Download escuela politécnica nacional tesis de grado ingeniero eleotrico

ESCUELA
POLITÉCNICA
FACULTAD
DE INGENIERÍA
TESIS
NACIONAL
ELÉCTRICA
DE GRADO
TITULO
ESPECIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE GENERADORES
PARA USO INDUSTRIAL:
EMERGENCIA,
AUTOGENERACION Y COGENERACION "
11
Tesis
previa
a la
o b t e n c i ó n del
INGENIERO
T í t u l o de:
ELEOTRICO
ESPEOIALIZAOION
POTENCIA
TOMAS C A N A L A - E C H E V A R R I A GOMPERTZ
JULIO 1.995
Certifico que el presente trabajo de Tesis de Grado
ha sido realizado en su totalidad por el señor Tomás
Canala-Echevarría Gompertz, bajo mi supervisión.
Ingeniero Fausto 6. Aviles
DIRECTOR DE TESIS
A G R A D E C I M I
E tí T O
Un sincero
agradecimiento a todas
las personas
colaboraron en dar forma a esta Tesis de Grado:
FACULTAD
Ing,
Ing.
Ing.
DE INGENIERÍA
ELÉCTRICA,
que
EPN,
Fausto Aviles, Director de Tesis
Pablo Ángulo
Eduardo Cazco
y
a todos
los
Prepolitécnico.
profesores
que
me apoyaron
desde
C O M A T E C N I C A , Ing. Jaime Arce
RONCE - YEPES,
S.D.M.O.,
Brest, Francia, División Latinoamericana
SQUARE D A N D I N A ,
SQUARE D COMPANY ,
H.C.J.B.,
Sr. Lorenzo Ponce
Ing. Antonio Zapater e
Ing. Oswaldo Ferrín
California, U . S . A .
Ing. Tim Wardham
LA I N T E R N A C I O N A L ,
Ing. Eduardo Veintimilla,
Ing.
Alberto Calderón y
Tclg. Marcelo Sierra
HOSPITAL METROPOLITANO ,
MI
FAMILIA ,
Ing. Gonzalo Cordovez e
Ing. Patricio Alvarez
por su paciencia y cariño.
OAJDO
Al
Mejor
Ingeniero E l é c t r i c o del
MI
Mundo:
S
La selección
U M
E
adecuada de un grupo
generador, tal
que llene las expectativas del usuario en cuanto a
servicio,
confiabi1idad y
calidad es
el aspecto
primordial que trata esta Tesis de Grado.
El
análisis de
que
poseen
11 casos de
cargas
complejidad, permiten
selección
muy
instalaciones reales
con
diversos
grados
de
adquirir una metodología de
completa y
amplia
que
puede ser
usada en casi cualquier situación.
Por
último,
realizadas
se
en
exponen
empresas
varias
que
han
autoabastecimiento de energía
siendo
muy
interesantes
análisis económicos.
investigaciones
optado por
el
e incluso su venta,
sus
experiencias
y
O E
Portada
Certificación
Agradec imiento
Dedicatoria
Resumen
índice
GENERALIDADES.
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Introducción
Justificación
Objetivos
Metodología
Alcance
1
4
5
5
6
DESCRIPCIÓN BÁSICA DEL GRUPO MOTOR-GENERADOR.
11.1
Grupo Motor - Generador
11.2
Descripción
11.2.1
Generalidades
11.2.1.1
Nomenclatura
11.2.1.2
Especificación
11.2.2
Componentes
11.2.2.1
Motor
11.2.2.2
Generador Sincrónico
11.2.2.3
Radiador
11.2.2.4
Excitatriz
11.2.2.5
Baterías
II .2.2.6
Elementos de Compensación
II.2.2.6.1
Control Eléctrico de
Combustible o Governor
11.2.2.6.1.1
Componentes
11.2.2.6.1.2
Funcionamiento
11.2.2.6.1.3
Fuente de Poder
11.2.2.6.1.4
Descripción del Actuador....
11.2.2.6.1.5
Especificaciones Técnicas
11.2.2.7
Regulador de Voltaje
11.2.2.8
Protecciones
11.2.2.9
Regulador de Velocidad
11.2.2.10
Componentes Secundarios
11.2.2.10.1
Cargador de Baterías
11.2.2.10.2
Rieles Estructurales
11.2.2.10.3
Amortiguadores
(8
8/y
&*?
11
12
12
14
17
19
21
23
24
24
24
25
26
&7)
27
28
30
31
31
32
32
GA!E> ITULO
II.2.2.10.4
II. 2.2.10.5
11.2.3
11.2.3.1
1I.2.3.2
11.2.3.2.1
11.2.3.2.2
11.2.3.2.3
11.2.3.2.4
11.2.3.3
II .2.4
II.2.4.1
11.2.4.1.1
1I.2.4.1.2
11.2.4.1.3
1I.2.4.1.4
II.2.4.1.4.1
• II.2.4.2
11.2.4.2.1
11.2.4.2.2
1I.2.4.2.3
11.2.4.3
11.2.4.4
11.2.4.5
1I.2.4.5.1
1I.2.4.5.2
11.2.4.5.3
II .2.5
II.2.6
11.2.6.1
II.2.6.1.1
11.2.6.2
II.2.6.2.1
11.2.6.3
11.2.6.4
(-II.2.7
11.2.7.1
11.2.7.1.1
11.2.7.1.2
11.2.7.2
11.2.7.2.1
11.2.7.2.2
II.2.8
11.2.8.1
11.2.8.2
11.2.8.3
11.2.8.4
11
Silenciador
33
Tubo de Escape
35
Funcionamiento
36
Definición de Red Infinita
38
Respuestas del Grupo Motor-Generador.. 40
Inercia
41
Baja de Voltaje y Frecuencia
41
Respuesta
42
Limitaciones
43
Consejos Importantes
43
Especificaciones Técnicas
<J44
Potencias Verdaderas de Grupos
Generadores
44
Trampa Técnica
44
Otras Causas para la Disminución
de la Potencia de Placa
46
Pérdidas por Altura
49
Evaluación de la Potencia
52
Necesaria
Ejemplo
57
Parámetros Importantes en la Selección
de Grupos de Emergencia
63
Grupos Generadores Múltiples
65
Comparación Económica
66
Ventajas y Desventajas de los
Grupos a Diesel
Voltajes de Operación
7
Características de Consumo y Entrega.. 71
Pruebas
73
Pruebas de Diseño de Prototipo... 73
Pruebas de Producto Terminado
74
Pruebas en el Sitio
75
Requerimientos Básicos
75
Instalación
82
Ubicación
82
Especificación del Concreto
84
Tanque de Combustible
85
Tuberías
86
Diseño
87
Malla de Puesta a Tierra
88
Tablero de Transferencia Automática
89
Accesorios
92
Accesorios Estándar
92
Accesorios Opcionales
93
Especificaciones
96
Requerimientos Eléctricos
96
Construcción
97
Mantenimiento
101
Primeras Horas de Vida
101
Generalidades
103
Reglas Generales de Inspección
103
Motor
105
CA:E>
PROBLEMAS REFERIDOS A LA GENERACIÓN DE EMERGENCIA,
AUTOGENERACION Y COGENERACION
III.1
III .2
111.2.1
111.2.2
111.2.3
111.2.4
111.2.5
1II.3
111.4
III.4.1
106
Justificaciones de la Generación de Emergencia..106
Alternativas de Generación Compartida
108
Definiciones
110
Antecedentes
112
Electroquito y Electroquil
113
Venta de Energía
115
La Nueva Ley Eléctrica
'...116
Usos de los Subproductos de la Generación
117
Análisis Económico-Financiero
118
Penalización por Factor de Potencia
121
IV
IV. 1 GENERACIÓN DE EMERGENCIA
123
IV. 1.1
123
MOTORES
IV.1.1.1
IV. 1.1.2
IV.1.1.3
IV. 1.1.4
IV. 1.1.5
IV.1.1.6
IV.1.1.6.1
IV. 1.1.6.2
IV.1.1.6.3
IV.1.1.6.4
IV. 1.1.6.5
IV.1.1.6.6
Motores como Cargas Principales
de un Grupo
Codificación de los Motores
Manejo de Tablas
Cuidados en la Repartición de Carga
Metodología
Ejemplo
Análisis de Simultaneidad de Cargas
Esquema de Cálculo
Análisis de Alternativas
Otras Pérdidas
Conclusiones
Tablero de Transferencia Automática
123
125
130
136
137
139
140
142
143
147
148
149
TULO
IV
IV. 1 GENERACIÓN DE EMERGENCIA
151
IV. 1.2
151
EDIFICIO RESIDENCIAL
IV. 1.2.1
IV. 1.2.2
IV. 1.2.2.1
IV. 1.2.2.2
IV. 1.2.3
IV. 1.2.4
IV. 1.2.5
IV. 1.2.6
Introducción
Ascensores
Motor-generador
Ascensores Hidráulicos
Ejemplo
Carga Base
Pérdidas
Análisis Económico
151
152
152
153
153
155
157
157
IV. 1 GENERACIÓN DE EMERGENCIA
160
IV.1.3
160
SEPARACIÓN DE CARGAS
IV. 1.3.1
IV. 1.3.1.1
IV. 1.3.2
IV. 1.3.3
IV. 1.3.4
Discusión del Problema
Enumeración de las Cargas
Generadores en Paralelo
Soluciones
Voltajes Inadecuados
160
161
163
165
165
IV. 1 GENERACIÓN DE EMERGENCIA
168
IV. 1.4
168
IV. 1.4.1
IV. 1.4.2
IV. 1.4.3
IV. 1.4.4
IV. 1.4.5
CARGA UNITARIA IMPORTANTE
Introducción
Ejemplo
Soluciones
Soluciones
Requerimientos Residenciales
168
169
171
173
176
CAPITULO
IV
IV. 1 GENERACIÓN DE EMERGENCIA
178
IV. 1.5
178
INDUSTRIA CON POTENTES SOLDADORAS DE PUNTO
IV.1.5.1
IV. 1.5.2
IV. 1.5.3
IV. 1.5.4
Los Armónicos
Soluciones
Ejemplo
Comentarios
178
185
190
194
IV. 1 GENERACIÓN DE EMERGENCIA
195
IV. 1.6
195
ALIMENTACIÓN DE SEGURIDAD PARA UN HOSPITAL
IV. 1.6.1
IV.1.6.2
IV. 1.6.3
IV. 1.6.4
IV.1.6.5
IV.1.6.5.1
IV. 1.6.6
IV.1.6.7
IV. 1.6.8
IV. 1.6.9
IV. 1.6.10
IV. 1.6.10.1
Doble Alimentador en Alta Tensión
Cámara de Transformación
Problemas con la Frecuencia
Alimentación de Emergencia
Necesidad de un U.P.S
Clases de U.P.S
Cargas con S.C.R
Necesidad de Filtros Electrónicos
Necesidad de Conductor de Tierra
Cargas del Grupo
Selección del Grupo
Análisis de Alternativas
IV. 1 GENERACIÓN DE EMERGENCIA
IV.1.7
IV. 1.7.1
IV. 1.7.2
IV. 1.7.3
IV.1.7.4
IV. 1.7.5
IV. 1.7.6
TRANSFERENCIA DE POTENCIA EN BAJA
Y ALTA TENSIÓN
Explicación
Transferencia en Alta Tensión
Ejemplo
Transferencia en Baja Tensión
Paralelismo de Grupos Generadores
Comentarios
195
196
198
199
201
202
206
209
210
212
213
216
218
218
218
219
219
222
226
232
GAI>ITULO
IV.2 AÜTOGENEHACION
233
IV.2.1
233
INDUSTRIA TEXTIL
IV.2.1.1
IV.2.1.2
IV.2.1.3
IV.2.1.4
IV.2.1.5
IV.2.1.6
IV. 2.1.7
IV.2.1.8
IV.2.1.9
IV.2.1.10
IV.2.1.11
"La Internacional", Reseña Histórica
233
Planta Hidroeléctrica
234
Características y Condiciones Hidráulicas..240
Tipo de Cargas
242
Instalación y Acometida
243
Grupos a Diesel
243
Sincronismo
245
Necesidad de una Tercera Turbina
245
Subproductos de la Generación
248
Comentarios Generales
249
Análisis Económico
251
IV.2 AUTOGENERACION
253
IV.2.2
253
INDUSTRIA DE GASEOSAS
IV.2.2.1
IV. 2.2.2
IV.2.2.3
IV.2.2.4
IV.2.2.5
IV.2.2.5.1
IV.2.2.6
Introducción
Carga Instalada
Medición de Picos de Corriente en Cada
Línea de Producción
Subproductos de la Generación
Análisis Económico
Flujo de Fondos
Comentarios
253
254
256
260
260
264
266
CAÍ? I TUL.O
IV
IV.2 AÜTOGENERACION
IV.2.3
HIDRÁULICA:
COMPRA - VENTA - TRUEQUE
IV.2.3.1
IV.2.3.2
IV.2.3.3
IV.2.3.4
H.C.J.B.:
Reseña Histórica
Plantas Hidráulicas
Reservorio
Datos Técnicos de las Turbinas y el
Sistema Hidráulico
Distribución
Compra - Venta - Trueque
Análisis
Subproductos de la Generación
Distorsión Armónica
Servicios Auxiliares
Análisis Económico
IV.2.3.5
IV.2.3.6
IV.2.3.7
IV.2.3.8
IV.2.3.9
IV.2.3.10
IV.2.3.11
267
267
267
268
270
272
273
275
276
278
279
281
281
IV.3 COGENERACION
282
IV. 3.1
282
TÉRMICA
IV.3.1.1
IV.3.1.2
IV.3.1.3
IV.3.1.4
IV.3.1.5
IV.3.1.6
Fábrica "La Internacional", El Recreo
Planta Térmica
Cogeneración Térmica
Tipos de Cogeneración
Conclusiones
Análisis Económico
CAPITULO
V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
282
283
285
286
287
287
290
HSH>IOE
E
T A B L A S
CAPITULO
I>E
TABICAS
ILUSTRACIONES
:
II
Tabla
Temperatura Ambiente
53
Tabla
Temperatura del Agua de Enfriamiento... 53
Tabla
Lista de Precios Referenciales
de Grupos Generadores a Diesel
(Año 1.995)
68
Tabla
Voltajes de Operación
70
Tabla
Diferencias de Consumo
72
Tabla
Espacios Físicos
83
CAPITULO IV
Tabla
Tabulación de Resultados
Tabla
KVA Arranque y KW a Plena Carga
por hp
Tabla
132
KVA de Arranque Soportables
por Grupos
Tabla
124
133
Corrientes Nominales de Motores
a Plena Carga
134
T A B L A S
CAPITULO
IV
Tabla
Descripción del Equipo
141
Tabla
Tablilla de Cálculo
142
Tabla
Tablilla de Cálculo
154
Tabla
Caídas de Voltaje Menores al 15%
177
Tabla
El Factor "K"
188
Tabla
Mediciones de Corriente Consumida
191
I L U S T R A C I O N E S :
CAPITULO II
Ilustración
Grupo Motor-Generador
9
Ilustración
Motor de un Grupo
14
Ilustración
Estator de un Grupo
15
Ilustración
Esquema de la Excitatriz de DC
21
Ilustración
Grupo Electrógeno Silencioso
34
Ilustración
Costos de Grupos Generadores
67
Ilustración
Esquemas de Ventilación 1 y 2
78
Ilustración
Esquemas de Ventilación 3 y 4
79
Ilustración
Esquemas de Ventilación 5 y G
80
Ilustración
Esquemas de Ventilación 7 y 8
81
Ilustración
Espacios Físicos
83
Ilustración
Tablero de Transferencia Automática.... 91
Ilustración
Unifilar de Transferencia Completa
Ilustración
Ene lavamiento Mecánico
99
100
I L U S T R A C I O N E S
CAPITULO
IV
Ilustración
Arranque de un Motor Cargado
Ilustración
Variación del Factor de Potencia
126
en el Arranque
127
Ilustración
Carga Base
158
Ilustración
Diagrama Vertical de Servicios
Generales
159
Ilustración
Arrancadores Reductores de Corriente... 174
Ilustración
Consumos de Corrientes Picos
179
Ilustración
Ondas Armónicas
181
Ilustración
Sumatoria de Armónicos en el Neutro....182
Ilustración
Unifilar Hospital Metropolitano
Ilustración
Funcionamiento en Diagrama de
Bloques U.P.S. on - line
Ilustración
222
Alternativa de Transferencia
en Baja Tensión (Unifilar Floricola)
Ilustración
221
Alternativa de Transferencia
en Alta Tensión (única)
Ilustración
204
Alternativa de Transferencia
en Alta Tensión (múltiple)
Ilustración
203
Funcionamiento en Diagrama de
Bloques U.P.S. off - line
Ilustración
197
225
Unifilar Fábrica Ales Manta
Alta Tensión 13.2 KV
227
I L U S T R A C I O N E S
CAPITULO
IV
Ilustración
Ubicación y Longitudes a Cubrir
por los Alimentadores en Fábrica
Ales
228
Ilustración
Sincronoscopio Manual
231
Ilustración
Fuentes de Energía: Año 1.990
235
Ilustración
Años 1.991 - 1.992
236
Ilustración
Años 1.993 - 1.994
237
I lustración
Resúmenes
238
Ilustración
Ubicación de la Obra Hidráulica
239
Ilustración
Diagrama Unifilar
244
Ilustración
Diagramas Unifilares de Lineas
1 y 2
Ilustración
258
Diagramas Unifilares de Líneas
3 y 4
259
Ilustración
Unifilar Subestación Pifo, H.C.J.B
270
Ilustración
Esquema Hidráulico Papallacta
271
Ilustración
Unifilar de Subestación de
Papallacta
280
GENKRAJL.I DAJ3ES
1.1
La
Introducción
producción
edificio
en
están
en
disponible, bien
cuando
la
una
industria
función
y
de
la
sea ésta pública
autogeneración
se
el
bienestar en
energía
un
eléctrica
o de autogeneración.
requiera,
debe estar
Y
bien
concebida.
"La
experiencia,
los
otros, juegan en cada
criterios
económicos,
técnicos
caso un papel importante,
trata de seleccionar el grupo de
y
cuando se
emergencia adecuado a tal
o cual necesidad.
De
hecho,
edificios
generadores
regularmente
y
al
fábricas,
analizar
las
no
encontradas,
instalaciones
selecciones
siempre
de
en
grupos
satisfacen
los
las variantes
que
criterios técnicos adecuados.
