total del conjuntogenerador.

Diseñe el sistema para obtener una capacidad de enfriamiento

del 115% para tomar en cuenta la degradación del sistema.

Cuando se limpia de acuerdo con los métodos y frecuencia

recomendadas por el fabricante, siempre debe estar disponible

una capacidad del 100%. Esto es particularmente importante

para conjuntos generadores instalados en ambientes

polvorientos / sucios.

Figura 6 – 23. Pérdidas de Presión por Fricción por Tubos de

Diámetro en Pulgadas (mm)9

Sistema de Conexiones y Tubería

El conectar apropiadamente el paquete de enfriamiento remoto

al motor es crítico. El refrigerante debe poder fluir libremente

por toda la tubería y el equipo del radiador / intercambiador

de calor externo a la camisa del motor. La fricción o resistencia

generada por este flujo es muy importante porque incapacita

el desempeño de la bomba de refrigerante del motor y el flujo

de refrigerante a través de la camisa del motor. La Hoja de

Datos del Conjunto Generador muestra el flujo de refrigerante

del motor con dos restricciones externas separadas. Esto es

para mostrarle al diseñador del sistema la relación entre el flujo

de refrigerante y la restricción externa y toma algo de

“incertidumbre” del proceso de diseño. Los siguientes

requerimientos son aplicados.

No se deben exceder los valores máximos permisibles de

cabezal estático y de fricción Vea Determinar la Estrategia

de Enfriamiento Remoto a Usar , página 6 – 30.

La tubería de refrigerante externa al motor será de diámetro

igual o mayor que las conexiones de entrada y salida del

motor.

La tubería y conexiones de refrigerante externas se limpiarán

antes de conectarlas al conjunto generador.Figura 6 – 22. Hoja de Especificación del Conjunto Generador

DFXX mostrando el “Flujo de Refrigerante”.

9 Los empleados de Cummins pueden acceder al Reporte Técnico Cummins 9051-2005-





Rev. mayo 20106-25

Se tendrá en cuenta la dilatación térmica de los tubos.

Las líneas de refrigerante se diseñarán apropiadamente de

tubería de acero rígido Cédula 40 (con la excepción de los

requisitos de conexión detallados enseguida).

Las conexiones entre el conjunto generador y el sistema

remoto se diseñarán para soportar las presiones y

temperaturas del refrigerante.

Las conexiones también deben resistir la vibración debida

a la operación y movimiento del motor durante el arranque

y apagado. Se deben usar conexiones de acero inoxidable

flexibles o mangueras con doble abrazadera.

Donde se use, la manguera de conexión debe estar de

acuerdo con la SAE J20R1 o su equivalente y resistir una

presión de 75 psi (518 kPa) y – 40 ºF (– 40 ºC) a 250 ºF (121

ºC). Se recomienda una presión de 100 psi (691 kPa) para

aplicaciones con radiador elevado.

La manguera de conexión en el lado de succión de la bomba

de refrigerante del motor debe resistir colapsarse. La

manguera SAE J20R1 satisface este requisito para motores

diesel de servicio pesado.

Las conexiones de la manguera de refrigerante deben fijarse

con abrazaderas de tornillo T o de par constante. Lasabrazaderas de gusano no son aceptables. Si se usa tubería

de acero rígido, debe tener ceja.

Radiador Remoto

La aplicación de un radiador remoto para enfriar el conjunto

generador exige de un diseño cuidadoso. Vea la Figura 6–24

para obtener un ejemplo del sistema con un radiador montado

verticalmente y la Figura 6–25 para un radiador horizontal.

La localización del radiador tiene un efecto significativo en el

desempeño. Por ejemplo, las temperaturas en el techo (arena,

estacionamiento, etc.) pueden ser significativamente máscalientes que la temperatura dada por los reportes climáticos

y esto se debe considerar. La temperatura del aire en el núcleo

del radiador a menudo es diferente que la temperatura del aire

ambiente. (Vea Altitud y Temperatura Ambiente, página 6–45).

La dirección de los vientos predominantes también debe

considerarse. Los muros eólicos pueden ser necesarios para

impedir que el viento se oponga al flujo de aire del ventilador

de enfriamiento. Con instalaciones en el techo, los vientos

pueden ser muy fuertes e impredecibles debido a las estructuras

vecinas.

Las condiciones del sitio de la instalación se deben considerar

cuando se selecciona un radiador. Los núcleos de radiador

con un alto número de aletas por pulgada no son aceptables

para ambientes sucios (polvoriento, arenoso, etc.). Los

desechos se pueden atrapar fácilmente en los núcleos de

radiador con un espaciamiento apretado de aletas, impactando

negativamente el desempeño del radiador. Un espaciamiento

de aletas más amplio permite que la arena, partículas de

suciedad pequeñas, etc. pasen por el núcleo son quedar

atrapadas.

* - LA LÍNEA DE VENTEO NO DEBE TENER BAJOS O TRAMPAS

QUE JUNTEN REFRIGERANTE O EVITEN QUE EL AIRE SE VENTEE

CUANDO EL SISTEMA SE LLENE.

** - LA LÍNEA DE LLENADO/RECUPERACIÓN DEBE TENDERSE

DIRECTAMENTE AL PUNTO MÁS BAJO EN EL SISTEMA DE TUBERÍA

PARA QUE SE PUEDA LLENAR DEL FONDO HACIA ARRIBA Y NO

ATRAPE AIRE.

Figura 6–24. Sistema de Radiador Remoto Típico




Rev. mayo 20106-26

Figura 6–25. Ejemplo de radiador remoto horizontal

Intercambiador de Calor Remoto

Se puede usar un intercambiador de calor remoto como una

alternativa para instalar un radiador remoto. Los detalles y

requisitos son los mismos que para un intercambiador de calor

montado en el conjunto. Vea Intercambiador de Calor Montado en el Conjunto, página 6 – 28.

Sistemas con Intercambiador de Calor Doble

Los sistemas con intercambiador de calor doble (vea la Figura

6–26 ) se recomiendan sólo cuando es absolutamente necesario

aislar el sistema de enfriamiento remoto del motor en situaciones

donde se exceden las limitaciones de cabezal estático en la

bomba de refrigerante del motor. Estos sistemas son difíciles

de diseñar e implementar, especialmente si se usa un radiador

para enfriar el agua cruda del intercambiador de calor. En estas

situaciones, el radiador podría ser significativamente más

grande de lo esperado y el intercambiador de calor montado

en planta sería muy probablemente inadecuado.

Figura 6 – 26. Sistema con Intercambiador de Calor Doble

(con radiador secundario remoto)

Requisitos del Tanque de Desaeración

El aire atrapado en el refrigerante puede causar serios problemas:

El aire acelera la erosión de los pasajes de agua lo cual a su

vez causa problemas de transferencia de calor y de flujo

interno. Estos problemas aumentan la posibilidad de

escoriación de la camisa, desgaste de anillos y agrietado de

la cabeza de cilindros.

El aire en el sistema reduce la cantidad de calor que se

transfiere al refrigerante.

El aire se dilata más que el refrigerante cuando se calienta

y puede causar pérdida de refrigerante del sistema.

En casos extremos el aire puede causar la pérdida de cebado

de la bomba de refrigerante resultando en un daño mayor

del motor.

La operación normal del conjunto generador introduce algo

de aire al sistema de enfriamiento. Las fuentes adicionales de

aire / escape en el sistema de enfriamiento incluyen:

Venteo inapropiado.

Turbulencia en el tanque de desaeración.

Empaques defectuosos.

Falla del sello de la bomba de refrigerante.




Rev. mayo 20106-27

Camisas de inyector con fuga.

El sistema se limpia visiblemente a sí mismo del aire atrapado

en 25 minutos de operación después de llenar el sistema.

Los sistemas de enfriamiento con desaeración positiva utilizan

un tanque sellado para proporcionar un área para la desaeración

del refrigerante. Para ver los detalles en los cuales los conjuntos

generadores requieren de un sistema de desaeración positiva,

póngase en contacto con el distribuidor Cummins para acceder

a los Boletines de Ingeniería de Aplicación.

Los tanques de desaeración se usan para sacar el aire atrapado

en el sistema. Estos tanques funcionan por medio de derivar

una porción del flujo total de refrigerante a un área relativamente

sin turbulencias donde el aire se separa del refrigerante. El

refrigerante de esta área luego se regresa al sistema para

sustituir el refrigerante derivado.

Cuando se instala un radiador convencional posterior, la práctica

común es usar un tanque de desaeración integral (también

llamado comúnmente como tanque superior) similar a la Figura

6–27 y 6–28.

Las instalaciones pueden también utilizar un tanque de

desaeración no integrado (también designado comúnmente

un tanque auxiliar) para desairear el líquido refrigerador. Un

sistema de desaeración no integrado al tanque se muestra en

la Figura 6-29

El tanque de desaeración se debe localizar en el punto más

alto en el sistema de enfriamiento.

El tanque debe ser equipado con: tapón de llenado / presión,

medios para llenarlo en el punto más alto, interruptor de

paro de emergencia por bajo nivel de refrigerante (paramotores de 9 litros y más). El interruptor de apagado por

bajo nivel de refrigerante ayuda a minimizar el daño en caso

de que el sistema de enfriamiento pierda presión.

La capacidad del tanque debe ser cuando menos el 17%

del volumen total del refrigerante en el sistema.

El tanque de desaeración debe tener una miril la para mostrar

el nivel de refrigerante en el sistema.

Figura 6–29. Sistema de Radiador Remoto Sin Tanque de

Desaeración Integral

Figura 6–27. Configuración Típica del Tanque de DesaeraciónIntegral

Figura 6–28. Configuración Típica del Tanque de Desaeración

Integral (se omite núcleo de radiador)




Rev. mayo 20106-28

Reducción y Expansión

La capacidad del tanque de desaeración debe tener cuando

menos el 17% del volumen total de refrigerante en el sistema.

Esto proporciona la capacidad de reducción de refrigerante

del 11%, más el 6% por expansión térmica.

La capacidad de reducción es la cantidad de refrigerante que

puede perder el sistema antes de extraer el aire de la bomba

de refrigerante del motor.

El sistema debe diseñarse para que cuando se llene

completamente frío exista cuando menos una capacidad del

6% adicional para permitir la expansión térmica. Este volumen

extra se define localizando apropiadamente el cuello de llenado.

Vea el “Área de Expansión” en la Figura 6–27. El fondo del

cuello de llenado define el remate del nivel de refrigerante

durante el llenado en frío. Un barreno por el cuello de llenado

ofrece una ruta para que escape el vapor por el tapón de

presión al dilatarse el refrigerante. Sin el barreno, el refrigerante

se dilata hasta el cuello de llenado y sale por el tapón del

radiador.

El cuello de llenado tendrá un barreno de 0.125 pulgadas (3mm) de diámetro por un lado, localizado tan cerca como

sea posible del remate del tanque.

Venteo

El sistema de venteo sirve para dos funciones importantes:

Ventear el aire del motor durante el llenado.

Remoción continúa del aire durante la operación del conjunto

generador.

La camisa de refrigerante y cualquier punto alto en la tubería

del sistema se debe ventear al tanque de desaeración.

El dibujo de instalación del conjunto generador se debeconsultar para localizar el venteo de la camisa de refrigerante

y la medida de la conexiones.

Las líneas de venteo se conectarán al tanque de desaeración

arriba del nivel de refrigerante.

Las líneas se tenderán continuamente hacia arriba al tanque

de desaeración. Los rizos / bolsas causan candados de aire

y son inaceptables.

Las líneas no serán pinchadas o se restringirán en ninguna

parte de su ruta.

Para los sistemas que requieren líneas de venteo múltiples,

no se pueden conectar a una te. Para cada línea se

proporcionarán puntos de conexión dedicados.

Si se usan válvulas de venteo que ventean a la atmósfera,

se debe aumentar la capacidad de contracción de 11% al

14% (aumentar la capacidad total del tanque del 17% al

20%).

Para las medidas de la línea de venteo no especificadas en

el dibujo de instalación del conjunto generador, se recomienda

usar manguera del #4 (D.I. .25” – D.I. 6.35 mm) para líneas

de venteo de menos de 12 pies (3.7 m) de longitud. Use

manguera del #6 (D.I. .375” – D.I 9.5 mm) para líneas de

venteo mayores de 12 pies (3.7 m) de longitud.

Las válvulas de venteo que ventean a la atmósfera algunas

veces se usan en aplicaciones donde es difícil tender la línea

de venteo hacia arriba todo el tramo hasta el tanque de

desaeración. La capacidad de contracción debe aumentarse

cuando se use este tipo de válvulas de venteo porque las

válvulas pierden algo de refrigerante durante la operación.

LlenadoEl llenado apropiado es crítico para ayudar a evitar los candados

de aire. La instalación de una línea de llenado permite que el

sistema se llene de abajo hacia arriba y ayuda a reducir el

riesgo de atrapar aire durante el llenado del sistema.

El sistema debe ser capaz de un llenado inicial de cuando

menos el 90% de la capacidad a un mínimo de 5 gpm (20

l/min) y luego llenarlo al 100%.

El sistema se equipará con una línea de llenado:

La línea se tenderá directamente desde el tanque de

desaeración a la sección recta de la tubería de entrada de

la bomba de refrigerante del motor.La línea tendrá una elevación continua desde el tubo de

entrada del motor al tanque de desaeración.

Ninguna línea diferente se puede conectar a la línea de

llenado.

Los motores con un flujo de refrigerante de menos de 200

gal/min (757 l/min) normalmente usan una conexión de cerca

de 0.75 in (19 mm) de D.I. Los motores con un flujo de

refrigerante mayor de 200 gal/min (757 l/min) usan líneas de

1 a 1.5 in (25 mm a 38 mm) de D.I. Éstos se dan sólo como

lineamientos generales. La instalación debe ser revisada para




Rev. mayo 20106-29

que pueda llenarse en el tiempo arriba especificado. Si la línea

no se dimensiona o tiende apropiadamente, el sistema no se

llenara apropiadamente. El flujo inverso por la línea puede

causar sobre-flujo en el tanque de desaeración.

Limpieza del Sistema

Cualquier materia extraña en el sistema disminuye el desempeño

del enfriamiento y podría resultar en un daño mayor del conjunto

generador.

La tubería y conexiones de refrigerante externas se deben

limpiar antes de conectarlas al conjunto generador.

Enfriamiento del Combustible

Muchos conjuntos generadores exigen el uso de un sistema

de enfriamiento del combustible para mantener las temperaturas

requeridas de entrada de combustible. Consulte la Hoja de

Datos del Conjunto Generador para determinar si se requiere

o no un enfriador de combustible y para obtener los requisitos

de diseño que ayuden en la selección del enfriador. Si se

requiere, se debe incluir en el diseño del sistema de enfriamiento

agregando complejidad al sistema. A menudo no es prácticoo es contra el código el entubar combustible al lugar de

enfriamiento remoto. Dos posibilidades para manejar los

requisitos de enfriamiento de combustible:

Incluya un radiador de enfriamiento de combustible y un

ventilador dentro del espacio del conjunto generador y tome

en cuenta la disipación de calor en el diseño de la ventilación

del cuarto.

Utilice un enfriador de combustible con intercambiador de

calor con un radiador remoto o un suministro de agua por

separado para el lado del refrigerante.

Interconexión de los Sistemas de Enfriamiento

Para los sitios de instalación múltiples de conjuntos generadores,

no se acepta que más de un conjunto comparta un sistema

de enfriamiento “central”.

Cada conjunto generador tendrá su propio sistema de

enfriamiento completo y dedicado. No conecte múltiples

conjuntos generadores a un sistema de enfriamiento común.

Refrigerante

Las mezclas bien sea de Etilen o Propilen glicol y agua de

alta calidad se usarán para el enfriamiento apropiado y la

protección al congelamiento / ebullición.

Los aditivos de refrigerante complementarios (SCA) se

requieren para motores equipados con camisas de cilindro

Los conjuntos generadores no deben enfriarse con agua sin

tratar, ya que esto causa corrosión, cavitación, depósitos

minerales y un enfriamiento inapropiado. Se deben usar

mezclas de etilen y propilen glicol y agua de alta calidad. Para

obtener los requisitos específicos de la calidad de agua y otros

detalles del refrigerante, vea la versión más reciente de

“Requisitos y Mantenimiento del Refrigerante Cummins” boletín

de servicio # 3666132.

Vea la Tabla 6–4 para obtener las comparaciones del punto

de congelamiento y ebullición de diferentes concentraciones

de mezclas de refrigerante. Tome en cuenta que las temperaturas

de ebullición aumentan al aumentar la presión del sistema. E

agua pura se incluye en esta tabla como referencia. El

anticongelante con base de propilen glicol es menos tóxicoque el anticongelante con base de etileno mientras que

proporciona un desempeño equivalente del sistema de

enfriamiento. Sin embargo, como se indica en la Tabla 6–4,

ofrece ligeramente menos protección al congelamiento /

ebullición.

Tabla 6–4. Propiedades de Mezcla de Anticongelante

Calentadores de Refrigerante

Se usan calentadores de refrigerante para motores controlados

termostáticamente para mejorar el arranque y la aceptación

de la carga. Vea la Figura 6–30. Como aparece en la Figura

6–30, se puede instalar una válvula de aislamiento del calentador

para evitar el drenado de todo el sistema de refrigerante para

realizar el mantenimiento del calentador. Si se instala tal válvula

sólo se cierra para aislar el calentador para el mantenimiento




Rev. mayo 20106-30

La válvula debe bloquearse abierta en los demás momentos.

Lo códigos locales pueden exigir la instalación de calentadores

de refrigerante para conjuntos generadores usados en

aplicaciones de emergencia o en standby. Por ejemplo, en los

EE.UU., la NFPA 110 exige que el refrigerante del motor para

sistemas de potencia en emergencia Nivel 1 debe mantener

un mínimo de 90 ºF (32 ºC). La NFPA 110 también exige la

instalación de una alarma de baja temperatura del motor.

Los calentadores de refrigerante se instalan en aplicaciones

de emergencia / en standby para garantizar un buen arranque

del motor (opcional en lugares tropicales a menos que sea

obligatorio por los ordenamientos locales).

No debe haber torceduras en el tendido de la manguera del

calentador de refrigerante y la manguera se tenderá

continuamente hacia arriba.

Las conexiones del calentador de refrigerante se harán

usando manguera de silicón o blindada de alta calidad.

El calentador de refrigerante se desactivará mientras el

conjunto generador esté operando.

Figura 6–30. Instalación del Calentador de Refrigerante (fíjese

en la válvula de aislamiento del calentador, tipo y tendido de

la manguera)

La altitud y temperatura del sitio de la instalación afecta la

densidad del aire que rodea el conjunto generador, lo cual a

su vez afecta el desempeño del motor, alternador y sistema

de enfriamiento.

El sistema de enfriamiento se diseñará para adaptarse a la

altitud y temperatura ambiente del sitio de la instalación.

La densidad del aire disminuye al aumentar la altitud. Esta

disminución en densidad puede llevar a problemas para lograr

el flujo de aire requerido y podría forzar a un derrateo del

sistema.

A grandes altitudes, la reducción en presión atmosférica baja

las temperaturas de ebullición del refrigerante. Se puede

requerir un tapón de presión de mayor capacidad. Vea la

Figura 6–31 para obtener un ejemplo de los efectos de la

altitud / presión del sistema en el agua. Los efectos en las

mezclas del refrigerante son similares.

El sistema debe poder ofrecer suficiente enfriamiento a plena

carga, aún bajo máximas condiciones de temperatura ambiente.Si se instala un sistema de enfriamiento suministrado por planta,

se debe confirmar la adaptabilidad de este sistema a la altitud

y temperatura ambiente del sitio.

PRESIÓN DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

PUNTO DE EBULLICIÓN DEL AGUA

Figura 6–31. Temperatura de Ebullición del Agua como una

Función de la Altitud y Presión del Sistema

Es importante entender la definición de la temperatura ambiente

y lo que significa para el diseño y desempeño del sistema de

enfriamiento. Para una instalación abierta de un conjunto




Rev. mayo 20106-33

específicas sobre dimensionar la tubería de refrigerante y

calcular el cabezal estático y de fricción.

El motor y los sistemas de enfriamiento remoto deben contar

con medidas para drenado y aislamiento para permitir el

servicio y reparación convenientes del motor. Vea los dibujos

de ejemplo en esta sección para obtener la localización de

los drenados y válvulas usados típicamente en varias

aplicaciones.

Radiador Montado en Patín

Un conjunto generador con un radiador montado en el patín

(Figura 6–34 ) es un sistema integral de enfriamiento y ventilación

montado en el patín. El sistema de enfriamiento con radiador

montado en el patín a menudo se considera ser el más confiable

y de menor costo para conjuntos generadores, porque requiere

de la menor cantidad de equipo auxiliar, tubería, cableado de

control y refrigerante, y minimiza el trabajo a hacer en el sitio

de trabajo en el sistema de enfriamiento del conjunto generador.

El ventilador del radiador normalmente es impulsado

mecánicamente por el motor, simplificando aún más el diseño.

En algunas aplicaciones se usan ventiladores eléctricos para

permitir un control más conveniente del ventilador del radiadorbasándose en la temperatura del refrigerante del motor. Esto

es particularmente útil en ambientes muy fríos.

Figura 6–33. Tipo de Desaeración de Tanque Superior para

Radiador

Figura 6–34. Enfriamiento con Radiador Montado en Planta

Puesto que el fabricante del generador diseña típicamente

sistemas de enfriamiento montados en el patín, el sistema

puede ser un prototipo probado para verificar el desempeño

total del sistema en un ambiente de laboratorio. Un ambiente

con instrumentos, controlado y en laboratorio es útil para

verificar fácilmente el desempeño de un sistema de enfriamiento

A menudo las limitaciones físicas en un sitio de proyecto pueden

limitar la exactitud o el sentido práctico de la prueba de

verificación del diseño.

La mayor desventaja del radiador montado en el patín es el

requisito de desplazar un volumen de aire relativamente degran volumen a través del cuarto del generador, ya que el flujo

de aire a través del cuarto debe ser suficiente para evacuar e

calor irradiado del conjunto generador y para sacar el calor de

refrigerante del motor. Vea Ventilación en esta sección para

obtener los detalles de diseño y cálculo del sistema de ventilación

relacionados con el diseño del sistema. El ventilador del motor

a menudo ofrece suficiente ventilación para el cuarto del equipo

eliminando la necesidad de otros dispositivos y sistemas de

ventilación.

Radiador Remoto

Los sistemas de radiador remoto a menudo se usan cuandoen una aplicación no se puede proporcionar suficiente aire de

ventilación para un sistema de enfriamiento montado en el

patín. Los radiadores remotos no eliminan la necesidad de la

ventilación del cuarto del conjunto generador, pero la reducen

Si se requiere un sistema de enfriamiento con radiador remoto

el primer paso es determinar qué tipo de sistema remoto se

requiere. Esto se determina con el cálculo de la columna

estática y de fricción que se aplica al motor basándose en su

localización física.




Rev. mayo 20106-34

Si los cálculos revelan que el conjunto generador escogido

para la aplicación se puede conectar a un radiador remoto sin

exceder sus limitaciones de columna estática y de fricción, se

puede usar un sencillo sistema de radiador remoto. Vea la

Figura 6–35.

Si se excede el cabezal de fricción, pero no la estática, se

puede usar un sistema de radiador remoto con bomba de

refrigerante auxiliar. Vea la Figura 6–33 y Radiador Remoto

con bomba de Refrigerante Auxiliar, en esta sección.

Si se exceden las limitaciones de cabezal tanto estático como

de fricción del motor, se necesita un sistema de enfriamiento

aislado para el conjunto generador. Esto puede incluir un

radiador remoto con pozo caliente o un sistema basándose

en un intercambiador de calor líquido a líquido.

Cualquier sistema que se use, la aplicación de un radiador

remoto para enfriar el motor requiere de un diseño cuidadoso.

En general, todas las recomendaciones para radiadores

montados en el patín también se aplican a los radiadores

remotos. Para cualquier tipo de sistema de radiador remoto,considere lo siguiente:

Se recomienda que el radiador y el ventilador se dimensionen

basándose en una temperatura máxima del tanque superior

del radiador de 200 ºF (93 ºC) y una capacidad de enfriamiento

del 115% para permitir la contaminación. La temperatura

menor del tanque superior menor que la descrita en

Enfriamiento del Motor) compensa la pérdida de calor por

la salida del motor al tanque superior del radiador remoto.

Consulte el fabricante del motor para obtener la información

sobre el calor rechazado del refrigerante del motor y los flujos

de enfriamiento11.El tanque superior del radiador o un tanque auxiliar debe

localizarse en el punto más alto en el sistema de enfriamiento.

Debe equiparse con: un tapón apropiado de llenado/presión,

una línea de llenado del sistema en el punto más bajo del

sistema (para que el sistema se pueda llenar de abajo hacia

arriba) y una línea de venteo del motor que no tenga bajadas

o trampas. (Las trampas y rizos altos pueden juntar refrigerante

y evitar que el aire se ventee cuando se llena el sistema). Los

medios para llenar el sistema también deben localizarse en

el punto más alto del sistema y ahí debe localizarse un

interruptor de alarma de nivel bajo de refrigerante.

La capacidad del tanque superior del radiador o tanque

auxiliar debe ser equivalente cuando menos al 17 % del

volumen total de refrigerante en el sistema para ofrecer una

“capacidad de contracción” (11%) y el espacio para la

dilatación térmica (6%). La capacidad de contracción es el

volumen de refrigerante que se puede perder por las fugas

lentas y sin detectar y la liberación normal del tapón de

presión antes que el aire se arrastre a la bomba de refrigerante.

El espacio para la dilatación térmica se crea en el cuello de

llenado cuando se llena el sistema frío. Vea la Figura 6–33.

Figura 6–35. Enfriamiento de Radiador Remoto (Sistema de

Tipo de Desaeración, vea la Figura 6–33 )

Para reducir la contaminación en las aletas del radiador, los

radiadores que tienen un espaciamiento más abierto de

aletas (nueve aletas por pulgada o menos) debe considerarse

para ambientes sucios.11 La información sobre los productos Cummins Power Generation se ofrece en el Cummins

Power Suite.




Rev. mayo 20106-35

El cabezal de fricción de refrigerante externo al motor (pérdida

de presión debida al tubo, conexión y fricción del radiador)

y el cabezal estático del refrigerante (altura de la columna

de líquido medida desde la línea de centro del cigüeñal) no

debe exceder los valores máximos recomendados por el

fabricante del motor12. Vea el ejemplo de cálculo en esta

sección para obtener un método de cálculo del cabezal de

fricción del refrigerante. Si la configuración del sistema no

permite que el motor pueda operar dentro de los límites de

cabezal estático y de fricción, debe usarse otro tipo de

sistema de enfriamiento.

NOTA: Un cabezal estático excesivo (presión) de refrigerante

puede causar que haya fuga en el sello de la flecha de la

bomba de refrigerante. Un cabezal de fricción excesivo de

refrigerante (pérdida de presión) resulta en un enfriamiento del

motor insuficiente.

Se debe usar una manguera para radiador de 6 a 18 pulgadas

(152 a 457 mm) de largo, que cumpla con la SAE 20R1 o

un estándar equivalente, para conectar la tubería de

refrigerante al motor para absorber el movimiento y vibracióndel conjunto generador.

Es altamente recomendado que las mangueras del radiador

se fijen con dos abrazaderas de “par constante” de alto

grado en cada extremo para reducir el riesgo de la pérdida

repentina de refrigerante debido a que la manguera se resbale

bajo presión. Puede ocurrir un daño mayor al motor si se

opera sin refrigerante en el bloque por sólo unos pocos

segundos.

En la parte más baja del sistema debe localizarse una válvula

de drenado.

Se recomiendan las válvulas de esfera o compuerta (las

válvulas de globo son muy restrictivas) para aislar el motorde todo el sistema de manera que no tenga que drenarse

todo el sistema a fin de darle servicio al motor.

Recuerde que el conjunto generador debe impulsar

eléctricamente el ventilador del radiador, ventiladores de

ventilación, bombas de refrigerante y otros accesorios

requeridos para la operación en aplicaciones de enfriamiento

remoto. Por lo que la capacidad en kW que se gana por no

impulsar un ventilador mecánico generalmente se consume

con la adición de dispositivos eléctricos necesarios en el

sistema de enfriamiento remoto. Recuerde de agregar estas

cargas eléctricas a la carga total del conjunto generador.

Vea los Lineamientos Generales de Ventilación y las

Aplicaciones con Intercambiador de Calor o Radiador Remoto

ambos en esta sección, con relación a la ventilación del

cuarto del generador cuando se usa enfriamiento remoto.

Desaeración en Sistemas tipo Radiador Remoto

Se debe proporcionar un tipo de desaeración del tanque

superior del radiador (también conocido como un tanque

superior sellado) o tanque auxiliar. En este sistema, una porción

del flujo de refrigerante (aproximadamente el 5%) se envía al

tanque superior del radiador, arriba de la placa divisora. Esto

permite que el aire atrapado en el refrigerante se separe del

refrigerante antes que éste regrese al sistema. Considere lo

siguiente:

Las líneas de venteo del motor y del radiador deben subir

sin bajadas o trampas en las que se junte refrigerante y eviten

que el aire se ventee cuando se llene el sistema. Para corridas

largas se recomienda tubería de acero rígido o de poliestireno

de alta densidad, especialmente si es horizontal para evita

el pandeo entre los soportes.

La línea de llenado/recuperación también debe subir sinbajadas desde el punto más bajo en el sistema de tubería

a la conexión en el tanque superior del radiador o el tanque

auxiliar. No se debe conectar a él ninguna otra tubería. Este

arreglo permite que el sistema se llene de abajo hacia arriba

sin atrapar aire y sin dar un falso indicio de que el sistema

esté lleno. Con las conexiones apropiadas de la línea de

venteo y llenado, debe ser posible llenar el sistema cuando

menos a 5 gpm (19 l/min) (aproximadamente el flujo de una

manguera de jardín).

Radiador Remoto con Bomba Auxiliar de Refigerante

Se puede usar un radiador remoto con una bomba derefrigerante auxiliar (Figura 6 – 36) si la fricción del refrigerante

excede el valor máximo recomendado del fabricante del moto

y el cabezal estático está dentro de especificación. Además

de las consideraciones bajo Radiadores Remotos, considere

lo siguiente:

12Los datos para los motores Cummins están en el Power Suite.




Rev. mayo 20106-36

Figura 6–36. Radiador Remoto con Bomba de Refrigerante

Auxiliar y Tanque Auxiliar

Una bomba auxiliar y un motor deben dimensionarse para

cumplir con el flujo de refrigerante recomendado por el

fabricante del motor y desarrollar la presión suficiente para

superar el exceso del cabezal de fricción del refrigerante

calculado por el método mostrado en el ejemplo anterior.

NOTA: Un pie de cabezal de la bomba (datos del fabricante

de la bomba) es equivalente a 0.43 psi de cabezal de fricción

de refrigerante (pérdida de presión) o un pie de cabezal estático

de refrigerante (altura de columna de líquido).

Se debe conectar una válvula de compuerta de derivación

(las válvulas de globo son muy restrictivas) en paralelo con

la bomba auxiliar, por las siguientes razones:

Para permitir el ajuste del cabezal desarrollado por la

bomba auxiliar (la válvula se ajusta en una posición

parcialmente abierta para recircular algo del flujo de regreso

por la bomba).

Para permitir la operación del conjunto generador bajo

carga parcial si la bomba auxiliar falla (la válvula se ajusta

a una posición totalmente abierta).

La presión del refrigerante en la entrada de la bomba de

refrigerante del motor, medida mientras el motor esté

operando a velocidad nominal, no debe exceder el cabezal

estático máximo permisible en la Hoja de Especificaciones

recomendada del conjunto generador. También, para los

sistemas de enfriamiento de tipo de desaeración (conjuntos

generadores de 230/200 kW y más grandes), el cabezal de

la bomba auxiliar no debe forzar refrigerante por la línea de

recuperación hacia el tanque superior del radiador o el tanque

auxiliar. En cualquier caso, la válvula de derivación de la

bomba debe ajustarse para reducir la columna de la bomba

a un nivel aceptable.

Puesto que el motor del conjunto generador no tiene que

impulsar mecánicamente un ventilador para radiador, puede

haber capacidad adicional en KW a la salida del conjunto

generador. Para obtener la potencia neta disponible del

conjunto generador, sume la carga del ventilador indicada

en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador a la

potencia nominal del conjunto. Recuerde que el conjunto

generador debe impulsar eléctricamente el ventilador del

radiador remoto, ventiladores de ventilación, bombas de

refrigerante y otros accesorios requeridos para que el conjuntoopere en aplicaciones de radiador remoto. Así, la capacidad

en kW ganada por no impulsar un ventilador mecánico

generalmente se consume por la adición de dispositivos

eléctricos necesarios en el sistema de enfriamiento remoto.

Radiador Remoto con Pozo Caliente

Se puede usar un radiador remoto con un pozo caliente (Figura

6–37 ) si la altura del radiador sobre la línea de centro del

cigüeñal excede el cabezal estático permisible del refrigerante

en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador

recomendado. En un sistema de pozo caliente, la bomba de

refrigerante del motor circula el refrigerante entre el motor y elpozo caliente y una bomba auxiliar circula refrigerante entre el

pozo caliente y el radiador. Un sistema de pozo caliente exige

un diseño cuidadoso.

Además de las consideraciones de Radiador Remoto, considere

lo siguiente:

El fondo del pozo caliente debe estar arriba de la salida de

refrigerante del motor.




Rev. mayo 20106-37

El flujo de refrigerante por el circuito del pozo caliente/radiador

debe ser aproximadamente el mismo que el flujo de

refrigerante a través del motor. El radiador y la bomba auxiliar

deben dimensionarse proporcionalmente. El cabezal de la

bomba debe ser suficiente para sobreponerse a la suma del

cabezal estático y de fricción en el circuito del pozo

caliente/radiador.

NOTA: Un pie de columna de la bomba (datos del fabricante

de la bomba) es equivalente a 0.43 psi de columna de fricción

de refrigerante (pérdida de presión) o un pie de columna estática

de refrigerante (altura de columna de líquido).

La capacidad de contención de líquido del pozo caliente no

debe ser menos que la suma de los siguiente volúmenes:

1/4 del volumen de refrigerante bombeado por minuto por

el motor (o sea, 25 galones si el flujo es de 100 gpm) (100

litros si el flujo es de 400 l/min), más

1/4 del volumen de refrigerante bombeado por minuto por

el radiador (o sea, 25 galones si el flujo es de 100 gpm) (100

litros si el flujo es de 400 l/min), más

El volumen requerido para llenar el radiador y tubería, másel 5% del volumen total del sistema para la dilatación térmica.

Se requiere de un diseño cuidadoso de las conexiones de

entrada y salida y de las divisiones para minimizar la turbulencia

del refrigerante, permitir una desaeración libre y maximizar

el mezclado de los flujos de refrigerante del motor y el

radiador.

El refrigerante debe bombearse del tanque inferior del radiador

y regresarse por el tanque superior, de otra manera la bomba

no podrá llenar completamente el radiador.

La bomba auxiliar debe estar más abajo que el nivel bajo de

refrigerante en el pozo caliente para que siempre esté cebada.

El radiador debe contar con una válvula de restricción dealivio de vacío para permitir que se drene al pozo caliente.

El pozo caliente debe tener un tapón respiradero de alto

volumen para permitir que el nivel de refrigerante baje al

llenarse la bomba auxiliar el radiador y la tubería.

Figura 6 – 37. Radiador Remoto con Pozo Caliente y Bomba

de Refrigerante Auxiliar

Recuerde que el conjunto generador debe impulsar

eléctricamente el ventilador del radiador remoto, bombas de

refrigerante y otros accesorios requeridos para la operación

en aplicaciones de enfriamiento remoto. Así, la capacidad

en kW ganada por no impulsar un ventilador mecánico

generalmente se consume con la adición de los dispositivos

eléctricos necesarios en el sistema de enfriamiento remoto

Recuerde agregar estas cargas eléctricas a la carga total

requerida del conjunto generador.

Enfriamiento del Motor Multi-CircuitoRadiadores Remotos

Algunos diseños de motor incorporan más de un circuito de

enfriamiento y entonces requieren de más de un radiador

remoto o circuito de intercambiador de calor para aplicaciones

de enfriamiento remoto. Estos motores aplican varios enfoques

para lograr el Postenfriamiento de Baja Temperatura (LTA) de

aire de admisión para la combustión. Una razón primaria atrás

de la creación de estos diseños es su efecto en la mejora de

los niveles de emisiones de escape. No todos estos diseños

de motor, sin embargo, se adaptan fácilmente al enfriamiento

remoto.




Rev. mayo 20106-38

Dos Bombas, Dos Circuitos

Un metodo común para el postenfriamiento de baja temperatura

es contar con dos circuitos de enfriamiento completos y por

separado con dos radiadores, dos bombas de refrigerante y

refrigerante líquido por separado para cada uno. Un circuito

enfría las camisas de agua del motor, el otro enfría el aire de

admisión para combustión después del turbocargador. Para

el enfriamiento remoto, estos motores requieren de dos

radiadores o intercambiadores de calor remotos y separados.

Cada uno tiene sus propias especificaciones de temperaturas,

restricciones de presión, disipación de calor, etc. que se deben

satisfacer en los sistemas remotos. Estos datos están

disponibles con el fabricante del motor. Esencialmente, se

deben diseñar dos circuitos, cada uno exige de todas las

consideraciones y debe satisfacer todos los criterios de un

sistema remoto sencillo. Vea la Figura 6–38.

Nota: La localización del radiador para el circuito LTA puede

ser crítica para lograr la remoción adecuada de la energía

calorífica requerida para este circuito. Cuando los radiadores

LTA y de camisa de agua se colocan uno detrás del otro con

un ventilador único, el radiador LTA debe colocarse antes enel flujo de aire para que el aire más frío pase por él.

Una Bomba, Dos Circuitos

Ocasionalmente los diseños del motor logran el postenfriamiento

de baja temperatura con el uso de dos circuitos de enfriamiento

dentro del motor, dos radiadores pero sólo una bomba de

refrigerante. Estos sistemas no se recomiendan para

aplicaciones de enfriamiento remoto debido a la dificultad de

lograr flujos de refrigerante balanceados y con esto el

enfriamiento apropiado de cada circuito.

Postenfriamiento Aire-a-AireOtro método para lograr el postenfriamiento de baja temperatura

es usar un circuito de enfriamiento del radiador aire-aire en

lugar de un diseño aire-a-líquido descrito antes. Estos diseños

envían el aire turbocargado a través de un radiador para enfriarlo

antes que entre al (los) múltiple(s) de admisión. Estos sistemas

generalmente no se recomiendan para el enfriamiento remoto

por dos razones. Primera, toda la tubería del sistema y el

radiador operan bajo presión turbocargada. Aún la fuga más

pequeña en este sistema disminuiría significativamente la

eficiencia del turbocargador y es inaceptable. Segunda, la

longitud del tubo de aire al radiador y de regreso crea un atraso

de tiempo en el desempeño del turbocargador y resulta

potencialmente en pulsos de presión que impedirían el

desempeño apropiado del motor.

Radiadores para Aplicaciones de Radiadores Remotos

Radiadores Remotos

Los radiadores remotos están disponibles en un número de

configuraciones para aplicaciones en conjuntos generadores.

En todos los casos, el radiador remoto usa un ventilador

impulsado por un motor eléctrico que debe alimentarse

directamente de las terminales de salida del conjunto generador.

Se debe instalar un tanque de expansión en el punto más alto

del sistema de enfriamiento. La capacidad del tanque debe

ser cuando menos del 5% de la capacidad total del sistema

de enfriamiento. El tapón de presión instalado ahí se selecciona

basándose en la dimensión del radiador. Las líneas de venteo

pueden también necesitarse tender al tanque de expansión.

Una mirilla es una característica deseable para mostrar el nivel

de refrigerante en el sistema. Debe marcarse para mostrar el

nivel normal frío y caliente. Un interruptor de nivel de refrigerante

es una característica deseable para indicar una potencial falladel sistema cuando el nivel de refrigerante está bajo.

Algunas instalaciones de radiador remoto operan con

ventiladores de radiador controlados termostáticamente. Si

éste es el caso, el termostato normalmente se monta en la

entrada del radiador.




Rev. mayo 20106-39

Figura 6–38. Un Radiador Remoto Horizontal y Radiador

Postenfriador

Los radiadores pueden ser bien sea de tipo horizontal (el núcleo

del radiador está paralelo con la superficie de montaje) o de

tipo vertical (el núcleo del radiador está perpendicular a la

superficie de montaje) (Figura 6–38 ). Los radiadores horizontales

a menudo se seleccionan porque permiten que la fuente de

ruido más grande en el radiador (el ruido mecánico del ventilador)

se dirija hacia arriba, donde es posible que no haya receptores

que puedan ser perturbados por el ruido. Sin embargo, los

radiadores horizontales se pueden desactivar con la cubierta

de nieve o la formación de hielo, por lo que a menudo no se

usan en climas fríos.

Los radiadores remotos requieren de poco mantenimiento,

pero cuando se usan, si se impulsan con banda, el

mantenimiento anual debe incluir la inspección y el apretado

de las bandas de ventilador. Algunos radiadores pueden usar

baleros con grasa que requieren de mantenimiento regular.

Asegúrese que las aletas del radiador estén limpias y sin

obstrucción con suciedad u otros contaminantes.

Intercambiador de Calor Montado en el Patín

El motor, bomba e intercambiador líquido a líquido forman un

sistema cerrado a presión (Figura 6–39 ). El refrigerante del

motor y el agua de enfriamiento cruda (el lado “frío” del sistema)

no se mezclan. Considere lo siguiente:

El cuarto de equipo del conjunto generador requiere de un

sistema de ventilación energizado. Vea Ventilación en esta

sección para obtener la información sobre el volumen de

aire requerido para lograr una ventilación apropiada.

Puesto que el motor del conjunto generador no tiene que

impulsar mecánicamente un ventilador de radiador, puede

existir capacidad adicional en la salida del conjunto generador

Para obtener la potencia neta disponible del conjunto

generador, agregue la carga del ventilador indicada en la

Hoja de Especificaciones del conjunto generador a la potencia

del conjunto. Recuerde que el conjunto generador debe

impulsar eléctricamente el ventilador del radiador remoto,

ventiladores de ventilación, bombas de refrigerante y otros

accesorios requeridos por el conjunto para operar en

aplicaciones de radiador remoto. Así, la capacidad ganada

en KW por no impulsar un ventilador mecánico generalmente

se consume con la adición de los dispositivos eléctricos

necesarios en el sistema de enfriamiento remoto.

Figura 6–39. Enfriamiento con Intercambiador de Calor

Montado en Planta

Se debe contar con una válvula reductora de presión si la

presión de la fuente de agua en el lado frío del sistema

excede la presión nominal del intercambiador de calor.Consulte el fabricante del intercambiador de calor para

obtener la información de éste13.

El intercambiador de calor y la tubería de agua deben

protegerse del congelamiento si la temperatura ambiente

puede caer a menos de 32 ºF (0 ºC).

Las opciones recomendadas incluyen una válvula de agua

termostática (no eléctrica) para modular el flujo de agua en

respuesta a la temperatura del refrigerante y una válvula de

paso energizada con la batería normalmente cerrada (NC)

para cerrar el agua cuando el conjunto no esté operando.

13Los datos para los intercambiadores de calor proporcionados en los productos Cummins

Power Generation que se proporcionan con intercambiadores de calor montados en plantaestán disponibles en el Cummins Power Suite.




Rev. mayo 20106-40

Debe haber suficiente flujo de agua cruda para eliminar el

Calor Rechazado del Refrigerante indicado en la Hoja de

Especificaciones del conjunto generador. Note que por cada

1 ºF de elevación en la temperatura, un galón de agua

absorbe aproximadamente 8 BTU (calor específico). También,

se recomienda que el agua cruda que sale del intercambiador

de calor no exceda los 140 ºF (60 ºC). Por lo tanto:

Donde:

T = Elevación de temperatura del agua por el núcleo

c = calor específico del agua

Si un conjunto rechaza 19,200 BTU por minuto y la

temperatura de entrada del agua cruda es de 80 ºF,

permitiendo una elevación de la temperatura del agua de 60

ºF:

Agua Cruda Requerida = 19,200 = 40gpm

60 • 8

Sistemas de Intercambiador de Calor Doble

Los sistemas de enfriamiento de intercambiador de calor doble

(Figura 6–40 ) pueden ser difíciles de diseñar e implementar,

especialmente si un sistema de enfriamiento secundario como

un radiador se usa para enfriar el intercambiador de calor. En

estas situaciones el dispositivo remoto puede ser

significativamente más grande de lo esperado, ya que el cambio

de temperatura a través del intercambiador de calor esrelativamente pequeño. Estos sistemas deben diseñarse para

la aplicación específica, considerando los requisitos del motor,

intercambiador de calor líquido a líquido y el intercambiador

de calor remoto14.

Figura 6–40. Sistema de Intercambiador de Calor Doble (con

Enfriador Secundario Líquido a Aire)

Aplicaciones de Torre de Enfriamiento

Los sistemas de torre de enfriamiento se pueden usar en

aplicaciones donde la temperatura ambiente no cae a menos

del congelamiento y donde el nivel de humedad es lo

suficientemente bajo para permitir la operación eficiente del

sistema. El arreglo típico del equipo se muestra en la Figura

6–41.

Los sistemas de torre de enfriamiento típicamente utilizan un

intercambiador de calor montado en el patín cuyo lado “frío”

va conectado a la torre de enfriamiento. El balance del sistema

se compone de una bomba de agua “cruda” (la bomba de

enfriamiento del motor hace circular el refrigerante en el lado

“caliente” del sistema) para bombear el agua de enfriamiento

al remate de la torre de enfriamiento, donde se enfría por

evaporación y luego se regresa al intercambiador de calor del

conjunto generador. Fíjese que el sistema requiere de medidas

para recuperar el agua, ya que la evaporación continuamente

reduce la cantidad de agua de enfriamiento en el sistema. Ellado “caliente” del sistema del intercambiador de calor es similar

al descrito antes bajo el intercambiador de calor montado en

el patín.

Enfriamiento de Combustible con Radiadores Remotos

Los conjuntos generadores ocasionalmente incluyen enfriadores

de combustible para satisfacer los requisitos para motores

específicos. Si un motor está equipado con un enfriador de

combustible por separado, estos requisitos de enfriamiento

deben incluirse en el diseño del sistema de enfriamiento. A

menudo no es posible y a menudo es contra el código conectar

14Los intercambiadores de calor montados en el patín proveídos por Cummins Power

Generation típicamente no son adecuados para usarse en aplicaciones de intercambiador

de calor doble. Los arreglos de intercambiador de calor doble requieren de componentes

cuidadosamente hermanados.




Rev. mayo 20106-41

el combustible a un lugar remoto. Un enfoque sería incluir un

radiador y ventilador para en enfriamiento del combustible

dentro del espacio del generador y tomar en cuenta la disipación

de calor en el diseño de la ventilación del cuarto. Otro podría

ser un intercambiador de calor tipo sistema de enfriamiento

de combustible utilizando un radiador remoto o un suministro

de agua por separado para el lado del refrigerante.

Figura 6–41. Diagrama Representativo de la Aplicación de

Torre de Enfriamiento

Cálculos de Dimensión del Tubo de Enfriqamiento

La distribución preliminar de la tubería para un sistema de

enfriamiento con radiador remoto que aparece en la Figura

6–35 pide 60 pies de tubo de diámetro de 3 pulgadas, tres

codos largos, dos válvulas de compuerta para aislar el radiador

para darle servicio al motor y una te para conectar la línea de

llenado/recuperación. La Hoja de Especificaciones del conjunto

generador recomendado indica que el flujo de refrigerante es

de 123 gpm y que la columna de fricción permisible es de 5

psi.

Este procedimiento involucra determinar la pérdida de presión

(columna de fricción) causada por cada elemento y luego

comparar la suma de las pérdidas de presión con la columna

de fricción máxima permisible.

1. Determine la pérdida de presión en el radiador consultando

los datos del fabricante del radiador. Para este ejemplo,

suponga que la pérdida de presión es de 1 psi con un flujo

de 135 gpm.

2. Encuentre las longitudes equivalentes de todas las conexiones

y válvulas usando la Tabla 6–5 y súmelas al tendido total de

tubo recto.

Tres codos largos – 3 x 5.2 15.6

Dos válvulas de compuerta (abiertas) – 2 x 1.7 3.4

Te (recta) 5.2

60 pies de tubo recto 60.0

Longitud equivalente de tubo (pies) 84.2

3. Encuentre la contra-presión al flujo dado por unidad de

longitud del tubo para el diámetro de tubo nominal usado

en el sistema. En este ejemplo, se usa tubo de 3 pulgadas

nominal. Siguiendo las líneas quebradas en la Figura 6–42

el tubo de 3 pulgadas causa una pérdida de presión de

aproximadamente 1.65 psi por 100 pies de tubo.

4. Calcule la pérdida de presión el la tubería como sigue:

Pérdida de la tubería = 84.2 pies x 1.65 psi = 1.39 psi

100 pies

5. La pérdida total del sistema es la suma de las pérdidas de

la tubería y el radiador:

Pérdida de presión total= 1.39 psi tubería +1.00 psi radiador= 2.39 ps

6. El cálculo para este ejemplo indica que la distribución del

sistema de enfriamiento de radiador remoto es adecuada

en términos de la columna de fricción del refrigerante ya que

no es mayor que la permisible. Si un cálculo indica una

columna de fricción excesiva del refrigerante , repita el cálculo

usando el tubo de medida mayor siguiente. Compare las

ventajas y desventajas de usar un tubo más grande con las

de usar una bomba de refrigerante auxiliar.

Tabla 6–5. Longitudes Equivalentes de Conexiones de Tubería

y Válvulas en Pies (Metros)




Rev. mayo 20106-42

FLUJO DE REFRIGERANTE – galones US por minuto (litros/min)

Figura 6–42. Pérdidas de Presión por Fricción para Tubos de

Diámetro en Pulgadas (mm)

Tratamiento del Refrigerante

Se mezclan anticongelante (base etilen o propilen glicol) y agua

para bajar el punto de congelamiento del sistema de enfriamientoy subir el punto de ebullición. Consulte la Tabla 6–7 para

determinar la concentración de etilen o propilen glicol necesario

para proteger contra la temperatura ambiente más fría esperada.

Para la mayoría de las aplicaciones se recomiendan porcentajes

de mezcla de anticongelante/agua en el rango de 30/70 a

60/40.

NOTA: El anticongelante con base de propilen glicol es menos

tóxico que el anticongelante con base de etileno, ofrece una

superior protección a la camisa y elimina algunos requisitos

de reporte por derrame y desecho. Sin embargo, no es un

refrigerante tan efectivo cono el etilen glicol, por lo que la

capacidad del sistema (temperatura máxima de operación a

plena carga) disminuye en algo con el uso del propilen glicol.

Los conjuntos generadores de Cummins Power Generation,

de 125/100 kW y más grandes, están equipados con elementos

de filtrado y tratamiento de refrigerante para minimizar la

contaminación y la corrosión del sistema de refrigerante. Son

compatibles con la mayoría de las formulaciones de

anticongelante. Para conjuntos más pequeños, el anticongelante

debe contener un inhibidor de corrosión.

Los conjuntos generadores con motores que tienen camisas

de cilindro reemplazables requieren de aditivos de refrigerante

complementarios (SCA) para protegerlos contra el picado y

corrosión de camisas, como se especifica en los manuales del

operador del motor y conjunto generador.

Ventilación

Generalidades

La ventilación del cuarto del conjunto generador es necesaria

para proporcionar aire de combustión al motor, eliminar el calor

emitido por el conjunto generador y cualquier otro equipo en

el cuarto y desalojar las emanaciones de gases peligrosos.

NOTA: La frase “cuarto del conjunto generador” y el término

“cuarto” se usaran a lo largo de esta sección. Sin embargo,

los principios tratados aquí se aplican a cualquier medio de

cubrir el conjunto generador. Para los propósitos de esta

sección, considere “cuarto” sinónimo de “casa de fuerza”,

“cubierta”, “contenedor”, “caseta”,”cabina” etc.

Un diseño y/o instalación deficientes del sistema de ventilaciónpueden llevar a los siguientes problemas:

Condiciones peligrosas para el personal del cuarto del

conjunto generador (si es aplicable).

Altas temperaturas alrededor del conjunto que pueden llevar

a un pobre desempeño y sobrecalentamiento.

Operación pobre en climas fríos si la instalación permite la

exposición de la unidad a temperaturas frías.

Problemas con otro equipo en el cuarto que puede ser

sensible a las temperaturas altas o bajas.

RequerimientosLos múltiples de escape y turbocargadores del motor no

deben aislarse. (Vea Determinar los Requisitos del Flujo

de Aire, página 6 – 66).

No se debe usar aislamiento rígido en las juntas de expansión.

(Vea Determinar los Requisitos del Flujo de Aire, página

6 – 66).

El calor de otras fuentes se debe considerar en el diseño del

sistema de ventilación. (Vea Determinar los Requisitos del

Flujo de Aire, página 6 – 66).




Rev. mayo 20106-43

La entrada /salida del cuarto:

Asegura el flujo de aire total de combustión y ventilación

a través del cuarto. (VeaRequisitos del Diseño de Entrada

y Salida de la Ventilación del Cuarto, página 6–73).

Permitirá la circulación de aire a través de todo el conjunto

generador desde el extremo del alternador al extremo del

radiador (Vea Lineamientos del Diseño de la Entrada y

Salida, página 6–74).

Tomará/descargará el aire de ventilación directamente

desde / hasta el exterior. (Vea Lineamientos del Diseño

de la Entrada y Salida, página 6–74).

Permitirá que la cantidad de aire fresco requerida fluya a

través de cada sistema en una instalación múltiple. (Vea

Ventilar Conjuntos Generadores Múltiples, página 6 –

78).

El fabricante de los louvers debe ser consultado para obtener

los límites de velocidad del aire (Vea Calcular el Área de

Flujo Efectiva de Entrada / Salida, página 6 – 74).

Los ductos de descarga del radiador serán auto-soportados

(Vea Lineamientos del Diseño de la Entrada y Salida,

página 6–74).

El sistema de ventilación se diseñará para obtener unaoperación aceptable con todas las puertas de acceso /

servicio cerradas. Todas las puertas permanecerán cerradas

durante la operación del conjunto generador para mantener

el flujo de ventilación diseñado. (Vea Presión Negativa en

el Cuarto del Conjunto Generador , página 6–75).

La línea del respiradero del cárter del motor debe seguir una

ruta de tal manera que las emanaciones de vapor no

obstruyan el equipo. (Vea Ventilación del cárter del Motor ,

página 6–76).

Si se modifica el respiradero del motor, la presión se medirá

a la potencia nominal. La presión debe ser positiva pero no

exceder 3 pulgadas de agua (0.75 kPa) (Vea Ventilación delcárter del Motor , página 6–76).

Para paquetes de radiador / ventilador montados en el

conjunto, la restricción de flujo de aire total del cuarto del

conjunto generador no excederá el valor máximo mencionado

en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. (VeaRestricción

del Flujo de Aire, página 6–76).

Los louvers deberán abrir inmediatamente con el arranque

del conjunto generador para instalaciones de emergencia /

en standby. En climas fríos, los louvers pueden abrir

parcialmente sólo para permitir el aire de combustión y

controlar para modular la temperatura en el cuarto. (Vea

Operación de los Louvers, página 6–78).

Si se instala un muro de bloqueo, será localizado no más

cerca de una distancia igual a 1X la altura de la persiana de

descarga del edificio. Para obtener un desempeño óptimo

el muro debe localizarse aproximadamente a 3X la altura de

la persiana de descarga del edificio. (Vea Muros de Bloqueo

página 6–80).

Se incluirá un difusor de giro y drenado en cualquier instalación

de muro de bloqueo. (Vea Muros de Bloqueo, página 6–80)

Si se instalan filtros para el sistema de ventilación, se contará

con un sistema para detectar filtros tapados. (Vea Filtrado

del Aire de Ventilación, página 6–81).

Recomendaciones

La tubería de escape y los mofles deben aislarse. (Vea el

requisito anterior con relación a los múltiples y turbocargadores

– Determinando los Requerimientos del Flujo de Aire,

página 6–66).

La temperatura máxima en el exterior debe medirse cerca

de la entrada de aire. (Vea Determinando los

Requerimientos del Flujo de Aire, página 6–66).La velocidad de aire debe limitarse a 500 – 700 pies/minuto

(150 – 220 metros/minuto) para evitar el ingreso de lluvia /

nieve. Vea los requerimientos anteriores con relación a los

límites de los louvers sobre la velocidad del aire. (Vea

Calculando el Área de Flujo Efectiva de Entrada / Salida

página 6–74).

Recomendaciones de la localización de entrada / salida de

cuarto (Vea Lineamientos del Diseño de Entrada y Salida

página 6–74):

La entrada no debe localizarse cerca de la salida del

escape del motor.

La entrada y salida no deben localizarse en la mismapared.

La salida debe localizarse tan alta como sea posible y la

entrada debe localizarse tan baja como sea posible, a la

vez de mantener el flujo de aire fresco a través del conjunto

generador.

La salida debe localizarse en el lado a favor del viento de

edificio.

El equipo de combustión adicional no debe localizarse en e

cuarto del conjunto generador. (Vea Presión Negativa en

el Cuarto del Conjunto Generador , página 6 – 75).




Rev. mayo 20106-44

Determinando los Requerimientos del Flujo de Aire

Use el siguiente método para determinar los requerimientos

del flujo de aire del cuarto del conjunto generador.

PASO 1: Determine del Conjunto Generador el Calor

Emitido al Cuarto.

El motor y el alternador emiten calor al cuarto del conjunto

generador. En la Figura 6–43, este calor se identifica como

QGS

. Consulte la Hoja de Datos del Conjunto Generador para

determinar la cantidad de calor, como se muestra en la Figura

6–44. Para el ejemplo del conjunto generador Cummins DFXX

en standby mostrado en la Figura 6–44, QGS

es 5530.0

BTU/min (5.9 MJ/min).

Figura 6–43. Calor Emitido al Cuarto del Conjunto Generador

(QGS

)

PASO 2: Determine el Calor Emitido al Cuarto por el

silenciador y la Tubería de Escape.

El silenciador y la tubería de escape emiten calor al cuarto delconjunto generador, como aparece en la Figura 6–45. Use la

Tabla 6–6 para estimar la cantidad.

Para el sistema que aparece en la Figura 6 – 45, suponga

que hay 10 pies de tubería de escape sin aislamiento de 5

pulgadas de diámetro (3 metros de 127 mm de diámetro) y un

silenciador sin aislamiento en el cuarto del conjunto generador.

De la Tabla 6–6, se puede determinar el calor irradiado de la

tubería (QP ) y el silenciador (Q

M ):

Figura 6–44. Ejemplo de Hoja de Especificación de Conjunto

Generador DFXX

Figura 6–45. Calor Emitido al Cuarto por el silenciador y la

Tubería de Escape

Note que los valores dados en la Tabla 6–6 y las ecuaciones

del ejemplo son para tubería de escape y silenciadores sin

aislamiento. Cummins recomienda aislar la tubería de escape

y los silenciadores para reducir la cantidad de calor irradiado

al cuarto. Los paquetes de radiador montados en el conjunto




Rev. mayo 20106-45

PASO 4: Calcule el Calor Total Emitido al Cuarto de

Todas las Fuentes

Para encontrar el calor total emitido al cuarto del conjunto

generador, sume todos los valores de los pasos 1–3:

Para el sistema del ejemplo,

PASO 5: Determine la Máxima Elevación de Temperatura

Aceptable del Cuarto

Para determinar la elevación de temperatura máxima del cuarto

del conjunto generador primero determine la temperatura

máxima en el exterior (MAX TEXTERIOR) y la temperatura de

cuarto máxima aceptable (MAX TCUARTO). La temperatura

máxima exterior es la temperatura máxima posible en la región

geográfica. Idealmente, esta temperatura se mide cerca de la

entrada de aire del cuarto del conjunto generador. Lastemperaturas cerca de las edificaciones pueden ser

significativamente mayores que las temperaturas en espacios

abiertos.

La temperatura máxima exterior debe medirse cerca de la

entrada de aire.

Para determinar la temperatura del cuarto máxima aceptable

consulte los códigos de edificación, ordenamientos locales,

especificaciones de detección de incendios, máxima

temperatura de operación del conjunto generador antes del

derrateo por altitud, capacidad del sistema de enfriamiento yotros factores. Recuerde que el conjunto generador puede no

ser el equipo más sensible a la temperatura en el cuarto. Las

temperaturas del cuarto máximas aceptables se pueden defini

con los límites de operación del otro equipo.

La elevación de temperatura del cuarto del conjunto generado

máxima aceptable es:

T = MaxT CUARTO

– Max T EXTERIOR

suministrados de planta están diseñados y desarrollados bajo

la suposición que la tubería de escape estará protegida /

aislada. Como regla de dedo, para los sistemas aislados1, use

el 30% de los valores de calor dados en la Tabla 6–6.

Aislar los múltiples de escape y turbocargadores del motor

puede causar daños. Además, el aislamiento rígido no se

puede usar en las juntas de expansión. Para obtener detalles

adicionales, vea la sección Sistema de Escape de este manual

o póngase en contacto con el distribuidor Cummins local para

acceder al AEB 60.05.

La tubería de escape y los silenciadores deben aislarse.

Los múltiples de escape y los turbocargadores del motor no

deben ser aislados.

El aislamiento rígido no se debe usar en las juntas de

expansión.

Tabla 6–6. Calor Estimado Irradiado de Tubería de Escape y

Mofles15

PASO 3: Determine el Calor Emitido al Cuarto por Otras

Fuentes de Calor

El calor de otras fuentes se debe considerar en el diseño del

sistema de ventilación.

Otras fuentes incluyen el conmutador, bombas, compresores,

iluminación, calor solar a través de las ventanas y cualquier

otro equipo que produzca calor. En las siguientes ecuaciones,

este calor se identifica como Q AUX

.

Para el sistema del ejemplo, suponga que no existen fuentes

de calor adicionales en el cuarto del conjunto generador.

15Los empleados de Cummins pueden acceder al Reporte Técnico Cummins 9051-2005-





Rev. mayo 20106-47

PASO 8: Ajuste el Flujo de Aire por Altitud

La densidad del aire disminuye al aumentar la altitud. Un

conjunto generador que opera a una gran altitud requiere de

más flujo de aire volumétrico que un conjunto generador que

opera al nivel del mar para mantener el flujo de masa de aire

equivalente. Aumente el flujo de aire del Paso 7 un 3% por

cada 1000 pies (305 metros) arriba del nivel del mar para

mantener una ventilación adecuada. Use la siguiente ecuación:

Donde V ADJ = flujo de aire ajustado por la altitud; cfm (m3 /min)

Alt = altitud en el sitio de la instalación; ft (m)

AltREF

= altitud de referencia; 1000 ft (305 m)

V TOT

= flujo de aire total requerido en el Paso 7; cfm (m3 /min).

Suponga que el sistema del ejemplo se va a instalar a una altitud

de 5000 pies (1524 metros).

Este valor final (V ADJ

) es el flujo de aire real requerido en las

condiciones del sitio. Los proveedores de equipo de ventilación

pueden requerir detalles adicionales para especificar el equipo

apropiado para la instalación.

PASO 9: Determine los Requerimientos del Ventilador

de Ventilación Auxiliar

Si el conjunto generador tiene un radiador y ventilador instalado en planta, obtenga los valores de “Aire de

Enfriamiento del Radiador” o “Flujo de Aire del Sistema de

Enfriamiento” de la Hoja de Datos del Conjunto Generador .

Este es el flujo de aire que el ventilador montado en el conjunto

proveerá. Para el ejemplo de conjunto generador Cummins

DFXX en standby mostrado en la Figura 6–48, este valor es

22700.0 cfm (642.4 m3 /min).

Figura 6–48. Ejemplo de Hoja de Especificaciones del Conjunto

Generador DFXX

Compare el requerimiento de flujo de aire total (VADJ) obtenido

en el Paso 8 con el valor del “Flujo de Aire del Sistema de

Enfriamiento” de la información técnica del conjunto generador

Si V ADJ

es menor que el valor de “Aire de Enfriamiento del

Radiador”, el ventilador montado en el conjunto proveerá más

flujo de aire de ventilación que el necesario y no se requiere

de ventiladores auxiliares. Esto supone que la restricción deflujo de aire total está dentro de los límites. (Vea Restricción

del Flujo de Aire, página 6–76).