Además,
resulta
pueden
presentar
interesante
ciertos
requerimientos eléctricos
analizar
tipos
de
instalaciones
de singulares características
en particulares situaciones.
o
o
La ingeniería consiste en aplicar métodos
nos
lleven a enfrentar
científicos, que
diversos problemas, con soluciones
técnicas y económicamente adecuadas.
Esto es posible, cuando
preparación
y sobre
para
comparar
poder
existe la suficiente
todo estudio
del
alternativas
y
información,
problema a
tomar
fondo,
decisiones
acertadas.
La
ingeniería pretende
por
conocimientos
científicos
subdimensione,
ni
de
lo
tanto,
manera
aplicar
tal
que
sobredimensione materiales
o
no
los
se
equipos,
hasta llegar a límites responsablemente posibles.
Las soluciones a
los problemas, rara vez son
únicas, pero
óptimas, serán muy pocas.
Este
es el fin
que se
más aún tratándose
los
que
persigue con
el presente trabajo,
de selección de equipos
una inadecuada
elección,
implica
tan caros,
mucho
en
dinero
desperdiciado.
Actualmente, y
mucho más en el futuro, el mundo civilizado
depende y dependerá impresionantemente de la electricidad.
Basta comprobar lo difícil que se
vuelve nuestra actividad
diaria durante un apagón, sea éste previsto o no.
Tanto
es asi,
que
Comunidad Europea,
fábrica que
servir
en
países como
casi no existe
no posea
un grupo
Estados
Unidos y
La
edificio de oficinas
motor-generador, capaz
a las necesidades primordiales,
cuando
no a
o
de
las
totales de sus usuarios.
Edificios de oficinas de negocios
que queden
por un par de horas imprevistamente,
inhabilitados
pueden perderse en el
caos.
La conflabilidad de servicio de estos países es excelente.
Sin embargo, no menos de 20 apagones se
todo
Estados
Unidos,
ya
que
los
producen al año en
imponderables
son
múltiples y generalmente fuera de control.
En
nuestro país, a pesar de que la dependencia del sistema
eléctrico no es
menor
y
tan crítica, la confiabilidad
los apagones
son frecuentes
y
es bastante
largos,
lo cual
agrava el problema.
Por ello
un grupo generador
herramienta más del aparato
de emergencia constituye
productivo o bursátil y
una
ya no
un lujo.
La mejor demostración está en la
proliferación de empresas
en el mundo entero, dedicadas a construir tales equipos.
1.2 Justificación
Especificar y elegir
obvio,
para cada caso estas
si no fuera
posible
ver
diferente
en
por la larga
fábricas,
índole
en
lista de
hospitales
distintos
máquinas parece
errores que es
y
lugares
edificios
del
país,
de
que
demuestran lo contrario.
Es
notoria
la
así
tanto
subdimensión
que
no
de los
llegan
a
grupos
cumplir
generadores,
los
objetivos
propuestos.
No
una
se toma en cuenta adecuadamente el tipo de máquinas que
fábrica posea,
el nivel del
importante
óptima
ni sus
mar de la instalación,
y tal vez
sino
desembocar
arranques, ni la altura
única
en una
ni ningún otro factor
decisivo para
en
ciertos
eventual
sobre
una elección
casos,
compra
lo
no solo
que
absurda con
puede
pérdidas
económicas considerables.
En
cuanto
recomendaciones
generales
a
bibliografía,
de
y consejos
los
solamente
fabricantes
de instalación,
mas
en
existen
lineamentos
no un
estudio
técnico de problemas y soluciones.
En este trabajo
singulares.
se discutirán una serie de
casos bastante
1.3
La
Objetivos
presente Tesis
vacío
existente
de Grado
en
la
tiene
por
metodología
objeto llenar
para
un
seleccionar,
especificar y usar los grupos de emergencia.
Un
segundo
generales
una
objetivo
en cuanto
instalación
tomando
y
en cuenta
es
discutir
a las
y
exponer
aspectos
consideraciones ineludibles de
cuantificación
todos los
del
factores
grupo
generador,
que disminuyen
la
potencia que supuestamente ofrece un grupo de estos.
El tercer objetivo lo constituye la
de casos reales
exposición y discusión
sobre autogeneración y cogeneración
en el
país.
1.4
Metodología
Comparación de
un grupo generador
una red infinita de energía
de emergencia frente
eléctrica, y estudio de
a
casos
particulares.
Para
empezar
simples y
se
plantearán
comunes que debe
especifica y selecciona el
algunos
de
los
casos
enfrentar un ingeniero
grupo de emergencia
más
cuando
pertinente
para las cargas que conforman el proyecto en cuestión.
e
En tal etapa deberán tomarse en
cuenta factores económicos
para discriminar cuáles cargas deben quedar
con servicio y
cuáles pueden prescindir de él,
a efectos de economizar
además sacar
de cada centavo
un provecho total
y
invertido
en la instalación eléctrica auxiliar.
El
análisis anterior
estos
casos
mostraré
-aparentemente
sin
embargo, que
obvios-
la
aún
solución
en
tiene
grados inesperados de complejidad.
Por último, se
constituyen
plantean casos bastante más
la
parte
medular de
la
complejos, que
presente
Tesis
de
Grado.
Puesto que
es precisamente en
ningún catálogo
para
llegar
a
ni consejo
la
los casos difíciles
generalizado resulta
solución
más
coherente
cuando
valedero
para
una
instalación problemática.
1.5
Alcance
El presente trabajo
contempla análisis
grupos
a
generadores
diesel,
en
de selecciones
potencias
entre los 20 y 1.600 KW aproximadamente.
de
que oscilan
T
Mayores
rangos
difícilmente
se
la
caros,
de
potencia
encontrarán,
inversión
ya
se vuelve
alternativas más
buscar otras
en
combustible
que
muy
al
ser
diesel,
demasiado
riesgosa
y
funcionales para
se debe
enfrentar
la decisión en casos como esos.
Rangos
menores en
cambio, se
verá
que tampoco
resultan
económicos.
Se
analizarán alternativas
al servicio
que se
técnico-económicas de
requiera en
cada uno
acuerdo
de los casos
a
exponer.
El
alcance
abarca
la
necesario,
de
acuerdo a
cada
de
carga
tipo
selección
adecuada
las necesidades
considerando
del
equipo
particulares de
factores
críticos
de
disminución de potencia efectiva.
Además
se
presenta
cogeneración de
con
análisis
estudio
varias empresas
económicos
identificar los
en la búsqueda
un
sobre
establecidas en el
incluidos,
aciertos y desatinos
de la generación a
autogeneración
con
el
país,
objeto
que se han
y
de
cometido
precios mejores que los
que el actual mercado puede ofrecer.
CAPITULO
11
DESCRIPCIÓN
MOTOR
11.1
—
BÁSICA
DEL
GRUPO
GENERADOR
Grupo Motor-Generador
En primer lugar el
equipo a
motor-generador. Está
ser estudiado se llama
compuesto en esencia
grupo
de aquello: un
motor y un generador.
11.2
Descripción
II.2.1
Generalidades
II.2.1.1
Se
Nomenclatura
deben aclarar
empezar
el
ciertos términos
desarrollo
de la
y
Tesis,
conceptos antes
empezando
por
de
una
familiarización en el lenguaje a utilizar.
Por
lo tanto,
cuando
se
motor-generador se referirá
hable posteriormente
de
al equipo completo. En
se lo conoce como: generator set.
Otras denominaciones que recibe el equipo son :
grupo o planta electrógena
grupo o planta eléctrica de emergencia
grupo
inglés
Ilus 11 -1
Grupo Motor - Generador
(Referencia Catálogo de Caterpillar)
Sin
embargo,
cuando
se nombre:
refiere únicamente al estator
conjunto,
generador
de dicho
a
secas,
se
equipo, mas no
al
lo mismo si se nombra: motor, sólo se referirá a
él individualmente.
3_O
Como
la técnica
términos en inglés
utilizar
son,
viene generalmente
en
inglés, se
deben
para mayor concordancia, como
por ejemplo "derating", que significa decrecimiento o
disminución,
motor,
así
y
se aplica
a
también breaker,
corriente o
disyuntor
potencia de
un
electromagnético,
por ejemplo.
Luego
otras
como
governor
(regulador
de
velocidad),
relanty (velocidad
en vacío), dumping windings
(devanados
de amortiguamiento
o compensación,
a que
generador
salga
no
se
(características propias
de
que obligan
sincronismo),
el
performance
de respuesta y comportamiento
de
un elemento dado), etc.
En
cuanto a
las unidades
de medida
eléctricas se
usará
terminología en inglés:
Amperes, Watts, Volts, A C = (Alternatirig Current)
D C = (Direct Current), etc.
En esto de
los
las precisiones iniciales vale anotar que todos
valores
futuro
utilizados serán
sea más
fácil y
en dólares
coherente
para que
tener una
en el
relación de
costos.
La
cotización
dólar.
a utilizar
es
de
2.500 sucres
por
cada
li-
li. 2.1.2
Un grupo
Especificación
siempre se
especifica en
KVA.
Su motor
vendrá
especificado en KW.
La razón de
porque
especificar el grupo en KVA, es sencillamente
no se conoce el factor de
potencia de la carga que
va a alimentar, ni la forma en que ésta puede variar.
El
motor deberá tener los KW que necesite el generador más
un 10 a 15% extra, por concepto de pérdidas propias.
El
generador
o
estator,
en
cambio,
será
de
los
KVA
requeridos por la instalación, vale decir:
Ecuac ion 11.1
Sin embargo,
es muy
principio que el KVA
que
importante caer
es una
no sirve para los
en
cuenta desde
unidad de medida abstracta
efectos prácticos, ya
la unidad real que se requiere.
el
y
que el KW es
3.2
II.2.2
Componentes:
Los elementos básicos de un grupo son:
II.2.2.1
Es un
Motor
motor
caminera
aquel
igual
al
de
pesada o también
utilizado en
un camión
por un
un grupo,
u
otra
tren, y
maquinaria
que difiere de
únicamente en
la
bomba de
inyección de combustible.
Dicha bomba inyectará el combustible
la
necesario para suplir
carga y mantener al motor en 1.800 r.p.m., de velocidad
constante.
Esta
con
es la única
inyección
velocidad y la
diferencia entre
fija, y
el
de un
el motor
camión,
de un grupo,
en
el que
la
inyección de combustible serán directamente
controladas
por
el
acelerador,
de acuerdo
usuario,
al
mediante
el
requerimiento que
pedal
del
imponga
el
montado en
un
camino.
De hecho,
camión
un motor
o tren y
de un
grupo puede ser
viceversa, ya
que la
diferencia estriba
exclusivamente en la bomba de inyección de combustible.
13
El motor posee
por lo general 6
cilindros en linea, ciclo
diesel y como combustibles:
*
gasolina, gas o diesel,
que son los de mayor aplicación industrial.
Los motores a diesel no poseen la chispa de
su combustión,
por la
por lo que esta
presión
del
pistón
combustible, en
una relación
comparación, la
relación de
una bujía para
combustión sólo se realiza
sobre
la mezcla
de compresión
compresión en
de
18 a
aire
y
1. Como
los motores
a
gasolina es de apenas S a l .
El
eje
pistones,
del
se
motor
o
cigüeñal,
constituye
generador del grupo.
[6] págs 18 - 21
en el
que
rotor
es
movido por
del
alternador
los
o
Ilus II.2
Motor de un grupo
(Referencia Catálogo John Deere)
II.2.2.2
El rotor
que
Generador sincrónico
del generador cumple la
tiene
conectado
un
campo
función de
DC,
inductor, ya
proveniente
del
rectificador AC/DC.
El
estator
terminales se
es
el
inducido
del
obtendrá el voltaje
según sea el caso.
generador,
trifásico o
y
en
sus
monofásico
15
Ilus II.3
Estator de un grupo
(Referencia Catálogo Caterpillar)
Tiene
devanados
cuales le
de compensación
obligan a permanecer
(dumping
windings), los
en sincronismo, de
manera
que pueda ofrecer los 60 Hz requeridos por el usuaria.
Los
alternadores
grandes
salientes, por lo que su
que puedan entregar los
tienen
todos
cuatro
velocidad es de 1BOO
6O Hz
requeridos.
polos
r.p.m. para
16
La relación anotada sale de la fórmula siguiente:
_p
2
Ecuación II.2
La solución sigue así:
taáaíao
Ecuac ion 11.3
¿polos
Ecuac ion 11.4
Ecuac ion 11.5
Irev ^
2icrad
Ecuac ion 11.6
60s
1*7-
Ecuación 11.7
II.2.2.3
Cuando
Radiador
el motor y el grupo
reposo, (nunca más
listo
que
para
de una semana seguida), todo debe estar
pueda
perfectas condiciones
tiempos
posible
apenas
de
en su conjunto se encuentra en
funcionar
adecuadamente
para realizar
mayores
a
encontrarse
10
el
y
en
una transferencia
segundos.
grupo,
a
Esto
una
no
en
sería
temperatura
ambiente inferior a los 16 grados centígrados.
Por
lo tanto,
en los
cuya temperatura
acoplar
un
lugares de
sea más
calentador
baja que
de
agua
instalación
del grupo,
ésta, será
imperativo
que
logre
mantener
la
temperatura del bloque del motor entre 25°C a 45°C.
Esto se logra
valor típico de
con una resistencia de calentamiento,
1.5 KW, es decir
de un
con una potencia similar
a la de un calentador de agua doméstico.
18
El calentador dependerá para su alimentación
eléctrica de
red
la red. El
desaparece, ya
momento en que
no hay problema,
de la energía
el voltaje de
pues se
la
enciende el
motor con una temperatura adecuada de funcionamiento.
En la costa
y el oriente ecuatorianos se
de esta resistencia
de instalación
puede prescindir
de calentamiento a menos
tenga una temperatura
que el sitio
inferior a los
16°C
estipulados como límite.
Cuando
el
grupo
empieza
conductos del bloque del
a
funcionar,
motor, el
circulará
por
agua que se empieza
a
refrigerar por medio del ventilador.
El calor
será expelido
fuera, gracias
los paneles de aluminio,
a la radiación
de igual manera
de
que sucede en un
automóvil.
Algunos grupos pequeños no
tienen radiador sino
solamente
un ventilador para su autorefrigeración forzada por aire.
Además el rotor,
en
por medio de bandas,
se encarga de poner
movimiento la bomba de agua que obliga a la circulación
del agua
por todo
el conjunto
para repetir el ciclo,
una vez
que al principio, por lo menos.
hasta llegar al
enfriada o menos
radiador,
caliente
1.9
II.2.2.4
La
Excitatriz
excitatriz es
un pequeño
generador
en
generador principal y que tiene como función
el
voltaje
y la
corriente
de campo
línea con
el
la de proveer
para los
polos del
rotor principal.
El
bobinado
rodeando al
inductor
eje
común
estator principal
de
la
sobre
excitatriz
su inducido,
rodea o envuelve
la
marca
y
modelo,
para
encuentra
tal
como
el
al rotor principal,
posee, o bien un magnetismo remanente
según
se
y
o imanes permanentes
realizar
inicial cuando el eje común comienza a
la
inducción
rotar impulsado por
el motor del conjunto.
Al girar
el rotor
excitatriz,
en el
eje
inducido
corta
las
y produce
totalmente
al alternador
ya
la
el bobinado inducido de la excitatriz colocado
rectificado por
motor
principal común
líneas
de campo
un voltaje.
un puente
de diodos
controlados colocados
y entrega así
Este
su voltaje
magnético
de
su
voltaje alterno
es
o tiristores
también
DC
en el
al campo
semi o
eje
del
del rotor
principal.
El rotor al girar
estator
induce un
principal que
voltaje en los devanados
estén colocados
de
manera que
logren voltajes trifásicos desfasados 120 grados.
del
se
ZO
Cuando se
rotor
alcanza una velocidad
empieza
operación de
a
buscar
el
su governor,
adecuada de rotación,
sincronismo,
el cual
puede
gracias
el
a
la
ser mecánico
o
electrónico.
En
todo
velocidad
caso
las
señales
que éste debe
basan en una medición
Hz, debe
disminuir
para
las
imprimir a
correcciones
la máquina
de
motriz se
del error, esto es, si hay más de 60
la velocidad, y
si
hay menos,
debe
acelerar, dando más paso de combustible.
Los
bobinados
auxiliares
corriente como de voltaje
o
de
compensación,
tanto
de
(serie y shunt), alojados en
el
estator principal alimentan continua y variablemente
lo exige la carga,
a través
devanado inductor de la
menos voltaje en su
regulando
ya sin
del regulador de voltaje,
excitatriz para
inducido y
el voltaje en
según
el proceso siga su
bornes del
necesidad del magnetismo
que genere más
al
o
marcha
alternador principal,
remanente, requerido
tan
sólo para el arranque.
Los generadores antiguos
continua
acoplado a
tenían un generador de
un generador
AC
corriente
con delgas
tal que
lograban una rectificación de la señal.
Esquemáticamente se
puede representar en
anterior como se indica a continuación:
forma simple
lo
21
ESTATOR DEL
GENERADOR
REGULADOR
DEL
EXCITATOR
CARGA
Ilus II.4
Esquema de la Excitatriz de D.C.
(Referencia [8] sección C - 1)
II.2.2.5
Baterías:
Por lo general se
arreglo
de dos
usan baterías de 24 Volts, y se
baterías
de 12
Volts
en serie,
hace un
son las
mismas baterías que usa un camión.
Deben ser capaces de
mínimo
de
baterías
1
de
minuto
proveer la energía necesaria para
de
arranques
níquel—cadmio,
costosas y no se justifican.
pero
repetitivos.
resultan
un
Existen
demasiados
22
Las baterías deben
ser colocadas lo más
bloque
ya
del motor,
que
cerca posible
necesitan de
una
al
temperatura
moderadamente templada para funcionar correctamente.
Si la
temperatura promedio
del lugar
de instalación
del
grupo
y/o de las baterías es muy baja, se necesitará de un
calentador exclusivo para las baterías.
Las baterías "muertas"
suelen ser
una de
las causas
más
frecuentes de fallas en el arranque de los grupos.
Conviene por lo tanto medirlas por lo menos semanalmente.
A veces se pueden sobrecargar y por ende cortocircuitar.
Su
primera función es
la de
entregar corriente
para que
pueda funcionar el motor de arranque.
Su
segunda función es la que se explicó antes, entregar su
voltaje para que
el rectificador pueda alimentar
del rotor, si es
que ha
una
falla a
el campo
perdido su voltaje remanente
tierra u otro
por
imponderable en aquellos grupo
de escobillas.