Si V ADJ

es mayor que el valor de “Aire de Enfriamiento del

Radiador”, el ventilador montado en el conjunto no proveerá

el flujo de aire de ventilación necesario y se requerirá de

ventiladores auxiliares. Los ventiladores auxiliares deben

compensar la diferencia de flujo de aire entre V ADJ

y el valor

del “Flujo de Aire del Sistema de Enfriamiento”. El ventilador

auxiliar debe dimensionarse y localizarse de tal manera que

complemente el ventilador montado en el conjunto y no competi

con él por aire.

Si el sistema de ejemplo estuviera equipado con un radiador

y ventilador instalado en planta, V ADJ

= 39680 cfm (1126

m3 /min) es mayor que el valor de “Aire de Enfriamiento del

Radiador” de 22700.0 cfm (642.4 m3 /min), por lo que se

requerirán ventiladores auxiliares para el cuarto del conjunto

generador. Estos ventiladores necesitarían entregar 39680

cfm – 22700 cfm = 16980 cfm (1126 m3 /min – 642.4 m3 /min

= 483.6 m3 /min).




Rev. mayo 20106-48

Nota: Este ejemplo presenta circunstancias extremas. En la

mayoría de las aplicaciones, los ventiladores montados en el

conjunto podrán proveer el flujo de aire requerido. Sin embargo,

estos cálculos deben hacerse para verificar que el ventilador

es el adecuado.

Si el conjunto generador no tiene un radiador y ventilador

instalados en planta, los ventiladores instalados en el cuarto

del conjunto generador se requerirán para proporcionar el flujo

de aire total calculado en el Paso 8.

Si el sistema del ejemplo no estuviera equipado con un radiador

y ventilador instalados en planta, los ventiladores instalados

en el cuarto del conjunto generador necesitarían proveer 39680

cfm (1126 m3 /min) de flujo de aire.

Requerimientos del Diseño de Entrada y Salida de la

Ventilación del Cuarto

Las entradas y salidas del cuarto deben aceptar el flujo de

aire total a través del cuarto.

Si el conjunto generador tiene un radiador y ventilador instalado

de fabrica, el flujo de aire total a través del cuarto del conjunto

generador es el flujo de aire de ventilación requerido en el Paso

8 antedicho (V ADJ) o el “Flujo de Aire del Sistema de Enfriamiento”

del Paso 9, lo que sea mayor. Un sistema de ejemplo aparece

en la Figura SIN TÍTULO.

Si el conjunto generador no tiene un radiador y ventilador

instalado de fabrica, el flujo de aire total a través del cuarto del

conjunto generador es el flujo de aire de ventilación requerido

del Paso 8 anterior (V ADJ). Un sistema de ejemplo aparece en

la Figura 6–50.

Figura 6 – 49. Ejemplo de Sistema de Ventilación para Radiador

y Ventilador Instalado en fabrica

Figura 6–50. Ejemplo de Sistema de Ventilación de Enfriado

Remoto con Radiador y Ventilador No Instalado en fábrica.

( NOTA: el sistema de enfriamiento no aparece en esta ilustración)

Calculando el Área de Flujo Efectiva de Entrada/Salida

La velocidad del aire debe estar limitada a 500 – 700

pie/minuto (2.5 – 3.6 metros por segundo) para evitar el

ingreso de la lluvia / nieve.

Para instalaciones con louvers, infórmese con el fabricante

de los louvers de los límites de velocidad del aire.




Rev. mayo 20106-49

Típicamente, limitar la velocidad del aire a 500 – 700 pie/minuto

(2.5 – 3.6 metros/segundo) ayuda a evitar que la lluvia y la

nieve entren al cuarto del conjunto generador. Para instalaciones

con louvers, asegúrese de revisar con el fabricante de los

louvers para obtener los requisitos de velocidad del aire.

Los louvers o pantallas en las aberturas de entrada y salida de

aire restringen el flujo de aire y varían ampliamente en el

desempeño. Un ensamble de louvers con deflectores angostos,

tiende a tener más restricción que uno de deflectores amplios.

Debe usarse el área abierta efectiva especificada por el fabricante

de la persiana o pantalla.

Se puede calcular el área de flujo efectiva requerida de la

entrada y/o salida:

Donde A = área de flujo efectiva; ft2 (m2 )

V = flujo volumétrico; cfm (m3 /min)

S = velocidad del aire; ft/min (m/min).

Para el sistema del ejemplo de la parte 1, suponga que se

usan persianas de entrada y salida y el fabricante de persianas

exige que la velocidad del flujo de aire se limite a 400 pies/minuto

(122 metros/minuto).

Se requerirán louvers con un área de flujo efectivo de 99.2 ft2

(9.2 m2 ).

Guías para el Diseño de Entrada y SalidaEstos requerimientos y recomendaciones ayudan a entregar

la cantidad de aire requerida por el conjunto generador y

mantener la integridad del sistema.

Las entradas y salidas se localizarán de tal manera que el

aire fluya a través de todo el conjunto generador desde el

extremo del alternador hasta el extremo del radiador.

El aire de ventilación se tomará directamente del exterior y

se descargará directamente al exterior.

Los ductos de descarga del radiador tendrán apoyos

independientes.

La entrada y salida no se deben localizar en el mismo muro.

La entrada no debe localizarse cerca de la salida de los

gases de escape.

Las salidas deben localizarse tan altas como sea posible y

las entradas tan bajas como sea posible, mientras que

mantienen el flujo de aire fresco a través de todo el conjunto

La salida debe localizarse en el lado a favor del viento

dominante del edificio.

Las vistas “superiores” de distribuciones del cuarto

recomendadas, aceptables e inaceptables se muestran en la

Figura 6–51. Las vistas “laterales” de vistas de la distribución

del cuarto recomendadas e inaceptables aparecen el la Figura

6–52.

NOTA: Para conjuntos generadores con paquetes de radiador

montado en el conjunto suministrado en planta, no es posible

localizar la salida en lo alto del cuarto. La distribución

recomendada en la Figura 6 – 52 se aplica sólo a los sistemas

enfriados remotos.

Presión Negativa en el Cuarto del Conjunto GeneradorEl sistema de ventilación se diseñará para lograr una operación

aceptable con todas las puertas de entrada / servicio cerradas

Todas las puertas permanecerán cerradas durante la

operación del conjunto generador para mantener el flujo de

ventilación diseñado.

El equipo de combustión adicional no se debe localizar en

el cuarto del conjunto generador.

El sistema de ventilación puede causar una ligera presión

negativa en el cuarto del conjunto generador. Se recomienda

que equipo de combustión como las calderas de calefacción

del edificio no se localicen en el cuarto del conjunto generadodebido a la posibilidad de una presión negativa. Si esto es

ineludible, se debe examinar la posibilidad de tener impactos

en el desempeño del sistema de enfriamiento y otros efectos

negativos como el contraflujo de tubo. Se pueden requerir

aberturas y/o ductos mayores de entrada al cuarto y ventiladores

de presurización, etc. extra grandes, para reducir la presión

negativa a un nivel aceptable.

Sin importar la presión en el cuarto del conjunto generador,

siempre debe ser posible para el personal abrir las puertas de

cuarto en caso de emergencia.




Rev. mayo 20106-51

Si la restricción total del sistema excede la máxima permitida,

resulta en una reducción del flujo de aire. La reducción del flujo

de aire evita que el sistema de enfriamiento rinda a su

temperatura ambiente nominal. El sobrecalentamiento y el

apagado del motor podrían ser posibles.

Los detalles de desempeño del sistema de enfriamiento adicional

de un modelo del conjunto generador se pueden encontrar en

Sistema de enfriamiento en la Hoja de Datos . Considere el

ejemplo que aparece en la Figura 6–55. Suponga un ejemplo

de un conjunto generador en standby de 50 Hz que se instala

en un cuarto con una restricción total de flujo de aire de 0.25

in de agua (6.4 mm de agua). Para un sistema mostrado de

50 ºC ambiente, la capacidad ambiental real de este sistema

es de 47 ºC.

Los datos de caída de presión para las entradas, salidas,

louvers, amortiguadores, ductos, etc., deben obtenerse del

fabricante para los flujos de volumen predichos. Para las

instalaciones en Norte América, se requiere consultar las

publicaciones de la ASHRAE (Sociedad Americana de Ingenieros

en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado, por susiniciales en inglés) para obtener las recomendaciones sobre el

diseño de ductos si ductos de aire son requeridos.

Una vez que todo el equipo está instalado en el cuarto, la

restricción del flujo de aire debe verificarse para garantizar que

está dentro de los límites. Vea Restricción del Flujo de Aire

en Verificación del Sistema, página 6–81.

Figura 6–54. Restricción de flujo de aire de entrada y salida

del cuarto.

Sistema de Enfriamiento de Radiador

para Ambiente de 50 ºC

Figura 6 – 55. Ejemplo de Hoja de Datos del Sistema de

Enfriamiento DXXX

Si no se usa un radiador/ventilador montado en el conjunto,

los ventiladores auxiliares deben entregar la cantidad de aire

requerida contra las restricciones impuestas por las entradas

y salidas para mantener la temperatura de diseño del cuarto.

Consulte a los proveedores del equipo para obtener ayuda.

Ventilando Múltiples Conjuntos Generadores

Cada conjunto generador en una instalación de conjuntos

múltiples recibirá la cantidad requerida de flujo de aire fresco

Para aplicaciones donde se instalan múltiples conjuntos

generadores en el mismo cuarto, el sistema de ventilación debe

diseñarse para que la cantidad de aire requerida fluya a través

de cada conjunto generador. La meta en tales instalaciones es

la de tener un flujo uniforme por todas las unidades. Existen

varios métodos para lograr esto, incluyendo:

Localización apropiada de las entradas y salidas del cuarto

Ductos.

Con instalaciones de conjuntos múltiples, se requiere de más

cuidado para asegurar que el aire de ventilación caliente expelido

por un conjunto no recircule hacia la entrada de cualquier otro

conjunto adjunto. Los ejemplos de buenos y malos diseños semuestran en la Figura 6–56.

Operación de los Louvers

Los louvers deben abrir inmediatamente con el arranque del

conjunto generador para instalaciones de emergencia / en

standby. En climas fríos, las persianas pueden abrir parcialmente

sólo para admitir el aire de combustión al cuarto y modular

para controlar la temperatura dentro del cuarto.

Se espera que los conjuntos generadores usados para potencia

de emergencia o en standby se dirijan a carga total




Rev. mayo 20106-52

inmediatamente sobre el arranque. Para estas situaciones,

asegúrese que las persianas o louvers estén abiertas y permitan

el flujo de aire total tan pronto como el conjunto arranque.

En climas fríos, o cuando el conjunto generador se opera o

prueba bajo carga ligera o sin carga, el flujo pleno de aire a

través del sitio puede resultar en un sobre-enfriamiento. En

estas instancias, las persianas pueden controlarse

termostáticamente para mantener la temperatura del cuarto

a un nivel aceptable y permitir el enfriamiento apropiado. Tenga

cuidado de no crear una presión negativa en el cuarto del

conjunto generador que pueda ser un peligro para la salud

del personal que trabaje en el cuarto del conjunto generador.

Para operación en clima frío el aire de ventilación se puede

recircular para modular la temperatura dentro del cuarto del

conjunto generador. Esto ayuda a que el conjunto generador

se caliente más rápido y mantenga la temperatura del

combustible más alta que el punto de nebulización. Este sistema

de recirculación debe controlarse termostáticamente para

mantener la temperatura apropiada en el cuarto. Vea la Figura

6–57.

Operación de las Persianas

Figura 6–56. Instalación de Múltiple de Conjuntos Generadores

Figura 6–57. Sistema de Recirculación del Cuarto

Muros de Bloqueo

Si se instala un muro de bloqueo, debe localizarse a una

distancia del edificio no menor a 1 X la altura de la persiana

de descarga. Para obtener un desempeño óptimo, el muro

debe localizarse aproximadamente a 3 X la altura de la

persiana de descarga lejos del edificio.

Se incluirá un deflector de desviación y drenaje en cualquier

instalación de muro de bloqueo.

Figura 6–58. Muro de Bloqueo y Deflector de Desviación

Los muros de bloqueo se pueden construir para evitar que elviento entre a la salida de ventilación. Vea la Figura 6–58. El

muro de bloqueo debe localizarse de la salida a una distancia

cuando menos igual a la salida del radiador. El mejor desempeño

se logra a una distancia de aproximadamente 3 veces la salida

de aire del radiador. Se debe usar un deflector de desviación

para ayudar a reducir que el agua de lluvia entre al cuarto del

conjunto generador.

Filtrado del Aire de Ventilación

El cuarto del conjunto generador debe mantenerse sin suciedad

o desechos. El aire de ventilación que se contamina con polvo,




Rev. mayo 20106-53

fibras, sal u otros químicos o materiales puede requerir de

filtros especiales en el sistema de ventilación del cuarto, motor

o alternador. Si se usan filtros, se debe considerar su restricción

al flujo de aire. Para conjuntos generadores con radiadores

montados de fabrica, la restricción del filtro debe incluirse en

el cálculo de la restricción del flujo de aire total. La restricción

total, incluyendo los filtros, debe permanecer debajo de la

restricción total permitida mencionada en la información técnica

del conjunto generador. (Vea Restricción del Flujo de Aire,

página 6–76).

Si se instalan fi ltros para el sistema de ventilación, debe

haber un sistema para detectar filtros tapados en el lugar.

Si se usan filtros, deben existir medidas para monitorear su

condición y detectar filtros tapados. Los indicadores de caída

de presión se pueden instalar en el sistema de ventilación del

cuarto. Otras soluciones también pueden ser aceptables.

Altitud y Temperatura Ambiente

La altitud y la temperatura del sitio de la instalación afecta la

densidad del aire que rodea el conjunto generador, lo cual asu vez afecta el desempeño del motor, alternador y el sistema

de enfriamiento. Para obtener detalles adicionales, incluyendo

un debate de la Temperatura Ambiente Limitante (LAT), vea las

secciones Sistemas de Enfriamiento del Conjunto Generador

y Condiciones Ambientales de este manual.

Verificación del Sistema

Sobre la instalación del sistema, se deben realizar pruebas de

campo para asegurarse que se ha cumplido el criterio del

diseño.

Elevación de la Temperatura dentro del CuartoEl siguiente procedimiento se puede utilizar para comparar la

elevación de la temperatura real contra la diseñada del cuarto:

1. Opere el conjunto generador a plena carga (un factor de

potencia de 1.0 es aceptable) lo suficiente para que la

temperatura del refrigerante y del aceite del motor se

estabilicen. Esto toma aproximadamente 1 hora.

2. Con el conjunto generador aún operando a carga nominal,

mida la temperatura del aire del cuarto del conjunto generador

a la entrada del filtro de aire.

3. Mida la temperatura del aire exterior en el mismo punto que

se aplicó en el Paso 5 (de Determinar los Requerimientos

de Flujo de Aire, página 6 – 66).

4. Calcule la diferencia de temperatura entre el exterior y el

cuarto del conjunto generador.

5. Verifique que no se exceda la elevación de temperatura de

diseño del cuarto.

Si se excede la elevación de temperatura de diseño del cuarto

se requerirán más pruebas detalladas de las instalaciones o

correcciones en el diseño del sistema.

Restricción del Flujo de Aire

Antes de poner en servicio el conjunto generador, la restricción

del flujo de aire del cuarto debe medirse para confirmar que

el sistema no excede la restricción de flujo de aire máxima

permitida mencionada en la información técnica del conjunto

generador. La restricción de flujo de aire del cuarto debe

medirse de acuerdo con la Figura 6–59 y la Figura 6–60.

Figura 6–59. Medir la Restricción del Flujo de Aire

Figura 6–60. Medir la Restricción del Flujo de Aire




Rev. mayo 20106-55

Al fluir el aire de ventilación por el cuarto del equipo,

gradualmente aumenta su temperatura, particularmente al

desplazarse por el conjunto generador. Vea la Figura 6–62.

Esto puede llevar a que haya confusión en cuanto a las

capacidades de temperatura del conjunto generador y de todo

el sistema. La práctica de Cummins Power Generation es la

de valorar el sistema de enfriamiento basándose en la

temperatura ambiente alrededor del alternador. La elevación

de temperatura dentro del cuarto es la diferencia entre la

temperatura medida en el alternador y la temperatura al aire

libre. La temperatura del núcleo del radiador no impacta el

diseño del sistema, porque el calor del radiador se desplaza

directamente fuera del cuarto del equipo.

La meta de un buen diseño para aplicaciones en standby es

la de mantener el cuarto del equipo a no más de 125 ºF (50

ºC). Sin embargo, limitar la temperatura del cuarto del conjunto

generador a 100 ºF (40 ºC) permite que el conjunto generador

se provea con un paquete de radiador montado en el patín

más pequeño y menos caro y eliminar la necesidad de bajar

la potencia del motor debido a las elevadas temperaturas del

aire de combustión

16

. Asegúrese que las especificaciones deldiseño para el conjunto generador describan completamente

las suposiciones utilizadas en el diseño del sistema de ventilación

para el conjunto generador.

La verdadera pregunta luego se convierte en “¿Cuál es la

temperatura máxima del aire exterior cuando se le pide al

conjunto generador que opere?” Esta es sencillamente una

pregunta de la temperatura ambiente máxima en la región

geográfica donde se instala el conjunto generador.

En algunas áreas del norte de los Estados Unidos por ejemplo,

la temperatura máxima es posible que no exceda los 90 ºF.entonces, un diseñador podría seleccionar los componentes

del sistema de ventilación basándose en una elevación de

temperatura de 10 ºF con un sistema de enfriamiento de 100

ºF o basándose en una elevación de temperatura de 35 ºF con

un sistema de enfriamiento del generador de 125 ºF.

La clave de una operación apropiada del sistema es la de esta

seguros que se tomen las decisiones con cuidado de la

temperatura de operación máxima y de la elevación de

temperatura y que el fabricante del conjunto generador diseñe

el sistema de enfriamiento (no sólo el radiador) para las

temperaturas y ventilación requeridas.

El resultado de un diseño del sistema inapropiado es que el

conjunto generador se sobrecaliente cuando las temperaturas

ambiente y la carga en el conjunto generador sean altas. A

menores temperaturas o niveles de carga menores el sistema

puede operar apropiadamente.

Figura 6–62. Temperatura de Aire Típica que Rodea a un

generador en Operación

Cálculos para el Flujo de Aire

El flujo de aire requerido para mantener una elevación de

temperatura específica dentro del cuarto del generador se

describe con la fórmula:

Donde: m = Flujo de masa de aire que entra al cuarto; ft3 /min

(m3 /min)

Q = Calor rechazado al cuarto del Generador y otras

fuentes de calor; BTU/min (MJ/min)cp = Calor específico a presión constante;

0.241 BTU/lb - ºF (1.01 x 10 -3 MJ/kg - ºC).

T = Elevación de temperatura en el cuarto del conjunto

generador sobre la ambiente exterior; ºF (ºC).

D = Densidad del aire; 0.0754 lb/ft3 (1.21 kg/m3 ).

Lo cual se puede reducir a:

16Revise los datos del fabricante del motor para obtener información sobre la práctica de

bajar la potencia para un motor específico. La i nformación sobre los productos Cummins

Power Generation está en el Power Suite.




Rev. mayo 20106-56

o:

El flujo de aire total requerido en el cuarto es el valor calculado

de esta ecuación, más el aire de combustión requerido por el

motor17.

En este cálculo los factores principales obviamente son el calor

irradiado por el conjunto generador (y otro equipo en el cuarto)

y la elevación temperatura máxima permisible.

Como la disipación de calor al cuarto está fundamentalmente

relacionada a los kW del conjunto generador, y esa capacidad

está controlada por la demanda de carga eléctrica del edificio,

la mayor decisión a tomar por el diseñador con relación a la

ventilación es la elevación de temperatura máxima permisible

dentro del cuarto.

Prueba de Campo de los Sistemas de Ventilación

Puesto que es difícil probar la operación apropiada, un factor

para tener en cuenta en la prueba del sistema es la elevación

de temperatura en el cuarto bajo condiciones de operación

reales vs la elevación de temperatura de diseño. Si la elevación

de temperatura a plena carga y la baja temperatura ambiente

son como se predijo, es más probable que opere correctamentea ambientes y niveles de carga más altos.

El siguiente procedimiento se puede usar para la calificación

preliminar del diseño del sistema de ventilación:

1. Opere el conjunto generador a plena carga (un factor de

potencia de 1.0 es aceptable) lo suficiente para que se

estabilice la temperatura del refrigerante del motor. Esto

tomará aproximadamente 1 hora.

2. Con el conjunto generador aún operando a carga nominal,

mida la temperatura de aire ambiente del cuarto del conjunto

generador en la entrada del filtro de aire.3. Mida la temperatura del aire exterior (en la sombra).

4. Calcule la diferencia de temperatura entre la exterior y la del

cuarto del conjunto generador.

5. Verifique que la elevación de temperatura de diseño del

cuarto del generador y la temperatura máxima del tanque

superior del motor no se excedan.

Si se excede la elevación de temperatura de diseño o la del

tanque superior, se requerirán más pruebas detalladas de las

instalaciones o correcciones en el diseño del sistema para

verificar el diseño apropiado del sistema.

Ventilación del Radiador Montado en el Patín

En esta configuración (Figura 6–61 ), el ventilador toma aire

por las aberturas de aire de entrada en la pared opuesta y a

través del conjunto generador y lo empuja a través del radiador

el cual tiene bridas para conectar un ducto hacia el exterior del

edificio.

Considere los siguiente:

La localización del cuarto del generador debe ser tal que el

aire de ventilación se pueda tomar directamente del exterior

y descargarse directamente al exterior del edificio. El aire de

ventilación no debe tomarse de cuartos adyacentes. El

escape debe también descargarse en el lado de descarga

del aire del radiador del edificio para reducir la posibilidad

que los gases de escape y el hollín entren al cuarto del

generador con el aire de ventilación.Las aberturas de entrada y descarga del aire de ventilación

deben localizarse o blindarse para minimizar el ruido del

ventilador y los efectos del viento en el flujo de aire. Cuando

se use, el blindaje de descarga debe localizarse a no menos

de la altura del radiador de la abertura de ventilación. El mejor

desempeño se logra aproximadamente a 3 veces la altura

del radiador. En áreas restringidas, los deflectores ayudan

a reducir la restricción causada por las barreras agregadas

al sistema. Cuando se usan éstas, tome medidas para que

la precipitación se descargue de tal forma que no entre al

cuarto del generador.

El flujo de aire a través del radiador normalmente es suficientepara la ventilación del cuarto del generador. Vea el ejemplo

de cálculo (en Cálculos del Flujo de Aire en esta sección)

para obtener el método de determinar el flujo de aire requerido

para satisfacer las especificaciones de elevación de

temperatura dentro del cuarto.

Consulte la Hoja de Especificaciones del conjunto generador

recomendado para el flujo de aire de diseño a través del

radiador y la restricción de flujo de aire permisible. No se

debe exceder la restricción de flujo de aire permisible. La

presión estática (restricción del flujo de aire) debe medirse,

como aparece en las Figuras 6–61, 6–63 y 6–64, para

17 Los datos requeridos para los cálculos de conjunto generadores Cummins Power Generation

se pueden encontrar en el Cummins Power Suite. Puede haber diferencias significativas en

las variables usadas en estos cálculos para productos de varios fabricantes.




Rev. mayo 20106-57

confirmar, que el sistema no sea muy restrictivo antes de

poner en servicio el conjunto generador. Esto es especialmente

cierto cuando el aire de ventilación se suministra y descarga

a través de ductos largos, parrillas restrictivas, mallas y

persianas.

La regla de dedo para dimensionar las entradas y salidas de

aire de ventilación se han aplicado o hasta publicado en el

pasado pero más recientemente se han abandonado. Debido

a la gran variación en el desempeño de las persianas y las

crecientes demandas en instalaciones por el espacio, ruido,

etc. estas reglas de dedo han probado no ser confiables en

el menor de los casos. Generalmente los fabricantes de

louvers y persianas tienen tablas de restricción de la persiana

vs el flujo de aire requerido. Estas gráficas combinadas con

el diseño del ducto y cualquier otra restricción se pueden

comparar fácilmente con las especificaciones publicadas

para el conjunto generador y así obtener un método confiable

de determinar los niveles de restricción aceptables.

Para instalaciones en Norte América, consulte las

publicaciones de la ASHRAE (Sociedad Americana de

Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado)

para ver las recomendaciones sobre el diseño de ductos sise requieren para la aplicación. Fíjese que el ducto de entrada

debe manejar el flujo de aire de combustión (vea la Hoja de

Especificaciones) así como el flujo de aire de ventilación y

deben dimensionarse correspondientemente.

Las persianas louvers y mallas en las aberturas de entrada

y salida de aire restringen el flujo de aire y varían ampliamente

en su desempeño. Un ensamble de persianas con deflectores

juntos, por ejemplo, tiende a ser más restrictivo que uno con

deflectores separados, debe usarse el área abierta efectiva

especificada por el fabricante de persianas o mallas.

Como el ventilador del radiador causa una ligera presión

negativa en el cuarto del generador, se recomienda que elequipo de combustión como las calderas de calefacción del

edificio no se localicen en el mismo cuarto que el conjunto

generador. Si esto es inevitable, es necesario determinar si

existirán efectos nocivos, como el contra flujo y proporcionar

los medios (aberturas y/o ductos de entrada al cuarto extra

grandes, ventiladores de presurización, etc.) para reducir la

presión negativa a niveles aceptables.

En climas más fríos, se deben usar amortiguadores

automáticos para cerrar las aberturas de entrada y salida de

aire para reducir la pérdida de calor del cuarto del generador

cuando el conjunto generador no está operando. Se debe

usar un amortiguador termostático para recircular una porción

del aire de descarga del radiador para reducir el volumen de

aire frío que entra al cuarto cuando el conjunto está

funcionando. Los amortiguadores de entrada y salida deben

abrir completamente cuando el conjunto arranca. El

amortiguador de recirculación debe cerrar completamente

a los 60 ºF (16 ºC).

Aparte de recircular el aire de descarga del radiador al cuarto

del generador en climas más fríos, todo el aire de ventilación

debe descargarse directamente al exterior del edificio. No

debe usarse para calentar algún espacio más que el cuarto

del generador.

Se debe contar con un conector de ducto flexible en el

radiador para evitar la recirculación del aire caliente alrededo

del mismo, para absorber el movimiento y vibración del

conjunto generador y evitar la transmisión de ruido.

Nota: Los adaptadores de ducto o tolvas del radiador pueden

no estar diseñados para soportar peso o estructura más allá

del adaptador de ducto flexible. Evite poner peso/equipo

adicional en el adaptador del ducto o tolva del radiador sin un

suficiente análisis de la resistencia y considerar la vibración.

Típicamente un conjunto generador con un radiador montado

en el patín está diseñado para tener la capacidad de enfriamiento

a potencia plena en una temperatura ambiente de 40 ºC

mientras trabaja contra una resistencia de flujo de aire de

enfriamiento externa de 0.50 in CA (Punto A, Figura 6–64 ). La

resistencia de flujo de aire externa es aquella causada por

ductos, mallas, amortiguadores, persianas, etc. Se puede

considerar la operación en temperaturas ambiente mayores a

la temperatura de diseño (Punto B, Figura 6–64, por ejemplo

si la disminución de potencia es aceptable y/o la resistencia

al flujo de aire de enfriamiento es menos que la resistencia bajola cual la capacidad de enfriamiento se probó. (Menos resistencia

quiere decir mayor flujo de aire por el radiador, compensando

el efecto de la mayor temperatura del aire en la capacidad de

enfriamiento del radiador). Se requiere de consultar muy de

cerca con la planta para lograr una capacidad de enfriamiento

del conjunto generador aceptable en una temperatura ambiente

elevada.




Rev. mayo 20106-58

Figura 6–63. Instrumentación Recomendada para Medir la

Restricción del Flujo de Aire

POR CIENTO DE CAPACIDAD NOMINAL

Figura 6–64. Calcule la Capacidad de Enfriamiento en

Ambientes Elevados

Figura 6–65. Ventilación para un Sistema de Enfriamiento con


Ventilación para Aplicaciones con Radiador Remoto o


Se puede seleccionar un sistema de enfriamiento de

intercambiador de calor (Figura 6–65 ) o de radiador remoto

debido a consideraciones de ruido o porque la restricción del

flujo de aire por largos ductos sería mayor que la permitida

para el ventilador del radiador impulsado por el motor. Considere

lo siguiente:

Se deben proveer ventiladores para la ventilación del cuarto

del generador. Estos deben tener la capacidad para desplazar

el flujo de aire requerido para la ventilación contra la restricción

de flujo de aire. Vea el siguiente ejemplo de cálculo para

obtener un método de determinar el flujo de aire requerido

para la ventilación.

Se debe dimensionar un ventilador del radiador remoto

principalmente para enfriar el radiador. Dependiendo de su

localización, pudiera también usarse para ventilar el cuarto

del generador.

El ventilador y las entradas de aire deben estar de tal manera

que el aire de ventilación circule sobre el generador.

En general, los sistemas de enfriamiento remotos tienen más

cargas parásitas, por lo que en esas aplicaciones se dispone

ligeramente de menos capacidad en kW del conjunto generador.Recuerde agregar las cargas parásitas a los requerimientos de

carga total para el conjunto generador.

Ejemplo de Cálculo de Flujo de Aire de Ventilación

La Hoja de Especificaciones del conjunto generador

recomendado indica que el calor irradiado al cuarto del conjunto

generador (motor y generador) es de 4,100 BTU/min. El

silenciador y el tubo de escape de 10 pies de 5 in de diámetro

también se localizan dentro del cuarto del generador. Determine

el flujo de aire requerido para limitar la elevación de temperatura

de aire a 30 ºF.

1. Sume las entradas de calor al cuarto de todas las fuentes.

La Tabla 6 – 8 indica que la pérdida de calor del tubo de

escape de 5 in es de 132 BTU/min por pie de tubo y 2,500

BTU/min del silenciador. Sume las entradas de calor al cuarto

como sigue:

Rechazo de calor del conjunto generador 4,100

Calor del tubo de escape – 10 x 132 1,320

Calor del mofle 2,500

Calor Total al Cuarto del Generador

(BTU/min) 7,920




Rev. mayo 2010

Tabla 6–9. Especificaciones de Combustible Diesel

6-61




Rev. mayo 2010

Lo siguiente debe considerarse cuando se diseñe e instale

cualquier sistema de suministro de combustible diesel:

La capacidad, construcción, localización, instalación, venteo,

tubería, prueba e inspección del tanque de suministro de

combustible debe cumplir con todos los códigos aplicables

y su interpretación local18. Los reglamentos ambientales

locales generalmente requieren de una contención secundaria

(llamada “bandeja de ruptura”, “dique” o “charola”) para evitar

que el combustible que fugue pase al suelo o al sistema de

drenaje. El área de contención secundaria normalmente

incluye características para detectar y hacer sonar una alarma

cuando el tanque principal esté fugando.

La localización debe escogerse considerando la accesibilidad

para llenarlo y si las líneas de suministro tengan que calentarse

(en climas fríos).

El tanque de suministro debe contener suficiente combustible

para operar el conjunto el número prescrito de horas19 sin

llenarlo. Los cálculos de dimensionamiento del tanque se

puede basar en los consumos de combustible por hora,

moderado con el conocimiento de que la operación a plena

carga de la mayoría de los conjuntos generadores es rara.Otras consideraciones para el dimensionamiento del tanque

incluyen la duración de las fallas de energía esperadas vs la

disponibilidad de las entregas de combustible y la vida en

almacén del combustible. La vida en almacén para el

combustible diesel es de 1.5 a 2 años, cuando se le da

mantenimiento apropiado.

Los tanques de suministro de combustible deben ventilarse

adecuadamente para evitar la presurización. Puede haber

requisitos tanto primarios como de emergencia en un tanque,

dependiendo de los códigos locales y las interpretaciones.

También deben contar con medidas para drenar o bombear

manualmente el agua y sedimento y tener cuando menosun espacio de expansión del 5 % para evitar el derrame

cuando el combustible se caliente.

La bomba de elevación de combustible, la bomba de

transferencia del tanque diario o el asiento de la válvula de

flotación deben protegerse de los desechos del tanque de

suministro de combustible con un pre filtro o un depósito de

sedimento con un elemento de malla de 100 a 120.

Para sistemas de potencia de emergencia, los códigos

pueden no permitir que el suministro de combustible se use

para ningún otro propósito o pueden especificar un nivel de

6-64

toma baja para otro equipo que garantice el suministro para

el uso de energía de emergencia.