Las
bajas temperaturas
baterías.
son
las
peores enemigas
de
las
23
11.2.2.6
Elementos de Compensacion
Los grupos tienen elementos de estado
entradas y salidas
el voltaje
dentro
y la
sólido que compensan
de carga para mantener
frecuencia
de rangos
la estabilidad,
constantes,
aceptables para
o por
no dañar
lo
a las
menos
cargas
conectadas.
Dichos elementos deben ser rápidos y robustos, para que
no
se quemen en el primer transitorio fuerte.
Esta rapidez es absolutamente necesaria, ya
tienen
una inercia
generadora,
muy pequeña en
que los grupos
relación a una turbina
por ejemplo, y por lo tanto no pueden darse el
lujo de reaccionar lentamente frente a
un cambio de carga,
por más pequeño que éste sea.
Los reguladores son
modernos y rápidos
desplazando a los
de estado
sólido, porque son
que existen actualmente en
de tipo mecánico, con
electromagnéticos, con contactores.
los más
el mercado,
volantes, y a los
24
II.2.2.6.1
Control
Eléctrico
de
Combustible
o
Governor: (EFC)
El Control Eléctrico
ajustado
para
actuar
de Combustible o Governor,
en
sincronismo
o
en
puede ser
velocidad
reducida.
Puede
encontrarse
como un
sistema normalmente
abierto o
normalmente cerrado.
II.2.2.6.1.1
Componentes
Un escogitador
por supuesto
sólidas,
magnético,
un controlador
un actuador. Además
para
su
montaje,
son
realimentado
de las partes
a
breves
y
mecánicas
rasgos,
sus
componentes, cuyo funcionamiento será analizado.
II.2.2.6.1.2
Funcionamiento
El escogitador
el
volante
magnético sensa la
acoplado
al
controlador del Governor.
rotor
velocidad del motor
y
envía
la
señal
en
al
Allí
se
compara
la
señal
eléctrica
del
escogitador
magnético con una señal preestablecida de referencia.
Si
existe
alguna
control modificará
diferencia
entre
adecuadamente
ambas
señales,
la corriente
que
el
envía
hacia el actuador.
El
cambio
en
la corriente
producirá que
de
el eje del mismo
la
bobina
del
actuador
rote, moviendo una válvula
que permitirá o evitará el paso de más o menos
excéntrica,
combustible,
según
el
tipo
de señal
de
acuerdo
a las
necesidades específicas instantáneas del motor.
II.2.2.6.1.3
Fuente de Poder
El controlador del EFC puede operar con 12 ó 24 Volts DC.
Un
controlador
normalmente
abierto
(cerrado)
debe
ser
usado con un actuador normalmente abierto (cerrado).
Nunca debe
de baterías.
conectarse al controlador
del EFC un
cargador
26
II.2.2.6.1.4
Descripción del Actuador
El actuador es
una válvula
rotativa. Acciona
una
de solenoide
una pieza excéntrica
cavidad del EFC correspondiente
electromagnética
que se instala
al paso
en
del flujo de
combustible.
El actuador controla
la velocidad del motor y
su potencia
al controlar el flujo de combustible hacia los inyectores.
El
panel
del
controlador
del
EFC
tiene
cuatro
potenciómetros para realizar ajustes.
Se puede ajustar el
tiempo de respuesta del
Governor ante
cambios en la carga, para obtener una mayor sensibilidad.
El control de
a
un
reducción en la velocidad del
incremento
en
la
carga,
se
motor, debido
ajusta
entre
0%
(isocronismo) y 5%.
De
acuerdo
respuesta
con
se
las
podrán
características
tener los
del
siguientes
motor,
y
ajustes
velocidad en relantí:
60.0 Hz
(1800 rpm)
isócrono
61.8 Hz
(1854 rpm)
3% reducción de velocidad
63.0 Hz
(1890 rpm)
5% reducción de velocidad
su
para
II.2.2.6.1.5
Especificaciones Técnicas
Modo de gobierno:
Isócrono hasta 5% de
reducción de
velocidad
Estabilidad en
Estado Estable:
± 0.25 %
Tiempo de respuesta:
15 milisegundos
Voltaje:
12 VDC ± 3 VDC / 24 VDC ± 6 VDC
Polaridad a tierra:
Negativo a tierra (caja aislada)
Consumo de Potencia:
94 Watts en ambos voltajes
C143
II.2.2.7
Regulador de Voltaje
Controla la salida
o entrega de voltaje
del generador AC,
regulando la corriente que va al campo excitador.
Para saber que se encuentra apropiadamente instalado:
*
ajustar el
control de estabilidad,
cuando el sistema
esté operando en una condición no estable.
*
interrumpir la fuente
segundos. Si
pero
de
de poder del regulador
el generador
lo
estabilidad
contrario,
sigue estable, está
se
debe
con el potenciómetro
cuantas veces
sea necesario,
por 1-2
bien,
incrementar
la
y repetir la prueba
hasta que
se logre
lo
grupo es
un
estipulado.
[15]
II.2.2.8
La
más
Protecciones
común
de
las
protecciones
de
un
breaker.
Los tipos que se encuentran son:
breaker de linea, de campo y un híbrido.
Todos los
generadores requieren
según lo indica la
reconoce
que el
norma NEC.
tipo de
del diseño del generador.
protección de
sobrecarga
Sin embargo la misma
protección
norma
apropiada, dependerá
29
Sin embargo los breakers ofrecen una
sobrecarga,
ya
que
son
pequeña protección de
diseñados
para
impedir
la
propagación de cortocircuitos.
Los breakers de campo, sólo sensan
de
campo y
proporcionan
e interrumpen corriente
una limitada
protección
contra
sobrecargas desbalanceadas.
Un aparato que
e
sea capaz de sensar
corriente en cada fase
interrumpir la fuente de poder del campo o del regulador
de voltaje,
es generalmente
el más
efectivo elemento
de
protección para sobrecargas de un grupo.
[8] secciones D-ll, D-12
Los
grupos vienen
dotados de
sensores
de temperatura
variables eléctricas que son controladas por
transferencia automática, o
de relés
el tablero de
en su ausencia por
térmicos y contactores para
y
una lógica
comandar al
grupo y
protegerlo.
Poseen
un
indicará
medidor de
una falla
pérdida de aceite.
en
baja
presión
la
bomba de
de aceite,
el
aceite, más no
cual
una
3O
Medidor
brusca
de
sobrevelocidad,
para evitar
que
una
salida
de carga lleve al grupo a una zona de inestabilidad
por aceleración interna excesiva.
Por último,
cual
como protección estándar,
el over-cranck,
la
se refiere a evitar que el motor sea arrancado muchas
veces y por un lapso muy largo.
Dicha
protección
obligará
importantes que pueden
no
arranque:
entre
que
se
revisen
ser los causantes de
ellos
falta
de
parámetros
que el
combustible,
motor
baja
temperatura de encendido, falla en otro elemento, etc.
II.2.2.9
El
Regulador de Velocidad
governor del
tipo electrónico
regulador de velocidad,
realimentación
de
negativa compara
variación de
valga
la
el cual
frecuencia
redundancia, para
y
es aquel
que posee
por medio de
la continua
instantáneamente
actúa sobre
ejercer
un
un
un
control
señales
actuador,
directo
sobre el paso de combustible.
Su
utilización dependerá de si el costo y tamaño del grupo
lo
justifican, y de
la información
que se
disponga para
una instalación, basada en los últimos adelantos.
[16]
31
II.2.2.10
Componentes secundarios
II.2.2.10.1
Otro
Cargador de baterias
implemento
que
viene incluido
baterías o alternador,
energía
que
es
un
cargador
para que las baterías
perdieron
en el
arranque
y
de
recuperen la
estén
siempre
listas para funcionar, en la siguiente emergencia.
Este
alternador es idéntico al
mueve
acoplado
necesaria, por
al
eje del
que posee un automóvil, se
motor
transmisión de
y
produce
la energía
torque mediante una
correa
acoplada al ventilador del grupo.
Se debe poner
especial cuidado con el
limitador de carga,
para que no exista una sobrecarga y dañe las baterías.
Como
las baterías
también se
descargan aún
sin
uso, se
debe tener un mantenedor de carga, además del alternador.
Este mantenedor es de
impiden
estado sólido y tiene controles
que siga cargando una
voltaje necesario.
vez alcanzado
que
el límite de
II.2.2.10.2
Rieles estructurales
Los
armados sobre dos
grupos vienen
hierro,
soldadas,
con dos
y
o
más
conectadas
vigas o
vigas transversales
posteriormente
a
perfiles de
apernadas
tierra
en
o
la
instalación.
II.2.2.10.3
Para
Amortiguadores
evitar las molestosas
movimiento de los
vibraciones producidas
pistones y el eje
por el
del motor, los grupos
medianos y grandes poseen mecanismos de amortiguación.
Los amortiguadores
se usan
tienen un principio
en automóviles y vienen
similar a los
de acuerdo
al peso
que
del
grupo.
Se utilizan cuatro iguales, en el bloque del motor
y en el
estator hacia los rieles de montaje.
Incluso entre
los rieles
y el
piso de
cemento, se
usan
unos amortiguadores extras o simplemente gomas duras.
Es importante que
el grupo quede completamente
que la superficie sea plana y horizontal.
nivelado y
II.2.2.10.4
El
Silenciador
ruido de las explosiones del motor al realizar el ciclo
diesel de
combustión, es
tremendamente alto,
y debe
ser
disminuido de alguna forma efectiva.
Para ello
se
usa
disminuye en
el
silenciador,
algún porcentaje
que a
la potencia
restringir su escape, debe ser instalado
para
que el equipo
pueda ser
pesar
de
del motor,
que
al
de todas maneras,
utilizado en
una fábrica o
edificio.
Existen diferentes tipos de silenciadores.
Los de
simple
cámara
y
de
doble cámara
en
todas
las
versiones.
Atenuando el ruido
hasta 120
dB y 60
dB respectivamente,
en el mejor de los casos.
Este último,
de doble
cámara es
usado por
norma en
hospitales.
A mayor silenciamiento, mayores pérdidas de potencia.
Siempre con valores menores al 5%.
los
34
Se le
suelen atribuir
cuando en
tubo
realidad lo
de escape no
mayores pérdidas
que sucede
es la
a este
es que
adecuada, ni
concepto,
la sección
tampoco lo
del
son la
cantidad y exageración angular de sus curvas.
Actualmente existen grupos silenciosos, tal que
a un metro
de distancia hacen el mismo ruido que un automóvil normal.
Ilus II.5
Grupo electrógeno silencioso
(Referencia Catálogo SDMG)
35
II.2.2.10.5
El
tubo de
metal,
Tubo de escape
escape
de los
resistente
al
gases del
calor y
a
motor, debe
los
ser de
contaminantes
del
desecho que conduce.
En su primera sección se encuentra el silenciador.
Debe
ser colocado lo
más cerca
posible de
la salida del
motor para que no existan aún más pérdidas.
No se encuentra
vibración
fijo al bloque
podrían originarse
del motor, ya que con
esfuerzos que
la
determinarían
su destrucción en ese punto.
Para
evitar
este
fenómeno
se
usa
un
pedazo
de
tubo
flexible que aisla la vibración completamente.
Actualmente se está
conservación
catalizadores
del
insistiendo, y con toda
medio
que filtran
ambiente
los
y
gases
se
razón, en
han
la
fabricado
de emisión
de
los
motores diesel.
Han sido
probados en motores
grandes como los que
algunos barcos, por ejemplo, y no
poseen
tardarán en constituirse
en una obligación para los grupo de uso industrial.
36
De
hecho, ya en muchos
escapes
de
los
países del mundo
automóviles
tengan
se exige que los
catalizador,
de
lo
contrario se prohibe su circulación.
[9]
pág 25
11.2.3
Fuñe ionamiento
Cuando se
grandes
todos
trata
(500 a
los
de
grupos
medianos
1.600 KW), es
elementos
antes
(200 a
decir, aquellos
enunciados,
se
500
KW)
o
que poseen
tendrá
un
funcionamiento como se explica a continuación.
Un
grupo debe estar
arrancar.
Apenas
siempre en
sea
tiempo el proceso de
un compás
requerido,
no
encendido, por
de espera para
podrá
tomar
mucho
lo que ya debe
estar
caliente.
Es
por
esto
que los
permanentemente
que los
explicó.
gracias a
resulta
deben
circulando por
mantiene en una
encendido,
proceso
grupos
ser
todo el
condición de
que
mucho
tener
agua caliente
bloque del motor,
mayor facilidad
la. temperatura de
más
adecuada,
inicio
como
ya
de
del
se
3T
En
países
con
imperiosa,
invierno
complementada
lubricantes
crudo,
esta
además
con
es
una
necesidad
aditivos
en
los
y combustible, para impedir su congelamiento o
pérdida de viscocidad.
En
el
caso de
un
grupo con
un switch
automático, cuando su tarjeta sensora de
el voltaje de red cae
de transferencia
voltaje sensa que
más bajo del 70% del valor
o se tienen transitorios perjudiciales para
una duración determinada,
pública
y da la
nominal,
las cargas, de
corta la alimentación de
orden por medio de
la red
un contactor para que
arranque el grupo.
El grupo
se demorará
sincronismo,
es
un tiempo
decir
la
en encender
frecuencia
adecuados, luego de lo cual podrá tomar la
y
y lograr
el
el
voltaje
carga que le ha
sido previamente asignada.
Las baterías proporcionan la energía necesaria
arranque para que
una vez que esto
mueva el cigüeñal del
se haya
al motor de
motor del grupo y
realizado, las baterías y
de arranque se desconectan y el motor
motor
buscará su velocidad
sincrónica gracias a la bomba de inyección y el governor.
Los
devanados
de
amortiguamiento,
dumping
windings
se
encargarán de realimentar al regulador de voltaje una vez
que el alternador esté en posibilidades de generar para
38
que controle cualquier
intento de salirse de
rango en
la
parámetros estables
el
generación.
Cuando el
voltaje está
dentro de
control de la transferencia
permite que ésta se
realice y
el grupo toma la carga.
Nuevamente existirán problemas en la regulación
y la
frecuencia que deberán ser
reguladora
de
voltaje
y
de voltaje
arreglados por la tarjeta
la
tarjeta
reguladora
de
velocidad.
Si
se
trata
de una
transferencia
adiestrada encenderá el
manual,
grupo y cuando los
una
persona
instrumentos y
el buen oído aconsejen, conectará la carga.
II.2.3.1
Definición de Red Infinita
" Red infinita
y
es una fuente de
frecuencia que
no es
voltaje constante en fase
afectada
por
las cantidades
de
corriente que le son solicitadas.
Se
la
puede considerar
conectadas máquinas
en
otras
palabras,
como
una barra
a la
cual están
generadoras con potencias infinitas, o
como
una
máquina
impedancia cero e infinita inercia.
que
tiene
una
39
Un SEP grande, puede ser considerado como
una barra o red
infinita."
[4] pág 124, capitulo IV
En otras palabras:
Se
asume que una
entrega
es
red es
muy
infinita cuando
superior
comparada
la potencia que
con
las
cargas
individuales que debe alimentar.
Una carga como la
pequeña
frente
de una
a la
ninguna manera notable
de
la por
ello
así
fábrica grande, resulta ser
generación
total
y
no influye
en el voltaje, ni en
llamada red
muy
de
la frecuencia
infinita,
cuando dicha
carga entra o sale de tal red.
Sin
embargo, en la realidad ninguna
aún nuestro
sistemas
pequeño,
red es infinita, peor
Sistema Nacional Interconectado, que
de
grandes
países
sin embargo, una
industrializados
carga
como las
frente a
resulta
anotadas,
es
incapaz de afectarle.
En
otras
suministro:
palabras,
voltaje y
las
especificaciones
técnicas
frecuencia, permanecen
ante variaciones de la carga.
del
constantes,
4O
II.2.3.2
Una
Respuestas del Grupo Motor - Generador
respuesta diferente a
una red
infinita, es la
que caracteriza a los grupos generadores a
diesel para uso
industrial, pensados
la de
como sustitutos de
emergencia de
un
SEP macizo y estable.
Estos
equipos
importante
sí son
que
ello,
finitos,
de
con
baja inercia
potencias comparables
y
más
con
las
cargas que deben alimentar.
Presentarán
por ello,
ante las conexiones y
diversos
problemas y
distorsiones
desconexiones de su carga parcial
o
total, que para una red infinita pasan desapercibidas.
II.2.3.2.1
Inercia
Como la masa de estos equipos
en
el
momento
correspondiente,
alterará
controlado
su
en
sufrirá
inercia
para
que
que
es indiscutiblemente finita,
el
grupo
oscilaciones,
en
un
porcentaje
el
grupo
no
se
tome
la
carga
dado
que
ésta
que
pare,
sustancialmente sus revoluciones ante semejante
bloqueo en el rotor de su motor propulsor.
debe
ser
o
baje
41.
Esto debido a que la
carga que entró o salió
de servicio,
sí es comparable con la potencia del grupo generador.
II.2.3.2.2
Cuando
se
Baja de Voltaje y Frecuencia
el grupo está en condiciones aptas y toma la carga,
presentaré una
actualmente se
caída
de voltaje
y de
ha logrado minimizar,
del equipo, llegando
frecuencia que
de acuerdo al
a valores muy pequeños
costo
o aceptables,
gracias a circuitos de control muy poderosos y avanzados.
no
Estos
le
permiten
aceptables, para
al
grupo
que no afecten
salirse
de
márgenes
a los equipos que
sirve,
poniéndolos en peligro o acortando su vida útil.
En
términos inerciales, con
el grupo
motor-generador, la
compensación tomará un tiempo.
Durante
ese
lapso
las
especificaciones
del
suministro
los equipos
conectados
variarán.
Los problemas más
son:
activación
contactores de
frecuentes para
de
protecciones,
máquinas por bajo
quemazón de fusibles, etc.
o
desactivación
voltaje en sus
de
bobinas,
42
II.2.3.2.3
Cuando una
través
como
Respuesta
carga utiliza una red
de un
transformador dado,
infinita como
dicha
fuente, a
red se
comporta
un inmenso grupo generador con una masa que tiende al
infinito.
Las
propiedades indicadas
capaz
de
una
sobrecarga,
transformador de hasta un
repetitiva sea
de una
a
200% ó
tal exigencia
red
infinita la
través
del
hacen
respectivo
más, según cuan larga
de potencia,
y
sin que
varíe
por
grupo
mucho el voltaje y nada la frecuencia.
Tal
situación
no
generador, ya que
potencia
podrá
ser
solventada
máximo podría éste llegar a
nominal, y
una sobrecarga
un
entregar su
instantánea
para el
arranque de motores, pero nada más.
Lo
anterior
compuesta
pequeños.
será
por
verdad
varios
únicamente
sub-elementos
si
la
carga
está
comparativamente
II.2.3.2.4
En
Limitaciones
primer lugar
como se demostrará
más adelante
en este
capítulo, un grupo muy difícilmente entregará
el máximo de
su
potencia que
potencia
de
placa,
además
debería tener un grupo no es,
dada
por
análisis
el
fabricante,
que
se
de
que
la
paradójicamente, la que está
sino
presenta en
la
este
que
se
mismo
obtiene
del
capítulo,
más
adelante.
II.2.3.3
*
Un
Consejos importantes
grupo
en
standby
emergencias), puede
sobrecarga
(potencia
ser operado hasta
máxima,
para
con un 10%
de
para uso intermitente, es decir, puede ser
sobrecargado rara vez y por pocos minutos.
En todo
caso, conviene
a la vida
del motor,
evitar
estas sobrecargas.
La
sala
del
generador
debe
contar
lámparas de
emergencia a baterías
tomas de la
pared, para poder realizar
en las mejores
del grupo.
siempre
con
recargables en los
rápidamente y
condiciones de seguridad, el encendido
44
II.2.4
Especificaciones Técnicas
II.2.4.1
Potencias Verdaderas de Grupos Generadores
II.2.4.1.1
Trampa Técnica
El presente punto demostrará la "trampa técnica-comercial"
que
hacen
los
vendedores
de
grupos
generadores
emergencia para presentar sus equipos como
de
más potentes de
lo que realmente son.
Claro que
la
trampa
está
muy
bien camuflada
y
no
es
susceptible de reclamo.
Los datos de placa de un grupo dicen lo siguiente:
100 KW / 125 KVA a 0.8 de factor de potencia
El énfasis
de los
vendedores se
dejando intencionalmente
centra en
de lado el
los 125
KVA,
dígito de los KW
que
es menor y corresponde a la potencia del motor.
Como
el
factor
instalaciones está
entregar el
de
potencia
de
entre 0.9 y 1,
grupo será
menor a
la
gran
mayoría
la corriente
la de
de
que podrá
placa, pues no
se
pueden crear más KW que los 100 que tiene el motor.
Asociado
a
encuentra
la corriente
los
siempre circular
KVA
en
la
placa
máxima del
en él,
potencia con que trabaje.
del
mismo,
alternador,
la cual
se
podrá
independientemente del factor
de
Pero ello no es verdad
motor, porque
factor
de
si
mirado desde el punto de
(Imáx *
potencia,
0.8 * V)
éstos
factor de potencia suba
se
a 0.9
vista del
son los KW a
incrementarán
lo cual no será
0.8 de
cuando
el
abastecido
por el motor.
La
parte concreta
que
hay
tras todo
esto,
es que
los
grupos deben expresarse en KW y nada más.
No deben usarse amperios
como si éstos fueran una variable
independiente.
La
mención
del fabricante
rango límite aceptable
al
0.8 tiene
en que una máquina
que ver
con el
puede abastecer
la carga.
Más
bajo que
0.8,
existirán
problemas derivados
de
la
sobreexcitación.
El 0.8 indica
el factor de potencia
de la carga atendida,
pero no es el factor de potencia del grupo.
En
definitiva se está pretendiendo
se
puede usar un
generador a
vender la
su plenitud
KVA con su corriente máxima de placa.
idea de que
de potencia en
46
II.2.4.1.2
Otras causas
para la disminución de la
potencia de placa
Por otro lado, una
reducción de la potencia de un grupo se
observa inmediatamente que el equipo sale de su fábrica.
Esto es
lógico y se
puede generalizar a cualquier
equipo
del mundo, de la gama que sea.
Una
vez
que
laboratorio de
el
equipo,
ya
la planta donde
irá decayendo su
no
se
encuentra
fue construido y
rendimiento, y debemos
en
el
probado,
estar conscientes
de aquello, lo cual ya no es ninguna trampa.
Razones son
múltiples, en el laboratorio,
las condiciones
de utilización, cargas controladas, limpieza del
combustible
costosas y
y
lubricantes
difíciles de
son
óptimas
igualar en
y
aire, del
demasiados
el uso cotidiano
del
equipo.
Un grupo
con
trabajará en
lubricantes
de
una atmósfera
segunda
de dudosa
limpieza,
calidad, combustible
con
partículas de impurezas, etc, etc.
Al
hablar de construcciones civiles, donde los arquitectos
e ingenieros civiles priorizan
la
mejor utilización
la estética
del espacio
por
por un lado
otro; el
y
requeri-
miento de las condiciones mínimas de funcionamiento de un
grupo
generador serán
siempre una
molestia
y motivo
de
controversia.
En
toda
obra le
asignarán
espacio reducido,
en el
a la
sala de
último rincón
generadores un
y con
ventilación
mínima.
Un
ingeniero
generador
eléctrico
debe
convencer
involucrados en la
a
de
los
la
instalación
demás
del
profesionales
obra con argumentos técnicos
sobre los requerimientos
el
a cargo
físicos básicos, de
y lógicos
lo contrario
día en que se presenten los problemas el único culpable
será el ingeniero
eléctrico, a pesar de
que en el momento
de la decisión su voz fue la menos escuchada.
Debe
imponerse
la
seguridad
técnica
y
personal
del
ingeniero, en ese momento.
La sala de los generadores debe cumplir con
los siguientes
requerimientos:
*
posibilidad de adecuada ventilación
*
facilidad en la evacuación de humo y calor
*
resistencia suficiente de la losa
*
paredes anti-ruido (opcional)
48
Parece
que no se
pide gran
implica, que la ubicación
tubo
de escape
curvas,
llegue
a
facilidad
trayectorias, y
molestar a
lo antes expuesto
no debe ser en un subsuelo
debe tener
ni largas
cosa, pero
las
de evacuación,
evitando
personas,
y su
de
sin
que el
humo
lo contrario
la
instalación será muy cara.
Es
por esto
activa en el
que
el ingeniero
eléctrico debe
diseño de los planos
contentarse con los
ser
parte
de construcción y jamás
espacios físicos
inadecuados, que
le
son arbitrariamente asignados.
Aún en el
caso en que se
negar, sino está de
le importará quien
vea obligado a aceptar,
acuerdo, porque
se debe
en el futuro a
lo obligó, sino porque
nadie
aceptó realizar
una instalación de mala calidad.
Se
podrá
perder
una
obra,
pero
no
la
reputación
profesional completa.
Desgraciadamente, la electricidad no
valorizada
personal
por
quienes,
es lo suficientemente
acostumbrados
de conocimientos empíricos,
a
tratar
con
piensan que se trata
de algo simple y que por ello debería ser barato.
49
II.2.4.1.3
Pérdidas por Altura
Un factor preponderante, con total vigencia
es
el
que
se
refiere
al
comportamiento
en el Ecuador,
de
un
grupo
generador en la altura.
Nada menos que la
Capital de
la República se encuentra
a
2.850 metros sobre el nivel del mar.
Un
grupo generador
pierde aproximadamente
un
28% de
su
potencia nominal de placa a esta altura.
Eso dicen las tablas de los mismos
fabricantes, aunque con
muchas diferencias según modelos y marcas.
La
norma
NEMA MG1 - 22.40 referente a las consideraciones
de altitud/temperatura dice lo siguiente:
La potencia
entregada
decrece en
metros de altitud sobre el nivel
1%
por cada
101
del mar, a partir de
los
1.007 msnm.
Esta norma es
3.962 msnm. "
ti]
Pág.20
válida para alturas
entre los
1.006 a
los
so
Como Quito de encuentra a 2.850 msnm, se tiene que:
2.850 m - 1.007 m = 1.843 metros
1.843 m / 101 m = 18.25 % de reducción de potencia
Pero
la
norma se
refiere
sin duda
a los
generador con menor cantidad de pérdidas
grupos motor-
que se encuentren
en el mercado, sin embargo es una buena referencia.
Como
de
corrección
especificaciones
potencia
la
de la
norma,
tenemos
marca KOHLER,
está en rangos que
que
en
las
dicha reducción
varían del
3%
al 0,5%
de
por
cada 100 metros de altura a partir de los 1.000 msnm.
En el
extremo, 3%,
más allá
de ese
se tendrán
valores de pérdidas
18.25%, tipo 55%,
lo cual es real
motores muy pequeños y poco sofisticados.
[8], sección
B -6
mucho
para
SI
Según
otra bibliografía
se tiene
el siguiente porcentaje
de derating:
3% por cada 304.8 metros sobre el nivel del mar.
Multiplicando
se obtiene
2.850 msnm, existirá
que
para
la altura
un 28% de pérdidas, para
de
Quito,
los motores
con aspiración natural.
[12] sección 1-7
La especificación
de la
reducción se realiza
mayoría de fabricantes
en el orden del
1.6%
por
es que la
cada 100
metros a partir de los 1.000 msnm.
Los equipos con
de ese
28%
asegurar y
turbocompresor solamente perderán un
aproximado,
se encuentra
aunque esto es
únicamente en
70%
más difícil
las tablas de
de
los
fabricantes.
En definitiva, no
lo que pierden,
este sentido,
se puede decir lapidariamente
ni quien es
el poseedor de
pero los fabricantes,
cuanto es
la verdad
han probado cada
en
uno
de sus
modelos y saben exactamente sus curvas de pérdidas,
por lo
tanto conviene hacerles
cualquier norma
caso a ellos
genérica y aproximada,
tendrá pérdidas muy diferentes.
más a que
ya que cada
a
motor
52
Además
para vender
pasar
las pruebas
similares,
sus
productos
hechas
en
en el
mercado,
laboratorios
como
deben
UL
y
quienes verifican las propiedades y no permiten
que se exponga cualquier cosa.
Aún así, los
fabricantes que pretendan engañar
son fácilmente identificables por la
se encarga de
al público
misma competencia que
realizar las pruebas respectivas
cualquier ofrecimiento falso, porque va en
y demandar
desmedro de los
demás fabricantes.
II.2.4.1.4
Evaluación de la Potencia Necesaria
Los
antes
factores
anotados, implican
una
baja
en
la
potencia que se le puede sacar a un grupo generador.
A continuación
se verán otros
aspectos a considerar
una adecuada selección de grupos generadores,
para
objeto de la
tesis.
En la siguiente nota bibliográfica se presenta
forma
más
extensa,
del
ya
de
considera
enfriamiento,
temperaturas
ambientales
y
condiciones
que influyen en la reducción de la potencia de
placa de un grupo.
agua
que
la norma en
como
otras
Tabla II.1
TEMPERATURA
TEMPERATURA
AMBIENTE
Disminución de potencia %
Tabla II.2
TEMP.
Dism.Pot.
[5]
La
30
35
40
0.00
0.60
1.25
(°C)
45
1.90
TEMPERATURA DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO
30
35
0.0
1.25
40
2.50
45
3.75
50
55
5.00
6.25
60
7.50
sección 11-5, literal 11.2.2
siguiente
nota
Caterpillar, avala lo
bibliográfica,
del
Manual • de
dicho sobre la potencia
funcionamiento del generador y dice:
la
adecuada de
" Práctica
del grupo
estándar en
motor-generador, es
tener
debe
la selección
de
2O% a
25%
del tamaño
la de
correcto
considerar que
más
de
éste
capacidad que
la
requerida para la máxima carga actual.
El grupo
motor-generador debe
de reserva
para el
expansiones,
la carga
tener suficiente
arranque de motores
desbalances de fases o
muy bajo. No se
capacidad
pequeños, futuras
factor de potencia de
debe exceder de
la corriente de
placa nominal con la carga actual. "
[2]
La
pág 18
anterior
sugerencia,
aconseja dejar un máximo
grupo
para tomar
instalador, sin
rendimiento de un
80%
bastante
de un
en cuenta
general
25%
diversos
el
factores ajenos
al
en que el máximo
entre el
70%
y el
de su potencia nominal.
La consideración realizada en cuanto se refiere
margen de 20% , dependerá de dos factores:
1)
cierto,
de capacidad en
embargo no hace hincapié
motor se lo obtiene
por
El tipo de uso que tendrá el grupo.
a dejar un
55
Si es de
margen
uso continuo, será lo
o
inclusive
mayor,
más aconsejable dejar este
para
que
no
se
desgaste
tempranamente el motor.
La utilización continua se la conoce como prime.
En el caso de tratarse de
día desde el
acerca
al
un grupo en prime de 24 horas al
día de su instalación,
25%
según
el margen a dejar
recomendación
de
los
se
mismos
fabricantes.
Si se usa en
prime, pero
con un margen razonable,
durará
10.000 horas, que significa:
Si
el
lógico
requerimiento es
es
utilizar el
potencia nominal
únicamente
grupo
para emergencias,
en standby,
(restadas las
es decir
pérdidas por
lo
a su
temperatura,
altura, etc).
En standby el motor tiene una vida útil de
Si
pone
se realiza
en
un mantenimiento
funcionamiento
5.000
adecuado, es
durante media
hora
horas.
decir se lo
cada semana,
tendremos 26 horas al año de utilización.
Suponiendo apagones semanales
más de funcionamiento.
de 2 horas, serán
104 horas
56
En
caso de
presentarse una
Paute en los años
4 días
emergencia como
la
que tuvo
92 y 95, cuando no se tenía energía
a la semana, por lapsos
3 a
de 10 horas semana durante
más de un mes, se tienen ya 80 horas más.
En total 210 horas, en el peor de los años.
Esto indica que el motor durará 25
años o más, lo cual
es
un valor sumamente alto para un equipo eléctrico.
*
Para
una utilización de 24
de poco
deja
más de
un margen
1 año. Es
de
25%
horas al día una duración
muy poco,
para que
por eso que
dure
más allá
se
de
10.000 horas.
*
Para
una utilización
de
12
horas al
día,
sin los
fines de semana, una duración de 3 años.
*
Para
fines
una utilización
de
8
horas diarias,
sin
los
de semana, una duración de 4.8 años, lo cual es
bastante.
2)
Las perspectivas de
en
ampliación mediata
que se
tenga
mente o se vislumbre en una fábrica, de manera que
el grupo
no quede pequeño,
por ejemplo.
al año de ser
instalado,
La
idea no es especificar un grupo gigantesco con una gran
reserva "por si
acaso". Únicamente se intenta
razones primordiales
por
márgenes
de
necesarios
las
cuales conviene
potencia,
en
los
exponer las
dejar
los
aspectos
mas
generales.
Con otro
la
tipo de conflabilidad
norteamericana,
sentido hacer
rendimiento
que
se
por
trabajar
en el servicio eléctrico,
ejemplo,
al
seguramente no
grupo
en la
zona
tendría
de
máximo
y a la vez de menor consumo de combustible, ya
trataría
de
intervenciones muy
cortas
y
poco
frecuentes.
Cabe anotar
que la
mayoría
eléctrico en Estados
de
fallas en
Unidos, que se tienen
el
suministro
reportadas por
la IEEE, tienen duraciones de ciclos.
La mejor manera de apreciar
la magnitud de lo que se desea
expresar es con un ejemplo numérico.
II.2.4.1.4.1
Se
tiene
un
Ejemplo
estudio
requiere queden
detallado
con servicio
de
y su
las
cargas
que
se
factor de potencia
en
una instalación situada en Quito, en caso de un apagón.
58
Se
realiza incluso
una medición
para no
exagerar
selección del grupo generador, y se llega a
la potencia
requerida que
en la
determinar que
suministre dicho
grupo sea
de
100 KW, en estado estable.
Se
día
requiere que funcione en prime, es decir gran parte del
y
por
lo
tanto
tendrá
que
dejarse
un margen
de
potencia para que la vida útil del motor no sea muy corta.
Las
cargas son
todas
pequeñas
y
no
hay
arranques
de
tentadas
a
motores grandes.
Existirán
muchas
personas
especificar un grupo de
ya
que
se
suele
que
se
100 KW ó 100
confundir
con
verán
KVA indistintamente,
gran
frecuencia
las
unidades.
Esta
idea
análisis
surge rápidamente
más
estricto
porque
de los
no se
fenómenos
da paso
que
a un
deben
ser
la potencia
que
tomados en cuenta.
Enumeración de
factores que
influyen en
entrega un grupo motor - generador:
1)
"trampa técnica"
2)
altura de Quito sobre el nivel del mar
59
3)
máximo
rendimiento
del
motor
del
grupo
(apagones
largos y frecuentes)
4) turbocompresor
5)
pérdidas por ventilación (temperatura)
6) curvas del tubo de escape
7)
calidad de lubricantes
8)
calidad combustible
9)
estado
de filtros,
partes y
piezas a
lo largo
del
tiempo
10)
desconocimiento de las unidades de medida
Todos estos
factores deben ser
contrario un grupo de
100 KVA
considerados porque de
lo
no servirá para cubrir los
requerimientos deseados.
Análisis numérico:
Un
transformador
de
100 KVA
es
precisamente esa potencia y aún
un
grupo, no sólo que no
capaz
de
proporcionar
más si es requerido,
pero
podrá nunca entregar los 100 KVA
en condiciones normales, sino que bastante menos.
Tomando en cuenta
los factores de derating
de entrega se tiene que si se
de la potencia
desea que el grupo sea
trabajo continuo, 8 horas diarias mínimo, no se lo debe
para
GO
cargar
a su
máxima potencia
(100 KW),
todo
ese tiempo,
porque el desgaste que sufriría sería muy alto
y acortaría
su vida útil.
Es como pretender que
a 6.000 r.p.m.,
un automóvil trabaje
constantemente
cuando debe hacerlo solamente
hasta 5.000
r.p.m.
Siempre
se debe guardar la relación entre el esfuerzo y su
duración.
Por lo
tanto
sentidos,
para
no
el grupo
exagerar
en ninguno
debería trabajar
a
un
de
80%
los
dos
de
su
de
la
potencia, donde su rendimiento es máximo.
Para
encontrar la
potencia
requerida
se analiza
siguiente manera:
[2] pág 18
100 KW / 0.8 = 125 KW
Considerando
pérdidas
por
ventilación,
filtros,
lubricantes, combustibles, falta de mantenimiento, etc.