El índice de Cetano del aceite para calefacción No. 2 no es

lo suficientemente alto para el arranque confiable de los

motores diesel en tiempo frío. Por lo tanto, se pudieran

requerir de tanques de suministro por separado para la

energía de emergencia y los sistemas de calefacción del

edificio.

Se deben proporcionar líneas de retorno de combustible por

separado para el tanque diario o el tanque de suministro

para cada conjunto generador en una instalación de conjuntos

múltiples para evitar presurizar las líneas de retorno de los

conjuntos inactivos. También, una línea de retorno no debe

incluir un dispositivo de paso. El motor se dañaría si operara

con la línea cerrada.

Se requiere de un tanque diario siempre que la fricción del

tubo y/o la elevación del tanque de suministro, bien sea

abajo de la entrada de la bomba de combustible o arriba de

los inyectores de combustible, cause una restricción excesiva

de la entrada o retorno del combustible. Algunos modelos

de conjuntos generadores están disponibles con un tanque

diario montado en el patín o de sub-base integrado.

NOTA: Donde los conjuntos generadores están en paralelo o

deban satisfacer requerimientos de tiempo de arranque de

emergencia corto, es un requisito que un tanque de combustible

o deposito se localice de tal manera que el nivel más bajo

posible no esté a menos de 6 pulgadas (150 mm) arriba de la

entrada de la bomba de combustible. Esto evita que el aire se

acumule en la línea de combustible mientras el conjunto no

esté operando, eliminando el periodo durante el arranque

cuando el aire se tiene que purgar. Hay opciones en algunos

modelos para eliminar este requerimiento.

Los límites de la temperatura del combustible del tanque

diario se pueden exceder en algunas aplicaciones cuando

el combustible caliente del motor se regresa al tanque diario.

Al aumentar la temperatura del combustible, la densidad y

lubricidad disminuyen, reduciendo la potencia máxima de

salida y la lubricación de las partes que manejan el combustible

18 NOTA DEL CÓDIGO US: En Norte América, los Estándares NFPA No. 30 y No. 37 son

típicos.

19 NOTA DEL CÓDIGO US: La NFPA110 define el número de horas requeridas de operación

como la Clase de una instalación. Los requerimientos típicos son de 2 horas si es para el

egreso de emergencia de un edificio, 8 horas para la duración de la mayoría de los apagones.




Rev. mayo 20106-65

como las bombas y los inyectores. Una solución es la de

regresar el combustible al tanque de suministro en lugar de

al tanque diario. Otros diseños pudieran requerir un enfriador

para reducir la temperatura del combustible de retorno a un

nivel seguro para regresarlo al tanque diario. Consulte al

fabricante del motor para obtener más información sobre el

motor usado y los requerimientos para el combustible de

retorno20.

La capacidad de la bomba de transferencia de combustible

del tanque diario y la tubería de suministro deben

dimensionarse sobre la base del flujo de combustible máximo

indicado en la Hoja de Especificaciones del conjunto

generador.

Use la Tabla 6–9 como una guía para la selección del

combustible diesel para obtener el mejor desempeño.

Todos los sistemas de combustible deben tener medidas

para la contención del combustible si el tanque fuga y también

para situaciones de derrames por “sobre-llenado”.

Considere los medios para llenar los tanques manualmente

si el sistema de llenado automático falla.

La bomba de suministro del tanque principal puede ser de

tipo doble para mejorar la confiabilidad del sistema.Los códigos contra incendio pueden incluir requerimientos

específicos para el conjunto generador, como los medios

para evitar el flujo de combustible al cuarto del conjunto

generador si se detecta un incendio y los medios para

regresar el combustible al tanque principal si ocurre un

incendio en el cuarto del conjunto generador.

Tubería de Combustible Diesel

Las líneas de combustible diesel deben fabricarse de tubo

de hierro negro. No se debe usar tubería y conexiones de

hierro fundido y aluminio porque son porosos y pueden

presentar fugas de combustible. No se deben usar líneasde combustible, conexiones y tanques galvanizados porque

el recubrimiento es atacado por el ácido sulfúrico que se

forma cuando el azufre en el combustible se combina con

el condensado del tanque, resultando en desechos que

pueden tapar las bombas y filtros de combustible. No se

deben usar líneas de cobre porque el combustible se

polimeriza (se hace viscoso) en la tubería durante la falta de

uso en periodos prolongados y puede tapar los inyectores

de combustible. También, las líneas de cobre son menos

resistentes que el hierro negro y por lo tanto son más

susceptibles a daños.

Nota: Nunca use líneas de combustible, conexiones o tanques

galvanizados o de cobre. La condensación en el tanque y las

líneas se combina con el azufre en el combustible para produci

ácido sulfúrico. La estructura molecular de las líneas o tanques

de cobre o galvanizados reacciona con el ácido y contamina

el combustible.

Se debe usar manguera flexible de combustible aprobada

en todas las conexiones del motor para absorber el

movimiento y la vibración del conjunto generador.

La tubería de un tanque diario al motor debe tenderse “cuesta

abajo” todo el tramo desde el tanque hasta el motor, sin

vueltas por arriba del motor que puedan permitir que el aire

quede atrapado en el sistema.

La tubería del sistema de combustible debe sujetarse

apropiadamente para evitar que se fatigue y se rompa debido

a la vibración. La tubería no debe tenderse cerca de tubos

de calefacción, cableado eléctrico o componentes del sistema

de escape del motor. El diseño del sistema de tubería debe

incluir válvulas en los lugares apropiados para permitir el

aislamiento de los componentes del sistema para la reparación

sin drenar todo el sistema de combustible.Los sistemas de tubería deben inspeccionarse regularmente

por si tienen fugas y en su condición en general. El sistema

de combustible debe limpiarse antes de operar el motor

para sacar la suciedad y otras impurezas que pudieran dañar

el motor. El uso de conexiones “T” en lugar de codos permite

una limpieza más fácil del sistema de tuberías.

Los datos del fabricante del motor indican las restricciones

máximas de entrada y salida de combustible, el flujo de

combustible máximo, el suministro y retorno así como el

consumo de combustible. La Tabla 6–10 indica las medidas

mínimas de manguera y tubo para las conexiones al tanque

de suministro o diario cuando está dentro de 50 pies (15metros) del conjunto y aproximadamente a la misma altura

La medida de la manguera y tubo debe basarse en el flujo de

combustible máximo en lugar del consumo. Se recomienda

ampliamente que las restricciones de entrada y retorno de

combustible se revisen antes de que el conjunto generador se

ponga en servicio.

20En general, los motores Cummins pueden instalarse con el retorno de combustible

conectado al tanque diario. La ubicación de la línea de retorno varía con el motor suministrado




Rev. mayo 20106-67

evento natural pudiera interrumpir el sistema de servicio público.

Sin importar el combustible usado, los factores primarios en

la instalación y operación con éxito de un sistema a gas son:

El gas suministrado al conjunto generador debe ser de

calidad aceptable.

El suministro de gas debe tener suficiente presión. Se debe

tener cuidado de asegurar que el suministro de gas al

conjunto generador, no sólo en la fuente, tiene la presión

apropiada para la operación. La presión especificada debe

estar disponible mientras el conjunto generador esté operando

a plena carga.

El gas debe suministrarse al generador en suficiente volumen

para soportar su operación. Esto normalmente es cuestión

de seleccionar la medida de la línea de combustible que sea

lo suficientemente grande para transportar el volumen de

combustible necesario. Para sistemas de combustible con

extracción de vapor LP el tamaño y temperatura del tanque

de combustible también afecta este requisito.

El no satisfacer los requisitos mínimos del conjunto generador

en estas áreas resulta en la inhabilidad del conjunto para operaro la inhabilidad para soportar la carga nominal o un mal

desempeño transitorio.

Calidad del Combustible Gaseoso

Los combustibles gaseosos son en realidad una mezcla de

diferentes hidrocarburos como el metano, etano, propano y

butano; otros elementos gaseosos como el oxígeno y nitrógeno;

vapor de agua y varios contaminantes, algunos de los cuales

son potencialmente dañinos para el motor con el tiempo. La

calidad del combustible se basa en la cantidad de energía por

unidad de volumen en el combustible y la cantidad de

contaminantes en el combustible.

Contenido de Energía

Una de las características más importantes del combustible

gaseoso usado en un conjunto generador es el valor térmico.

El valor térmico de un combustible describe cuánta energía

está almacenada en un volumen específico del mismo. El

combustible gaseoso tiene un valor térmico bajo (LHV) y un

valor térmico alto (HHV). El valor térmico bajo es el calor

disponible para hacer trabajo en un motor después que el

agua en el combustible se evapore. Si el valor térmico bajo de

un combustible es muy bajo, aún si un volumen suficiente de

combustible llega al motor, el motor no podrá mantener la

potencia de salida plena, porque no hay disponible suficiente

energía en el motor para convertirla en energía mecánica. Si

el LHV está a menos de 905 BTU/ft3 el motor puede no produci

la potencia nominal a las condiciones de temperatura ambiente

estándar.

Si el combustible local tiene un contenido de energía más alto

de 1000 BTU/ft3, los requerimientos de flujo real en ft3 /min

serán menores y los requerimientos de presión bajan

ligeramente. Contrariamente, si el combustible local tiene un

contenido de energía menor a 1000 BTU/ft3, los requerimientos

de flujo real en ft3 /min serán mayores y se necesitará una

presión de suministro mínimo mayor para satisfacer el

desempeño publicado para cualquier conjunto generador dado

Cada motor puede tener características de desempeño

ligeramente diferentes basándose en el tipo de combustible

suministrado, debido a las diferencias en la relación de

compresión del motor y si el motor es de aspiración natural o

turbocargado.

Gas Natural de LíneaEl combustible más común para los conjuntos generadores

se llama “Gas natural de Línea”. En los EE.UU., el “gas natura

seco de línea” tiene cualidades específicas, basándose en los

requerimientos federales. En otros países, el gas de línea puede

variar en contenido, por lo que se deben verificar las

características del combustible antes de usarlo con un conjunto

generador. El gas de línea de los EE.UU. es una mezcla

compuesta de aproximadamente el 98% de metano y etano

con el otro 2% siendo hidrocarburos como el propano y butano

nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua. “Seco” quiere

decir que no tiene hidrocarburos líquidos como la gasolina,

pero NO que no tenga vapor de agua. El gas de línea secotípicamente tiene un LHV de 936 BTU/ft3 y un HHV de 1,038

BTU/ft3.

Gas de Campo

La composición del “Gas natural de campo” varía

considerablemente con la región y el continente. Es necesario

un análisis cuidadoso antes de usar gas natural de campo en

un motor. El gas natural de campo puede contener gases de

hidrocarburos “pesados” como el pentano, hexano y heptano

los cuales pueden requerir una disminución de la salida del

motor. Otros contaminantes, como el azufre, pueden también




Rev. mayo 20106-68

estar presentes en el combustible. Un gas de campo típico

pudiera tener un LVH de 1203 BTU/ft3 y un HHV de 1,325

BTU/ft3.

Propano (LPG)

El propano está disponible en dos grados, bien sea comercial

o de servicio especial. El propano comercial se usa donde se

requiere alta volatilidad. No todos los motores con encendido

por chispa operan aceptablemente con este combustible

debido a su volatilidad. El propano de servicio especial (también

llamado HD5) es una mezcla del 95% de propano con otros

gases tales como el butano para permitir un mejor desempeño

del motor debido a la reducción de la pre-ignición gracias a la

reducción de la volatilidad. El gas combustible propano de

servicio especial que cumple la especificación ASTM D1835

para el propano de servicio especial (equivalente al propano

HD–5 del Estándar de la Asociación de Productores de Gas

2140) es adecuado para la mayoría de los motores. El propano

tiene un LVH de aproximadamente 2,353 BTU/ft3 y un HHV de

2,557 BTU/ft3. El valor térmico mayor del combustible necesita

la mezcla de diferentes volúmenes de aire en el sistema de

combustible vs. las aplicaciones de gas natural, por lo que,para este propósito, los motores de combustible doble

esencialmente tienen dos arreglos de combustible.

Contaminantes

Los contaminantes más dañinos en los combustibles gaseosos

son el azufre y el vapor de agua.

El vapor de agua daña el motor porque puede causar que se

queme sin control, pre-ignición u otros efectos que pueden

dañar un motor. El vapor líquido o gotitas deben retirarse del

combustible antes que entre al motor usando un “filtro seco”

que se monta en el sistema de combustible antes del reguladorde presión de combustible primario. El punto de condensación

del gas combustible debe ser cuando menos de 20 ºF (11 ºC)

abajo de la temperatura ambiente mínima en el sitio de la

instalación.

El azufre y los sulfitos de hidrógeno causan corrosión y daño

grave a un motor en un periodo relativamente corto. Diferentes

motores tienen diferentes niveles de tolerancia a la contaminación

del azufre y algunos sencillamente no deben operarse con

combustible que contenga una cantidad significativa de azufre.

Póngase en contacto con el fabricante del motor para obtener

la aprobación de motores específicos con combustibles

específicos. Los efectos del azufre en el combustible se pueden

contrarrestar en parte usando aceites lubricantes para gas

natural de ceniza alta. En general, los motores no deben

operarse con combustibles con más de 10 partes por millón

(ppm) de azufre.

Ciertos combustibles, como aquellos derivados de las

aplicaciones de rellenado de tierra, pueden tener un contenido

útil de energía química, pero muy altos contenidos de azufre

(> 24 ppm). Estos combustibles a menudo se llaman “gas

ácido”. Si este gas se limpia del contenido de azufre, se puede

usar como combustible para muchos motores, dado que tenga

suficiente contenido de BTU.

Análisis del Combustible

El proveedor de combustible gaseoso puede proporcionar un

análisis que describa el contenido químico del combustible

que va a suministrar. Este análisis de combustible se puede

usar para estar seguros que sea adecuado para usarlo en el

motor específico propuesto para la aplicación específica, y

también, para verificar que el contenido de BTU sea suficientepara proporcionar los kW de salida necesarios de la máquina.

Los proveedores de gas pueden cambiar la composición del

gas natural de línea sin avisar, por lo que no hay una garantía

a largo plazo del desempeño, pero el proceso de evaluación

del combustible puede describirse brevemente como:

1. Liste el por ciento de cada gas que constituye el combustible.

2. Calcule el porcentaje del combustible total que es combustible.

La porción combustible del combustible es el 100% menos

los porcentajes de componentes inertes. Los componentes

inertes incluyen el oxígeno, dióxido de carbono y vapor de

agua.3. Calcule el porcentaje de cada componente combustible del

combustible.

4. Verifique la aceptabilidad del combustible revisando el

porcentaje de cada elemento combustible vs. las

recomendaciones del fabricante del motor.




Rev. mayo 20106-71

el LPG tiene presión de vapor cero). A menos que haya

suficiente combustible y calor del medio ambiente disponibles,

el funcionamiento del generador hará que el rango de

vaporización caiga por debajo de lo que se requiere para

que éste continúe funcionando correctamente.

Cálculos del Sistema de Combustible Gaseoso Presión

de Combustible

Tamaño del Tanque

Use la Figura 6–69 como una referencia rápida para

dimensionar un tanque de LPG basándose en la mínima

temperatura ambiente esperada. Por ejemplo, en un día a 40

ºF, el retiro en 1000 ft3 /h exige un tanque de 2000 galones

cuando menos medio lleno. Nota: En muchas instancias la

cantidad de combustible requerido para obtener una

vaporización apropiada es mucho mayor que aquella requerida

para el número de horas de operación estipuladas por el

código.

Por ejemplo, en una aplicación NFPA 110 Clase 6, debe haber

suficiente combustible para que el conjunto generador operepor 6 horas antes de rellenar el tanque. El LPG da

aproximadamente 36.5 ft3 de gas por galón de líquido. Si el

índice de retiro del conjunto generador es de 1000 ft3 /h:

Combustible 1000 ft3 /hr • 6 horasConsumido = = 164 galonesen 6 horas 36.5 ft3 /gal

En este caso el tanque debe dimensionarse cuando menos

para 2000 galones basándose en la temperatura mínima

esperada en lugar del combustible consumido en 6 horas (164

galones).

Dimensionamiento del Tubo de Gas

El dimensionamiento de la tubería de gas para obtener una

entrega de combustible apropiada, tanto tanto para el flujo

como para la presión, puede convertirse en algo muy complejo.

Sin embargo, un método simplificado, así como para las demás

tuberías de escape y refrigerante, es convertir todas las

conexiones, válvulas, etc. a longitudes equivalentes de tubería

en los diámetros considerados. La longitud total equivalente

luego se puede relacionar con la capacidad de flujo.

La Tabla 6–5, Longitudes Equivalentes de Conexiones de

Tubo y Válvulas se aplica a gas así como a tubería de líquidos

Las Tablas 6–13 a la 6–17 muestran la capacidad de gas

máxima para la longitud equivalente para las diferentes medidas

de tubo. Las Tablas 6–10 a la 6–14 se reproducen de la NFPA

54–2002, Código Nacional de Gas Combustible y se

seleccionaron considerando los requisitos generales de

operación del sistema de combustible para conjuntos

generadores. Las tablas se incluyen para el gas natural, retiro

de líquido de propano y retiro de vapor de propano bajo

condiciones especificadas. Consulte la NFPA 54 u otros códigos

aplicables para otras condiciones de operación u otros requisitos

de instalación del sistema de combustible.

Un cálculo del tamaño mínimo de tubo es por demás directo

Haga una lista de todas las conexiones y válvulas en un

sistema propuesto y sume sus longitudes equivalentes

usando la tabla.

Sume a este total, todas las longitudes de tubo recto para

llegar a una longitud total equivalente.

Escoja la tabla pertinente basándose en el sistema decombustible.

Obtenga los requerimientos de combustible máximos para

el conjunto generador específico de las hojas de

especificaciones del fabricante. Conviértalos a ft3 /hr según

se necesite (Esté consciente del contenido de BTU como

se aborda antes en esta sección).

Localice la longitud equivalente del tubo (o la longitud

equivalente del siguiente más grande) en la columna izquierda

Desplácese a las columnas donde el número es tan grande

o más que la longitud equivalente total calculada antes.

Arriba de esa columna está el tubo nominal mínimo o tamaño

de tubería requerido por el sistema como se diseña.




Rev. mayo 20106-72

ÍNDICE DE VAPORIZACIÓN DE LPG(PIES CÚBICOS POR HORA)

Figura 6–69. Tamaño de Tanque LPG Mínimo (50% lleno)

Requerido para Mantener 5 psi al Índice de Retiro Específico

y la Temperatura de Invierno Mínima Esperada

Tabla 6–13. Dimensión de Tubo de Hierro Cédula 40 para

Gas Natural23

*Las capacidades de la tabla se basan en el diámetro interior dela tubería de cobre Tipo K (mostrado), la cual tiene el diámetrointerior más pequeño de los productos de tubería de cobre.

Tabla 6–14. Dimensionamiento de Tubería de Cobre Semi-

Rígida para Gas Natural24

Tabla 6–15. Dimensionamiento de Tubo de Hierro Cédula 40

para Vapor de Propano25

23 Reimpreso con el permiso de la NFPA 54 – 2002, Código Nacional de Gas Combustible,Copyright © 2002, Asociación Nacional de Protección a Incendios, Quince, MA 02169. Estematerial reimpreso no es la posición completa y oficial de la NFPA sobre el asunto de referencia,la cual es representada sólo por el estándar en su totalidad.






Rev. mayo 20106-73

*Las capacidades de la tabla se basan en el diámetro interiorde la tubería de cobre Tipo K (mostrado), la cual tiene el diámetrointerior más pequeño de los productos de tubería de cobre.

Tabla 6–16. Dimensionamiento de Tubería de Cobre Semi-

Rígida para Vapor de Propano26

Tabla 6–17. Dimensionamiento de Tubo de Hierro Cédula 40

para Propano, Retiro de Líquido – Capacidad Máxima del Tubo

en Pies Cúbicos de Gas por Hora. Las recomendaciones de

la medida del tubo se basan en tubo de hierro negro cédula

40.

Reducción de Ruido en Aplicaciones de Conjunto

Generador

La Ciencia del Ruido

Medición del Nivel de Ruido y Unidades Decibeles/dB(A): Una

unidad de medición del sonido es el decibel (dB). El decibel es

un número conveniente en una escala logarítmica que expresa

la relación de dos presiones de sonido, comparando la presión

real con una presión de referencia.

Las regulaciones del ruido generalmente se escriben en términos

de “decibeles de escala ‘A’” o dB(A). La “A” denota que la

escala ha sido “ajustada” para aproximarla a cómo una persona

percibe la intensidad del sonido. La intensidad depende en e

nivel de presión del sonido (amplitud) y la frecuencia. La Figura

6–70 muestra los niveles típicos de ruido con varios alrededores

y fuentes de ruido.

Los datos exactos y significativos del nivel de sonido se miden

preferiblemente en un “sitio de campo libre” para recolectar

datos de ruido. Un “campo libre”, distinguido de un “campo

reverberante”, es un campo de sonidos en el cual los efectosde obstáculos o de límites en el sonido propagado en ese

campo son despreciables. (Generalmente esto quiere decir

que los objetos o barreras están alejados, no se reflejan hacia

el área de prueba y/o están cubiertos con adecuados materiales

de absorción de sonido). Las mediciones de sonido exactas

también exigen que el micrófono se coloque fuera del “campo

cercano”. El “campo cercano” se define como la región dentro

de una longitud de onda o dos veces la dimensión más grande

de la fuente de ruido, lo que sea mayor. Las mediciones de

ruido para los reglamentos de la comunidad no se deben hace

en el campo cercano. Las especificaciones de ruido de los

ingenieros deben exigir mediciones de nivel de presión desonido en el campo libre, 7 metros (21 pies) o más.

Las mediciones de ruido deben hacerse usando un medidor

de nivel de sonido y un analizador de octava de banda para

hacer un análisis más detallado por los consultores en acústica

Los micrófonos se colocan en un círculo de 7 metros (21 pies)

de radio centrado en el conjunto generador; una distancia

suficiente para este tipo y tamaño de equipo. Consulte las

hojas de datos de Desempeño del Sonido disponibles en el

CD Power Systems Software Suite para obtener datos sobre

los productos Cummins Power Generation.

26Reimpreso con el permiso de la NFPA 54 – 2002, Código Nacional de Gas Combustible,

Copyright © 2002, Asociación Nacional de Protección a Incendios, Quince, MA 02169. Este

material reimpreso no es la posición completa y oficial de la NFPA sobre el asunto de referencia,

la cual es representada sólo por el estándar en su totalidad.




Rev. mayo 20106-74

Niveles de Sonido Aditivos

El nivel de sonido en un lugar dado es la suma de los niveles

de ruido de todas las fuentes, incluyendo las fuentes reflejantes.

Por ejemplo, el nivel de ruido en un punto en un campo libre

equidistante de dos conjuntos generadores idénticos es el

doble cuando ambos conjuntos están operando. El doble de

un nivel de ruido se representa como un aumento de

aproximadamente 3 dB(A). En este caso, si el nivel de ruido

de cualquier conjunto se mide como 90 dB(A), uno podría

esperar medir 93 dB(A) cuando ambos conjuntos estén

operando.

Figura 6–70. Niveles de Ruido Típicos

DIFERENCIA EN dB(A) ENTRE LOS VALORES QUE SE SUMAN

Figura 6–71. Gráfica de Valores para Sumar Niveles de Ruido

La Figura 6–71 se puede usar como sigue, para estimar el

nivel de ruido de múltiples fuentes de ruido:

1. Encuentre la diferencia en dB(A) entre dos de las fuentes

(cualquier par). Localice ese valor en la escala horizontal

como lo muestra la flecha vertical, desplácese hacia arriba

por la curva y por la escala vertical como lo indica la flecha

horizontal. Sume este valor en dB(A) al valor más grande del

par.

2. Repita el Paso 1 entre el valor recién determinado y el

siguiente. Siga repitiendo el proceso hasta que se hayan

tomado en cuenta todas las fuentes.

Por ejemplo, para sumar 89 dB(A), 90.5 dB(A) y 92 dB(A):

Reste 90.5 dB(A) de 92 dB(A) y obtenga la diferencia de 1.5

dB(A). Como las flechas lo muestran en la Figura 6–71,

correspondiendo a la diferencia de 1.5 dB(A) está el valor

de 2.3 dB(A) el cual debe sumarse a 92 dB(A) para obtener

un valor nuevo de 94.3 dB(A).

Igualmente, reste 89 dB(A) del valor nuevo de 94.3 dB(A)

obteniendo una deferencia de 5.3 dB(A).Finalmente, sume el valor correspondiente de 1.1 dB(A) a

94.5 dB(A) para obtener un total de 95.6 dB(A).

Alternativamente, se puede usar la siguiente fórmula para

sumar los niveles de presión de sonido medidos en db(A):

dBA total

=

Efecto de la DistanciaEn un “campo libre”, el nivel de sonido disminuye al aumentar

la distancia. Si, por ejemplo, se toma una segunda medición

de sonido al doble de la distancia de la fuente, la segunda

lectura será aproximadamente 6 dB(A) menos que la primera

(cuatro veces menos). Si la distancia se divide a la mitad, la

segunda lectura será aproximadamente 6 dB(A) mayor (cuatro

veces mayor). Para el caso más general, si el nivel de presión

de sonido (SPL1) de una fuente a la distancia d1 se conoce,

el nivel de presión de sonido (SPL2) a la distancia d2 se puede

encontrar como sigue:




Rev. mayo 20106-76

Vea la Tabla 2–2 para obtener los datos de ruido exterior

representativos.

Reducir el Ruido Transmitido por la Estructura

La vibración de las estructuras crean ondas de presión de

sonido (ruido) en el aire circundante. Las conexiones a un

conjunto generador pueden causar vibraciones en la estructura

del edificio, creando ruido. Típicamente, éstas incluyen las

anclas del patín, el ducto de aire de descarga del radiador,

tubería de escape, tubería de refrigerante, líneas de combustible

y tubo conduit de cableado. También, las paredes de la cubiertade un conjunto generador pueden vibrar y causar ruido. La

Figura 6–1 muestra las formas de minimizar el ruido transmitido

por la estructura con un asilamiento de vibración apropiado.

Montar un conjunto generador sobre aisladores de vibración

de tipo resorte efectivamente reduce la transmisión de las

vibraciones. La práctica de aislamiento de vibración en Aisladores

de Vibración se describe al inicio de este capítulo.

Las conexiones flexibles del tubo de escape, ducto de aire,

línea de combustible, tubo de refrigerante (sistemas de radiador

o intercambiador de calor remoto) y el conduit del cableadoreducen efectivamente la transmisión de la vibración. Todas

las aplicaciones del conjunto generador requieren el uso de

conexiones flexibles al conjunto generador.

Reducir el Ruido del Aire

El ruido del aire tiene una característica direccional y normalmente

es la más aparente en el extremo alto de la gama de frecuencias.

El tratamiento más sencillo es la de dirigir el ruido, como una

salida del radiador o el escape, lejos de los receptores. Por

ejemplo, apunte el ruido verticalmente hacia arriba para que

la gente al nivel del suelo no esté en la ruta del sonido.

Las barreras de la línea de visión son efectivas para bloquear

el ruido. Las barreras hechas de materiales con mucha masa

como el concreto, bloque de cemento o ladrillo son los

mejores. Tenga cuidado de eliminar las rutas de sonido por

las grietas en las puertas o los puntos de acceso al cuarto

(o caseta) para el cableado de escape, combustible o

eléctrico.

Los materiales que absorben el sonido (acústicos) están

disponibles para recubrir ductos de aire y cubrir paredes y

techos. También, hacer recorrer el ruido por una inclinación

de 90 grados en un ducto reduce el ruido de alta frecuencia.

Dirigir el ruido hacia una pared cubierta con material

absorbente de ruido puede ser muy efectivo. La fibra de

vidrio o espuma pueden ser adecuadas, basándose en

factores como el costo, disponibilidad, densidad, atenuación

de flama, resistencia a la abrasión, estética y limpieza. Se

debe tener cuidado al seleccionar materiales que sean

resistentes a los efectos de aceite y otros contaminantes del

motor.

Un cuarto de bloque de concreto es una excelente barrera

para todo sonido. Los bloques pueden llenarse con arena

para aumentar la masa del muro y así aumentar la atenuación

del ruido.

Los diseños de radiador remoto se pueden usar para limitar

el flujo de aire y para desplazar la fuente de ruido del ventilador

del radiador a un lugar que sea menos posible que lo objeten

los receptores. Las instalaciones de radiador remoto se

pueden suministrar con ventiladores de baja velocidad para

minimizar el ruido del ensamble.

Casetas Atenuadoras de Sonido (Cabinas)

Los conjuntos generadores que se instalan en el exterior sepueden proveer con casetas atenuadoras de sonido. Estas

casetas forman con efectividad un espacio cerrado alrededor

del conjunto generador y pueden reducir efectivamente el nivel

de ruido producido por la máquina.

En general, el precio de la caseta está directamente relacionado

con la atenuación de sonido requerido. Así, entre mayor sea

el nivel de atenuación de sonido requerido, mayor será el costo

de la caseta. No es poco común que los costos de la caseta

se acerquen al costo del conjunto generador que protege.

También debe reconocerse que puede haber un precio en

dBA mediría 71 dBA enseguida de un muro reflejante). Poner

un conjunto generador en una esquina magnifica más el nivel

de ruido detectado.

Los ordenamientos de ruido a menudo sólo se imponen por

quejas, pero el alto costo de mejorar un sitio para la reducción

de ruido hace buena idea evaluar los requerimientos de

desempeño de ruido a principios del ciclo de diseño y diseñar

para el sitio las medidas de atenuación de sonido más efectivas

en costo.




Rev. mayo 20106-77

términos del desempeño del conjunto generador por el uso

de altos niveles de atenuación de sonido. Pruebe

cuidadosamente los generadores atenuados contra ruido en

cuanto a ventilación adecuada y desempeño en su habilidad

para soportar las cargas.

NOTA: Tenga cuidado al comparar el sistema de enfriamiento

que la capacidad se base en la temperatura ambiente y no en

el aire en el radiador. Una capacidad de aire en el radiador

restringe la temperatura del aire que fluye al radiador y no

acepta un aumento en la temperatura del aire debido a la

energía térmica irradiada del motor y el alternador. El sistema

valorado con el ambiente toma en cuenta este aumento en la

temperatura en su capacidad de enfriamiento.

Desempeño del Silenciador de Escape

Los conjuntos generadores casi siempre se ofrecen con un

silenciador de escape (mofle) para limitar el ruido del escape

de la máquina. Los silenciadores de escape vienen en una

amplia variedad de tipos, estilos físicos y materiales.

Los silenciadores generalmente se agrupan bien sea en

dispositivos de tipo de cámara o espiral. Los dispositivos tipocámara se pueden diseñar para ser más efectivos, pero los

tipos espiral a menudo son físicamente más pequeños y puede

tener un desempeño adecuado para la aplicación.

Los silenciadores se pueden construir en acero rolado en frío

o en acero inoxidable. Los silenciadores de acero rolado en

frío son más baratos, pero son más susceptibles a la corrosión

que los de acero inoxidable. Para aplicaciones donde el

silenciador va montado en el interior y protegido con aislamiento

para limitar la disipación de calor, existe poca ventaja para la

variedad de inoxidable.

Los silenciadores se pueden proveer en las siguientesconfiguraciones físicas:

Extremo dentro/extremo fuera; probablemente la configuración

más común.

Lado dentro/extremo fuera; a menudo usada para ayudar a

limitar los requerimientos de altura del techo para un conjunto

generador.

Entrada lado doble/extremo fuera; usada en motores “V” para

eliminar la necesidad de un cabezal de escape y minimizar los

requerimientos de altura de techo.

Los silenciadores están disponibles en varios “grados” diferentes

de atenuación de ruido; comúnmente llamados: “industrial”,

“residencial” y “crítico”. Fíjese que el ruido del escape de un

conjunto generador puede no ser la fuente de ruido más

objetable en la máquina. Si el ruido mecánico es

significativamente mayor que el ruido de escape, la selección

de un silenciador de mayor rendimiento puede no mejorar el

nivel de ruido presente en el sitio.

En general, entre más efectivo sea un silenciador en reducir

el ruido de escape, mayor es el nivel de restricción en el escape

del motor. Para sistemas de escape largos, la propia tubería

proporciona algún nivel de atenuación.