Tipo 10%:
125 KW / 0.9 = 139 KW
61
Además, si el
grupo no posee turbocompresor,
de
pequeño y
un equipo
30%
de
potencia a
económico,
la altura
por tratarse
entonces pierde
de Quito
tipo
como indican los
fabricantes: (varia de acuerdo al catálogo de cada motor)
139 KW / 0.7 = 198 KW
En
el caso
(sin turbo)
de que tenga
más caro, por supuesto,
un 15%
trata
dependiendo de
de
un
turbo compresor, lo
que lo hace
la pérdida fluctúa entre un
muchos factores, sobre
equipo grande,
con
4% a
todo si
menos pérdidas
se
que uno
pequeño.
En este caso se plantea una reducción del
139 KW / 0.9 = 154 KW
Ahora
considerando
198 KW / 0.8 = 247 KVA
154 KW / 0.8 = 193 KVA
solamente:
(con turbo)
la
"trampa
técnica",
considerar el factor de potencia en 0.8:
Respectivamente:
10%
es
decir,
62
Por lo
tanto,
cuestión
el
será, ya
grupo necesario
no
de
100
KVA
para
el
edificio
como se
pensó
en
al
principio sino que:
247
KVA
(sin turbocompresor)
193
KVA
(con turbocompresor)
En
ambos casos, la potencia real es alrededor del doble de
la potencia
Si se
sospechada.
hubiese comprado el
de 100 KVA, no
se hubiese dado
el servico requerido, hubiese sido sobrecargado
hubiese salido de servicio
cargas, en definitiva
de seguro,
continuamente, hubiese
25.000
quemado
dólares mal aprovechados.
II.2.4.2
Parámetros importantes en la selección de grupos
de emergencia
Lo
primero que se
debe considerar
en la
selección de un
grupo es determinar que cargas serán conectadas a él.
A veces resulta más
que
ponerse
barato alimentar
a seleccionar
e
a todas las
cargas,
individualizar circuitos
e
instalaciones para las cargas más necesarias.
A menos,
por supuesto,
que exista una
gran diferencia de
potencia entre ambas alternativas.
De ser
así, las cargas que se suelen considerar esenciales
son:
salidas, gradas, corredores
sistemas de alarma
bombas de incendio
sistemas de comunicación
bombas de cisternas y desagüe
ascensores
puertas automáticas
En
cualquier
caso,
instalación debe ser
el grupo, ya que
la
potencia
demandada
aproximada a la potencia
por
la
que entrega
en operación máxima y mínima (vacío o muy
poca carga), se reduce la vida del motor.
La vida
óptima se
consigue entre el
50%
al 90%
de la
carga nominal.
Esto coincide plenamente con el rango
de máxima eficiencia
de un motor.
Con el generador o estator no ocurre lo mismo.
A carga mínima
la temperatura será muy
buena para la vida
de los bobinados.
Para
llegar a
una solución de
que
la potencia
del motor sea
compromiso, lo
ideal será
compatible con la potencia
del generador.
Como
siempre existen pérdidas en el eje del motor, tipo 10
al 15%
;
para
un
motor
generador de 100 KW, ya
de 110
KW,
se debe
usar
un
que si ambos son iguales se estará
desperdiciando generador.
Esto será cierto
cuando
la
para la mayoría de
carga esté
alta impedancia,
compuesta por
como se
casos del capítulo IV.
casos, a excepción de
SCR o
soldadoras de
analizará posteriormente
en los
65
11.2.4.2.1
Otra forma
Grupos generadores múltiples
de
evitar
mínima, es poseer dos
que
un
grupo
trabaje
con
carga
grupo en vez de uno grande. Lo ideal
será uno pequeño y otro mediano.
A
demanda máxima, sus aportes serán iguales que los que se
tendrán con un grupo grande,
de ellos, la
que puede
pero en caso de falla de
empresa no queda totalmente
abastecer las necesidades
uno
desprotegida, ya
más críticas, por
lo
menos.
Por otro lado, en las horas en que la carga sea mínima
la
noche o fin de
semana), conviene
(en
hacer funcionar solo
al grupo pequeño.
Incluso en
ciertas épocas
algunas
razones la
presenta
distinta
tener un
grupo grande
del año
producción
demanda,
o
o del
mes en
el tipo
de
económicamente
funcionando si
no es
no
que por
producción
conviene
en potencias
mayores al 50%.
Por supuesto,
los
se deben seleccionar muy bien los tamaños de
dos grupo,
para
que por
separado y
adecuadamente a estos propósitos.
[2] pág 18
juntos,
sirvan
II.2.4.2.2
Comparacion económica
Solamente para
tener una referencia de
los precios
y las
diferentes alternativas.
El
precio del grupo
instalado se
estima entre
300 a 400
dólares por KW.
El Tablero de Transferencia Automática (TTA) representa
15% del
costo total del
sistema automático de
emergencia
instalado.
Bajo
el
(
los 100
damente 1.000
KVA, los generadores
dólares más
a diesel son aproxima-
caros que sus
correspondientes
modelos a gasolina para cada potencia respectivamente.
Sobre los 100
KVA los grupo a
diesel serán entre el
50%
al 100% más baratos que los de gasolina.
Los grupo
de cualquier
cercanas a los
combustible en
1500 KVA, son extremadamente
motores a 1800 r.p.m.
De
tipo de
potencias
caros, porque
no son muy comunes en esos tamaños.
allí que no conviene esa inversión, amén de lo riesgosa
y poco práctica que resulta.
El costo del
combustible no está tomado
a propósito,
de manera
que sea
en consideración,
un parámetro
adicional y
dependiente de las condiciones del mercado.
De todas
maneras los grupos
a diesel
dominan el
mercado
mundial de 75 KVA para arriba.
[8]
sección
A-20
Costos Totales Estimativos
Sistema Completo de Emergencia
Tablero Automático (15.0%)
Grupo e Instalación (85.0%)
Ilus II.6 Costos de Grupos Generadores
(Referencia [8] sección A - 20)
68
1.2.4.2.3 Lista
de
Precios
Referenciales
Generadores a Diesel (Año 1.995)
Tabla 11.3
(Referencia Caterpillar)
POTENCIA ( KW )
PRECIOS ( USD* )
5
8.5OO
1O
1O.5OO
15
11.200
25
16.000
33
16.5OO
55
20.3OO
6O
21.OOO
BO
23 . 5OO
1OO
24 . OOO
125
35.OOO
15O
37 . 5OO
18O
4O.5OO
2OO
42. OOO
23O
46. OOO
25O
48 . OOO
275
53.OOO
3OO
58. OOO ,
35O
6O . OOO
4OO
7O.OOO
45O
82. OOO
5OO
86 . 5OO
6OO
1OO.5OO
75O
12O.OOO
8OO
13O.OOO
9OO
14O.OOO
l.OOO
2O5.5OO
1.200
23O.OOO
1.5OO
28O.OOO
1.600
3OO . OOO
de
Grupos
II.2.4.2.3
Ventajas
y
desventajas
de
los
grupos
a
diesel
Ventajas:
*
El diesel es
química y
relativamente estable en
puede por tanto
su composición
ser almacenado por
largos
períodos de tiempos sin deterioro.
*
Los motores a
ni
carburación
diesel no tienen sistemas
que
requieran
de
un
de encendido
mantenimiento
periódico.
*
No sufre tanta escasez como la gasolina.
*
El
diesel
es
menos
explosivo
y
volátil
que
la
el de
un
gasolina.
Desventaj as:
*
El ruido
mecánico del
motor es
mayor que
grupo a gasolina o gas.
*
El olor del escape puede ser motivo de objeción.
*
Mecánicos con
experiencia
en motores
fáciles de encontrar en cualquier parte.
[8]
sección D-l
diesel no
son
II.2.4.3
Voltajes de Operación
Tabla II.4
(Referencia
[17]
pág 10)
Para 60 Hz:
120 / 208
139 / 240
208 / 480
220 / 380
277 / 480
380 / 480
380 / 660
En Volts
Es decir,
se tienen sólo
conectar motores de
bajos voltajes, pero aptos
480 voltios, por ejemplo,
más usados en la industria.
para
que son los
•71.
II.2.4.4
Los
Características de Consumo y Entrega
grupos
pueden
ser
utilizados
de
dos
maneras
correctamente:
*
A plena potencia:
Standby
*
A potencia ideal:
Prime
La
potencia
potencia
"ideal" a
la
que se
hace referencia
es la
para la cual se tiene el máximo rendimiento de un
motor, con
el consecuente ahorro
de combustible,
frente a potencias muy parecidas, que
incluso
consumen y desgastan
al motor en forma totalmente diferente.
Dependerá del motor, pero en general
entre el
70 y el 90
%
esta potencia fluctúa
de la potencia nominal,
luego de
descontar todas las pérdidas que se producen por la
sobre el nivel
del mar, etc, como
altura
se explicará en detalle
más adelante.
Cuando se
requiera hacer trabajar
las horas
laborables, como suministro
complementario,
deberá
utilizarse
conservadora,
de lo
contrario,
drásticamente
y
consumo
elevado.
el
al grupo durante
de
de energía único
en
la
todas
o
esta
condición
vida útil
disminuirá
combustible
será
muy
Si
el grupo sólo es requerido
es decir,
que por
cuando falla
el suministro
lo general, no
en el año,
menos las
para trabajo en emergencia,
de la
será más allá de
el grupo podrá ser
red pública,
unas pocas horas
utilizado a plena potencia,
pérdidas por supuesto,
y esta
condición se
la
conoce como STANDBY.
Para
exponer
las
diferencias
entre
utilizaciones, y tener una idea del
para
cuadro
ciertas
potencias
siguiente,
estas
consumo de combustible
seleccionadas,
correspondiente
a
la
se
Diferencias de consumo
(Referencia [17] pág 1)
PRIME
S TANBY
MODELO
D.M.T.
SALIDA
CONSUMO
LT/HORA
SALIDA
15C
15.0
6.4
13.5
4.9
47x23x31
eoc
80
24.6
60
24.6
90x32x56
175Cfi
175
46.1
154
43.1
90x32x65
250CA
T^S
•Lfc'i-'
75.7
226
70.0
124x45,5x75.3
400C
400
ill.7
350
98.4
131x45.5x76.6
500C
500
147.6
450
129.4
131x45.5x76.6
600C
600
170.3
500
145.7
147x57x84
900CA
900
249.8
810
T: 7 í ñ
í~ •-' *j t V
200x68x92
1025C
1025
285. 8
920
255.5
200x74x102
Í200C
1200
331.2
1090
302.8
200x86x112
LAR60 $ ANCHO i ALTO
KM
KW
CONSUMO
LT/HORA
presenta
fábrica
Estados Unidos:
Tabla II.5
dos
DIMENSIONES
PULGADAS
el
DMT en
II.2.4.5
Pruebas
Se clasifican en tres grupos:
1) Pruebas de diseño del prototipo
2) Pruebas de producto terminado
3) Pruebas en el sitio
II.2.4.5.1
Pruebas de diseño de prototipo
Estas pruebas son de
equipos
que van
fábrica y
a ser
no deben realizarse a
vendidos,
porque pueden
los
resultar
destructivas.
Sólo se presentan al comprador como
garantía del producto.
Se realizan estadísticamente.
El listado de las pruebas que se realizan es el siguiente:
*
Máxima potencia (KW)
*
Máxima potencia de
voltaje
arranque (KVA), para una
caída de
del 30% instantánea
*
Aumento de la temperatura del alternador
*
Regulación
de
velocidad con
el
governor
estable y en condiciones transitorias
en estado
*
Regulación de voltaje y respuesta a los transientes
*
Consumo de
combustible a
1/4, 1/2,
3/4
y a
plena
carga
*
Análisis
armónico, desviación de
las formas
de onda
de voltaje y factor de influencia telefónica
*
Cortocircuitos trifásicos
*
Análisis de torsión para verificar estrés del grupo
II.2.4.5.2
Deben
Pruebas de producto terminado
realizarse con
el
sistema
de escape
instalado
y
estable
y
carga variable.
*
Aumento de carga en pasos
*
Actuación
del
governor
en
estado
con
el
transitorio
*
Regulación de voltaje
*
Potencia nominal
*
Potencia máxima
Se
pueden
testigo.
hacer
estas pruebas
comprador,
como
II.2.4.5.3
*
Pruebas en el sitio
Combustible,
aceite,
anticongelante
según
consejos
del fabricante de acuerdo al clima
*
Chequear calentador de agua para el
bloque del motor,
cargador de baterías, etc.
*
Encender bajo
modo de
prueba para chequear
escape, ventilación, vibración al
en
funcionamiento
goteras,
prender, apagar
normal, voltajes
y
secuencia
y
de
fases.
*
Encendido
automático,
para que se dé
simulando pérdida
de
la transferencia automática.
energía
Chequear
temperatura, presión de aceite y monitoreo.
II.2.5
Requerimientos Básicos
Además de los
lubricantes y el combustible,
el equipo
emergencia necesita otras condiciones muy importantes
de
para
su buen funcionamiento y larga vida.
La adecuada
ventilación es un factor primordial a tomar en
consideración.
Las
normas advierten y
tabulan
debido a excesivas temperaturas.
la pérdida
de
potencia
Un
grupo
de
cantidades
tamaño
de
apreciable
aire
fresco
necesita
para
fabulosas
poder
funcionar
adecuadamente.
Se está en un error, si se piensa que basta con el
un
subsuelo
de
estacionamientos
ejemplo, para refrescar
de funcionamiento, la
tanto,
de
un
a un grupo, ya
edificio,
el
grupo
saldrá
termostatos
lo
obligarán
de
a
servicio,
ello
por
que en pocas horas
temperatura global se habrá
que
aire de
para
elevado
porque
sus
proteger
los
recibe muy
poca
devanados.
La renovación
de aire
es un
factor que
atención.
Además,
la expulsión
dirección lo
del
más opuesta
aire
caliente, debe
posible, a
estar
la admisión de
en
aire
nuevo para el turbocompresor del equipo.
Es posible
que un
grupo mal
aparentemente normal,
apagones de
o al
corta duración
instalado, trabaje
en forma
límite de temperatura
durante
y por
años se
crea que
está
adecuadamente instalado.
Sin embargo, ante el primer apagón
por estiaje,
que parar.
el grupo
duradero, o restricción
funcionará un
rato y luego
tendrá
TT
Adjunto se presentan
muestran como
gráficos explicativos muy claros
salir al
conseguir el aire
paso en
que
situaciones difíciles
fresco para los turbocompresores
de
y sala
de generadores en subsuelos.
Muchas
veces
será
rejillas que
necesario picar
permitan la
absorción
la
acera
de aire
y
colocar
a través
de
ellas.
En cuanto a
la expulsión del aire
ésta debe realizarse
caliente del
a través de un
radiador,
ducto de tol cerrado,
hasta una salida al medio ambiente.
Si la ubicación del equipo es al aire libre, no hará
falta
tal ducto.
Lo
único
que
comprobar la
ser en
del
puede
recomendar
en
esos
casos,
es
dirección preponderante del viento, que suele
un solo
permitir
calor
se
así,
sentido la
la fácil
radiador,
mayor parte
salida
sin
del tiempo,
para
de escape
y del
del gas
entorpecer
ni
realimentar
la
entrada del aire fresco.
Se
debe tener
metálica, porque
precaución
aunque el
que no
se moje
equipo es
ninguna
parte
impermeable, no
recomendable que se moje cuando está caliente.
es
ILus II.7 Esquemas de Ventilación
ENTRADA Y SALIDA LIBRES PARA EL AIRE
DUCTOS DE TOL PARA ENTRADA Y SALIDA DE AIRE
8O
¿44UJ-,
ESCAPE DE LOS GASES DE LA COMBUSTIÓN
RECALENTAMIENTO DEL GRUPO POR FALTA DE VENTILACIÓN
82
II.2.6
Instalación
El Ingeniero
Eléctrico es quien
técnicamente
todo lo
debe especificar clara
referente a
la sala
y
que ocupará el
grupo.
Desde
la
consistencia
estructural
ventilación, la ubicación
supuesto,
todo
lo
que
del
hormigón,
más coherente y económica
concierne
a
la
la
y por
instalación
eléctrica.
II.2.6.1
Ubicación
El grupo deberá
estar ubicado lo más cerca
transformación, al TTA o al tablero
a la cámara de
principal, para evitar
trechos largos con conductores caros.
Los equipos deben
de
concreto.
ser colocados sobre una
Pueden
ser
una,
dos
superficie lisa
o
cuatro
vigas
principales que sostengan el peso.
Cuando
se tienen
más
vigas
de soporte,
se
mejor limpieza. Incluso aumenta la ventilación.
permite una
Tabla I I . 6
Espacios Físicos
(Referencia [19] pág 687)
P O T E N C I A S
COTAS EN
METROS
20 - 60
KVA
100 - 200
KVA
250 - 550
KVA
650 - 1600
KVA
L
5
6
7
10
B
4
4.5
5
5
H
3
3.5
4
4
b
1.5
1.5
2.2
2.2
h
2
2
2
2
De forma
espacio.
Ilus II.8
general, cada
50 KVA
se requiere
Espacios Fisicos
(Referencia [19] pág 687)
1 m3
de
84
II.2.6.1.1
La
Especificación del Concreto
especificación
fuera
del área
del
concreto
de acción de
si no es precisamente
podría
parecer que
cae
un ingeniero eléctrico, pero
el interesado el que
la especifica,
cómo se pretende qué quede bien?
Dicha especificación es la siguiente:
2.500 -
3.000 psi (176-211
kg/cm2) de concreto
reforzado
con varillas de hierro #6.
El peso total de
la superficie debe ser al menos
igual al
peso del grupo completo.
Para tal
cálculo se
puede
utilizar una
densidad de
150
Ibs/pie3, (68.4 kg/0.03 m3), para la mezcla.
La
mezcla a
arena
utilizar será de
y agregado.
Un
profundidad, relleno
1:2:3
marco de
de ripio
20 cm
partes de cemento,
de
ancho y
30 de
debería circunscribir a
la
superficie para proveerle de aislamiento contra vibración.
Para aumentar
más aún el
suele utilizarse
aislamiento contra la
aislamiento de
neoprério
las vigas soportantes y la superficie.
vibración
o caucho
entre
85
Para unidades
grandes que tienen
incluso rieles
empotrados
una fijación metálica
en concreto,
también se
e
deben
utilizar estos cauchos aislantes contra vibración.
Además
se
encuentran,
lógicamente,
casi en cualquier medida
de grupo,
los
amortiguadores,
como ya se explicó
en
los componentes del equipo.
[8]
sección E-l
II.2.6.2
Por
Tanque de Combustible
tratarse de
un
tenerse muy claro el
elemento
de gran
espacio que
envergadura,
debe
se tendrá para que
éste
ocupe.