Atenuación Típica del Silenciador

Silenciadores Industriales: 12–18 dBA

Silenciadores Residenciales: 18–25 dBA

Silenciadores Críticos: 25–35 dBA

Protección Contra Incendios

El diseño, selección e instalación del sistema de protección

contra incendios está más allá del alcance de este manual

debido a la amplia gama de factores a considerar, como la

ocupación del edificio, códigos y la eficacia de varios sistemas

de protección contra incendios. Considere sin embargo lo

siguiente:

El sistema de protección contra incendios debe cumplir con

los requerimientos de la autoridad que tiene la jurisdicción,como el inspector de edificios, el jefe de bomberos o la

agencia de seguros.

Los conjuntos generadores que se usan para energía de

emergencia y standby deben protegerse del fuego por lugar

o con el uso de una construcción resistente al fuego en el

cuarto del conjunto generador. En algunos lugares, la

construcción del cuarto del generador para instalaciones

que se consideran ser necesarias para la seguridad de la




Rev. mayo 20106-79

Instalaciones en el Techo

Con la mayor presión en el costo del edificio, se está haciendo

más común localizar los conjuntos generadores en los techos.

Estas instalaciones se pueden lograr con éxito si la estructura

del edificio puede soportar el peso del conjunto generador y

los componentes asociados. Ventajas y desventajas generales

de estas instalaciones:

Ventajas

Aire de ventilación ilimitado para el sistema.

Ninguna (o poca) necesidad de ductos de ventilación.

Tendidos de escape cortos.

Menos problemas de ruido (aún puede requerir de un gabinete

atenuador de sonido).

Menos limitaciones de espacio.

El conjunto generador está aislado del servicio normal para

lograr una mejor confiabilidad del sistema.

Desventajas

La estructura del techo puede necesitar reforzarse para

soportar el conjunto generador.

El poner el equipo en el techo puede ser caro. (grúa odesensamble).

Restricciones del código.

Tendido de cables más largos.

Almacenamiento de combustible limitado en el conjunto

generador; el suministro de combustible (y posiblemente el

retorno) debe tenderse por el edificio.

Más difícil darle servicio al conjunto generador.

Nota: Aunque el conjunto generador está montado en el techo,

aún se debe tener cuidado con el escape del motor, para evitar

la contaminación de los ductos de entrada de aire al edificio

y propiedades adyacentes. Vea los Lineamientos Generalesde la Ventilación a principios de esta sección para obtener más

información.

Se recomienda que los conjuntos generadores que tengan

limitaciones en su acceso para el servicio cuenten con una

conexión al banco de carga dentro del sistema de distribución

del edificio. Esto permite que los bancos de carga se conecten

temporalmente en un lugar conveniente. En caso contrario, la

dificultad para conectar un banco de carga puede dificultar o

aún impedir la prueba apropiada del conjunto generador.




Rev. Enero 20117 - Cuestionarios7-2

Cuestionario de Proyecto eInstalación

Para estimar exactamente los costos de la mano de obra, materiales

y equipo para cualquier proyecto, es esencial que todos los datos

disponibles relacionados con el generador y su ambiente se puntualicen

y documenten antes de ponerse en contacto con el proveedor. Este

servicio puede proveerlo alternativamente su distribuidor local.

* - Elimínelo donde no sea aplicable

Detalles del Proyecto

Nombre del proyecto_________________________________________

___________________________________________________________

Cliente (usuario final)__________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

Tel. No._____________________________________________________

Correo e_____________________________________________________

Consultor / especificador / arquitecto___________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________ Tel. No._____________________________________________________

Correo e_____________________________________________________

Nos. de dibujo del sitio _______________________________________

Aplicación

Potencia primaria En espera

Continua Co-generación

Renta Sobrecarga requerida

Combustible: Diesel Bio-diesel

Gas red Bio-gas

Otro combustible____________________________________________

Voltaje____________________ Frecuencia_______________________

No. de fases_______________ Factor de Potencia nom____________

Temperatura máx. del sitio________________________________ C/ F

Temperatura mín. del sitio________________________________ C/ F

Altitud del sitio___________________metros/ft* sobre el nivel del mar

Distancia de la costa_________________________________km/millas

Nivel de clasificación de peligro del sitio (si hay)___________________

Nivel de contaminación:

Limpio Normal

Polvoso Mina / cantera

Salino Corrosivo

Aceite / Petróleol Gas inflamable

Tipo de contaminante________________________________________

Requerimientos de las emisiones_______________________________

Características de la Carga:

Carga total a aceptar kW___________ kVA___________

Componentes primarios de la carga:

Cargas misc. kW___________ kVA___________

Cargas UPS kW___________ kVA___________

Arranque de motor kW___________ kVA___________

Cargas regenerat. kW___________ kVA___________

Equipo TI kW___________ kVA___________

Iluminación de desc. kW___________ kVA___________

Equipo médico kW___________ kVA___________

Soldadura kW___________ kVA___________

Transmisión RF kW___________ kVA___________

Tracción kW___________ kVA___________

Corrección FP kW___________ kVA___________

Otras______________________________________________________Características especiales de la carga___________________________

___________________________________________________________

Número de generadores en paralelo____________________________

Número de suministros de servicio a controlar____________________

Control de desecho de carga requerido_________________________

Requerimiento de redundancia__________________No. de conjuntos

Detalles del sitio

Posición de los conjuntos:

Nivel de piso Sótano

Intermedio Techo

Altura arriba del suelo____________________________________m/ft*Límitaciones de Acceso al Sitio________________________________

___________________________________________________________

Servicios subterráneos/aéreos revisados________________________

Requiere grúa para llegar_________________________________m/ft*

Requiere grúa por altura__________________________________m/ft*

Camino de acceso al sitio Asfalto

Cierre de camino / escolta de transporte________________________

Condiciones de suelo del sitio__________________________________

Idioma para las instrucciones__________________________________

CUESTIONARIOS DEL CAPÍTULO 7




Rev. Enero 20117 - Cuestionarios 7-3

Adaptación del generador

Alojamiento: Cuarto Gabinete

Montaje del conjunto:

Piso de concreto Base de concreto

Vigas de acero Rieles de concreto

Otros______________________________________________________

___________________________________________________________

Requisitos especiales de aislamiento de vibración: Sí/No*

Sistema de enfriamiento

Montado en el conjunto: Radiador

Intercambiador de calor

Instalaciones de enfriamiento remotas:

Radiador remoto Intercambiador de calor

Torre de enfriamiento - abierta Cerrada

Intercambiador de calor y torre de enfriamiento: refrigerante de circuito

secundario__________________________________________________

Requisitos especiales del radiador:

Núcleos estañados Núcleos recubiertos

Carga estática en motor p. instalaciones remotas: m/ft*

Longitud de tendido del tubo______________________________m/ft*

Número de dobleces_________________________________________

El refrigerante estándar es glicoletileno concentración al 25%.

Enuncie cualquier requisito especial del refrigerante:_______________

___________________________________________________________

Tubería: Pintada Galvanizada

Soldada Atornillada/bridada

Amortiguada Calentamiento

Tipo de brida________________________________________________

Sistema de Combustible

Almacenamiento a granel del combustible

Tipo de tanque: cilíndrico Rectangular

Subterráneo Sobre el sueloCapacidad del tanque___________________litros/galones/horas op.*

Altura de remate del tanque arriba del suelo__________________m/ft*

Altura de fondo del tanque arriba del suelo___________________m/ft*

Contrucción del tanque: Espesor___________________mm/in*

Estándares de construcción___________________________________

Contención de derrames: Sí/No*

Tanque doble capa Delimitado

Venteo del tanque: Local Remoto

Tipo de conexión del tubo_____________________________________

Medidor de contenido del tanque:

Hidrostático Electrónico

Mecánico Bayoneta

Posición del medidor del tanque_______________________________

Gabinete de punto de llenado Si/No*

Alarma de sobrellenado Si/No*

Contactos de alarma del tanque:

Nivel bajo Nivel alto

Alarma de derrame Pintura estándar

Pintura especial______________________________________________

Almacenamiento de servicio diario de combustible

Tanque base Independiente

Capacidad tanque diario_________________litros/galones/horas op.

Altura remate del tanque arriba del suelo____________________m/ft*

Altura fondo del tanque arriba del suelo_____________________m/ft

Columna del comb. ent. motor – Max___________Min__________m/ft

Construcción del tanque: Espesor__________mm/in*

Estándares de construcción___________________________________

Contención de derrame: Sí/No*

Doble capa Delimitado

Venteo del tanque: Local Remoto

Contactos de alarma:

Nivel bajo Nivel alto

Derrame

Tipo de conexión de tubo_____________________________________

Tender sobreflujo a tanque a granel: Sí/No*

Válvula de vertido y línea a tanque principal: Sí/No*

Válvula de incendio: Sí/No*Eléctrica/Mecánica*

Pintura estándar

Pintura especial______________________________________________

Tubería de combustible:

Long. tendido entre punto llenado y tanque a granel__________m/ft*Long. tendido entre tanques a granel y servicio_______________m/ft*

Número de dobleces_________________________________________

Long. tendido entre tanque de servicio y motor______________m/ft

Número de dobleces_____________________(Sólo tanques remotos

Espesor de pared______________________________________mm/in

Tendido: Superficie Subterráneo

Una capa Doble capa

Tubería calentada Envuelta/Delimitada*

Soldada Bridada

Pre-filtros combustible Filtros duplex




Rev. Enero 20117 - Cuestionarios7-4

Sistema automático de transferencia de combustible

Voltaje de bomba_____________V Frecuencia___________Hz

Bomba sencilla Bomba doble

Alimentación por gravedad c. válvula solenoide: Sí/No*

Requisito de doble cierre: Sí/No*

Requisitos especiales_________________________________________

___________________________________________________________

Sistema de aceite de lubricación

Filtros duplex de aceite de lubricación

Bomba evacuación cárter: Manual

Electrica

Tanque de recuperación aceite de lubricación Sí/No*

Capacidad______________________________________litros/galones*

Tubería doble capa Sí/No*

Long. de tendido entre tanque y motor______________________m/ft*

Contactos de alarma: Nivel bajo Nivel alto

Bomba llenado: Manual Eléctrica

Requisitos especiales_________________________________________

___________________________________________________________

Sistema de arranque

Batería Eléctrico Aire a presión

Hidráulico

Requiere método de arranque doble: Sí/No*

Número de intentos de arranque requeridos_____________________

Tipo de batería:

Plomo Ácido Est. Plomo Ácido Sell.

NiCad

Cargador de batería: Normal Servicio Pesado

Requerimientos especiales____________________________________

___________________________________________________________

Sistema de EscapeMofle

Nivel de ruido___________________dB(A) @___________________m/ft*

Material: Acero Acero Inoxidable

Montado a piso Montado a pared

Montado a techo Otro___________________________

Tubería de drenado de condensado: Sí/no*

Aislamiento: lana Otro___________________________

Protección: Aluminio Acero inoxidable

Tubería

Material conducto: Acero Acero inoxidable

Conducto prefabricado Pared doble

Tipo/Fabricante______________________________________________

Longitud total del escape: Horiz .....m/ft* Vert ........m/ft*

Número de dobleces:_________________________________________

Número de fuelles de expansión________________________________

Conexiones bridadas Soldadura a tope

Soportes: Rodillo Resorte

Entrada climát ica: Pared Capucha/lluvia

Anti-chispa

Pintura acabado: Negro Plata

Longitud de tubo a aislar y proteger________________________m/ft*

Tipo de aislamiento_______________espesor_______________mm/in*

Protección: Aluminio Acero Inoxidable

Válvula de alivio para explosión: Sí/No*

Sistema de control de emisiones (p.ej. SCR)______________________

___________________________________________________________

Ventilación y Atenuación

Nivel de ruido____________________dB(A) @________________m/ft*

Encuesta de ruido requerida: Sí/No*

Color de terminación de entrada y salida________________________

Ducto de entrada:

Longitud____________m/ft* Área____________m /ft *

No. de dobleces__________ Ayuda ventilador: Sí/No*

Amortiguador incendio Persiana entrada

Atenuador Ducto de lona

Tipo de persiana:

Hoja fija Gravedad

Motorizada Retorno resorte

Retención de gas Trampa de arena

Posición ducto: Nivel bajo Nivel alto

Ducto de salida:Longitud____________m/ft* Área____________m /ft *

No. de dobleces__________ Ayuda ventilador:Sí/No*

Amortiguador incendio Persiana salida

Atenuador Ducto de lona

Tipo de persiana:

Hoja fija Gravedad

Motorizada Retorno resorte

Retención de gas Trampa de arena

Posición ducto: Nivel bajo Nivel alto

Restricción de ducto por diseño___________________mm/in* H2O




Rev. Enero 2011

7 - Cuestionarios7-6

Pruebas / documentación de planta

Pruebas estándar Pruebas c/testigo

Pruebas especiales___________________________________________

Listas de refacciones Catálogo partes

Manuales impresos Manuales elect.

No. de copias______________ Formato __________________

Idioma______________________________________________________

Servicios para el arranque

Primer llenado para el pre-arranque

Refrigerante Cantidad__________________

Aceite lubricante Cantidad__________________

Combustible tanque serv. Cantidad__________________

Combustible tanque granel Cantidad__________________

Pruebas especiales pre-arranque .......................................

..............................................................................................

..............................................................................................

Pruebas de arranque

Proveer comb. p. pruebas Pruebas c. testigo

Requiere banco de carga Capacidad ............. kW

Sólo resistiva Resistiva/Reactiva

Distancia del generador ...............................................m/ft*

Pruebas especiales de arranque .........................................

..............................................................................................

..............................................................................................

Requisitos especiales del traspaso .....................................

..............................................................................................

..............................................................................................

Contrato de mantenimiento No. visitas / año ..........

Garantía ampliada Periodo ampliación .... años

Compilado .................................... Fecha ...........................

Cuestionario de instalacióndel conjunto generador

Conjunto generador abierto instalado en edificio

Este cuestionario debe usarse para validar la terminación de

la instalación de un conjunto generador antes de la puesta en

marcha. Se debe terminar un cuestionario para cada conjunto

generador de una instalación múltiple.

Detalles del proyecto

Nombre del Proyecto_________________________________________

___________________________________________________________

Cliente (Usuario final)_________________________________________

___________________________________________________________

Dirección del Sitio____________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

Tel. No._____________________________________________________

Correo e____________________________________________________

Detalles del conjunto generador

Modelo del conjunto generador________________________________

Número de serie del conjunto generador_________Conj. No________

Tipo de control_______________________________________________

Número de serie del control___________________________________

Tipo de control del sistema (si aplica)____________________________

Edificio y servicios para el conjunto generador

Trabajo del edificio e instalación completo

Sitio limpio y acceso sin obstrucción

Servicios del edificio terminados y en marcha

(rayos, iluminación, suministro auxiliar eléctrico, agua, etc)

Observaciones______________________________________________

___________________________________________________________

Cuarto en general

Conjunto generador limpio con todas las guardas

Sin material suelto cerca del conjunto generador

Ductos de aire libres y limpios

Rutas de acceso/egreso sin obstrucción y marcadas

Posiciones de control y mantenimiento sin obstrucción

Cuarto seguro – sin acceso no autorizado

Conjunto generador nivelado – tornillos de fijación Tubería y cables fijos sin peligro de tropezar

Obstrucciones aéreas marcadas y etiquetadas

Tubería y servicios con código de color y etiqueta

Conexión eléctrica terminada





Intercambiador de calor y sist. torre de enfriamiento

Tanque cabezal de tamaño adecuado

Sobreflujo libre y tendido para evitar derrame

Columna estática/friccion a capacidad motor/sistema

Tubos de venteo motor inclinados hacia radiador/cab.

Enfriador de combustible instalado si se requiere

Tubería evita candados de aire – c. válvulas purga

Tubería aislada de la vibración del conj. generador

Tubería terminada, limpia, probada y pintada

Entradas a gabinete selladas apropiadamente

Sistema secundario de enfriamiento terminado

Sumin. recup. torre enfriamiento terminada

Sumin. aux. a ventiladores correctamente instalado


Sistema de combustible

Instalación almacenaje a granel

Instalación de tanque almacenaje a granel completa

Tanque a granel incorpora trampa de agua

Contención de derrames terminada

Válvulas de aislamiento correctamente colocadas

Medidor de contenido de tanque instalado

Contactos alarma de contenido puestos y cableados

Solenoide y pre-filtro entre tanque a granes y servicio

Tubería de material correcto, limpia, probada y pint.

Venteo instalado, conectado a área segura y abierta


Aislamiento y calentamiento de tubería instalados

Punto de llenado instalado y alarma conectada

Instalación de almacenaje segura

Instalación con tanque diario (en/cerca gabinete)

Columna positiva en motor para aplicaciones críticas

Conexión para llenar, sobreflujo y venteo terminado

Columna de sobreflujo comb. a lím. de presión tanqueEntradas a gabinete apropiadamente selladas

Válvulas y contactos de incendio instalados y conec.

Instalación sin tanque diario

Columna positiva en motor para aplicaciones críticas

Columna/restricción entrada comb. a límites de motor

Columna/restricción retorno comb. a límites de motor

Aislamiento y válvulas solenoide instaladas

Revise no haya válvulas en retorno de derrame

Conexiones flexibles al motor

Sitio en general

Gabinete al aire libre, nivelado en suelo firme


Ruta de admisión/salida de aire libre y limpia

Rutas de acceso y egreso sin obstrucción

Suelo cubierto con arena para evitar polvo (grava, etc.)

Drenaje del sitio adecuado

Tubería y cables fijos sin peligro de tropezón


Todos los componentes clave están etiquetados

Tubería y servicios con código de color y etiquetas

Control de derrame externo adecuado para la capacidad

del fluido


Radiador montado en el conjunto

Salida de aire del radiador limpia sin obstrucción

Sobreflujo de refrigerante libre y tendido

para evitar la contaminación

Revise la posibilidad de recirculación de aire caliente

Sistemas de radiador montado en techo/remoto

Tanque cabezal de tamaño adecuado

Sobreflujo libre y tendido para evitar derrames

Columna estática/fricción a capacidad de motor/sist.

Tubos venteo motor inclinados hacia radiador/cab.

Enfriador de combustible instalado si se requiere

Tubería evita candados de aire-cuenta c. válvulas purga

Tubería aislada de la vibración del conj. generador

Tubería terminada, limpia, probada y pintada


Suministro aux. a vent. instalado correctamente





Rev. Enero 2011




Contención de derrame terminada y alarmas conec.

Válvulas y contactos de incendio instal. y conec.

Sistema de combustible gaseoso

Tubería terminada, material y construcción correctos

Válvula reguladora y de paso en lugar correcto


Prueba de fuga y certificación terminadas

Sistema de alarma /supresión de incendio

Instalación de sistema + alarmas remotas terminadas

Sensores protegidos de calor iradiado

Sistema de etiquetado y bloqueo terminado

Sistema de arranque

Arranque con batería

Baterías de arranque correctas e instaladas

en charola o soporte

Cables de batería al motor tendidos correctamente

Cargador de batería instalado y cableado

Arranque aire a presión / hidráulicoConjunto compresor instalado y cableado

Tubería de aire a presión cap. e inst. correctas

Válvulas de aislamiento colocadas y etiquetadas

Tubería probada, pintada y etiquetada

Regulador de presión y válvula seg. LP correctos

Conexión flexible a motor puesta

Sistema de Escape

Diseño de la instalación evita recirculación escape

Instalación permite dilatación de tubería

Uniones soldadas o bridas con empaques correctos

Mofle correctamente apoyado Tubo de escape evita ingreso de lluvia/nieve

Cuenta con drenado de condensado

Salida dirigida lejos de edificios / personal

Sistema protegido y blindado según se requiere

Impermeabilización de gabinete terminada y sellada

Materiales inflamables protegidos apropiadamente

Ventilación y atenuación

Diseño de instalación evita recirculación aire caliente

Diseño de instalación considera vientos prevalentes

Salida de aire dirigida lejos de edificios/personal

Sistemas de ventilación forzada cableados

Mecanismos de persianas terminados y cableados

Guarda de pájaros en entrada y salida

Sistema eléctrico

Sistema de control

Cableado de campo a control montado en conj. term.

Cableado cliente a control montado en conj. terminado

Interconexión a control remoto terminada

Controles paro de emergencia remoto cableados

Generador/Conmutador/Cambiador/Transferencia

Medios de desconexión/aislamiento provistos

Instalación y pre-prueba conmutador terminada

Cables instalados correctamente, marcados,

permiten movimiento


Conexiones de potencia terminadas y apretadas

Pruebas de cable terminadas y certificados en manoGabinete

Todas las cajas eléctricas limpias y cubiertas puestas

Suministro eléctrico auxiliar terminado

Sistema de aterrizado terminado y probado

Conexión eléctrica a servicios/ensambles terminada

Suministro de servicio disponible según se requiera

Circuitos potencia pequeña e iluminación

probados y certificados

Cuestionario terminado por____________________________________

Fecha______________________________________________________

Nombre (molde)_____________________________________________Compañía__________________________________________________

Nota: Terminar este cuestionario no libera al instalador o contratista

de las obligaciones contractuales.





Cuestionario de pre-arranque delconjunto generador

Conjuntos generadores abiertos y en gabinete

Este cuestionario debe usarse para validar la terminación del conjunto

generador antes de la puesta en marcha. Se debe llenar un cuestionario

para cada conjunto generador de una

instalación múltiple.

Detalles del ProyectoNombre del proyecto_________________________________________

___________________________________________________________

Cliente (Usuario Final)_________________________________________

___________________________________________________________

Dirección___________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

Representante del cliente______________________________________

Tel. No._____________________________________________________

Correo e____________________________________________________

Detalles del conjunto generador

Modelo del conjunto generdor_________________________________

Número de serie del conjunto generador ________ No. conj.________

Tipo de control______________________________________________

Número de serie del control___________________________________

Tipo de control del sistema (si es aplicable)______________________

Ambiente y servicios del conjunto generador

Trabajo de instalación y cuestionario terminados

Alrededores limpios y sin obstrucciones

Servicios al conjunto generador terminados

Observaciones______________________________________________

___________________________________________________________

Revisiones de Seguridad

Asegurarse se inhibió el arranque

Conjunto limpio y totalmente ensamblado


Ductos de aire libres y limpios

Rutas de acceso y egreso sin obstrucción y marcadas

Posiciones de control y mantenimiento libres

Cuarto seguro - sin acceso no autorizado

Conj. generador nivelado – tornillos de fijación firmes

Tubería y cables fijos sin peligro de tropezar

Obstrucciones aéreas bien marcadas y etiquetadas


Avisar al personal del inminente arranque del equipo


Tipo de refrigerante__________________________________________

Relación de mezcla___________________o puesto en planta

Radiador montado en el conjunto

Radiador limpio, sin obstrucciones

Sobreflujo libre y tendido evitando contaminación

Radiador lleno con refrig. correcto y tapón puesto

Radiador, motor y tubería revisados si tienen fugas

Bandas revisadas en alineación, tensión y daños

Guardas correctas y fijas

Energizar sum. de calentador de refrig. y rev. función

Sistemas de radiador montado remoto

Radiador limpio, sin obstrucciones

Sobreflujo libre y tendido evitando contaminación

Tanque cabezal lleno con refrigerante y tapón puesto

Sistema y tanque auxiliar (si existe) llenosRadiador, motor y tubería revisados si tienen fugas

Aire purgado del sistema

Energizar suministros de calentador de refrigerante

Suministro aux. a vent., bombas inst. correctamente

Revisar rotación/voltaje de fase de suministros aux.

Intercambiador de calor y sist. de torre de enfriamiento

Tanque cabezal lleno con refrigerante y tapón puesto

Tanque auxiliar (si existe) puesto en marcha

Sistema, motor y tubería revisados si tienen fugas


Energizar suministros de calentador de refrigerante

Sist. de enfriamiento secundario terminado y llenoBombas de sist. de enfr. secundarios en marcha

Suministro aux. a ventiladores, bombas inst. correcto

Revisar fase/voltaje a sum. aux. de ventiladores

Registrar concentración de refrigerante usado____________________




Rev. Enero 2011


Sistema de combustible

Instalación de almacenamiento a granel

Tanque de almacenamiento a granel lleno

Válvulas de aislamiento colocadas correctamente

Contactos de medidor y alarma de tanque revisados

Bomba y controles de transferencia probados


Sist. de calent. tubería/tanque probado y en marcha

Punto de llenado inst. y alarma probada y en marcha

Sistema a granel revisado si tiene fugas

Tubos de venteo y sobreflujo abiertos

Instalación de almacenamiento segura

Tanque diario

Revisar oper. válvulas de aislamiento y solenoide

Retorno de combustible del motor abieerto

Tanque diario lleno


Contactos del medidor y alarma del tanque revisados

Alarmas de contención de derrame revisadas

Funciones de bomba de transferencia revisadas

Válvulas y contactos de incendio inst. y cableados

Sistema de combustible de gas

Revisión visual terminada y certificados a la mano

Gas presente en válvulas de paso

Sistema de alarma de incendio / supresión

Sist. de alarma de incendio / supresión en marcha

Cable y liber. rápida de solen. Incendio en marcha

Bloqueo del sistema de supresión en marcha

Sistema de lubricación

Cárter de motor lleno al nivel correcto

Alarmas de nivel revisadasSistema de pre-lubricación en marcha

Sistema de recuperación lleno y en marcha

Sistema de arranque

Arranque de batería

Baterías llenas, instaladas y conectadas

Cargador de baterías en marcha

Controles de elevación/flotación e instrumentos rev.

Arranque de aire a presión/hidráulico

Válvulas de aislamiento colocadas y etiquetadas corr.

Regulador de presión y válvula seg. LP revisados

Compresor en marcha

Presiones de aire/hidráulico HP y LP revisadas

Condensado drenado

Sistema de escape

Revise seguridad de fuelles, tubería y mofle

Revise todas las bridas, uniones y soldaduras

Revise estén libres tubo de escape y tapa de lluvia

Drene el agua del sistema

Prelubrique turbocargador si se requiere

Ventilación y atenuación

Revise que las persianas estén libres y operen

Mec. de persiana revisados y sum. energizado

Ponga en marcha sist. de vent. forzada si aplica

Sistema eléctrico

Sistemas de control

Revisión visual terminada

Energice control de conj. y revise funcione

Energice controles del sistema y revise funcionen

Revise versiones de programa y cárguelos si es nec.

Seleccione parámetros de conj. en control conj./sist.

Revise señales de control remoto al control del conj.

Revise señales de control del conj. al control remoto

Revise señales al control del sistema y conmutador

Revise controles de paro de emergencia

Cargue/verifique ajustes de protección motor y alt.

Conjunto/Conmutador/Cambiador/Transferencia

Revisión visual terminada

Revise cables estén instal. correctos y par marcado Verifique flexibilidad del cable en el conj. generador

Energice suministros aux. y revise que funcionen

Cargue ajustes de protección conm. y regístrelos

Detección de servicio en marcha




Rev. mayo 2010

APÉNDICE A A-3

Dimensionamiento de Conjuntos Generadores con GenSize A-3

Generalidades A-3

Aplicaciones A-3

Instalando Power Suite A-4

Parámetros del Proyecto A-4

Número de Conjuntos Generadores Operando en Paralelo A-4

Mínima Carga/Capacidad del Generador A-4

Máxima Caída de Voltaje (Arranque y Pico) A-4

Máxima Caída de Frecuencia A-4

Altitud y Temperatura Ambiente A-5

Atenuación del Sonido A-5

Elevación Máxima de Temperatura del Alternador A-5

Combustible A-5

Frecuencia A-5

Fase A-5

Servicio A-5

Voltaje A-6

Introduciendo las Cargas A-6

Definición de Términos A-7

Requerimientos de Operación con Carga (Operación de Estado Estable con Carga Individual) A-7

Requerimientos de Arranque con Carga (Arranque con Carga Individual) A-7Requerimientos de la Carga Paso Transitorio

(Carga Combinada en Cada Paso de Aplicación de la Carga) A-7

Requerimientos de la Carga e Impacto Transitorio (La Carga Combinada

Para Todas las Cargas que Requieren Potencia Pico Aleatoria) A-7

Cálculos Detallados de la Carga A-7

Cálculos de Carga de Iluminación A-7

Cálculos de Carga de Aire Acondicionado A-8

Cálculos de Carga de Cargador de Batería A-8

Cálculos de Carga de Imagen Médica A-8

Cálculos de Carga de Motor A-9

Cálculos de Carga de la Bomba Contra Incendios A-10

Cálculos de Carga UPS A-10Cálculos de las Cargas Misceláneas A-11

Cálculos de Carga Equipo de Soldadura A-11

Cálculos de Carga de Uso en General A-11

Cálculos de Carga Usos Definidos por el Usuario A-11

Introduciendo las Cargas en Pasos A-12

Consideraciones de los Pasos de la Carga A-12

Guías para la Secuencia de Pasos A-12

Recomendaciones y Reportes A-13

Rango en Sitio KW en Standby (Pimario) A-13

Rango en Sitio Máx KW del Alternador (Incremento de Temperatura) A-14

Rango en Sitio Máx KVA del Alternador (Incremento de Temperatura) A-14

APÉNDICE A ÍNDICE

A-1




Rev. mayo 2010 A-2

Rango en Sitio Máx SkW y Máx SkVA A-15

Incremento de Temperatura a Plena Carga A-16

Excitación A-16

Reportes A-17




Rev. mayo 2010 A-4

Instalando Power Suite

Inserte el CD de Power Suite en la unidad de disco CD-ROM

y siga las instrucciones de instalación del software la pantalla,

o seleccione Start/Run del escritorio Windows, seleccione la

unidad de disco CD ROM y corra Setup.exe. El software

GenSize está diseñado para correr en un ambiente del sistema

de operación Windows NT, 95, 98 o 2000. La función de

búsqueda del CD Biblioteca se optimiza con el Internet Explorer

5.0 y el Adobe Acrobat 4.0 (incluidos en el CD). Después de

terminar la instalación, aparece un cuadro de diálogo New

Project – seleccione New Project.

Parámetros del Proyecto

El primer paso para dimensionar y seleccionar un conjunto

motor-generador es establecer los parámetros del proyecto.

Como mínimo, el conjunto generador debe dimensionarse para

suministrar los requerimientos de arranque de la máxima carga

y requerimientos de operación del estado estable del equipo

conectado a la carga.

Para establecer los parámetros predeterminados del proyecto,

seleccione Projects de la barra de herramientas superior,después New Project Default Parameters abajo en el menú

desplegable. El cuadro de diálogo resultante, Figura A–1,

muestra los Parámetros del Proyecto Nuevo que se aplican a

los proyectos nuevos y se pueden modificar para adecuarse

a sus preferencias. Los parámetros del proyecto para un solo

proyecto o un proyecto existente se pueden cambiar sin alterar

los parámetros predeterminados destacando el nombre del

proyecto y luego seleccionando Projects, Edit y luego la pestaña

de parámetros.

Enseguida está una explicación de los parámetros del proyecto

y los predeterminados se muestran en el cuadro de diálogo.

Número de Conjuntos Generadores Operando en Paralelo

El valor predeterminado es 1. Si la carga total es mayor que

la capacidad de un conjunto generador solo, inserte 2, 3 o

más según sea pertinente. Si la carga total es más de 1000

kW, podría ser ventajoso poner conjuntos generadores en

paralelo para lograr una mayor confiabilidad y flexibilidad de

operación. Sin embargo cuando la carga total es de 300 kW

o menos, normalmente no es efectivo en costo poner conjuntos

generadores en paralelo – aunque es técnicamente realizable.

Figura A – 1. Cuadro de Diálogo GenSize – Parámetros del

Proyecto Nuevo

Carga/Capacidad Mínima del Motogenerador

Operar un conjunto generador bajo carga ligera puede conducir

a daño en el motor y reducir la confiabilidad del conjunto

generador. Cummins Power Generation no recomienda operar

conjuntos generadores con menos del 30% de la carga nominal

– éste es el ajuste predeterminado en GenSize. Se deben usarbancos de carga para complementar las cargas regulares

cuando la carga cae abajo del valor recomendado. Un conjunto

generador no debe operar a menos del 10% de la carga

nominal durante ningún periodo prolongado.

Máxima Caída de Voltaje (Arranque y Pico)

Al reducir la caída de voltaje máximo permisible durante el

arranque inicial o cuando las cargas se ciclan bajo controles

automáticos o tienen altos picos, el tamaño del conjunto

generador recomendado aumenta. Escoger una caída de voltaje

permisible más baja resulta en un conjunto generador

recomendado más grande. Sin embargo, establecer caídasde voltaje permisibles de más del 40% puede llevar al mal

funcionamiento del relevador y del contactor. La Caída Máxima

de Voltaje predeterminada en GenSize es del 35%.