Existen dos versiones de
tanques. En dos receptáculos y en
uno solo.
Cuando
se tienen dos tanques, uno
de ellos es para el uso
diario
y
grande
otro es
tanquero. Muchas
una
aplicación
calentadores
de
el
reservorio
veces el
que
diesel es
solamente
piscina, etc,
el
así
donde llega
el
ocupado para más
de
grupo,
que
cuando más se justifica un tanque madre.
como calderos,
en ese
caso
es
86
Si dicho tanque
va bajo tierra o
sobre ella, dependerá de
las condiciones físicas del espacio disponible.
El diesel,
luego de
deteriorarse en
límite máximo de
un año
de estar
guardado empieza
a
su composición, así que este parece ser el
un tanque de combustible, es
que tenga una capacidad, que
decir aquel
de acuerdo al uso, sea por lo
menos evacuable cada año.
En
el
alcance
caso de
tanque
único, puede
para una operación continua
pensarse en
uno que
a plena carga de ocho
horas.
II.2.6.2.1
Algo
Tuberías
muy importante para tomar en cuenta, se refiere a las
tuberías que
transportan el
combustible
del depósito
al
motor del grupo y viceversa.
Estas tuberías deben ser de acero
o de cobre y pintadas de
negro para reconocerlas fácilmente.
[8] sección D - 1
Nunca debe usarse tubería galvanizada, ni tampoco tanques
galvanizados, porque
el diesel
reacciona químicamente con
la capa galvanizada, causando desprendimiento de material.
II.2.6.3
Diseño
Antes que nada,
ser
ocupados
se deben definir claramente los espacios a
por
transformación,
medidores,
la
sala
tablero
de
generadores,
general
ductos, etc.
De
de
cámara
de
distribución
o
preferencia lo
más
cercanos
unos de otros.
Como estos
la
equipos deben ser ingresados
construcción,
circulación
dichos
deben
tener
espacios
las
en alguna fase de
de
medidas
instalación
adecuadas
y
para
permitir el ingreso y fácil maniobra de un montacargas.
Resulta inverosímil que
la losa tenga una
altura inferior
a la de un montacargas, por ejemplo.
El momento
de
la
puesta
imposible que entre un
en
el sitio
montacargas si
del
no se ha tomado
precaución de exigir
a los arquitectos una
menos la
vehículo, porque
altura del
grupo,
será
la
losa de por lo
ni entre
hombres podrá ser transportado un grupo grande.
cincuenta
88
II.2.6.4
El
Malla de Puesta a Tierra
grupo tendrá una malla de puesta a tierra para conectar
a ella su carcaza.
Si el grupo se
encuentra muy
conectar su neutro
si
distante de la cámara
a su propia malla
podrá
de tierra, solamente
se tiene un switch de transferencia de cuatro polos tal
que el neutro no sea el mismo que el del transformador.
Lo
mejor será conectar
la cámara aunque
el neutro del grupo
a la malla de
se encuentre lejos, para evitar el switch
tetrapolar.
En
una
el caso de
que el
grupo sea
instalación con motores
ejemplo, las
y un
corrientes de falla
ambos sistemas, por
requerido para alimentar
centro de
cómputo, por
serán muy diferentes
lo tanto lo aconsejable
en
será realizar
mallas separadas, como indican las normas NEC.
Sin
embargo, se
debe tener una
precaución muy
grande al
separar las mallas.
Lo
que
hay
computación
que
hacer
del resto de
es
separar
la instalación
los
sistemas
por medio
de
de un
transformador de aislamiento conexión delta - estrella.
B9
De
esta manera
queden
que las
corrientes de
encerradas dentro de
la delta
secuencia
y no
de cero
pasen al otro
sistema para que éste sea totalmente independiente.
Luego
a partir de
un UPS
por ejemplo
se puede alimentar
con toda seguridad el sistema de computación.
El
conductor a
utilizar será
cámara, es decir,
como el
por lo menos #2
de la malla
de la
AWG desnudo, apernado o
soldado en cada unión.
Las varillas deberán ser de
cobre (copperweld) o de
acero
galvanizado.
La cantidad de varillas y extensión
de la malla dependerán
de la resistividad del suelo.
Como valores referenciales:
# malla de fuerza grupo-cámara
< 20 ohmios
* malla de computación
<
5 ohmios
90
b)
Evitar
consecuencias
lamentables
en
hospitales
y
otras áreas de alta congestión humana.
c)
Proteger material
valioso en laboratorios y bancos de
datos.
d)
Ayudar
a
mantener
el
orden,
la
seguridad
y
las
comunicaciones.
e)
Continuidad de servicio
f)
Tranquilidad mental de
los dueños, de que
la energía
se restablecerá automáticamente y en un corto tiempo.
Todo esto será
posible si el
tiempo en que se
transferencia es realmente corto, o por
de acuerdo a la
utilización que
realiza la
lo menos manejable
tenga la energía para
el
usuario.
Los
Tableros
de
bastante caros,
así como
razón que dichos
estrictamente
requiera.
Transferencia
su
Automática
instalación.
(TTA),
Es
equipos sólo serán utilizados
necesario,
y/o
cuando
el
por
son
esta
cuando sea
cliente
así lo
91
Por
ejemplo
fábrica,
un
hospital
dependiendo
prescindir
de
él,
y
de
tener
debería
sus
una
poseerlo,
pero
características,
transferencia
una
puede
manual,
realizada por un operador.
Además
un
manualmente,
TTA
para
tiene
la
opción
mantenimiento,
de
pruebas
ser
o
arrancado
falla
sistema automático.
Ilus II.9
Tablero de Transferencia Automática
(Referencia Catálogo Kohler)
del
II.2.7.1
Los
Accesorios
siguientes datos
provienen
de la
casa Westinghouse
una de las más famosas productoras de TTA.
[7] pág 26 - 30
Todos los
tienen
accesorios que
el
apoyo
y
serán detallados
garantía
de
UL
a continuación
(Underwriter"s
Laboratories).
II.2.7.1.1
Accesorios Estándar
1) Botón de prueba:
Para mantenimiento o simulación de falla.
2) Protección de falla franca de fase:
Posee tal protección
más abajo de
para cada fase. Cuando el voltaje cae
un valor determinado, se
envía una señal que
enciende el grupo y comienza la transferencia de carga.
3) Contacto de encendido del motor del grupo:
El
TTA viene
10A, 30 VDC.
provisto de
un
contacto de
especificación
93
4) Enchufe de desconexión del circuito de control:
Permite
el
aislamiento
completo
del
circuito
con
propósitos de mantenimiento.
5) Enchufe de desconexión del motor de transferencia:
Sirve para simular una transferencia de carga.
6) Contactos auxiliares:
Provee
la indicación de la posición del switch en cada una
de las fuentes.
7) Neutro sólido:
Se suministra
un neutro
sólido en
todos los
TTA, de
la
misma especificación y material que los polos de potencia.
II.2.7.1.2
Accesorios Opcionales
1) Relé
temporizado on-delay, para
el
el
que
realizar
grupo
la
alcance
transferencia
permitir un tiempo
el voltaje
de
la
nominal
fuente
antes
normal
en
de
de
alimentación a la de emergencia.
Este accesorio
del motor. El
no afecta en
nada el circuito de
conteo de tiempo empieza
arranque
cuando la señal de
voltaje de la fuente de emergencia aparece.
Sus ajustes son:
A: 1 - 6 0 segundos; B: 1 - 1 0 minutos; C: 2 - 3 0 minutos
2)
Relé on-delay
para
fuente de emergencia a
retrasar
la transferencia
la fuente
de
la
normal de energía de
la
red:
Sirve
para
recuperada
permitir
se
que
estabilice
la
fuente
antes
de
normal,
una
vez
la
re-
realizar
transferencia .
El
conteo del
tiempo
comienza
cuando aparece
la
señal
indicando la vuelta de la fuente normal.
A: 1-60 segundos; B: 1-10 minutos: C: 2-30 minutos
3) Relé off-delay para enfriamiento del motor:
Permite al motor
y
del grupo continuar funcionando
así ventilarse, una vez que
en vacío
la carga fue re-transferida
a la fuente normal.
A: 1-60 segundos; B: 1-10 minutos; C: 2-30 minutos
D: Fijo, no ajustable, cinco (5) minutos
4) Monitoreo de la fuente de emergencia:
A. Monitor de Baja Frecuencia.
B. Monitor de Bajo Voltaje/Frecuencia.
C. Monitor de Sobrefrecuencia.
D. Monitor de Bajo y Sobre Voltaje.
5) Botón de Transferencia por Bypass.
6)
Selector de mantenimiento
7)
Luces indicadoras de todos
los procesos que suceden en
el TTA.
8) Protección integral de sobrecorriente.
9) Amperímetros, voltímetros, frecuencímetro, horímetro
10) Monitoreo
conectados
eléctricas,
en base a
como
microprocesadores que pueden
analizadores
y que además posee
lo sucedido en
un día, semana
de
todas
las
ser
magnitudes
memorias, a fin de mostrar
o en los
instantes de
una
transferencia, etc.
11) Comprobador automático para mantenimiento del grupo.
Tiene todas las
sin carga.
opciones: en cuanto a
tiempo, con carga y
96
Si
durante estos ejercicios ocurre una
normal
de energía,
la transferencia
falla en la fuente
se
dará sin
ningún
problema.
12) Cargador de baterías.
Y
en general
necesario
o
fabricantes en
cualquier
tipo
deseado,
caso
de implemento
puede
de tenerse
ser
o
accesorio
solicitado
una necesidad
a
los
específica
extra.
II.2.7.2
Especificaciones
[7] págs 39 - 46
II.2.7.2.1
El
TTA
Requerimientos Eléctricos
está especificado
adecuado para
requerimientos
trabajar en
de UL,
que
para
uso
en
forma continua
dan
calidad probada de dicho producto.
su visto
interiores y
conforme a
bueno
es
los
sobre la
Los rangos
de corriente
de cierre
menores que
aquellos requeridos
el
de
sistema
instalación
protección
y de
del TTA
para ser
contra
no deben
compatibles con
cortocircuitos
todo el sistemas
ser
de
la
de protecciones de las
cargas.
El
sus
TTA sólo puede seccionar carga, mas no proteger, porque
dos
seccionadores
(normal y
emergencia)
no
pueden
tener una posición intermedia como lo tiene un breaker.
En general debe estar de acuerdo con las
corriente
y
voltaje,
implique un esfuerzo
sin
que
la
solicitaciones de
solicitación
del TTA, porque aquello
normal
indicará que
fue mal seleccionado.
II.2.7.2.2
El
TTA
Construcción
deberá
mecanismo
que
ser
accionado
guarde
por
energía,
momentáneamente energizado
un
el
motor,
cual
para establecer la
o por
será
un
sólo
conmutación
o transferencia de carga requerida.
La energía
fuente a
que reciba
en cada
la cual se conectará,
dos razones:
caso debe
lo cual es
provenir de
la
muy lógico por
98
*
primero, porque
la otra fuente
ha desaparecido y
no
puede contar con ella para proveerse de energía y
*
segundo,
porque
dicha alimentación debe
realizarse
únicamente en el
momento de la transferencia,
de lo contrario,
se tendría una energía
ya que
guardada por
semanas hasta que se dé una nueva transferencia.
El
TTA
debe
tener
la
posibilidad
manualmente en condiciones
instruido
y
ser
de plena carga por
conocedor del
debe realizar en forma
de
proceso.
La
operado
un operador
transferencia la
rápida para evitar que se
propague
el arco dentro del dispositivo.
El
que
la
TTA tiene un bloqueo eléctrico y mecánico de tal manera
nunca se llegue a alimentar de dos fuentes distintas a
misma
carga,
esto
tanto
para
la
transferencia
automática como para la manual.
Se tiene una posición neutra que
realizar
mantenimiento,
transferencia
debe
de
sirve exclusivamente para
lo
contrario,
realizarse automáticamente
cualquier
desde
una
fuente hacia la otra, sin transición.
Además debe verse
muy claramente la posición
encuentra el switch de transferencia.
en la que se
99
Conviene
tener
un
ene lavamiento
mecánico,
si
la
transferencia es manual.
Cualquier
inspección o
quemados, debe poder
reemplazo
de
piezas o
ser realizada desde la
contactos
parte frontal
del TTA.
El panel
de control
de estado
sólido debe estar
montado
separadamente de la porción de conmutación de potencia.
Las
dos secciones
deben estar
conectadas
por cables
control con un enchufe.
GMG
RED NORMAL
f BREAKER
AGRUPO
BREAKER A)
RED
^
T.T.
TABLERO DE
MEDIDORES
CARGA
Ilus 11.10
Unifilar de Transferencia Completa
(Referencia [7])
de
1OO
El enelavamiento eléctrico
en un sistema automático viene
dado
contactos
por
una
lógica
seccionador estar
de
que
en posición ON cuando
inhiben
el otro
a
un
está ON,
aunque sí ambos pueden estar OFF.
El enclavamiento
Manual
realiza
mecánico en
la
un Tablero de
misma función
físico que impide el movimiento de
pero
Transferencia
con
un
elemento
un breaker respecto del
otro en similar forma a lo anteriormente expuesto.
El esquema físico es el siguiente:
GMG
RED NORMAL
JCL
CARGA
Ilus. 11.11
Enclavamiento Mecánico
II.2.8
Mantenimiento
II.2.8.1
Primeras Horas de Vida
Antes de exponer un
grupo, conviene
esquema de mantención periódica
tomar en
cuenta algunos
de un
consejos de
fabricantes para aplicar durante las primeras
los
100 horas de
vida del equipo.
Contrariamente a lo que
se podría
grupo
necesita trabajar la mayor
carga
o
cerca de
ella,
y con
pensar, el motor de
un
parte del tiempo a plena
mayor razón
durante este
lapso crítico.
Cada vez
que el grupo
lo menos
el 75%
de
funcione, debe estar conectada
la carga
nominal para
la cual
por
fue
seleccionado.
De hecho, cada ves que se le haga mantención
cada semana),
se debe
procurar que
(una 1/2 hora
su funcionamiento
no
sea en relantí, sino con carga.
La razón de lo
anteriormente expuesto
se logra que el motor haga
no ocuparán todo el
no alcanzarán la
se debe a que
sino
esfuerzo mecánico, los pistones
volumen de
que disponen, los
apertura adecuada, el aceite
fácilmente y empezará a quemarse ese aceite.
anillos
se filtrará
Esto puede
darse
necesaria una
las
grupo
tal forma,
descarbonización
100 horas,
de
en
lo cual
emergencia
períodos
de
que
del cabezote
resulta
y
que
no
podrá
ser
del motor
inaudito,
(standby),
"vacaciones"
incluso
pero real
pasan
son
por
a
en
largos
adecuadamente
ejercitados por el encargado de mantenimiento.
Así mismo, se
debe evitar cualquier sobrecarga
del equipo
en este tiempo.
Después el
grupo podrá
soportar sobrecargas
de hasta
un
10% durante 10 minutos, pero no es nada recomendable.
Incluso,
no debe
mantenerse al
potencia
nominal más
allá
de
grupo
funcionando en
5 minutos,
durante
su
estas
primeras 100 horas.
Así
mismo, se debe controlar el nivel y la temperatura del
aceite que
no sobrepase
los 120°C, y
que la
del refrigerante no supere los 90°C, siendo por
temperatura
lo general
recomendable un funcionamiento alrededor de 85 °C.
[12] sección 1-1
103
II.2.8.2
Como
Generalidades
premisa
adecuados y
general,
se
deben
aconsejados por los
utilizar los
elementos
fabricantes, en cuanto
a
lubricantes, combustibles y repuestos se refiere.
Además por supuesto, utilizar siempre envases limpios.
El tanque
cierto
sacar
donde se almacena
el combustible debe tener
un
declive y debe terminar en un desagüe de fondo para
semanalmente
los
sedimentos
y
el
agua
que
se
acumulará allí, por ser más pesada que el combustible.
El radiador
potable,
necesita tener
la mezcla
anticorrosivo, refrigerante
aconsejada de
agua
y anticongelante
si
es del caso.
II.2.8.3
*
Reglas generales de inspección
Revisión visual
de posibles daños, quemaduras,
fugas
o manchas de agua o aceite en el piso.
*
Probar
la
flexión
de
las
correas
ventilador principal.
*
Verificar los instrumentos de monitoreo
acopladas
al
1O4
*
Limpiar
suciedades
de
los
paneles
del
radiador,
verificar si hay daños y su estado general.
*
Medición del aceite (con el motor parado).
*
Verificar nivel del refrigerante del radiador,
(añadir únicamente
mezcla
al
refrigerante, no
quedar pobre
corroer los conductos
su
sección libre,
proceso
de
en
agua, porque
refrigerante empezará
por los que circula
disminuyendo
enfriamiento,
la
al
así la
a
y achicará
eficacia del
tenerse
un
mayor
aislamiento debido al óxido acumulado.)
*
Limpieza y/o cambio del filtro de aire.
*
Si el
sistema de combustible
purgar el
agua que
limitarse a
tiene un elemento
posee, ocuparlo.
medir el nivel y
Sino lo
para
tiene,
verificar las horas que
puede funcionar con la cantidad disponible.
*
Chequear
nivel
aspecto de
adecuado
las
con agua
baterías. Llenar
hasta
destilada, nunca agua
el
con
ácido.
Verificar que
los bornes no
contrario limpiarlos,
grasa sobre
estén sulfatados, de
lijarlos y
ellos más un
poner
una capa
pedazo de esponja
en aceite para evitar esta sulfatación.
lo
de
empapada
ios
*
Engrasar los niples de engrase en caso de tenerlos.
*
Cambiar
filtros
y
demás
cronograma estipulado para
las
necesidades
de
un
piezas
de
acuerdo
cada grupo o de
medio
más
al
acuerdo a
polvoriento
o
contaminado, por ejemplo.
págs. 1 - 3 1
[10]
II.2.8.4 Motor
Los proveedores del
manual
y
una
mantención
lo
motor entregan junto con
cartilla
de
como
diaria, semanal, mensual
general
se
da
a
los
6
debe
la venta, un
realizarse
y periódica
meses
ó
250
su
(que por
horas
de
realizado exclusivamente
por
funcionamiento, lo que ocurra primero).
Este mantenimiento
personas
debe ser
experimentadas,
proveedora del motor.
[12] secciones 2-4
a
2-7
de
ser
posible
de
la
casa
3_O6
CAJPITUUO
III
la. Gteja.eu7-aLC5l.oja.
de
Kmerr-M^n-CsisL-
Axa.-tofieaae:iíNa.csió:ri.
y
JC-
III.l
Justificaciones de la Generación de Emergencia
La generación
grupos
de emergencia, es
motor-generador
energía
de la red
como
fuente
cuando ésta
medida de lo poco confiable
en un determinado
decir, la adquisición
de
reemplazo de
falla, se
la
justifica en la
que sea el servicio
sitio y la importancia
de
eléctrico
cuantitativa y/o
cualitativa de una suspensión.
Por
ejemplo, en una
llegar a un
fábrica es
muy posible
valor exacto de costo
cambio en una casa o en un hotel
falto de categoría
influirá
cuantif icación
de una paralización, en
será más bien molestoso y
en el segundo, lo
monetariamente,
también
a
menos
que
que se logre
se
que de alguna manera
pero
de
muy
trate
de
un
difícil
caso
muy
específico.
Por
lo
estudio
tanto,
demasiado
económico para
hotel, pero
una fábrica.
sí es
subjetivo
justificar
objetivo el
un
sería
realizar
un
generador para
un
realizar tal estudio
para
10V
Bastante se ha estudiado
base de quien se
sobre el
compra un
tema y partiendo de
generador lo hace porque
necesitarlo y la función del ingeniero
aconsejar en
la
cree
será instalarlo y/o
su selección, queda plenamente justificada la
generación de emergencia.
Vale
decir,
que
hoy
computarizados son
implica
tan
en
día,
donde
los
difundidos, quedarse
pérdida de dinero
procesos
sin
energía
por transacciones no realizadas
y por pérdida de confianza en
la empresa que no cuenta con
sólido respaldo en cualquier momento que se la requiera.
Además
la generación
vital,
pues
pueden
atrapada en ascensores
UPS de
hospitales
los enfermos
industriales
de
de
emergencia
darse
largas
es en
suspensiones
por ejemplo no lo
no tendrían
y
intensivos y
incompletos
implicarían
casos
gente
soportarían, los
suficientes baterías
cuidados
maquinarias por enfriamiento
muchos
ciertos
para
procesos
destrucción
de
de materiales dentro de ellas
a medio procesar.
En un momento dado puede ser más valioso que en
la
generación de
mejor.
emergencia
al
alcance y
otro tener
cuanto
antes
1O8
, III.2
Alternativas de Generación Compartida
Ante la falta
de seguridad en el
sistema eléctrico por un
lado y ante el estudio de factibilidad
nacen
estas
trabajo
alternativas que
de generación
de la
económica por otro,
consisten
red
en
compartir el
pública con
generación
propia.
Lo importante de
la generación compartida es
a ambos sectores,
se
den una mano
ventajas
tanto público y privado,
en tiempos en que
sobre el
otro
por
que interese
y que
incluso
uno puede producir con
razones de
clima,
reserva,
daños, hora del día, etc.
Por ejemplo,
la autogeneración
pico, es de
gran ayuda para la
el Inecel
suplir
que no requieren
picos de
potencia
de las
fábricas en
horas
empresas regionales y para
realizar más inversiones
de corta
duración, más
para
que de
energía misma.
Además que
tendrán
en un
diferente
futuro muy cercano
precio
según
el KW
la hora
y el
del
KW-hora
día
y
la
duración de la demanda.
Hoy en
día existe
estudiado
en
su
algo parecido,
cobro usando
sofisticados, claro está.
pero que
equipos
de
debe ser
más
medición
más
IOS
A
las
empresas
entidades
eléctricas les
puedan vender
resulte rentable
interesa
energía en
llevar energía
sitios
desde muy
que
ciertas
donde no
les
lejos por
ser
pequeños consumidores.
Esta venta
de energía particular
épocas de estiaje
puede servir en
y lo mejor de
todo es que
no necesariamente debe ser vendida sino
lo
que por
porque
lo
general
esta energía
que intercambiada,
beneficia al
de manera general el KW-hora
ciertas
productor
privado,
privado se cotiza muy
barato.
Como caso real
en Francia
una
en funcionamiento desde hace
los grupos con transferencia
trampa de onda
capaz de recibir
algunos años,
automática tienen
una señal
de 175 Hz
que se manda por onda portadora dentro del voltaje de red.
con un día de
Esta señal avisa
que el
comercializador de
anticipación el momento en
energía (sólo
uno en
Francia)
requiere ayuda en generación.
Esos
días
son
estadísticas, y
aproximadamente
22
al
año,
según
corresponden a los días más fríos del año,
cuando la gente ocupa mucha calefacción eléctrica.
El
KW-h
durante
conviene o
bien
previo contrato.
esos
días
autogenerar
es
o
extremadamente
incluso
vender
caro
y
energía,
no
Tanto
es así que
la inversión
en generadores
se paga en
dos años sólo vendiendo energía en esos días.
La mayor cantidad de
utilizados
grupos que
exclusivamente
se venden en Francia
con
este
son
propósito,
ya
la
con
método
energía se va muy rara vez en ese país.
El
comercializador
limitar
y
diferir
destinada únicamente
de
energía
sus
logra
inversiones en
para
suplir
este
nueva
picos de
generación
potencia, lo
cual es un pésimo negocio.
III.2.1
Definiciones
Las siguientes
son las definiciones
de generación estudiados
existen
privada
cortes
mantenimiento
condiciones
de
de
normales
que
esquemas
en la presente Tesis.
Generación de Emergencia:
generación
de los tres
Se
se
energía
comprende
utiliza
de
transformadores
aquella
únicamente
la
red
y
su
tales generadores
200 horas al año, salvo fuerza mayor.
a
cuando
pública
equipo.
funcionarán
o
En
unas
Autogeneración:
en
Se comprende
generación
frente
a las
propia
del
tarifas
de
a aquella
usuario para
la empresa
inversión
abaratar
eléctrica
costos
regional
correspondiente.
En
la mayor
servicio
parte
mínimo
de casos,
con
la
los usuarios
empresa
mantienen
eléctrica para
abastecerse en casos de mantenimiento de
un
poder
sus generadores o
porque no alcanzan a abastecerse completamente.
También se entiende la venta de excedente de
producción de
energía.
Cogeneración:
La
concepto que busca
la producción simultánea y en
lugar de electricidad
cogeneración
es
y calor o trabajo
básicamente
un
el mismo
útil a partir del
mismo combustible.
En
efecto,
energía
el
sistema
primaria
comparación con
energía térmica.
[27] pág. 60
para
requiere
cumplir
la producción
de
menos
dos
separada de
recursos
funciones,
de
en
electricidad y
11.2
III.2.2
Los
Antecedentes
altos costos
consumidores
de la energia
han
logrado que
en múltiples
piensen
eléctrica en
estos
formas de
los grandes
usuarios importantes
generación
para abaratar
costos.
Algunas
veces
por
apresuramientos y
embarcado
en
tambalear sus
no
tener
por falta
proyectos
visión
de análisis
no
economías para
energía a las empresas
una
rentables
clara,
por
empresas se
que
luego volver a
han
han
hecho
la compra de
eléctricas, habiendo perdido
mucho
dinero en su aventura.
Otros
han tenido
cálculos y además
económicas de
más
suerte o
han realizado
mejor
sus
no se han visto
afectados por políticas
ajuste imprevistas,
impredecibles e incluso
contradictorias.
El
hecho
particular
últimos
es
se
que
ha
de
una
u
otra
incrementado
años debido a que se
forma
la
generación
vertiginosamente
en
los
justifica en la medida de la
pérdida de productividad ante la falta de energía pública.
13.3
III.2.3
A raíz
2
Electroquito y Electroquil
del estiaje que tuvo lugar
meses
en
Paute,
energético con
problemas
el
el que
han vuelto
país
en 1.991 por espacio de
notó
se cuenta.
a repetirse
el
frágil
En marzo
y
respaldo
de 1.995
los
además peligran
las
montañas del embalse, así como la casa de máquinas.
Los sectores
productivos perdieron
mucho dinero,
no sólo
por no
disponer de energía
por la
imprevisión e irresponsabilidad de quienes debieron
informar
cronológicamente
durante varias jornadas,
de
los
cortes
de
sino
energía
y
cumplirlos a cabalidad.
Las
Cámaras
de
en una
pensaron
la
Producción
manera
de
de
Quito
ayudar al
y
Sistema
Guayaquil,
Eléctrico
Ecuatoriano y que a la vez represente un buen negocio.
Inecel, sin
presupuesto, se
vio obligado
a aceptar
este
convenio.
Estas empresas
energía
con
de generación
Inecel
o
con
particular comercializan
las
diferentes
su
empresas
eléctricas del país, pero sobre todo con EEQSA y EMELEC.
No tienen
fábricas.
autorización
para
vender
directamente
a
las
13.4
Esto es
lógico hasta
cierto punto, ya
que dicha
está usando las líneas del Sistema Nacional
y/o
de distribución
de cada empresa
energía
Interconectado
eléctrica y
se debe
pagar por ello.
El valor
del KW-hora permitido
más allá de los
por
parte
del
USD 0.02,
Estado,
para los privados no
lo cual es bastante
en
cambio
que
anda
monopolice
las
empresas
eléctricas venden el KW-h fabril a USD 0.1.
Los
grandes consumidores de
socios obligatoriamente
ambas ciudades
y por ello deben
fueron hechos
pagar el
su planilla mensual para cancelar el valor
10% de
de las turbinas
a gas que se instalaron en el puerto principal.
Incluso la
en Guayaquil
turbina de Electroquito
por efectos de
(33 MW) fue
instalada
evitar pérdidas debidas a
la
altura de Quito y por facilidad de transporte.
Una vez
los
que la inversión
socios
pueden
obligados que
pedir que se
energía eléctrica
se encuentre totalmente
no
deseen
les reembolse
gratis, o en
ser
inversionistas
su dinero
su defecto,
pagada,
en forma de
gozar de
dividendos que den esas turbinas y generadores.
Las turbinas de Electroquil son 3 de 25 MW cada una.
los
3.1.5
III.2.4
Para
Venta de Energía
poder
Eléctrica
vender
del
ya
país
sea
se
al
Inecel
debe
pedir
o
a una
Empresa
autorización
al
Directorio de Inecel.
La tarifa de venta será fijada por el mismo Inecel.
Actualmente, además
de Electroquito y Electroquil
venden totalmente su producción térmica al
se encuentra HCJB que vende energía
quienes
Inecel y Emelec
hidroeléctrica y nadie
más vende porque no es negocio.
[25]
La razón de que no exista gran oferta
que
no resulta
gobierno sube
rentable vender
energía y
indiscriminadamente los
conspirando contra
de energía se debe a
que
además el
precios del
cualquier intención
de realizar
diesel
algún
proyecto de cierta envergadura.
Un
proyecto mediano
realizarse
se la
regalar energía.
usa
requiere una
para
gran
inversión que
autogenerar y
no
de
para semi-
116
Un
dato de la
EEQSA es
que durante
los últimos
HCJB ha vendido mensualmente entre 200.000
hora
a
un precio
en
moneda constante
dólar, mientras que a ellos se
10 años
a 1'800.000 KW-
de 2
centavos de
la venden a 10 centavos
de
dólar, o sea cinco veces más cara.
III.2.5
La Nueva Ley Eléctrica
No
la
vale
pena
simplemente aún no
ahondar
mucho
en
este
ha sido aprobada y
tema,
porque
cualquier conjetura
que se haga al respecto no será más que una especulación.
Sin
embargo,
especificar
privatización
eléctricos
la esencia
de
esta Ley
los
mecanismos
que
y
funcionamiento
de
como
son
es la
deben
todos
generación,
de permitir
regular
los
la
servicios
transmisión
y
distribución.
El
Banco
manera que
Mundial
cumpla con los
crédito y permitir
antes,
se encarga
durante y
privatización.
de
encauzar
requisitos para
la modernización
luego
de
las
dicha ley
de
ser sujeto
de
del sistema
etapas que
completo
componen
su
Por
el
momento
lo
único
cierto
es
que
servicios pasen al sector privado aumentarán
cuando
estos
las tarifas y
es de esperarse que concomitantemente mejore el servicio.
Esta
de
Ley impedirá los monopolios
manera
más
adecuada el
y por
precio
de
lo tanto regulará
la
energía
para
cogeneración.
III.3
Usos de los Subproductos de la Generación
Con un poco
de ingenio y de
necesidad económica se pueden
lograr utilizaciones interesantes de un mismo
recurso o de
los residuos de un producto.
Un
ejemplo de lo primero lo constituye el agua que utiliza
HCJB para su generación hidráulica en Papallacta.
Como se
explicará en
detalle en
recuperada en embalses
que la tome
regadío, para
EMAPQ:
de truchas por parte del
generar energía
el pueblo de Papallacta
a Quito desde
bien de un riachuelo.
es
tratarse de
Inefan,
eléctrica, para
y además para traerla
hace algunos años gracias
Todo esto sin
el agua
que no dañan la ecología, además se
ha instalado un criadero
sirve para
su momento,
un río
al proyecto de la
grande sino más
Los
recursos
bien
utilizados
y
adecuadamente
pueden servir a muchos y en muchas formas
ubicados
sin que éstas se
contrapongan.
Otra forma de reutilizar
un recurso es la que se dio en la
Fábrica La Internacional
del sur de Quito, donde
del
la
el vapor
caldero de la pequeña central generadora de energía se
utilizaba
para
procesos
de
secado
y
tinturación,
mediante una adecuada canalización.
Una vez
que la
10 calderos
planta dejó de
para realizar
funcionar debieron comprar
los mismos
procesos que
antes
resultaban gratuitos.
De
acuerdo con
utilizar
cada caso
energías
se podrán
residuales,
grandes
presentar formas
siempre
encauzamiento
no implique
los contrario
conviene perderlas, como
y
cuando
inversiones ya
de
su
que de
sucede en la
gran
mayoría de los casos.
III.4
La
Análisis Económico - Financiero
EEQSA clasifica
manera:
a
sus
consumidores de
la
siguiente
Residenciales: Temporal
Normal
Con demanda
Comercial:
Sin demanda
Industrial:
Artesanal
Industrial:
Con demanda
Con cargos por potencia:
A: con medidor de demanda
B: sin medidor de demanda
Con cargos por energía
Entidades Oficiales
Asistencia Social y Beneficio Público
Servicio de Bombeo de Agua
Servicio de Alumbrado Público
El
costo de la energía para el industrial artesanal es más
barato que el
industrial grande hasta los 2.000
mayor consumo que ese,
de
evitar
que
alguien
resulta más
consiga
un
KW-h. Con
caro, esto con el
medidor
con
artesanal y se beneficie teniendo un alto consumo.
fin
tarifa
IZO
Los valores
no interesan
en este
momento, porque
además
cambian rápidamente en un país inflacionario, solamente
topará lo
referente al sector
industrial, asunto de
se
este
estudio.
Estos valores van acompañados de algunos
el sector industrial
y comercial superan el
de la energía consumida,
beneficia,
porque
impuestos, que en
sobre los
actúa
45% del valor
cuales la EEQSA no
únicamente
como
agente
se
de
retención.
La demanda
lapso de
cobro
demanda
máxima de
15 minutos
tarifario
potencia que
registrada en
seguidos, permanecerá
por 12
de potencia
sea
meses,
superior
o
a
hasta
vigente en
que exista
aquella, con
una
un
el
una
nueva
vigencia de 12 meses y así sucesivamente.
Luego de este período
se comprobará
la demanda que se
ha
presentado y se repetirá el ciclo.
Es
por ello que
vez
en
EEQSA,
si una
cuando tiene
deberá
potencia porque
(2,5 USD) por KW
tratar
empresa quiere
que
de demandar
el recargo
durante 12
unas pocas horas en el año.
[21]
recurrir a
será de
lo
autogenerar, y de
su acometida
menos
de la
posible
5.000 ó 6.000
en
sucres
meses, aunque se conecte
por
121
III.4.1
Cuando el
existirá
Penalización por Factor de Potencia
factor de potencia en el
una recargo
relación entre
en un
0.9 y el
consumo es menor a 0.9
factor matemático
factor de
igual a la
potencia medido,
como
multa sobre la facturación mensual total.
Ejemplo numérico:
Una cartilla
de consumo
de S/.200.000 pero
con factor de
potencia de 0.85 se verá aumentada de la siguiente forma:
~
* S/. 200.000 = S/. 211.765
[21]
Todo esto encarece el servicio eléctrico.
A pesar de
ello, la energía sigue
siendo subsidiada en el
país por dos razones:
*
Motivos
sociales,
de
tal
consumidores paguen menos
la diferencia.
manera
que
los pequeños
y el Estado asume
parte de
122
Costo elevado de generación
problemas internos,
operar,
falta
de
por excesiva
centrales térmicas
recursos
burocracia,
muy caras
hidrológicos
de
confiables
para nuevos proyectos, etc.
De
acuerdo
estudios
con
los
económicos
autogeneración
y
casos
particulares,
individuales de
los
dos
se
los dos
de cogeneración
harán
los
ejemplos de
del
presente
trabajo.
Se
determinará
si
con
las
precios de los combustibles y
variables
actuales
de
los
tarifas eléctricas, conviene
o no la autogeneración y la cogeneración.
CAE>ITTJUO
IV
IV_ 3-
IV. 1.1
MOTORES
IV. 1.1.1
Motores como Cargas Principales
de un Grupo
El
grupo debe
manejar o
incluir
suficiente
suministrar la
capacidad en
potencia de
KW
los motores
para
que le
sean asignados.
Adicionalmente
motores,
limites
el
sin que
grupo
debe
soportar
ello determine
una
el
arranque
de
reducción fuera
de
y por un tiempo prolongado, en el voltaje terminal
del generador.
En general, la
la
carga
existencia de motores, más
total
antemano la
en una
instalación
allá del 25% de
determina,
necesidad de sobre dimensionamiento
casi
de
del grupo
para poder cubrir los requerimientos de arranque de éstos.
Otro elemento que puede
sobre
dimensionamiento,
automática,
para el
ser usado en vez o además
es
la
encendido de
temporización,
los
manual
motores, en
proporcional a su tamaño y exigencias eléctricas.
[2] pág 18
de este
o
orden
La integral de
jaula de
la corriente de arranque
ardilla está
en el
rango de
de un motor común
6a
10 veces,
la
corriente nominal de funcionamiento a plena carga.
Si
la carga
tiene
compuesta por
iluminación
un
factor de
calentadores de
incandescente,
potencia
igual a
uno,
agua por resistencias,
por
ejemplo,
se
tendrá
más
una
corriente de energización igual a la corriente nominal.