Caída de Frecuencia Máxima

Al reducir la caída de frecuencia máxima permisible, aumenta

el tamaño del conjunto generador recomendado. Como un

conjunto generador es una fuente de poder limitada (comparado

con el servicio público), las excursiones de voltaje y frecuencia

ocurren durante los eventos de carga transitorios. El conjunto




Rev. mayo 2010 A-5

generador debe dimensionarse para limitar estas excursiones

a un nivel apropiado para lograr el desempeño apropiado de

la carga. La Caída de Frecuencia Máxima predeterminada en

el GenSize es del 10%. Este número puede que tenga que

establecerse más bajo cuando se suministran a cargas sensibles

a la frecuencia, como los sistemas UPS. Revise con el fabricante

del UPS para obtener la información sobre la sensibilidad del

sistema UPS a las excursiones de frecuencia cuando operan

con un conjunto generador en Emergencia.

Altitud y Temperatura Ambiente

Basándose en la localización geográfica, el programa recomienda

que el tamaño del conjunto generador se aumente para un

nivel dado de desempeño al aumentar la altitud y/o temperatura

ambiente. Los valores predeterminados son una altitud de 500

pies (152 metros) y una temperatura ambiente de 77 °F (25

°C).

Atenuación de Sonido

El ajuste predeterminado es Ninguno. Sin embargo, se puede

seleccionar un conjunto generador Quiet Site. Las unidades

Quiet Site incluyen silenciadores de escape especiales, unacubierta de lámina con aislamiento atenuador de sonido y/o

amortiguadores de admisión y descarga. No todos los modelos

están disponibles en una configuración Quiet Site. Cuando

seleccione Atenuación de Sonido, las recomendaciones del

GenSize para el conjunto generador se limitan a los paquetes

opcionales estándar disponibles de planta. Su distribuidor local,

sin embargo, debe consultarse en caso de cualquier otra

necesidad de atenuación de sonido.

Elevación de Temperatura Máxima del Alternador

Una elevación de temperatura máxima permisible sobre una

ambiente de 40°C (104

°F) se puede especificar para los

devanados del alternador. GenSize recomienda combinaciones

de motor–alternador que limitan la elevación de la temperatura

del alternador a la especificada cuando se energizan las cargas

conectadas especificadas. Puede ser deseable usar alternadores

con elevación de temperatura menor en aplicaciones que

contengan significativas cargas no-lineales, donde se requiera

un mejor arranque del motor o en aplicaciones de servicio

primario. El ajuste predeterminado es de 125 °C. Note que,

cuando selecciona un alternador con elevación de temperatura

más baja, puede aumentar el tamaño del conjunto generador

recomendado para adaptarse a un alternador más grande.

Combustible

El combustible predeterminado es diesel. Otras opciones de

combustibles disponibles son gas natural y gas propano líquido

Está disponible una opción “Cualquier Combustible” la cual le

permite al GenSize comparar el desempeño de todas las

opciones de combustible disponibles.

Nota: Para los requerimientos de combustibles gaseosos a

más de aproximadamente 150/140 kW, consulte a su

distribuidor.

Frecuencia

Especifique la frecuencia de operación requerida. Los conjuntos

generadores están configurados para 50 Hz o 60 Hz. El valor

predeterminado es de 60 Hz.

Fase

Seleccione un conjunto generador monofásico o trifásico. El

ajuste predeterminado es trifásico. Si selecciona monofásico

sólo se permiten cargas monofásicas. Seleccionar monofásico

también limita el número de modelos disponibles ya que los

conjuntos generadores más grandes no están disponibles congeneradores monofásicos. La selección trifásica predeterminada

permite cargas monofásicas pero el GenSize supone que las

cargas monofásicas se balancean entre las tres fases.

Servicio

GenSize hace una recomendación basándose en la capacidad

de potencia en emergencia y primaria del conjunto generador

disminuyendo la potencia apropiadamente por las condiciones

del sitio. El ajuste predeterminado es en Emergencia. Para

tratar e ilustrar más el sistema y las capacidades del conjunto

generador vea la sección Diseño Preliminar.

Un sistema de potencia en Emergencia es un sistema de

potencia independiente que alimenta algunas instalaciones en

el caso de una falla de la fuente normal de energía. (Se asume

que el conjunto generador está aislado del servicio público).

La capacidad de potencia en Emergencia es aplicable para e

servicio de potencia de emergencia por la duración de una

interrupción típica de energía. Para esta capacidad no se

dispone de régimen de sobrecarga.

Un sistema de potencia primaria es un sistema de potencia

independiente para suministrar energía eléctrica en lugar de




Rev. mayo 2010 A-6

comprarle energía a un servicio de red comercial. (Se asume

que el conjunto generador está aislado del servicio público o

que ese servicio no está disponible). La capacidad de potencia

primaria es la potencia máxima disponible con carga variable

por un número de horas ilimitado.

Un mínimo del 10% de capacidad de sobrecarga está disponible

para regímenes de potencia primaria según los estándares de

capacidad del motor BS 5514 y DIN 6271. No toda

configuración de conjunto generador está disponible para

servicio primario.

Cuando los conjuntos generadores se ponen en paralelo con

la red pública por un periodo prolongado de tiempo, no deben

operarse a más de su capacidad de carga base. Generalmente

la capacidad de carga base de un conjunto generador es

significativamente menor que su capacidad de potencia primaria.

La capacidad de carga base para los conjuntos generadores

está disponible con el fabricante o su distribuidor Cummins

Power Generation.

Voltaje

Las opciones de voltaje disponibles son una función de la

frecuencia seleccionada. Los valores predeterminados son

277/480, Serie Estrella.

Cargando las Cargas

El siguiente paso y el más importante para dimensionar un

conjunto generador es identificar cada tipo y tamaño de carga

que el conjunto generador va a energizar. Como con la mayoría

de las operaciones en el GenSize, las cargas se pueden cargar

bien sea desde el menú bajo Proyectos, Agregar Carga Nueva

o desde los iconos localizados en la barra de herramientas.Después de seleccionar un tipo de carga, aparece la forma

del registro de la carga. Cada forma de carga abre con los

predeterminados de la característica de la carga los cuales se

pueden modificar. Cargue toda la información requerida. Si no

está seguro de lo que son los artículos, consulte la ayuda en

línea para obtener una explicación. Al cargar cada carga,

aparece en una lista en el lado izquierdo de la pantalla bajo el

proyecto en el que está trabajando. Al seleccionar (con un clic

del mouse) una de las cargas en la lista desplegará las

características de operación de la carga a la derecha de la

pantalla. Al hacer doble clic en el icono de una carga abre la

forma de registro de ésta y puede editar la carga desde ahí.

Lo siguiente está pensado para ayudarle a entender los

parámetros de la carga y la forma en que GenSize los calcula.

Identifique todos los tipos y tamaños de cargas diferentes que

el conjunto generador va a soportar. Si tiene más de una carga

de un tamaño y tipo dado, sólo necesita cargarla una vez, a

menos que quiera que cada una de las cargas lleve una

descripción diferente. La cantidad de cada carga se puede

establecer cuando cargue la carga en el paso que inicia la

secuencia, como se describe posteriormente en esta sección.

Cummins Power Generation ha investigado las características

de arranque y operación de muchas de las cargas comunes

y ha incluido en GenSize datos predeterminados para estas

características de carga. Puede optar por usar los

predeterminados o si sabe que las características de su carga

son diferentes, cambie la característica de la carga. Si tiene un

tipo de carga diferente de lo que se identifica en el GenSize,

use una carga miscelánea para definir los requerimientos de

arranque y operación de la carga.

Basándose en las características de la carga, GenSize calcula

los valores para los kW de operación (RkW), kVA de operación

(RkVA), kVA de arranque (SkVA), kW de arranque (SkW), factor

de potencia de arranque (SPF), kVA pico (PkVA), kW pico (PkW)

y amperios de operación (RAmps). Cuando se presentan cargas

no-lineales, puede ser necesario sobre-dimensionar el alternador

y el GenSize calcula un valor para los kW del alternador (AkW)

para la carga.

Note que cuando se cargan cargas monofásicas en un conjunto

generador trifásico, GenSize asume que las cargas de las tres

fases están balanceadas entre las tres fases. Por lo tanto, lascargas monofásicas se convierten en una carga trifásica

equivalente para propósitos de dimensionamiento. Esto da

como resultado una corriente de carga monofásica distribuida

entre las tres fases por lo que la corriente monofásica se divide

por 1.73. Cuando se carga una carga monofásica para una

aplicación de conjunto trifásico, la corriente monofásica real

aparece en la forma de registro de la carga, pero cuando la

carga se carga en un paso (la carga del paso es la carga

balanceada aplicada al generador), la corriente de carga de

paso se convierte a la corriente trifásica equivalente.




Rev. mayo 2010 A-7

Las siguientes abreviaturas se usan en GenSize para calcular

los requerimientos de operación y arranque de la carga individual,

requerimientos de paso de carga, y los requerimientos de carga

transitoria. Estas abreviaciones se usan en las formas de carga

y reportes en la aplicación y en la siguiente exposición pensada

para documentar algunos de los cálculos realizados por

GenSize.

Requerimientos de la Carga en Funcionamiento (Carga

Individual en Operación de Estado Estable)

kVA de operación (RkVA) – la operación de la carga en

kilovoltio-amperios.

kW de operación (RkW) – la operación de la carga en

kilovatios.

kW del alternador (AkW) – la capacidad del alternador

proporcionada para compensar ( sobre-dimensionar) la

distorsión no-lineal.

FP de operación (RFP) – el factor de potencia de la carga

en operación de estado estable.

Eficiencia – la relación entre la potencia de salida y la potencia

de entrada.

Amperios de operación (RAmps) – los amperios de operaciónpara una carga o paso.

Requerimientos de Arranque de la Carga (Arranque

Individual de la Carga)

kW de arranque (SkW) – kilovatios de arranque de una carga.

kVA de arranque (SkVA) – kilovoltio-amperios de arranque

de una carga.

FP de arranque (SPF) – el factor de potencia de arranque

es el factor de potencia de la carga al momento en que se

energiza inicialmente o arranca.

Requerimientos de Carga de Paso Transitoria (Carga

Combinada en Cada Paso de Aplicación de Carga)

kW de paso máximo – la máxima carga de paso en kW (lasuma de kilovatios de arranque de la carga individual [SkW])

en el paso.

kVA de paso máximos – la máxima carga de paso en kVA

(la suma de kilovoltio-amperios de arranque [SkVA] de la

carga individual) en el paso.

kW de paso acumulativos – los kW de Paso Máximos

sumados a los kW de operación de los pasos previos.

kVA de paso acumulativos – los kVA de Paso Máximos

sumados a los kVA de operación de los pasos previos.

kW de paso efectivos – los kW de paso acumulativos

multiplicados por un factor para tomar en cuenta el efecto

de carga reducida debido al voltaje de salida reducido

sostenido durante la carga de paso transitoria.

kVA de paso efectivos – los kVA de paso acumulativos


de carga reducida debido al voltaje de salida reducido

sostenido durante la carga de paso transitoria.

Requerimientos de Carga por Transitorios Repentinos

(Carga Combinada para todas las Cargas que Requieren

Potencia de Operación Pico Aleatoria)

kW pico (PkW) – el aumento repentino de potencia en kW

demandados por una carga cíclica al arrancar, o por otras

cargas de impacto como las soldadoras o el equipo de

imagen médica cuando operan.

kVA pico (PkVA) – el aumento repentino de potencia en kVA

demandados por una carga cíclica al arrancar o por otras

cargas de impacto como las soldadoras o el equipo de

imagen médica cuando operan.

kVA de impacto acumulativos – los kVA pico sumados a los

kVA de operación de todas las cargas de no-impacto.

kW de impacto acumulativos – los kW pico sumados a loskW de operación de todas las cargas de no-impacto.

kW de impacto efectivos – los kW pico acumulados


de reducción de carga debida al voltaje de salida reducido

sostenido durante el impacto de la carga transitoria.

kVA de impacto efectivos – los kVA pico acumulados


de reducción de carga debida al voltaje de salida reducido

sostenido durante el impacto de la carga transitoria.

Cálculos de la Carga Detallados

Lo siguiente documenta todos los cálculos de los requerimientos

de la carga individual. Operación de la carga, arranque y

requerimientos de picos repentinos son calculados para cada

carga basados en las características de operación

predeterminadas supuestas como aparecen en las formas de

carga de la carga individual.

Cálculos de Carga de Iluminación

Se pueden cargar tres tipos diferentes de carga de iluminación

Fluorescente – Una lámpara de baja presión de mercurio tipo

de descarga donde la mayoría de la luz la emite una capa




Rev. mayo 2010 A-8

excitada de material fluorescente. Las mismas características

de carga se usan para tipos de balastra o electrónico. Ambas

son cargas no-lineales, pero el GenSize ignora la no-linealidad

de este tipo de carga ya que normalmente es una pequeña

parte de la carga total conectada.

Incandescente – Ensambles de lámpara tipo foco estándar, el

cual usa un filamento para crear luz.

Descarga (HID) – Lámparas que producen luz pasando una

corriente a través de un vapor de metal; incluye sodio de alta

presión, metal halógeno e iluminación de descarga de vapor

de mercurio.

RkW Si se carga kVA: RkW = kVA x RPF

Si se cargan Ramps: 1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF) + 1000

3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x 1.73) + 1000

RkVA Si se carga RkW: RkVA = RkW + RPF

Si se carga Ramps: 1Ø RkVA = (Ramps x voltaje) + 1000

3Ø RkVA = (Ramps x voltaje x 1.73) + 1000

RPF Factor de potencia de operación como se carga o predeterminado

SkW SkW = RkW para incandescente o fluorescenteSkW = 0.75 x RkW para HID

SkVA SkVA = SkW + SPF

SPF SPF =RPF, excepto para HID donde el SPF predeterminado = 0.85

AkW AkW = RkW

Ramps 1Ø Ramps = (RkW x 1000) + (voltaje x RPF)

3Ø Ramps = (RkW x 1000) + (voltaje x RPF x 1.73)

Cálculos de Carga de Aire Acondicionado

GenSize sencillamente convierte las toneladas a caballos de

potencia para dimensionar las cargas de aire acondicionado

a 2 HP/ton como un estimado conservador de la carga total

para una unidad de baja eficiencia. Si quiere un tamaño másexacto y conoce las cargas del motor del componente individual

en el equipo de A/A, cárguelas individualmente y aplique un

factor de demanda para las cargas que es posible arranquen

simultáneamente.

RkW RkW = Ton CA x 2 x 0.746

RkVA RkVA = RkW + RPF

RPF Factor de potencia de operación como se cargó o predeterminado

de la base de datos.

SkW SkW de alta inercia =SkVA x SPF

SkW de baja inercia =SkVA x SPF x 0.6

SkVA SkVA = HP x (LRkVA/HP) x factor de SkVA, donde LRkVA/HP son los kVA/HP

promedio para la letra del Código NEMA del motor y, el factor SkVA es 1.0

para arranque a pleno voltaje o de la tabla de arranque a voltaje reducido

(vea Método de Arranque a Voltaje Reducido)

SFP Como se cargó o valores predeterminados de la base de datos por HP

y método de arranque.

Para cargas que están asignadas automáticamente encender y apagar cíclicamente:

PkW PkW = SkW

PkVA PkVA = SkVA

AkW (no-VFD) AkW = RkW excepto arrancador de estado sólido donde AkW =

2.0 x RkW a menos que se use un contactor de derivación,

entonces AkW = RkW

AkW (VFD) Inversor de CA Convencional: AkW = 2.0 x RkW

Ancho de Pulso Modulado: AkW = 1.4 x RkW

Mando CD: AkW = 2.0 x RkW

Ramps 1Ø Ramps = (HP x 746) + (voltaje x Ef. x RFP)

3Ø Ramps = (HP x 746) + (1.73 x voltaje x Ef. x RFP)

Cálculos de Carga del Cargador de Batería

Un cargador de batería es un ensamble de rectificador

controlado de silicón (SCR) usado para cargar baterías. Un

cargador de baterías es una carga no-lineal que requiere de

un alternador sobredimensionado.

RkW RkW = RkVA x RPF

RkVA RkVA = (kVA de salida x Índice de Recarga) + Eficiencia

RPF Factor de potencia de operación como se carga o predeterminado

SkW SkW = RkW

SkVA SkVA = RkVA

SPF SPF = RPF

AkW Para 3 pulsos, AkW = 2.5 x RkW

Para 6 pulsos, AkW = 1.4 x RkW

Para 12 pulsos, AkW = 1.15 x RkW

Con filtro de entrada, AkW = 1.15 x RkWRamps 1Ø Ramps = (RkVA x 1000) + voltaje

3Ø Ramps = (RkVA x 1000) + (voltaje x 1.73)

Cálculos de Carga de Imagen Médica

GenSize calcula una caída de voltaje pico para cuando se

opera una carga de imagen médica. Esta caída debe estar

limitada al 10% para proteger la calidad de la imagen. Si la

caída de voltaje pico se ajusta más alta en los parámetros del

proyecto, GenSize automáticamente la baja y le notifica a usted.

El conjunto generador luego se dimensiona para limitar la caída

de voltaje al 10% cuando el equipo de imagen médica se opera




Rev. mayo 2010 A-9

con las demás cargas operando. Si se usan cargas múltiples

de imagen médica, la caída de voltaje pico se calcula para la

carga más grande y única y supone que sólo la carga más

grande única se opere en cualquier momento único.

Note que GenSize supone que el equipo de imagen médica

no está siendo operado mientras que las cargas están

arrancando, por lo que la caída de voltaje de arranque se

calcula por separado y se le permite que exceda el 10%.

RkW Si se carga RkVA: RkW = RkVA x RPF

Si se carga Ramps: 1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF) + 1000

3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x 1.73) + 1000

RkVA Si se carga Ramps: RkVA = RkW + RPF


SkW SkW = RkW

SkVA SkVA = SkW + SPF

PkW PkW = PkVA x SPF

PkVA Como se cargó o 1Ø PkVA = (Pamps x voltaje) + 1000

3Ø PkVA = (Pamps x voltaje x 1.73) + 1000

SPF SPF = SkVA + SkW

AkW AkW = RkW

Ramps 1Ø Ramps = (RkVA x 1000) + voltaje3Ø Ramps = (RkVA x 1000) + (voltaje x 1.73)

Cálculos de Carga de Motor

Si la carga del motor está energizada por un mando de

velocidad o frecuencia variable o es un mando CA en un motor

CD, seleccione Mando de Frecuencia Variable (VFD). Un VFD

es una carga no-lineal que requiere de un alternador

sobredimensionado para concordar con los requerimientos de

operación de la carga. Por otro lado, como los VFD rampean

la carga al arrancar, los requerimientos de arranque se reducen

comparados con un motor que se arranca a través de las

líneas. Seleccione PWM si el VFD es del tipo de ancho depulso modulado. Los VFD tipo PWM requieren de menos

sobre-dimensionamiento que los tipos no-PWM.

Los requerimientos de arranque del motor se pueden reducir

aplicando algún tipo de voltaje reducido o un arrancador de

estado sólido. La aplicación de estos dispositivos puede resultar

en recomendar un conjunto generador más chico. Sin embargo,

se debe tener cuidado cuando se aplica cualesquiera de estos

métodos de arranque. Primeramente, el torque del motor es

una función del voltaje aplicado y todos estos métodos resultan

en un menor voltaje durante el arranque. Estos métodos de

arranque deben sólo aplicarse a cargas de motor con baja

inercia, a menos que pueda determinarse que el motor producirá

un par de aceleración adecuado durante el arranque.

Adicionalmente, estos métodos de arranque pueden produci

corrientes repentinas muy altas cuando pasan del arranque a

la operación si la transición ocurre antes que el motor alcance

una velocidad muy cercana a la de operación, resultando que

los requerimientos de arranque se aproximen a un arranque

con toda la línea. GenSize asume que el motor alcance la

velocidad cercana a la nominal antes de esta transición,

ignorando estas potenciales condiciones repentinas. Si el moto

no alcanza la velocidad casi nominal antes de la transición,

pueden ocurrir caídas excesivas de voltaje y de frecuencia

cuando se apliquen estos arrancadores a los conjuntos

generadores. Si no está seguro cómo su arrancador y la carga

reaccionan, use un arranque con toda la línea.

Para un arranque del motor con toda la línea, seleccione la

carga con baja inercia si sabe que la carga requiera de un par

de arranque bajo a bajas velocidades. Esto reducirá los

requerimientos de kW de arranque para el conjunto generado

y puede dar como resultado un conjunto más pequeño. Lascargas de baja inercia son típicamente ventiladores centrífugos

y las bombas. Si no está seguro, use alta inercia (deje sin

seleccionar la baja inercia).

RkW Si se carga HP: RkW = (HP x 0.746) + Eficiencia de Operación

Si se cargó kW: RkW = kW + Eficiencia de Operación

Si se cargó Ramps:

1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x Eficiencia) + 1000

3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x Eficiencia x 1.73) + 1000



de la base de datosSkw SkW de Alta Inercia = SkVA x SPF

SkW de Baja Inercia = SkVA x SPF x 0.6

SkVA SkVA = HP x (LRkVA/HP) x factor SkVA, donde LrkVA/HP son

ols kVA/HP promedio para la letra de Código NEMA del motor y, el factor

SkVA es 1.0 para un arranque de voltaje pleno o de la tabla de arranque

de voltaje reducido (vea el Método de Arranque de Voltaje Reducido).

SPF Como se cargó o valores predeterminados de la base de datos

por HP y método de arranque

Para cargas asignadas para que automáticamente se ciclen encendidas y apagadas

PkW PkW = SkW

PkVA PkVA = SkVA




Rev. mayo 2010 A-10

AkW (no-VFD) AkW = RkW excepto arrancador de estado sólido donde

AkW = 2.0 x RkW a menos que se use un contactor de derivación, entonces

AkW = RkW

AkW (VFD) Inversor CA Convencional: AkW =2.0 x RkW

Ancho de Pulso Modulado: AkW = 1.4 x Mando RkWDC: AkW = 2.0 x RkW

Ramps 1Ø Ramps = (HP x 746) + voltaje x Eficiencia x RPF)

3Ø Ramps = (HP x 746) + (1.73 x voltaje x Eficiencia x RPF)

Cálculos de Carga de Bomba Contra Incendio

GenSize dimensionará el generador limitando la caída de voltaje

pico al 15% cuando se arranca la bomba contra incendio con

las demás cargas sin impacto operando. Esto es para satisfacer

los requerimientos del código de incendio de Norte América.

El conjunto generador no tiene que dimensionarse para ofrecer

los kVA de rotor bloqueado del motor de la bomba contra

incendio indefinidamente. Eso resultaría en un conjunto

generador sobre-dimensionado, lo cual podría experimentar

problemas de mantenimiento y confiabilidad por ser sub-

utilizado.

Siempre que se use un arrancador de voltaje reducido para

un motor de bomba de incendio, el usuario debe considerar

dimensionarla para un arranque a través de la línea porque elcontrolador de la bomba de incendio incluye medios manual-

mecánico, manual-eléctrico o automático para arrancar la

bomba a través de la línea en el caso que el controlador

funcione mal. GenSize no desaprueba el uso de arrancadores

de voltaje reducido para bombas de incendio, no obstante.

RkW Si se cargó HP: RkW = HP x 0.746 + Eficiencia de Operación

Si se cargó kW: RkW = kW + Eficiencia de Operación

Si se cargó Ramps:1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x eficiencia) + 1000

3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x eficiencia x 1.73) + 1000



de la base de datos

SkW SkW de Alta Inercia = SkVA x SPF

SkW de Baja Inercia = SkVA x SPF x 0.6

SkVA SkVa = HP x (LRkVA/HP) x factor SkVA, donde LRkVA son los kVA/HP promedio

para la letra del Código NEMA del motor y, el factor SkVA es 1.0 para arranque

a pleno voltaje o de la tabla de arranque de voltaje reducido (vea Método de

Arranque de Voltaje Reducido)

SPF Como se cargó o valores predeterminados de la base de datos por HP en

método de arranque

PkW PkW = SkW

PkVA PkVA = SkVa

AkW (no-VFD) AkW = RkW excepto arrancador de estado sólido donde AkW = 2.0

RkW a menos que se use un contactor de derivación, Entonces AkW = RkW

AkW (VFD) Inversor CA Convencional: AkW =2.0 x RkW

Ancho de Pulso Modulado: AkW = 1.4 x RkW

Mando CD: AkW = 2.0 x RkW

Ramps 1Ø Ramps = (HP x 746) + (voltaje x Eficiencia x RFP)

3Ø Ramps = (HP x 746) + (1.73 x voltaje x Eficiencia x RFP)

Cálculos de la Carga UPS

Un UPS estático usa rectificadores controlados de silicón (SCR)

u otro dispositivo estático para convertir voltaje AC a DC para

cargar las baterías y un inversor para convertir corriente DC a

AC acondicionada para alimentar a la carga. Una UPS es una

carga no-lineal y puede requerir un alternador sobre-

dimensionado. Algunos problemas de incompatibilidad entre

los conjuntos generadores y los UPS estáticos han llevado a

muchas malas interpretaciones acerca del dimensionamiento

de conjunto generador para este tipo de carga. Ocurrieronproblemas en el pasado y, la recomendación de los proveedores

de UPS en ese momento fue el de sobre-dimensionar el

conjunto generador de dos a cinco veces la capacidad del

UPS. Aún así, algunos problemas persistieron y, desde entonces

esos problemas de incompatibilidad se han tomado en cuenta

por la mayoría de los fabricantes de UPS. Es más efectivo en

costo exigir compatibilidad con el generador al proveedor del

UPS que sobre-dimensionar el generador.

Si las baterías se descargan cuando el UPS está operando

con el conjunto generador, éste debe ser capaz de alimentar

el rectificador para la carga de baterías y el inversor paraalimentar la carga. Una segunda razón para usar la capacidad

total del UPS es que la carga adicional del UPS se puede

agregar en el futuro hasta la capacidad de la placa de datos.

Los factores de dimensionamiento de la carga no-lineal usados

por GenSize se basan en el nivel de armónicas que el UPS

induce en la salida del generador con el UPS totalmente

cargado. Como las armónicas aumentan con cargas ligeras,

seleccionar el alternador de capacidad más grande ayuda a

compensar este efecto.




Rev. mayo 2010 A-12

Figura A–2. Ventana del Proyecto de Aplicación GenSize

Cargando las Cargas en Pasos

Después de cargar las cargas, necesita cargar todas las cargas

del proyecto en Pasos de Carga. Abra el primer paso de carga

haciendo clic en la carpeta Steps a la izquierda de la pantalla.

Note que inicialmente, no hay cargas en el Paso. Cargar en

secuencia de pasos puede reducir el tamaño del conjunto

generador requerido cuando se usan pasos múltiples. Se

pueden usar interruptores de transferencia múltiples para

conectar la carga al conjunto generador en momentos diferentes,

sencillamente ajustando los retrasos de tiempo de transferenciaen los interruptores individuales. Sencillamente deje unos pocos

segundos entre pasos para permitirle al conjunto generador

estabilizarse con cada paso de carga.

Para cargar cargas individuales en el paso, sencillamente haga

clic y arrastre la carga al paso. Una vez que la carga esté en

un paso, puede establecer la cantidad de carga en el paso

haciendo clic derecho y seleccionando Set Quantity del menú

desplegable. Por turno, cada vez que hace clic y arrastra una

carga al paso, la cantidad aumenta.

Para cargar múltiples cargas en el paso, haga clic en la carpetade cargas, todas las cargas aparecen en el lado derecho de

la pantalla. Usando la tecla Shift o Crtl y el ratón, seleccione

las cargas deseadas, haga clic en cualesquiera de las cargas

seleccionadas a la derecha y arrástrelas al paso. Todas las

cargas seleccionadas deben aparecer en el paso.

Use la barra de herramientas para agregar uno o más pasos

adicionales, según se desee. Puede ver las cargas y los pasos

usando View en el menú para encontrar, bien sea, qué cargas

individuales del paso se colocaron u obtener un resumen de

todas las cargas en cada paso.

Consideraciones del Paso de Carga

Para muchas aplicaciones, el conjunto generador se dimensiona

para poder tomar todas las cargas en un solo paso. Para

algunas aplicaciones es ventajoso arrancar las cargas con los

requerimientos de sobrecarga de arranque más grandes primero,

luego después que esas cargas estén operando, arrancar el

resto de las cargas en pasos diferentes. La secuencia de

arranque de las cargas también puede determinarse con

códigos en los cuales las cargas de emergencia deben ir

primero, luego el equipo en Emergencia y luego las cargas

opcionales.

El secuenciado de pasos de arranque de los conjuntos

generadores se puede lograr con interruptores de transferencia

usando retrasos de tiempo de transferencia, secuenciador de

carga u otro controlador como un PLC. Puede usar esta

aplicación para decirle a su distribuidor cuántos pasos requiere

su aplicación. Recuerde, aunque exista una secuencia de

carga inicial controlada, puede existir el paro y arranque sin

control de ciertas cargas y pudiera desear revisar la carga

momentánea bajo esas condiciones.

Guías para la Secuencia de los Pasos

Arranque Simultáneo en un solo Paso: Un método comúnmente

usado es el de suponer que todas las cargas conectadas se

arrancarán en un paso, sin importar el número de interruptores

de transferencia usados. Esta suposición resulta en la selección

del conjunto generador más conservador (el más grande). Use

una carga de un solo paso a menos que algo se agregue,

como interruptores de transferencia múltiples con retrasos de

tiempo escalonados o un secuenciador de carga por pasos.

Paso Sencillo con Factor de Diversidad: Este es similar al

arranque simultáneo en un solo paso, excepto que se aplicaun factor de diversidad estimado, de tal vez el 80%, para

reducir los totales de SkVA y SkW para responder a los controles

de arranque automáticos que pudieran suministrarse con el

equipo de carga.

Secuencia de Pasos Múltiples: El arranque secuenciado de las

cargas (donde sea posible) a menudo permite la selección de

un conjunto generador más pequeño. GenSize supone que se

deja el tiempo adecuado entre los pasos de carga para que

el voltaje y la frecuencia del conjunto generador se estabilicen,

típicamente 5-10 segundos.




Rev. mayo 2010 A-13

Considere lo siguiente cuando se cuenta con controles o

retrasos para la secuencia en pasos de las cargas en el conjunto

generador:

Arranque primero el motor más grande.

Cuando arranque motores que usan mandos electrónicos

(VFD o VSD) la regla del motor más grande primero puede

no aplicar. Usar mandos electrónicos para arrancar y operar

motores permite que el diseñador controle mejor la carga

real aplicada al conjunto generador controlando la carga de

corriente máxima, el índice de aplicación de la carga, etc.

Lo que hay que recordar acerca de estas cargas es que son

más sensibles a la variación del voltaje que los motores que

se arrancan "directo a la línea”.

Cargue los UPS´s al final. El equipo UPS típicamente es

sensible a la frecuencia, especialmente al índice de cambio

de frecuencia. Un conjunto generador previamente cargado

será más estable para aceptar la carga UPS.

Para cada paso, el SkW requerido es el total del RkW de los

pasos anteriores más el SkW de ese paso.

Recomendaciones y Reportes

Lo siguiente está pensado para ayudarle a entender la

recomendación de GenSize para un solo conjunto generador

y los reportes disponibles que se pueden imprimir. La Figura

A–3 ilustra la pantalla predeterminada en la cual GenSize hace

su recomendación del conjunto generador Cummins Power

Generation que concuerda más con los parámetros del proyecto

actual. Esta pantalla se puede intercambiar con la pantalla

ilustrada en la Figura A–4 en la cual se pueden ver todos los

modelos de conjunto generador que concuerdan con los

parámetros. Puede encontrar útil ver la última pantalla para

percibir las diferencias en el desempeño entre todos los modelosque podrían hacer el trabajo, pudiendo seleccionar cualesquiera

para el proyecto. También puede imprimir los Reportes para

su distribución y revisión.

Los modelos recomendados se destacan en verde en la mitad

superior de la pantalla. En la mitad inferior de la pantalla se

muestran los parámetros para el conjunto generador

recomendado. Estos incluyen:

Requerimientos del Conjunto Generador : Esta pestaña

resume el trabajo, Voltaje, Altitud, Fase, Caídas de Voltaje

y otros parámetros.

Requerimientos de Operación/Impacto de la Carga: Esta

pestaña resume todos los requerimientos de la carga para

el proyecto. El porcentaje de la Carga Nominal ofrece una

forma rápida de determinar cuánta capacidad de operación

del conjunto generador se está utilizando.

Configuración del Conjunto Generador : Esta pestaña

enumera el tamaño del marco del alternador, número de

puntas, si el alternador es reconectable, si el alternador tiene

una mayor capacidad para arranque de motor, la gama de

voltajes, si el alternador tiene un mazo extendido y, si el

alternador puede ofrecer una salida monofásica. También

menciona el modelo del motor, cilindrada, número de cilindros

combustible y los cambios de disminución de potencia po

altitud y temperatura ambiente y los valores de pendiente

del motor.

La tabla del reporte muestra la información acerca del conjunto

generador recomendado y permite la comparación con otros

conjuntos generadores. Enseguida se tratan algunos de losencabezados importantes en esta tabla:

kW En Emergencia (Primarios) Nominales del Sitio

Muestra los kW en Emergencia o primarios nominales del sitio

(el servicio de potencia primaria ya está disminuido un 10 po

ciento). Si lo que aparece es rojo, los kW nominales del sitio

son menores que los kW de operación de la carga, o los kW

de carga de operación son menos del 30 por ciento de los

kW del conjunto nominales del sitio. Un conjunto generador

recomendado debe satisfacer el requerimiento de carga de

operación y operar cuando menos al 30 por ciento de la

capacidad nominal recomendada.

Si lo que aparece es amarillo, los kW de operación de la carga

son menos del 30 por ciento de los kW del conjunto nominales

del sitio. Operar los conjuntos generadores a menos del 30

por ciento de la carga nominal se puede lograr disminuyendo

el valor de la carga nominal del por ciento mínimo en los

Parámetros del Proyecto Nuevo.




Rev. mayo 2010 A-14

kW Máximos del Alternador Nominales del Sitio (Elevación

de Temperatura)

Muestra los kW del alternador nominal del sitio para la elevación

de temperatura seleccionada en los parámetros del proyecto

actual. Si aparece en rojo, el alternador no puede mantener la

elevación de temperatura para el requerimiento de su carga

conectada, bien sea kW de Operación o kW del Alternador.

kVA Máximos del Alternador Nominales del Sitio

(Elevación de Temperatura)

Muestra los kVA del alternador nominal del sitio para la elevación

de temperatura establecida en los Parámetros del Proyecto

Nuevo. Si la pantalla/columna está en rojo, el alternador no

puede mantener la elevación de temperatura para el

requerimiento de kVA de Operación de su carga. En la tabla

se muestra la capacidad de kVA nominales máximos del

alternador.

El cambio de altitud para los alternadores, sin embargo, es de

1000 m (3280 ft) y el cambio de temperatura de 40 ºC (104

ºF). Los kW Max. del alternador disminuyen el 3% por 500 m

(1640 ft) de altitud arriba del cambio y 3% por 5 ºC (9 ºF) de

temperatura ambiente sobre el cambio.

Figura A-3. Ventana del Conjunto Generador Recomendado




Rev. mayo 2010 A-15

SkW y SkVA Max Nominales del Sitio

Muestra los SkW y SkVA máximos nominales del sitio

(disminuidos cuando es necesario por altitud y temperatura

ambiente) que la configuración del conjunto generador puede

aceptar. Si la pantalla es roja, el conjunto generador no puede

recuperarse a un mínimo del 90 por ciento del voltaje nominal

con la carga de Paso o Pico requerida. Una de las filosofías

del dimensionamiento para la carga momentánea es que, con

la carga momentánea aplicada, el conjunto generador debe

poder recuperarse al 90 por ciento del voltaje nominal para

que los motores puedan desarrollar un par de aceleración

adecuado. Si el conjunto generador se recupera al 90 por

ciento del voltaje nominal, un motor desarrolla el 81 por ciento

del par nominal, el cual ha mostrado con la experiencia

proporcionar un desempeño aceptable de arranque del motor

Si la pantalla es amarilla, el conjunto generador puede

recuperarse a un mínimo del 90 por ciento del voltaje nomina

con la carga momentánea requerida, pero sólo porque el

requerimiento de elevación momentánea se ha reducido.

GenSize reduce el requerimiento de elevación en reconocimiento

al hecho de que el voltaje de salida del conjunto generador se

reduce mientras están arrancando las cargas que tienen

requerimientos de potencia de arranque que se acercan a la

capacidad máxima del conjunto generador.

Figura A-4. Ventana de Todos los Conjuntos Generadores




Rev. mayo 2010 A-16

Elevación de Temperatura a Plena Carga

Muestra la elevación de temperatura que el alternador no

excede mientras alimenta la carga hasta e incluyendo la

capacidad de plena carga del conjunto generador. Cada modelo

de conjunto generador individual tiene una o más de los

siguientes alternadores con elevación de temperatura disponibles

las cuales se pueden especificar en los parámetros del proyecto

actual: 80 ºC, 105 ºC, 125 ºC y 150 ºC. Por supuesto, la

elevación de temperatura real de un alternador es una función

de la carga real conectada. Por lo tanto, GenSize puede

recomendar un conjunto generador con una opción de elevaciónde temperatura más baja o más alta de la especificada en los

Parámetros del Proyecto Nuevo ya que la recomendación del

conjunto se basa en la carga conectada. La carga conectada

puede ser menos que la capacidad plena del conjunto generador

o, en el caso de cargas no-lineales, puede requerirse que el

alternador se especifique a una capacidad mayor de la del

conjunto. En cualquier caso, la recomendación del conjunto

limita la elevación de temperatura del alternador a la especificada

en los Parámetros del Proyecto Nuevo.

Excitación

Muestra el tipo de sistema de excitación a suministrarse con

un conjunto generador. Si la pantalla está roja, el conjunto

generador es de auto-excitación y el porcentaje de carga no-

lineal excede el 25 por ciento del requerimiento de operación

de la carga, RkW. El sistema de excitación PMG se recomienda

para aplicaciones que tienen un alto contenido de carga lineal.

A menos que la opción PMG no esté disponible, Cummins

Power Generation no recomienda conjuntos con generador

auto-excitado si el requerimiento de carga no-lineal es de más

del 25 por ciento del requerimiento de carga total.

El requerimiento de carga no-lineal se calcula sumando los kWde Operación de todas las cargas donde los kW del Alternador

exceden los kW de Operación. Éste será el caso para las

cargas UPS, los motores de frecuencia variable y los

arrancadores de motor de estado sólido que no están equipados

con una derivación automática. Esta suma de kW del Alternador

luego se divide por la suma de kW de Operación de todas las

cargas.

Por qué un conjunto generador puede no ser recomendado:

Varios factores pueden causar que no se recomiende un

conjunto generador.

El requerimiento de kW de operación puede exceder la

capacidad del conjunto generador. Los parámetros del

proyecto como altitud, temperatura ambiente y servicio de

potencia primaria pueden causar que el conjunto generador

disminuya la potencia y caiga abajo de los requerimientos

del proyecto.

Los kW de Operación pueden estar abajo del mínimo del

10 al 30 por ciento de la capacidad nominal del conjunto

generador, como se especifica en los parámetros del proyecto

actuales (30 por ciento es predeterminado, como lo

recomienda Cummins Power Generation).El requerimiento de kW momentáneos puede exceder la

capacidad del generador, los cuales pueden haber caído

abajo de los requerimientos del proyecto debido a la

disminución de potencia por altitud y temperatura ambiente.

GenSize usa los kW Acumulativos y los kW Picos mayores

para determinar los kW momentáneos de la carga.

Los kVA momentáneos exceden la capacidad del conjunto

generador. El requerimiento de kVA momentáneos es similar

al requerimiento de kW momentáneos excepto que no existe

disminución de potencia por altitud o temperatura ambiente.

GenSize usa el mayor de los kVA acumulativos y kVA Pico

(si los hay) para determinar el requerimiento de kVA

momentáneos de la carga.

Los kW del alternador requeridos exceden la capacidad del

alternador, el cual puede disminuirse por la altitud y la

temperatura ambiente en los parámetros del proyecto. El

cambio por altitud para los alternadores, sin embargo, es

de 1000 m (3280 ft) y el cambio de temperatura de 40 ºC

(104 ºF). Los kW del alternador disminuyen 3% por cada

500 m (1640 fto) de altitud arriba del cambio y 3% por 5 ºC

(9 ºF) de temperatura ambiente arriba del cambio.

Los kVA del alternador requeridos exceden la capacidad del

alternador, los cuales se puede bajar por altitud y temperaturade la misma manera que los kW del alternador.

El requerimiento de carga no-lineal excede el 25 por ciento

del requerimiento de carga total. Esto excluye los generadores

auto-excitados donde la excitación del PMG no está

disponible. El requerimiento de carga no-lineal total es la

suma de los valores de kW del Alternador de todas las cargas

no-lineales.

Las caídas de voltaje y frecuencia calculadas exceden los

límites establecidos en los parámetros del proyecto actual.




Rev. mayo 2010 A-18

Figura A – 5. Reporte de Generador Recomendado en Modo

Ver




Rev. mayo 2010B-1

APÉNDICE B ÍNDICE

APÉNDICE B B-2

Arranque del Motor con Voltaje Reducido B-2

Una Comparación de los Métodos para el Arranque del Motor B-2

Arranque del Motor con Voltaje Pleno B-2

Arranque del Motor con Autotransformador, Transición Abierta B-3

Arranque del Motor con Autotransformador, Transición Cerrada B-3

Arranque del Motor con Reactor, Transición Cerrada B-4

Arranque del Motor con Resistencia, Transición Cerrada B-4

Arranque del Motor Delta-Estrella, Transición Cerrada B-5

Arranque del Motor con Devanado Partido, Transición Cerrada B-5

Arranque del Motor con Rotor Devanado B-6

Arranque del Motor Síncrono B-6

Nota de Aplicación General B-7




Rev. mayo 2010B-2

Arranque de Motor con Voltaje Reducido

Aunque la caída de voltaje a menudo causa varios problemas,

una reducción de voltaje controlada en las terminales del motor

puede ser benéfica cuando se usa para reducir los kVA de

arranque de un motor en aplicaciones donde la reducción del

par del motor es aceptable. Reducir los kVA de arranque del

motor puede reducir el tamaño del conjunto generador requerido,

disminuir la caída de voltaje y, proporcionar un arranque más

suave para las cargas de motor. Sin embargo es necesario

asegurarse que el motor desarrollará suficiente torque para

acelerar la carga bajo condiciones de voltaje reducido. Así

mismo, cualquier arrancador que haga una transición entre

“arrancar” y “operar” puede causar una condición repentina

casi tan grave como un arranque con toda la línea, a menos

que el motor esté a la velocidad sincrónica o cerca de ella en

la transición. Esto puede causar una caída de voltaje inaceptable

y potencialmente el disparo del arrancador.

Una Comparación de Métodos de Arranque de Motor

La Tabla B–1 compara los efectos del arranque a voltaje pleno,

con auto-transformador y de resistencia en un motor de 50HP, Diseño B, código G. Como se puede ver, el arranque con

auto-transformador requiere de menos capacidad de arranque

del motor desde el conjunto generador. El arranque de resistencia

en realidad requiere de más kW (potencia del motor) que el

arranque con toda la línea.

APÉNDICE B

Tabla B–1. Comparación de Arranque del Motor a VoltajeReducido

Arranque de Motor a Voltaje Pleno

Arranque: El arranque a voltaje pleno, con toda la línea es el

típico a menos que sea necesario reducir los kVA de arranque

del motor debido a la capacidad limitada del conjunto generador

o para limitar la caída de voltaje durante el arranque del motor.

No existe límite de HP, tamaño, voltaje o tipo del motor.

Notas de la Aplicación: Este método es el más común por su

sencillez, confiabilidad y costo inicial. Note en las curvas de

kVA y de torque que los kVA de arranque permanecen bastanteconstantes hasta que el motor casi alcanza la velocidad plena.

Note también que los kW llegan al pico a cerca del 300 por

ciento de los kW nominales cerca del 80 por ciento de la

velocidad sincrónica.




Rev. mayo 2010B-3

Arranque de Motor con Auto-transformador, Transición

Abierta

Arranque: El autotransformador está en el circuito sólo durante

el arranque para reducir el voltaje del motor. El lado abierto del

circuito durante la transición puede causar graves transitorios,

los cuales pueden aún causar molestos disparos de los

interruptores de circuito.

Notas de la Aplicación: La conmutación de transición abierta

de los arrancadores de voltaje reducido debe evitarse en

aplicaciones de conjunto generador especialmente cuando los

motores no se llevan a la velocidad plena al momento de la

transición. La razón de esto es que el motor se desacelera y

sale de sincronía durante la transición de la conmutación. El

resultado es similar al de poner generadores en paralelo fuera

de fase. Los kVA demandados inmediatamente después de

la conmutación pueden exceder los kVA de arranque. Note

también que el factor de potencia en el arranque es menor

cuando se usa un auto-transformador.

Arranque de Motor con Auto-transformador, Transición

Cerrada

Arranque: El circuito no se interrumpe durante el arranque.

Durante la transferencia, parte del devanado del auto-

transformador permanece en el circuito como un reactor en

serie con los devanados del motor.

Notas de la Aplicación: La transición cerrada se prefiere sobre

la transición abierta por las menores perturbaciones eléctricas

La conmutación, sin embargo, es más costosa y compleja. Es

el método de arranque de voltaje reducido más comúnmente

usado para motores grandes con bajos requerimientos de par

de carga, como las bombas elevadores de drenaje y enfriadores

La ventaja del principio es más torque por corriente que con

otros métodos de arranque de voltaje reducido. La operación

puede ser automática y/o remota. Note también que el facto

de potencia en el arranque es menor que cuando se usa un

autotransformador.




Rev. mayo 2010B-4

Arranque de Motor con Reactor, Transición Cerrada

Arranque: El arranque con reactor tiene la ventaja de la sencillez

y la transición cerrada, pero resulta en un torque de arranque

menor por kVA que con el arranque con auto-transformador.

El torque relativo, sin embargo, mejora al acelerar el motor.

Notas de la Aplicación: El arranque con reactor generalmente

no se usa excepto para motores grandes, de alto voltaje o alta

corriente. Los reactores deben dimensionarse para los HP y

voltaje y pueden tener disponibilidad limitada. Típicamente, el

arranque con reactor es más costoso que el arranque con

auto-transformador en motores pequeños, pero es más simple

y menos costoso para motores grandes. El factor de potencia

de arranque es excepcionalmente bajo. El arranque con reactor

permite un arranque suave con casi sin perturbaciones

observables en la transición y es muy adecuado para

aplicaciones como las bombas centrífugas o los ventiladores.

Arranque de Motor con Resistencia, Transición Cerrada

Arranque: El arranque con resistencia se usa ocasionalmente

para motores pequeños donde se requieren varios pasos de

arranque y no se permite la apertura de los circuitos del motor

entre los pasos.

Notas de la Aplicación: También disponible como un arrancador

de transición sin pasos lo cual proporciona un arranque más

suave. El arranque con resistencia normalmente es menos

caro con motores pequeños. Acelera las cargas más rápido

porque el voltaje aumenta con una disminución de la corriente.

Tiene un factor de potencia de arranque más alto.




Rev. mayo 2010B-5

Arranque de Motor Estrella-Delta, Transición Cerrada

Arranque: El arranque Estrella–Delta no requiere de auto-

transformador, reactor o resistencia. El motor arranca conectado

en estrella y opera conectado en delta.

Notas de la Aplicación: Este método de arranque se está

popularizando más donde torque de arranque bajos son

aceptables. Tiene las siguientes desventajas:

1. Transición abierta. La transición cerrada está disponible a

un costo extra.

2. Bajo torque.

3. No hay ventaja cuando el motor se energiza con un conjunto

generador a menos que el motor alcance la velocidad

sincrónica antes de la conmutación. En aplicaciones donde

el motor no alcanza la velocidad sincrónica, el conjunto

generador debe dimensionarse para satisfacer la sobrecarga

momentánea.

Arranque de Motor con Devanado Partido, Transición

Cerrada

Arranque: El arranque con devanado partido es menos caro

porque no requiere de un autotransformador, reactor o

resistencia y utiliza la simple conmutación. Disponible en dos

o más pasos de arranque dependiendo del tamaño, velocidad

y voltaje del motor.

Notas de la Aplicación: Automáticamente ofrece la transicióncerrada. Primero, un devanado se conecta a la línea; después

de un intervalo, el segundo devanado se pone en paralelo con

el primero. El torque de arranque es bajo y lo fija el fabricante

del motor. El propósito del devanado partido no es reducir la

corriente de arranque sino proporcionar una corriente de

arranque en incrementos más pequeños. No hay ventaja de

este método si el motor está energizado por un conjunto

generador a menos que el motor pueda alcanzar la velocidad

sincrónica antes de la transición a la línea.




Rev. mayo 2010B-7

Nota de Aplicación General

Si el arrancador del motor de voltaje reducido tiene un tiempo

o rango de ajuste, haga los ajustes para obtener unos dos

segundos entre contactos. Esto deja el tiempo para que el

rotor se aproxime a la velocidad nominal y reducir así los kVA

pico al momento de la conmutación, como se muestra

enseguida. Fíjese que en el ajuste mínimo no hay mucha mejora

sobre el arranque a voltaje pleno.

En algunas aplicaciones la corriente repentina es tan baja que

la flecha del motor no empieza a girar en la primera conexión

ni aún en la segunda. Para esas aplicaciones existe muy poca

reducción de los kVA de arranque desde el punto de vista del

conjunto generador.




Rev. mayo 2010

APÉNDICE C C-2

Voltajes y Suministros Mundiales C-2

C-1

APÉNDICE C ÍNDICE




Rev. mayo 2010C-2

APÉNDICE C

Voltajes y Suministros Mundiales




Rev. mayo 2010D-1

APÉNDICE D ÍNDICE

APÉNDICE D D-2

Fórmulas Útiles D-2




Rev. mayo 2010D-2

APÉNDICE D

“FP” se refiere al factor de potencia, el cual se expresa como

fracción decimal. Por ejemplo, factor de potencia 80% = 0.8para propósitos del cálculo. En general, los conjuntos

generadores monofásicos tienen un factor de potencia del

100% y los conjuntos generadores trifásicos un factor de

potencia del 80%.

“Voltios” se refiere al voltaje entre líneas.

“Amperios” se refiere a la corriente de línea en amperios.

"F” se refiere a la frecuencia. La regulación de frecuencia del

0% se define como isócrona.

Fórmulas Útiles




Rev. mayo 2010E-1

APÉNDICE E ÍNDICE

APÉNDICE E E-2

Mantenimiento y Servicio E-2

Diario E-2

Semanal E-2

Mensual E-2

Semestral E-3

Anual E-3




Rev. mayo 2010E-3

Tabla E–1. Temperaturas del Tubo de Escape Mínimas

Recomendadas. (La temperatura de los gases de escape se

mide con un termopar. El uso de la detección de temperatura

externa no es suficientemente exacta para verificar la temperatura

del escape).

Semestral

Cambie los filtros de aceite del motor.

Cambie los filtros en el circuito del acondicionador de

refrigerante.

Limpie o cambie los filtros del respiradero de la caja de

cigüeñal.

Cambie los filtros de combustible, drene el sedimento de los

tanques, revise si las mangueras tienen cortes y abrasiones,

revise el funcionamiento del gobernador.

Revise los controles y alarmas de seguridad eléctrica.

Limpie las acumulaciones de grasa, aceite y suciedad en el

conjunto generador.Revise el cableado, conexiones, interruptores de circuito e

interruptores de transferencia de la distribución de energía.

Simule una interrupción de energía del servicio público. Esto

prueba la habilidad del conjunto para arrancar y tomar la

carga nominal. Revise la operación de los interruptores de

transferencia automática, conmutadores y controles

relacionados y los demás componentes en el sistema de

potencia en Emergencia.

Anual

Revise la maza del ventilador, poleas y bomba de agua.

Limpie el respiradero del tanque diario.

Revise y apriete los tornillos del múltiple de escape y del

turbocargador.

Apriete los componentes de montaje del conjunto generador

Limpie las cajas de salida y de control de energía del

generador. Revise y apriete todos los conectores del cableado

flojos. Mida y registre las resistencias de aislamiento del

devanado del generador. Revise la operación de la serie de

calentadores del generador y engrase los baleros.

Revise la operación del interruptor de circuito principal del

generador (si se usa) operándolo manualmente. Pruebe la

unidad de disparo de acuerdo con las instrucciones del

fabricante.

Si el conjunto se ejercita normalmente sin carga o toma sólo

cargas ligeras, opérelo cuando menos tres horas, incluyendo

una hora cerca de la carga nominal.

Conduzca pruebas de aislamiento del generador cada año

durante la vida del conjunto. Las pruebas iniciales hechas

antes de las conexiones de carga finales sirven como punto

de referencia para las pruebas anuales. Estas pruebas sonobligatorias para los conjuntos generadores de más de 600

VCA. Revise la ANSI/IEEE Estándar 43, Práctica

Recomendada para Probar la Resistencia de Aislamiento de

Maquinaria Giratoria.




Rev. mayo 2010F-1

APÉNDICE F ÍNDICE

APÉNDICE F F-2

Códigos y Estándares F-2

Estándares Relacionados con el Producto F-2

Modificación de los Productos F-2




Rev. mayo 2010F-2

APÉNDICE F

Códigos y Estándares

Estándares Relacionados con el Producto

Los estándares de desempeño aplicables para conjuntos

generadores incluyen:

Comité Electrotécnico Internacional: Estándar para

Máquinas Eléctricas Giratorias, Parte 1 (Valoración y

Desempeño), IEC 34–1.

Organización Internacional de Estándares: Estándar para

Motor de Combustión Interna Alternativo Impulsando

Conjuntos Generadores de Corriente Alterna, Partes 1 a la

9, ISO 8528.

Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos: Estándar

para Motores y Generadores, NEMA MG1–1.

Asociación Canadiense de Estándares: CSA 22, Código

Eléctrico Canadiense. CSA 282, Suministro de Energía

Eléctrica de Emergencia para Edificios.

Underwriters Laboratories: UL 2200 Ensambles de Motor

Generador Estacionario.

En Norte América, muchos asuntos de seguridad (y ambientales)relacionados con las aplicaciones de conjuntos generadores

se tratan en los siguientes estándares de la Asociación Nacional

de Protección de Incendios (NFPA):

Líquidos Inflamables y Combustibles Código–NFPA 30.

Estándar para la instalación y uso de Motores de Combustión

y Turbinas de Gas Estacionarios–NFPA 37.

Código Nacional de Gas Combustible–NFPA 54.

Almacenamiento y Manejo de Gas de Petróleo Licuado–NFPA

58.

Código Nacional Eléctrico–NFPA 70.

Código de Instalaciones para el Cuidado de la Salud–NFPA 99

Código de Seguridad de la Vida–NFPA 101

Sistemas de Potencia de Emergencia y En-Espera–NFPA

110.

Modificación de los Productos

Los conjuntos generadores y otros productos relacionados

algunas veces se certifican, catalogan o bien se asegura que

cumplan con los estándares o códigos específicos. Esto

generalmente se aplica al producto como lo fabrica y embarca

el fabricante original. Las modificaciones subsecuentes al

producto podrían alterar o infringir el cumplimiento del código

específico. Las modificaciones del producto deben ser enviadas

a las autoridades correspondientes que tenga la jurisdicción

para su aprobación.




Rev. mayo 2010G-1

APÉNDICE G ÍNDICE

APÉNDICE G G-2

Glosario G-2




Rev. mayo 2010G-2

1-INTRODUCCIÓN

Glosario

AC (Corriente Alterna)

La corriente alterna es la corriente eléctrica que se alterna entre

un valor máximo positivo y un valor máximo negativo en una

frecuencia característica, generalmente de 50 o 60 ciclos por

segundo (Hertz).

AC Generador

El generador de corriente alterna es el término preferido para

referirse a un generador que produzca la corriente alterna (CA).

Vea Alternador y Generador.

Aislamiento

Es el material no-conductor usado para evitar la fuga de

corriente eléctrica de un conductor. Existen varias clases de

aislamiento en uso para la construcción de generadores, cada

una reconocida por una temperatura máxima de servicio

continuo.

Alternador

Es otro término para el generador CA.

Ampacidad

Es la capacidad de llevar corriente con seguridad de un

conductor eléctrico en amperios como lo define el código. Amperio

Es la unidad de medida del flujo de corriente eléctrica. Un

amperio de corriente fluye cuando un potencial de un voltio se

aplica entre una resistencia de un ohmio.

Ángulo de Fase

Se refiere a la relación entre dos ondas sinusoidales las cuales

no pasan por el cero en el mismo instante, como las fases de

un generador trifásico. Considerando que un ciclo completo

tiene 360 grados, el ángulo de fase expresa qué tan separadas

están las dos ondas con relación al ciclo completo.

Anunciador

Es un dispositivo accesorio usado para dar la indicación remotadel estado de un componente en operación en un sistema.

Los anunciadores típicamente se usan en aplicaciones donde

el equipo monitoreado no se localiza en una porción de las

instalaciones que normalmente se atiende. La NFPA tiene

requerimientos específicos para los anunciadores remotos

usados en algunas aplicaciones, como en los hospitales.

Armadura

La armadura de un generador CA es el ensamble de devanados

y los laminados del núcleo de metal en el cual se induce el

voltaje de salida. Es la parte estacionaria (estator) en un

generador de campo giratorio.

Armónicas

Son componentes del voltaje o la corriente que operan en

múltiples integrales de la frecuencia fundamental de un sistema

de potencia (50 a 60 Hz). Las corrientes armónicas tienen el

efecto de distorsionar la forma de la onda de voltaje de la de

una onda sinusoidal pura.

Arranque Negro

Se refiere al arranque de un sistema de potencia con sus

propios recursos de energía, sin la ayuda de suministros de

energía.

Aterrizado

Es la conexión intencional del sistema o equipo eléctrico

(gabinetes, conduit, bastidores, etc.) a la tierra.

Auto-Excitado

Un alternador cuyo sistema de excitación toma su energía de

su propia salida CA principal.

Autoridad con Jurisdicción

Es el individuo con la responsabilidad legal de inspeccionar

una instalación y de aprobar que el equipo en ellas cumple los

códigos y estándares aplicables.

Bajo Voltaje

En el contexto de este manual, bajo voltaje se refiere a losvoltajes de operación del sistema CA de 120 a 600 VCA.

Banda de Octavas

En mediciones de presión de sonido (usando un analizador de

banda de octavas), las bandas de octavas son las ocho

divisiones de la frecuencia del espectro medio de sonido,

donde la frecuencia más alta de cada banda es el doble de la

de su frecuencia más baja. Las bandas de octavas se especifican

con sus frecuencias centrales, típicamente: 63, 125, 250, 500

1,000, 2,000, 4,000 y 8,000 Hz (ciclos por segundo).

Bus

Se refiere a las barras de cobre que llevan corriente que

conectan las cargas de los generadores CA a un sistema enparalelo a la salida en paralelo de los generadores CA en un

sistema o a un alimentador en un sistema de distribución

eléctrica.

Caída de Voltaje

Es la que resulta cuando se agrega una carga, ocurriendo

antes que el regulador pueda corregirla, o resultante del

funcionamiento del regulador de voltaje para descargar un

motor–generador sobrecargado.




Rev. mayo 2010G-4

Desfasado

Se refiere a las corrientes o voltajes alternos de la misma

frecuencia los cuales no están pasando por sus puntos cero

al mismo tiempo.

Devanados Amortiguadores

Los devanados amortiguadores de un generador CA sincrónico

son los conductores integrados en las caras del polo del rotor.

Se conectan por ambos extremos de los polos con anillos

extremos. Su función es la de amortiguar las oscilaciones de

la onda durante los cambios de carga.

Diagrama Unifilar

Es un diagrama esquemático de un sistema de distribución de

energía trifásica el cual utiliza una línea para mostrar las tres

fases. Se entiende cuando se usa este dibujo fácil de leer que

una línea representa tres.

Disparo por Derivación

Es una característica agregada a un conmutador de circuito

o interruptor de fusible para permitir la apertura remota del

conmutador o interruptor con una señal eléctrica.

Eficiencia (EFF)

Es la relación de la energía de salida a la energía de entrada,

como entre la entrada de energía eléctrica a un motor y lasalida de energía mecánica por la flecha del motor.

Energía

Se manifiesta en formas como la electricidad, calor, luz y la

capacidad para hacer trabajo. Es convertible de una forma a

otra, como en un conjunto generador, el cual convierte la

energía mecánica giratoria en energía eléctrica. Las unidades

típicas de energía son kW•h, BTU (Unidad británica térmica),

hp•h. Ft•lb, julio y caloría.

Entrada de Servicio

La entrada de servicio es el punto donde el servicio público

entra a las instalaciones. En sistemas de bajo voltaje el neutro

se aterriza en la entrada de servicio.Escala dB/dB(A)

La escala en decibeles usada en las mediciones de nivel de

sonido es logarítmica. Los medidores de nivel de sonido a

menudo tienen varias escalas de ponderación corregidas (A,

B y C). La escala A, dB(A), es la escala de ponderación más

comúnmente usada para medir la intensidad del ruido emitido

por los conjuntos generadores.

Estator

Es la parte estacionaria de un generador o motor. Vea Armadura.

Excitación Derivada

Un alternador que usa (deriva) una porción de su salida CA

para la corriente de excitación.

Excitado Por Separado

Un alternador cuyo sistema de excitación toma su energía de

una fuente separada (no su propia salida).

Excitador

Es un dispositivo que suministra corriente directa (CD) a las

bobinas del campo de un generador síncrono, produciendo

un flujo magnético requerido para inducir el voltaje de salida

en las bobinas de la armadura (estator). Vea Campo.

Factor de Demanda

Es la razón de la carga real a la carga potencial total conectada

Factor de Desviación

Es la desviación máxima instantánea, en por ciento, del voltaje

del generador de una onda sinusoidal verdadera del mismo

valor RMS y frecuencia.

Factor de Influencia Telefónica (TIF)

Las armónicas más altas en la forma de la onda de voltaje de

un generador pueden causar efectos indeseables en las

comunicaciones telefónicas cuando las líneas de potencia se

ponen en paralelo con las líneas telefónicas. El factor deinfluencia telefónica es calculado por el cuadrado de los valores

RMS ponderados de la fundamental y las series no-triples de

las armónicas, sumándolas y luego sacando la raíz cuadrada

de la suma. La razón de este valor al valor RMS de la onda de

voltaje sin carga se llama TIF Balanceado. El cociente de este

valor a tres veces el valor RMS del voltaje de fase a neutro sin

carga se le llama Componente RIF Residual.

Factor de Potencia

Es la razón de la carga promedio a la capacidad de potencia


Factor de Potencia (FP)

Las inductancias y capacitancias en los circuitos CA causanque el punto al cual la onda de voltaje pasa por el cero difiera

del punto al cual la onda de corriente pasa por el cero. Cuando

la onda de corriente precede la de voltaje, resulta en un facto

de potencia adelantado, como en el caso de cargas capacitivas

o motores sincrónicos sobre-excitados. Cuando la onda de

voltaje precede la de corriente, resulta un factor de potencia

atrasado. Éste generalmente es el caso. El factor de potencia

expresa el alcance al cual el cero del voltaje difiere del cero de

la corriente. Considerando que un ciclo completo es de 360

grados, la diferencia entre los puntos cero se pueden entonces

expresar como un ángulo. El factor de potencia se calcula




Rev. mayo 2010G-5

como el coseno del ángulo entre los puntos cero y se expresa

como una fracción decimal (0.8) o como un porcentaje (80%).

Es la relación entre kW y kVA. En otras palabras kW = kVA x

FP.

Factor de Potencia Adelantado

Un factor de potencia adelantado en los circuitos CA (0.0 a

–1.0) lo causa las cargas capacitivas o los motores sincrónicos

sobreexcitados lo que causa que la corriente se adelante al

voltaje. Vea Factor de Potencia.

Factor de Potencia Atrasado

Un factor de potencia atrasado en los circuitos CA (factor de

potencia de menos de 1.0) lo causa las cargas inductivas,

como los motores y transformadores, lo que causa que la

corriente se atrase al voltaje.

Factor de Servicio

Es un multiplicador que se aplica a la capacidad en caballos

de potencia nominales del motor para indicar un aumento en

la potencia de salida (capacidad de sobrecarga) que el motor

es capaz de proveer bajo ciertas condiciones.

Falla

Es cualquier flujo de corriente no intencional fuera de su

trayectoria prevista en un circuito de un sistema eléctrico.Fluctuación

Es un fenómeno que puede ocurrir con los cambios de carga

en los cuales la frecuencia o el voltaje continúan elevándose

y bajando a menos del valor deseado sin alcanzar un valor de

estado estable. Lo causa una amortiguación insuficiente.

Frecuencia

Es el número de ciclos completos por unidad de tiempo de

cualquier cantidad variable periódica, como el voltaje o corriente

alterna. Normalmente se expresa en Hercios (Hz) o cps (ciclos

por segundo).

Fusible Limitador de Corriente

Es un dispositivo de acción rápida que, cuando interrumpecorrientes en su gama limitadora de corriente, reduce

sustancialmente la magnitud de la corriente, típicamente en

medio ciclo, que de otra forma fluiría.

Generador

Es una máquina la convierte la energía mecánica de rotación

en energía eléctrica. Vea generador CA.

Generador CA

Generador CA es el término preferido para referirse a un

generador que produce corriente alterna (CA). Vea Alternador

y Generador

GFP (Protección de Falla a Tierra)

Un sistema de protección de falla a tierra es aquel sistema

diseñado para limitar el daño al equipo de corrientes de falla

de línea-a-tierra.

Gobernador

Es un dispositivo en el motor que controla el combustible para

mantener una velocidad constante del motor bajo varias

condiciones de carga. El gobernador debe tener los medios

para ajustar la velocidad (frecuencia del generador) y la pendiente

de la velocidad (de sin carga a plena carga).

Hertz (Hz)

El término Hertz se prefiere al número de ciclos por segundo

(cps).

Impacto

Es la elevación repentina en el voltaje de un sistema,

normalmente causada por la desconexión de la carga.

Interruptor de Circuito

Es un dispositivo de protección que interrumpe automáticamente

la corriente que fluye por él cuando esa corriente excede cierto

valor por un periodo de tiempo especificado. Vea Interruptor

de Circuito de Aire, Interruptor Principal, Interruptor de Circuito

Encapsulado e Interruptor de Circuito de Potencia.Interruptor de Circuito de Aire

Un interruptor de circuito de aire automáticamente interrumpe

la corriente que fluye por él cuando esa corriente excede la

capacidad de disparo del interruptor. El aire es el medio de

aislamiento eléctrico entre las partes energizadas eléctricamente

y las partes de metal aterrizadas. También vea Interruptor de

Circuito de Potencia.

Interruptor de Circuito de Potencia

Es un interruptor de circuito cuyos contactos son forzados a

cerrarse por medio de un mecanismo centrado con resortes

cargados para lograr un cierre rápido (5 ciclos) y altos rangos

de soporte e interrupción. Un interruptor de circuito de potenciapuede ser encapsulado o de aire.

Interruptor de Circuito Encapsulado

Interrumpe automáticamente la corriente que fluye por él cuando

se excede cierto nivel por un tiempo especificado. Encapsulado

se refiere al uso de plástico moldeado como el medio de

aislamiento eléctrico para encerrar mecanismos y para separar

superficies conductoras una de otra y de las partes de metal

aterrizadas.




Rev. mayo 2010G-6

Interruptor Principal

Es un interruptor de circuito a la entrada o salida de la barra,

por el cual toda la potencia de la barra debe fluir. El interruptor

principal del generador es el dispositivo, normalmente montado

en el conjunto generador, que se puede usar para interrumpir

la potencia de salida del segundo.

kVA (kilovolt-amperios)

Es un término para valorar dispositivos eléctricos. La capacidad

en kVA de un dispositivo es igual a su salida nominal en

amperios multiplicados por su voltaje de operación nominal.

En el caso de conjuntos generadores trifásicos, los kVA son

los kW de salida divididos entre 0.8, el factor de potencia

nominal. Los kVA es el vector suma de la potencia activa (kW)

y la potencia reactiva (kVAR) que fluyen en un circuito.

kVAR (kilovolt-amperios reactivos)

Los kVAR son el producto del voltaje y amperaje requeridos

para excitar circuitos inductivos. Se asocia con la potencia

reactiva la cual fluye entre los devanados del generador en

paralelo y entre los generadores y devanados de la carga que

suministran las corrientes magnetizadoras necesarias para la

operación de transformadores, motores y otras cargas

electromagnéticas. La potencia reactiva no carga el motor delconjunto generador pero limita al generador térmicamente.

kW (kilovatios)

kW es un término usado para definir la potencia de los

dispositivos y equipos eléctricos. Los conjuntos generadores

en los Estados Unidos normalmente se especifican en kW.

Los kW, a menudo llamados potencia activa, carga el motor


kW•h (kilovatio-hora)

Es una unidad de energía eléctrica. Es equivalente a un KW

de energía eléctrica suministrada durante una hora.

Material Acústico

Es cualquier material considerado en términos de suspropiedades acústicas, especialmente por sus propiedades

para absorber o atenuar el sonido.

Medio Voltaje

En el contexto de este manual, se refiere a los voltajes de

operación de un sistema CA de 601 a 15,000 VCA.

Motorizar

En aplicaciones en paralelo, a menos que el conjunto generador

se desconecte de la barra cuando el motor de combustión

falla (normalmente como resultado de un problema con el

sistema de combustible), el generador impulsa (motoriza) al

motor de combustión, tomando la energía de la barra. La

protección de potencia invertida la cual desconecta

automáticamente de la barra a un conjunto que falla es esencia

para los sistemas en paralelo. También, en ciertas aplicaciones

como elevadores, la carga puede motorizar al conjunto

generador si hay presencia de insuficiente carga adicional.

NEC (Código Nacional Eléctrico)

Es el documento de referencia más común del estándar eléctrico

general al que comúnmente se hace más referencia en los

Estados Unidos, iniciales en inglés.

NEMA

Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos, iniciales en

inglés.

Neutro

Se refiera al punto común en un generador CA conectado en

Y, un conductor conectado en ese punto o al punto del

devanado medio de un generador CA monofásico.Neutro Aterrizado

Es el punto central aterrizado intencionalmente en un generado

conectado en Y de cuatro hilos, o el punto medio del devanado

de un generador monofásico.

NFPA

Asociación Nacional de Protección Contra Incendios

Nivel de Presión de Sonido (SPL)

Se refiere a la magnitud del diferencial de presión causado po

una onda de sonido. Se expresa en una escala dB (A, B, C)

con referencia a algún estándar (normalmente 10–12

microbares).

OhmioEs la unidad de la resistencia eléctrica. Un voltio hará que una

corriente de un amperio fluya a través de una resistencia de

un ohmio.

Onda Sinusoidal

Es una representación gráfica de una función sinusoidal, donde

los valores del seno (normalmente en el eje de las y) se grafican

contra los ángulos (eje x) a los que corresponden. Las formas

de onda de voltaje y corriente CA se aproximan a tal curva.




Rev. mayo 2010G-7

Operación en Paralelo

Es la operación de dos o más fuentes de poder CA cuyas

líneas de salida están conectadas a una carga común.

Parpadeo

Un término que describe la iluminación y atenuación visible de

las luces causadas por una sobrecarga u oscilación del voltaje.

Paso

Es la relación del número de ranuras del devanado del estator

del generador que abarca cada bobina al número de ranuras

de devanado por polo. Es una característica del diseño mecánico

que el diseñador del generador puede usar para optimizar el

costo del generador contra la calidad de forma de la onda de

voltaje.

PMG (Generador de Imán Permanente)

Es un generador cuyo campo es un imán permanente al

contrario de un electroimán (campo devanado). Se usa para

generar la potencia de excitación para alternadores excitados

por separado.

Polo

Se usa en referencia a los imanes, que son bipolares. Los polos

de un imán se designan como norte y sur. Como los imanes

son bipolares, todos los generadores tienen un número par depolos. El número de polos determina qué tan rápido el generador

tendrá que girar para obtener la frecuencia especificada. Por

ejemplo, un generador con un campo de 4 polos tendría que

operar a 1800 rpm para obtener una frecuencia de 60 Hz (1500

rpm para 50 Hz).

El polo también puede referirse a los electrodos de una batería

o al número de fases a las que le da servicio un interruptor o

conmutador.

Potencia

Se refiere a la razón de realizar un trabajo o de consumir

energía. Típicamente, la potencia mecánica se expresa en

términos de caballos de fuerza y la potencia eléctrica entérminos de kilovatios (KW). Un kilovatio es igual a 1.34 hp.

Potencia Activa

Es la potencia real (kW) suministrada por el conjunto generador

a la carga eléctrica. La potencia activa crea una carga en el

motor del conjunto generador y está limitada por la potencia

del motor de combustión y la eficiencia del generador. La

potencia activa hace el trabajo de calentar, iluminar, hacer girar

flechas de motor, etc.

Potencia Aparente

Es el producto de la corriente y el voltaje, expresado en kVA.

Es la potencia real (kW) dividida por el factor de potencia (FP).

Potencia Reactiva

Es el producto de la corriente, voltaje y el seno del ángulo por

el cual la corriente adelanta o se atrasa al voltaje y se expresa

como VAR (volt-amperios reactivos).

Potencia Real

Es el producto de la corriente, voltaje y el factor de potencia

(el coseno del ángulo por el cual la corriente adelanta o se

atrasa del voltaje) y se expresa como W (vatios).

Protección de Respaldo

Consiste de los dispositivos de protección que están pensados

para operar sólo después que otros dispositivos de protección

no han operado o detectado una falla.

Radio Interferencia

Se refiere a la interferencia con la recepción de radio causada

por un sistema con un conjunto generador.

Ramal

Es un devanado de fase de un generador o un conductor de

fase de un sistema de distribución.

Rasurado de PicosEs el proceso por el cual las cargas en una instalación se

reducen en un tiempo corto para limitar la demanda eléctrica

máxima en la instalación y evitar una porción de los cargos

por la demanda en el servicio público local.

Reactancia

Es lo opuesto al flujo de corriente en los circuitos CA causada

por las inductancias y las capacitancias. Se expresa en términos

de ohmios y su símbolo es X.

Redes

Es el término usado ampliamente fuera de los Estados Unidos

para describir el servicio de energía normal (servicio público).

Regulación de FrecuenciaEs una medida que establece la diferencia entre la frecuencia

sin carga y a plena carga como un porcentaje de la frecuencia

a plena carga.

Regulación de Voltaje

Es una medida que establece la diferencia entre el voltaje de

estado estable máximo y mínimo como un porcentaje del

voltaje nominal.




Rev. mayo 2010G-8

Regulador de Voltaje

Es un dispositivo que mantiene el voltaje de salida de un

generador cerca de su valor nominal en respuesta a las

cambiantes condiciones de la carga.

Relevador Diferencial

Es un dispositivo de protección el cual es alimentado por los

transformadores de corriente localizados en dos diversos

puntos de la serie en el sistema eléctrico. El relevador diferencial

compara las corrientes y actúa cuando existe una diferencia

en los dos lo que significa que hay una falla en la zona de

protección. Estos dispositivos se usan típicamente para proteger

los devanados en los generadores o transformadores.

Resistencia

Es la oposición al flujo de corriente en circuitos CD. Se expresa

en ohmios y su símbolo es R.

Retorno de Tierra

Es un método de detección de falla a tierra que emplea un

solo sensor (CT) rodeando el puente de conexión principal

entre el neutro del sistema de potencia y la tierra. Este dispositivo

por sí mismo no es capaz de localizar el circuito con falla pero

cuando se usa junto con los sensores de falla a tierra en todos

los alimentadores y las conexiones de la fuente, pueden ofrecerprotección de falla a la barra cuando se coordinan (atraso)

apropiadamente.

Rigidez Dieléctrica

Es la habilidad del aislamiento de soportar el voltaje sin ruptura.

RMS (Raíz de la Media al Cuadrado)

Los valores RMS de una cantidad medida como el voltaje,

corriente y potencia CA se consideran los valores “efectivos”

de las cantidades. Vea Vatio.

Rotación de fases

O secuencia de fases, describe el orden (A–B–C, R–S–T o

U–V–W) de los voltajes de fase en las terminales de salida de

un generador trifásico. La rotación de fases de un conjuntogenerador debe concordar con la rotación de fases de la fuente

de potencia normal para las instalaciones y debe revisarse

antes de la operación de las cargas eléctricas en las

instalaciones.

Rotor

Es el elemento giratorio de un motor o generador.

RPM

Revoluciones Por Minuto.

SCR (Rectificador Controlado de Silicón)

Es un dispositivo de estado sólido de tres electrodos que

permite que la corriente fluya sólo en un sentido y lo hace sólo

cuando se aplica un potencial adecuado al tercer electro

do, llamado compuerta.

Secuencia Cero

Es un método de detección de falla a tierra que utiliza un sensor

(CT) que incluye todos los conductores de fase así como los

conductores neutros. El sensor producirá una salida proporcional

al imbalance de la corriente de falla de tierra del circuito. Esta

salida se mide entonces con un relevador para iniciar un disparo

del interruptor o una falla de corriente a tierra.

Servicio

Es una fuente de potencia comercial que suministra energía

eléctrica a instalaciones específicas desde una planta de energía

central grande.

Sincronización

En una aplicación en paralelo, se obtiene cuando un conjunto

generador entrante se hace concordar y al paso de la misma

frecuencia, voltaje y secuencia de fase como la fuente de

potencia en operación.

Sistema de EmergenciaEs un equipo de generación de energía independiente que se

requiere legalmente para alimentar equipo o sistemas cuya

falla puede presentar un peligro a la seguridad de la vida a las

personas o a la propiedad. Opera en caso de una falla de la

energía normal.

Sobre-corrección (Sobre disparo)

Se refiere a la cantidad por la cual el voltaje o la frecuencia

exceden el valor nominal mientras que el regulador de voltaje

o el gobernador responden a los cambios en la carga.

Sonido

Se considera tanto en términos de las ondas de presión de

sonido que viajan por el aire (presión sobrepuesta a la presiónatmosférica) y la correspondiente sensación del oído. El sonido

puede ser "estructural", o sea, transmitido a través de algún

medio sólido elástico, pero se oye sólo en los puntos donde

el medio sólido "irradia" las ondas de presión en el aire.

Sub-corrección (Bajo disparo)

Se refiere a la cantidad por la cual el voltaje o frecuencia caen

a menos del valor nominal mientras que el regulador de voltaje

o el gobernador responden a los cambios en la carga.




Rev. mayo 2010G-9

Supresión de Radio Interferencia

Se refiere a los métodos empleados para minimizar la radio

interferencia.

Supresor de Impactos

Son dispositivos capaces de conducir altos voltajes transitorios.

Se usan para proteger a otros dispositivos que pudieran

destruirse con los voltajes transitorios.

TC (Transformador de Corriente)

Son transformadores para instrumentos usados junto con

amperímetros, circuitos de control y relevadores de protección.

Normalmente tienen secundarios de 5 A.

Tierra

Es una conexión, bien sea intencional o accidental, entre un

circuito eléctrico y la tierra o algún cuerpo conductor que sirve

en lugar de la tierra.

Transformador

Es un dispositivo que cambia el voltaje de una fuente CA de

un valor a otro.

Transición sin impacto

Es la transferencia sin interrupción de una carga eléctrica de

una fuente a otra donde los transitorios de voltaje y frecuencia

se mantienen al mínimo. Vatio

Es una unidad de energía eléctrica. En circuitos de corriente

directa (CD), el wataje es igual al voltaje por el amperaje. En

circuitos de corriente alterna (CA), el wataje es igual al voltaje

efectivo (RMS) por el amperaje efectivo (RMS) por el factor de

potencia por una constante que depende del número de fases.

1,000 watios equivalen a un kW.

Voltaje de Línea a Neutro

En un generador trifásico, 4 hilos conectado en Y, es el voltaje

entre una fase y el neutro común donde las tres fases están

conectadas.

Voltaje Entre LíneasEs aquel entre cualesquiera dos fases de un generador CA.

Voltio

Es una unidad de potencial eléctrico. Un potencial de un voltio

origina que una corriente de un amperio fluya a través de una

resistencia de un ohmio.

Zonas de Protección

Son áreas definidas dentro de un sistema de distribución que

están protegidas por grupos específicos.




Rev. mayo 2010H-1

APÉNDICE H ÍNDICE

APÉNDICE H H-2

Lista de Figuras H-2




Rev. mayo 2010H-2

APÉNDICE H

Lista de Figuras

Figura 2–1. Diagrama Típico Unifilar de un Sistema de Distribución Eléctrico 2–4

Figura 2–2. Capacidad de Potencia En Standby 2–5

Figura 2–3. Potencia Primaria con Tiempo de Operación Ilimitado 2–5

Figura 2–4. Potencia Primaria con Tiempo de Operación Limitado 2–5

Figura 2–5. Potencia de Carga Base 2–6

Figura 3–1. Caída de Voltaje en Aplicaciones de Imagen Médica 3–11

Figura 4–1. Sección Transversal del Generador de Cuatro Polos 4–6

Figura 4–2. Generador Auto-Excitado 4–6

Figura 4–3. Generador Excitado por Separado (PMG) 4–7

Figura 4–4. Perfil de Voltaje Típico en Aplicación y Retiro de Carga 4–7

Figura 4–5. Curvas Típicas de Saturación del Generador 4–8

Figura 4–6. Características de Respuesta del Sistema de Excitación 4–9

Figura 4–7. Caída de Voltaje Transitorio 4–9

Figura 4–8. Características Típicas de Arranque del Motor con toda la línea

(Asume 100% de Voltaje Nominal en las Terminales del Motor) 4–9

Figura 4–9. Caída de Voltaje Sostenida 4–10

Figura 4–10. Gráfica Típica NEMA de Generador de Caída de Voltaje Transitorio vs. kVA de Arranque del Motor 4–10

Figura 4–11. Respuesta de Corto Circuito Trifásico Simétrico 4–10

Figura 4–12. Capacidad de Corto Circuito 4–10

Figura 4–13. Temperaturas Aproximadas del Devanado con Corto Circuito 4–11Figura 4–14. Conexiones Típicas del Motor con Arrancador Eléctrico (Se Muestra Sistema de 24 Voltios) 4–12

Figura 4–15. Resistencia vs. Longitud para Varias Medidas de Cable AWG 4–13

Figura 4–16. Arreglo Típico de Tubería para una Marcha de Aire 4–13

Figura 4–17. Interface con el Panel de Control de Dos Cables 4–14

Figura 4–18. Interface con el Panel de Control del Detector 12t 4–14

Figura 4–19. Sistema de Microprocesador Power Command 4–14

Figura 4–20. Electrónica de Autoridad Total Power Command 4–15

Figura 4–21. Instalación del Calentador de la Camisa de Agua. Note el aislamiento de la

Válvula del Calentador, Tipos de Manguera y ruta de la Manguera 4–21

Figura 5–1. Conjunto Generador Sirviendo a Cargas Comunes 5–5

Figura 5–2. Conjuntos Generadores Múltiples Sirviendo a Cargas Comunes 5–5

Figura 5–3. Un solo Conjunto Generador para Aplicaciones En Standby 5–6Figura 5–4. Conjuntos Generadores Múltiples, para Aplicaciones de ATS Múltiples 5–7

Figura 5–5. Sistema Generador MV/HV Sencillo para Potencia Primaria 5–7

Figura 5–6. Esquema de HV/MV para Generadores Múltiples / Suministros de red públ ica Y Cargas 5–7

Figura 5 – 7. Generador de Bajo Voltaje para Aplicación MV/HV 5-8

Figura 5 – 8. Generadores en Paralelo 5–12

Figura 5 – 9. Muestra de Sistema de Distribución HV/MV/LV 5–17

Figura 5–10. Control del Típico del Conjunto Generador y Cableado de Accesorios 5–19

Figura 5–11. Ampacidad del Alimentador 5–20

Figura 5–12. Carga Monofásica Desbalanceada Permisible (Generador Trifásico

Típico de Cummins Power Generation) 5–21




Rev. mayo 2010H-3

Figura 5–13. Curva Típica de la Capacidad de Potencia Reactiva del Alternador de Estado Sólido 5–22

Figura 5–14. Diagramas Típicos Unifilares de Métodos Alternativos para Aterrizado del Sistema 5–23

Figura 5–15. Sistema de Aterrizado Típico de Baja Resistencia para un Conjunto

Generador de Medio Voltaje y Equipo de Transferencia de Carga 5–24

Figura 5–16. Conexiones Típicas del Sistema de Aterrizado del Equipo en el Equipo de

Servicio del Servicio Público 5–26

Figura 5–17. Efecto de Falla en un Interruptor de 100 A con Característica de Disparo “A” 5–28

Figura 5–18. Efecto de Falla en un Interruptor de 100 A con Característica de Disparo “B” 5–28

Figura 5–19. Curva Característica de Tiempo-Sobrecorriente Control Power Command AmpSentry

más Curva de Daño del Alternador. (Nota: Esta curva es aplicable para todos

los Conjuntos Generadores PowerCommand) 5–30

Figura 5–20. Esquema de Protección Típico 5–31

Figura 6–1. Medidas Típicas de Anti-Vibración para un Conjunto Generador 6–5

Figura 6–2. Cimentación de Aislamiento de Vibración Típica 6–6

Figura 6–3. Aisladores de Vibración Típicos de Resorte de Acero 6–8

Figura 6–4. Un Conjunto Generador Montado en Aisladores de Vibración Tipo de Resorte 6–8

Figura 6–5. Características Típicas de un Sistema de Escape

para un Generador Instalado Dentro de un Edificio 6–9

Figura 6–6. Sistema de Escape Típico 6–10

Figura 6–7. Características del Sistema de Escape del Conjunto Generador.

Se Muestran el Silenciador de Entrada Lateral Doble, Conectores Flexibles,

protecciones de Escape y los Tirantes de Montaje 6–11Figura 6–8. Construcción Típica de las protecciones para Instalaciones de Pared Combustible 6–11

Figura 6–9. Un Sistema de Escape Sencillo con una Tapa de Lluvia para Evitar que la Lluvia Entre al Escape 6–12

Figura 6–10. Una Coraza para Lluvia en un Tubo de Escape vertical del Generador.

Las Dimensiones Mostradas son para un escape Típico de 14 Pulgadas 6–12

Figura 6–11. Ejemplo de cálculo del Sistema de Escape 6–13

Figura 6–12. Contrapresión de Escape Típica del Silenciador vs. La Velocidad de los Gases de combustión 6–13

Figura 6–13. Contrapresión del Escape en Diámetros Nominales de Tubo en Pulgadas (mm) 6–14

Figura 6–14. Balance de Calor Típico del Conjunto Generador 6–18

Figura 6–15. Instalación Típica de un Sistema de Post-enfriamiento Aire-a-Aire (el

sistema de camisa de agua se omite por claridad) 6–19

Figura 6–16. Flujo del Refrigerante en 2P2L con Termostato Lta Cerrado 6–19

Figura 6–17. Enfriamiento de Radiador Montado en Conjunto, Suministrado por Fabrica 6–20Figura 6–18. Enfriamiento con intercambiador de calor montado en el conjunto 6–20

Figura 6–19. Hoja de Especificación de Conjunto Generador DFXX Mostrando el

‘Cabezal Estático Máximo de Refrigerante’ 6–22

Figura 6–20. Hoja de Especificación de Conjunto Generador DFXX Mostrando el

‘Cabezal de Fricción Máximo de Refrigerante’ 6–22

Figura 6–21. Ejemplo de un sistema con radiador remoto 6–23

Figura 6–22. Hoja de Especificación del Conjunto Generador DFXX mostrando el

‘Rango de Flujo de Refrigerante’ 6–24

Figura 6–23. Pérdidas de Presión por Fricción para Tubos de Diámetro en Pulgadas (mm) 6–24

Figura 6–24. Sistema Típico de Radiador Remoto 6–25

Figura 6–25. Ejemplo de radiador remoto horizontal 6–26




Rev. mayo 2010H-4

Figura 6–26. Sistema con Intercambiador de Calor Doble (con radiador remoto Secundario) 6–26

Figura 6–27. Configuración Integral Típica del Tanque de Desaeración 6–27

Figura 6–28. Configuración Integral Típica del Tanque de Desaeración (núcleo del radiador omitido) 6–27

Figura 6–29. Sistema de Radiador Remoto con Tanque de Desaeración No-Integral 6–27

Figura 6–30. Instalación del Calentador de Refrigerante (note el aislamiento de la

válvula del calentador, el tipo de manguera y la ruta de la manguera) 6–30

Figura 6–31. Temperatura de Ebullición del agua como una Función de la Altitud y La Presión del Sistema 6–30

Figura 6–32. Temperatura “Ambiente” vs. “Aire-sobre-Núcleo” 6–31

Figura 6–33. Tipo de Desaeración en el Tanque Superior del Radiador 6–33

Figura 6–34. Enfriamiento con Radiador Montado en Fábrica 6–33

Figura 6–35. Enfriamiento con Radiador Remoto (Sistema de Tipo de Desaeración, Vea la Figura 6–33) 6–35

Figura 6–36. Radiador Remoto con Bomba de Refrigerante Auxiliar y Tanque Auxiliar 6–36

Figura 6–37. Radiador Remoto con Pozo Caliente y Bomba Auxiliar de Refrigerante 6–37

Figura 6–38. Un Radiador Remoto Horizontal y Radiador de Post-enfriador 6–39

Figura 6–39. Enfriamiento con Intercambiador de Calor Montado en Fábrica 6–39

Figura 6–40. Sistema de Intercambiador de Calor Doble (con Enfriador Secundario Líquido-a-Aire) 6–40

Figura 6–41. Diagrama Representativo de la Aplicación con Torre de Enfriamiento 6–41

Figura 6–42. Pérdidas de Presión de Fricción para Tubos de Diámetro en Pulg. (mm) 6–42

Figura 6–43. Calor Emitido al Cuarto por un Conjunto Generador (QGS) 6–44

Figura 6–44. Ejemplo de la Hoja de Especificación del Conjunto Generador DFXX 6–44

Figura 6–45. Calor Emitido al Cuarto por el Silenciador y la Tubería de Escape 6–44

Figura 6–46. Máximas Temperaturas Aceptables en el Cuarto y Ambiente 6–46Figura 6–47. Ejemplo de Hoja de Especificaciones de Conjunto Generador DFXX 6–46

Figura 6–48. Ejemplo de Hoja de Especificaciones de Conjunto Generador DFXX 6–47

Figura 6–49. Ejemplo de Sistema de Ventilación para Radiador y Ventilador Instalados en Fábrica 6–48

Figura 6–50. Ejemplo del Sistema de Ventilación para Enfriamiento Remoto, Radiador

y Ventilador Remoto, No instalado en Planta (NOTA: el sistema de

Enfriamiento no se muestra en esta ilustración) 6–48

Figura 6–51. Vistas “Superiores” de la Distribución del Cuarto del Conjunto Generador 6–50

Figura 6–52. Vistas “Laterales” de la Distribución del Cuarto del Conjunto Generador 6–50

Figura 6–53. Ejemplo de Hoja de Especificación de Conjunto Generador DFXX 6–50

Figura 6–54. Restricción del flujo de aire a la entrada y salida del cuarto 6–51

Figura 6–55. Ejemplo del Sistema de Enfriamiento en la Hoja de Datos DXXX 6–51

Figura 6–56. Instalación Múltiple de Conjuntos Generadores 6–52Figura 6–57. Sistema de Recirculación al Cuarto 6–52

Figura 6–58. Muro de Bloqueo y Difusor de Desviación 6–52

Figura 6–59. Midiendo la Restricción del Flujo de Aire 6–53

Figura 6–60. Midiendo la Restricción del Flujo de Aire 6–53

Figura 6–61. Enfriamiento con Radiador Montado en Fábrica 6–54

Figura 6–62. Temperatura Típica del Aire que Rodea al Generador en Operación 6–55

Figura 6–63. Instrumentación Recomendada p. Medir la Restricción al Flujo de Aire 6–58

Figura 6–64. Figura de la Capacidad de Enfriamiento en Ambientes Elevados 6–58

Figura 6–65. Ventilación en un Sistema de Enfriamiento con Intercambiador de Calor 6–58

Figura 6–68. Sistema Típico de Combustible Gaseoso 6–70




Rev. mayo 2010H-5

Figura 6–69. Tamaño Mínimo de Tanque de LPG (50% lleno) Requerido para Mantener

5 psig al Índice de retiro Específico y a la Temperatura Mínimo de Invierno Esperada 6–72

Figura 6-70. Niveles de Ruido Típicos 6–74

Figura 6-71. Gráfica de Valores para Sumar Niveles de Ruido 6–74

Figura 6-72. Disminución en Sonoridad al Aumentar la Distancia (Campo Libre) 6–75

Figura A-1. GenSize–Diálogo del Cuadro de Parámetros en un Proyecto Nuevo A–4

Figura A-2. Ventana de Aplicación del Proyecto de GenSize A–12

Figura A-5. Reporte de Generador Recomendado en Modo Ver A–18




Rev. mayo 2010I-1

APÉNDICE I ÍNDICE

APÉNDICE I I-2

Lista de Tablas I-2




Rev. mayo 2010I-2

APÉNDICE I

Lista de Tablas

Tabla 2–1. Capacidad y Tipos de Sistemas 2–4

Tabla 2–2. Niveles de Ruido Representativos en el Exterior 2–11

Tabla 2–3. Emisiones Típicas de Escape Diesel 2–14

Tabla 3–1. Factores de Potencia para Iluminación (Arrancar y Operar) 3–4

Tabla 3–2. Potencia de Balastro 3–4

Tabla 3–3. Resumen de Inercia Giratoria 3–5

Tabla 3–4. Métodos y Características del Arranque con Voltaje Reducido 3–7

Tabla 3–5. Factores de Multiplicación Correspondientes al Código de Letras 3–7

Tabla 3–6. Predeterminados del Motor Trifásico: Código NEMA, EFF, SPF, RPF 3–9

Tabla 3–7. Predeterminados del Motor Monofásico: Código NEMA, EFF, SPF, RPF 3–10 Tabla 3–8. Requerimientos del Conjunto Generador para Aplicaciones de Imagen Médica 3–11

Tabla 3–9. Tolerancias Típicas de Voltaje y Frecuencia 3–13

Tabla 5–1. Configuraciones del Devanado 5–11

Tabla 6–1. Aberturas en Secciones Transversales de Varios Diámetros 6–13

Tabla 6–2. Longitudes Equivalentes de Conexiones de Tubo en Pies (m) 6–13

Tabla 6–3. Longitudes Equivalentes de Conexiones de Tubo y Válvulas en Pies (m) 6–23

Tabla 6–4. Propiedades de Mezclas de Anticongelante 6–29

Tabla 6– 5. Longitudes Equivalentes de Conexiones de Tubo y Válvulas en Pies (m) 6–41

Tabla 6–6. Calor Estimado Emitido por la Tubería y Silenciadores del Escape No Aislados 6–45

Tabla 6–7. Puntos de Ebullición y Congelamiento y vs. Concentración de Anticongelante 6–54

Tabla 6–8. Pérdidas de Calor de Tubos y Mofles de Escape Sin Aislamiento 6–59

Tabla 6– 9. Especificaciones del Combustible Diesel 6–61 Tabla 6–10. Medidas Mínimas de Manguera y Tubo de Combustible; Hasta 50 Pies (15 m) Longitud Equivalente 6–66

Tabla 6–11. Porcentajes Máximos Permisibles para los combustibles del Combustible del motor 6–69

Tabla 6–12. Porcentajes Máximos Permisibles de Gases Constituyentes Antes de

Bajar Potencia a los Motores Turbocargados 6–69

Tabla 6–13. Dimensionamiento de Tubo de Acero Cédula 40 para Gas Natural 6–72

Tabla 6–14. Dimensionamiento de Tubería de Cobre Semi-Rígido para Gas Natural 6–72

Tabla 6–15. Dimensionamiento de Tubo de Acero Cédula 40 para Vapor de Propano 6–72

Tabla 6–16. Dimensionamiento de Tubería de Cobre Semi-Rígido para Vapor de Propano 6–73

Tabla 6–17. Dimensionamiento de Tubo de Acero Cédula 40 para Propano, Retiro

Líquido – Capacidad Máxima del Tubo en Pies Cúbicos de Gas por Hora.

Las recomendaciones de medida de tubo se basan en el tubo de acero cédula 40 6–73

Tabla B–1. Comparación de Arranque de Motor con Voltaje Reducido B–2

Tabla E–1. Temperaturas del Tubo de Escape Mínimas Recomendadas. (La temperatura

de los gases de escape se mide con termopar. El uso de la detección de la

Temperatura externa no es lo suficientemente exacta para verificar la temperatura del escape). E–3



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