No hay arranques.
Sin embargo, el grupo
al tener
finita sufrirá una caída de voltaje y frecuencia
pruebas
realizadas
personalmente
en
la
inercia
que según
fábrica
SDMO,
Francia, alcanzan valores de :
Tabla IV.l
PASOS DE CARGA
Tabulación de resultados
VOLTAJE
FRECUENCIA
0 a 25 %
-
2%
-
3 %
0 a 50 %
-
6%
-
8 %
0 a 75 %
- 10 %
- 12 %
[26]
Cuando existen motores grandes o en gran número, se
que exagerar la potencia del grupo.
tendrá
3.Z5
A diferencia de
lo que sucede con
que la corriente de
arranque de
sobrecarga
al transformador
afecta
lo más
en
elemento
capaz
por
mínimo, porque
de
soportar
un transformador, en el
un motor grande, si
bien
algunos segundos,
no lo
el transformador
es un
sobrecargas
grandes
y
por
tiempos largos inclusive.
En los grupos
una sobrecarga por pequeña que
sea, resulta
crítica.
salir al paso al
Para
problema, primero se deberá conocer
la corriente de arranque que soporta un grupo.
IV.1.1.2
Los
Codificación de los Motores
códigos están de
manufactura que posean
acuerdo a
la robustez
los motores y van
y calidad de
desde la letra E
hasta la letra M.
Por lo
estudie
tanto conviene
saber el
código del
motor que
se
o sino utilizar el código que más se ajuste, según
su tamaño.
Práctica común es la siguiente:
126
Código E, F, G:
15 hp y más
Código H:
de 7.5 a 10 hp
Código J:
5 hp
Código K:
3 hp
Código L, M:
1 - 2 hp
[8]
sección B-2
Uno de los problemas más graves para seleccionar
lo
constituyen
las
consideraciones
para
motores.
Carga al Arranque
"i
"t f f * T T
Veces la corriente nominal
Carga al 75% Velocidad
i<wm
L,,l, .,_•
ARRANQUE'
Ilus IV.1
ri i í
•
7s%vttodd*j
Arranque de un motor cargado
[8] sección C - 8
un grupo,
arranques
de
Los grupos vienen especificados
de
potencia,
sin
embargo,
en KVA
un grupo
y a 0.8 de
robusto,
cerca del triple de su potencia en KVA
potencia), durante
el tiempo
motor a la velocidad
a la
factor
producirá
(a 0.4 de factor de
requerido
para acelerar
cual sus requerimientos de
decaen sostenidamente, esto
es cuando el motor
un
KVA
alcanza el
75% de su velocidad nominal.
Factor de Potencia Bajo
permite arrancar cargas grandes
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 1
0
KVA
Ilus IV.2
Variación
arranque
[8] sección C - 10
del
factor
de
potencia
en
el
128
La situación más difícil,
tiene que
ver con el factor
de
potencia. Durante el arranque es casi imposible determinar
el
factor
de
potencia
de
un
motor, porque
cambia
constantemente.
Se encuentra según algunos expertos en un rango entre
a 0.5.
0.3
El motor del grupo
no se atasca, ni sufre, a pesar
de que
el grupo se encuentre entregando más de los KVA de placa.
No podrá entregar más potencia activa que la
sí mucha potencia
nominal, pero
reactiva porque el factor de potencia en
un arranque es muy bajo.
El
gráfico
anterior muestra
corriente o KVA
activa
que
claramente que
necesite la carga, menor
podrá entregar
el
mientras más
será la potencia
motor del
grupo y
por lo
tanto el factor de potencia bajará.
Otro
factor
adecuado para
caída
determinante
en
la
selección
arrancar motores, consiste
de voltaje
máximo
permitido
del
grupo
en el límite
por los
motores
de
que
arrancan y/o por el resto de las cargas de la instalación.
Mientras
podrá
más bajo
arrancar
el
límite,
los motores.
más pequeño
Los
límites
caída de voltaje pueden ser: 5%, 10%, 15%,
el
grupo que
permisibles de
20%, 25% y 30%.
En
la práctica, siempre existe una caída de voltaje en los
arranques, aún
cuando los
motores estén
conectados a
la
red pública (que pretende asemejarse a un grupo infinito).
Una
reducción del 30% en
corriente en la
el voltaje,
reducirá también la
misma proporción, con lo cual
de arranque tendrá una disminución
la potencia
cuadrática.
Esto se cuantifica con la relación:
Potencia = Voltaje * Corriente
Ecuación IV.l
5 = 0 . 7 V * 0 . 7 A = 0.49 KVA
Ecuación IV.2
Por lo tanto la reducción es casi del 50%.
En este
punto deberán
posee la
investigarse el tipo
instalación, para
ver si
éstas
de cargas que
son capaces
de
arrancar con tal caída de voltaje.
En caso
las
de que la caída
cargas, la
proporción
que
potencia
indican
continuación o extrapolar.
de voltaje no sea
del
las
grupo deberá
tablas
que
aceptable para
crecer
se
en la
muestran
a
13O
IV.1.1.3
Manejo de Tablas
Para seleccionar
con
los
adecuadamente el
arranques de
pueden utilizar unas
los
las que
se
motores de
tablas de la NEC,
todas bastante parecidas
en
grupo requerido
han
cada situación
se
o de otras normas,
y que han sido probadas
clasificado a
acorde
los
por años
motores según
su
potencia.
Los
valores
aproximada,
se
lo
pueden
cual
estudio, porque
es
demostrar
en
suficiente
para
los errores más
en otras partes del
forma
bastante
este
tipo
graves se pueden
de
cometer
análisis, y mucho más importantes
que
las aproximaciones que aquí puedan darse.
En
estas tablas se
especifica la
potencia de
arranque y
nominal que requieren del grupo.
La TABLA IV.1.1 indica los valores de KVA de
a
plena
carga
para
las
diferentes
arranque y KW
potencias
y
los
distintos códigos.
La TABLA IV.1.2 en cambio, relaciona
por el grupo, para
motor
buscado
y
ser capaz
el
de soportar el arranque
porcentaje
voltaje desde 15% hasta 30%.
la potencia requerida
permitido
de
caída
del
de
El arranque de un motor dura entre 3 y 5 segundos, con una
caída
de
voltaje
admisible
de
hasta
rápidamente el voltaje subirá hasta el
aún cuando la potencia
30%,
porque
80-90% del nominal,
de arranque necesaria sea el
doble
de los KVA del generador.
Como baja el
factor de potencia, se
compensa con la caída
de voltaje y no se sobrecarga el motor.
ayuda que
Otra
resulta
indispensable en
motores grandes
son los arrancadores.
Se utilizará la corriente de arranque
para usar la tabla,
a corriente reducida
en caso de poseer el motor uno de esos
arrancadores.
Cuando
existan más motores, se resta el valor de los KW en
estado estable a
plena carga y se
puede volver a realizar
la operación antes descrita.
La TABLA IV.1.3 indica la
un motor
de acuerdo
corriente por fase que
al voltaje y
necesita
al número de
fases que
son mediciones
empíricas
tenga el motor.
Las
corrientes que
se
hechas en laboratorios.
indican
T A B L A
Referencia
I V . 1.1
[8] sección B-12
KVA Arranque y KW a Plena Carga por hp
MOTOR
I hp
1.0
I
I
KVA
KVA
KVA
KVA
KVA
|KW
I
Código E Código F Código G Código H Código J Código K | Plena Carga |
KVA
5.3
5.9
10.6
15.9
11.9
17.9
67.0
as
6.7
13.4
7.5
15.1
17.0
1.0
1.9
20.1
22.6
25.5
2.8
33.5
37.8
75.5
42.5
4.6
85.0
as
2.0
4.7
9.5
ao
14.2
7.5
23.7
47.5
26.5
sao
29.8
59.5
71.2
79.5
89.2
100.0
13.0
134.0
168.0
17.2
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
95.0
106.0
119.0
na7
142.0
132.0
159.0
149.0
179.0
40.0
190.0
212.0
238.0
268.0
sao
237.0
285.0
265.0
298.0
336.0
31 ao
357.0
51.5
356.0
39ao
475.0
63.0
84.0
594.0
530.0
662.0
446.0
595.0
744.0
250.0
71 ZO
950.0
1187.0
795.0
1060.0
1325.0
1190.0
1490.0
125.0
164.0
200.0
300.0
400.0
500.0
1425.0
1900.0
2375.0
1590.0
2120.0
2650.0
1785.0
2380.0
2975.0
246.0
328.0
404.0
60.0
75.0
100.0
125.0
150.0
200.0
89ao
201.0
21.6
25.5
35.2
43.5
106.0
T A B L A
I V . 1.2
Referencia [8]
sección B -13
KVA de arranque soportables por grupos:
[Potencia:
GRUPOS
KW
]
J
| KVA de arranque máximo para calda» de voltaje de:
1 20%
15%
J
L
25%
I
30%
9
10-15
12-18
20
20
30
30
25
40
35
30
45
40
35
55
20
30-33
40
60
70
95
75
90
120
90
105
140
105
120
160
45-55
60
70-80
105
125
125
130
155
155
160
190
190
185
225
225
100
125-150
180
135
250
200
180
310
270
225
380
340
275
450
410
200-230
250-275
300
290
300
400
380
425
525
480
550
680
575
670
825
350
400
450
240
260
360
330
360
520
450
500
700
580
640
900
500
600
750
360
575
750
520
800
700
920
1075
1350
1350
1700
800
900
1000
850
650
680
1150
1040
1500
1200
1480
1900
1550
1900
1200
1500
850
1200
1700
1650
2350
2250
3100
1200
1050
900
T A B L A
Referencia
[8]
I V . 1.3
sección B-14
Corrientes nominales de motores a plena carga
[AMPERES]
TRIFÁSICO
MONOFÁSICO
hp
| 115Voto | 230Vote1
1/6
4.4
2.2
1/4
5.8
2.9
1/3
7.2
3.6
1/2
9.8
4.9
3/4
13.8
6.9
1
16
8
1-1/2
20
10
2
24
12
3
34
17
5
56
28
7-1/2
80
50
10
100
50
15
20
25
30
40
50
60
75
100
125
150
200
I 208Volta | 230VQtt8 i 460Volts
2.2
3.1
4
2
2.8
3.6
1
1.4
1.8
5.7
7.5
10.6
5.2
6.8
9.6
2.6
3.4
4.8
16.7
31
31
15.2
22
28
7.6
11
14
46
59
75
42
54
68
21
27
34
88
114
143
80
104
130
40
52
65
169
211
273
154
192
248
77
96
124
343
396
528
312
360
480
156
180
240
135
De esos valores se pueden calcular
de
potencia de
cada
motor
los diferentes factores
de acuerdo
a
su potencia
y
código.
Por
supuesto
considerando
Foucault
que se
pérdidas
pueden
por
hacer
Efecto
cálculos aproximados,
Joule,
y un factor de potencia entre
pérdidas
de
0.3 y 0.5, como se
explicó.
Esta es
la razón por la que un
motor consume más potencia
de la que entrega.
Esta relación se conoce como eficiencia:
(%) Eficiencia =
{~"*> „ 100
Ecuación IV.3
Las eficiencias varían entre tipo 60% para pequeños
motores y 95% para motores muy grandes y de buena calidad.
Para
conocer
el
factor
de
potencia,
directamente, usando los valores de tablas.
se
calcula
Así:
Ecuación IV.4
Se entiende que esos valores no
los
motores
de
características
son absolutos
parecidas,
para todos
pero
están
dentro de un rango muy confiable.
Las
tablas
anteriores
pertenecen
a
la
referencia
bibliográfica:
[8]
secciones
Tablas
B-12
parecidas se
a
B-14
encuentran también
en
la referencia
bibliográfica:
[2] págs 25 - 30
IV.1.1.4
Cuidados en la repartición de carga
Al tener muchos
motores o cargas monofásicas,
ser dispuestos de
éstos deben
tal manera que balanceen las tres fases,
como si se tratara de carga trifásica pura.
Cualquier desbalance ocasionará
que el grupo no
sea capaz
de entregar su potencia máxima.
Tanto así que
un 5% de desbalance
provoca un "derate" del
25% en el grupo.
[8] sección C - 7
Además,
no conviene
como
capítulos anteriores,
carga menor al
se
explicó claramente
un motor ocioso,
50%, una vez que
en
los
es decir, con
una
hayan arrancado todos los
motores.
Esto
hará
que
el
condiciones, porque
el
generador
no sube
trabaje
en
la temperatura,
inmejorables
mientras que
motor es el que sufre, porque empieza a quemar aceite y
se carboniza su cabezote aceleradamente.
IV.1.1.5
Metodología
La metodología para
seleccionar el grupo adecuado
grupo
de
de
utilizando
motores
una
cartilla
una
fábrica,
como
continuación y que consta de:
la
por
que
se
para un
ejemplo,
presenta
es
a
13O
Columna 1:
Descripción del tipo de carga, código, etc.
Columnas 2, 3 y 4
Calcular
las
corrientes
por
recurrir a la Tabla IV.1.3
fase
o
en el caso
de los motores.
Sumar las corrientes por
fase y tratar
de equipararlas lo más posible.
Columna 5:
Calcular los KW en estado estable.
Para el caso de los motores,
buscar el dato
en la Tabla IV.1.1
Sumar las
potencias en
no existir
requerida
estado estable.
motores, esta
por
el
De
sería la potencia
grupo,
fuera
de
las
consabidas pérdidas, claro está.
Columna 6:
Copiar
la
potencia en
considerando el
KW,
factor de
despreciando o
potencia (no
se
recurrir a
los
introduce mayor error).
Para
el
caso de
motores,
valores dados en la Tabla IV.1.1
Columna 7:
Indicar los
pasos en que
la carga al grupo.
se le hará
tomar
139
Para
ello
posibles
se
deben
alternativas
necesidades y
analizar
de
todas
acuerdo
buscar un compromiso
a
las
las
técnico
y económico.
IV.1.1.6
Se tienen
Ejemplo
los siguientes motores
una industria,
y
se requiere
y demás equipamiento
queden alimentados
en
durante
las emergencias. Se debe seleccionar el grupo adecuado.
La siguiente industria maderera posee:
*
50 KW, 460 V, 3 fases:
HORNO PARA SECADO
*
10 hp, 208 V, 3 fases, Código H:
CORTADORA 1
*
7,5 hp, 208 V, 3 fases, Código H:
COMPRESOR 1
*
15 hp, 208 V, 3 fases, Código G:
CORTADORA 2
*
*
1 hp, 120 V, 1 fase,
Código K:
COMPRESOR 2
70 hp, 460 V, 3 fases, Código G: BANDA
TRANSPORTADORA
*
25 hp, 208 V, 3 fases, Código G:
*
5 hp, 208 V, 3 fases, Código J:
*
100 A,
120 V:
BOMBA DE INCENDIO
BOMBA DE AGUA
ILUMINACIÓN
Se requiere que todo pueda funcionar en una emergencia.
140
La
bomba contra
incendio se
grandes cantidades de
la usa
cuando
se requieren
agua en ciertos procesos
durante el
día normal de trabajo.
Se deben usar las mismas unidades, por lo tanto:
50JCW -
50
6-JHP
'
746
Ecuación IV.5
P = 100A * 120V = 12. OOOW
Ecaución IV.6
12.QQOW
16HP
Ecuación IV.7
IV.1.1.6.1
Para
hacer
Análisis de Simultaneidad de Cargas
el
metodología:
Como primer paso:
análisis,
se
ocupará
la
siguiente
141
Identificar un factor
de simultaneidad en el
uso de
todo
este equipamiento.
Descripción del equipo
Tabla IV.2
DESCRIPCIÓN
DEL MOTOR
POTENCIA
DE PLACA
(HP)
FACTOR
DE USO
POTENCIA
EFECTIVA
(HP)
67
67
HORNO DE SECADO
1
10
CORTADORA 1
0.5
5
COMPRESOR 1
0.4
3
15
CORTADORA 2
0.3
4.5
1
COMPRESOR 2
0.2
0.2
70
BANDA TRANSPORTADORA
0.9
63
25
BOMBA DE INCENDIO
0.2
5
BOMBA DE AGUA
0.6
3
ILUMINACIÓN
1
7.5
5
16
216.5
16
TOTALES
161.7
Se tiene una relación de:
fot. Efectiva
Pot. Total
m
161.7 HP * 100 - 75 %
216.5 HP
Ecuación IV.8
Es decir, la simultaneidad
por lo que el grupo
que
pueda
abastecer
funcionando.
de los
procesos es bien
deberá ser seleccionado de
a
casi
toda
la
alta,
tal forma,
fábrica
entera
142
Esquema de Cálculo
IV.1.1.6.2
Resulta que
la potencia requerida
es bastante parecida
a
la potencia instalada.
Tablilla de cálculo
Tabla IV.3
iA
A
IB
A
iC
A
62.7
62.7
62.7
10 HP, 208 V
CÓDIGO H
31
31
31
8.8
67
7.5 HP, 208 V
CÓDIGO H
31
31
31
4.6
33.5
15 HP, 208 V
CÓDIGO G
46
46
46
13
70 HP, 460 V
CÓDIGO G
90
90
90
60
400
400
25 HP, 208 V
CÓDIGO G
75
75
75
21.6
149
149
5
HP, 208 V
CÓDIGO J
16.7
16.7
16.7
3.5
30
1
J.
1R
XD
DESCRIPCIÓN
50
KW, 460 V
P"D ,
nJr
1 OO \v
JL¿.U
KW
estable
50
KVA
inicio
50
89.2
1
j.
8 .Co
1.2
1.2
COGIGO K
100A, 120 V
20
40
40
TOTALES
388
392
392
[8] sección B - 18
163.7
Pasos de
carga KW
828.4
143
IV.1.1.6.3
El grupo
Análisis de Alternativas
mínimo requerido,
deberá ser
capaz de
arrancar
por lo menos el paso de carga mayor, individualmente.
Como además la potencia
requerida es
del 75% de la
total
de funcionamiento de su capacidad nominal (dato de placa):
163.7 KW * 0.75 = 122.8 KW
(Potencia
máxima
de
funcionamiento).
Como
la especificación
factor
de potencia
de un
de 0.8 como
grupo
se
realiza para
un
se explicó claramente, el
grupo necesario será de :
122.8 KW / 0.8 = 150 KVA
En la
Tabla
arrancar
IV.1.3, se
una potencia de
ve
que este
hasta 450
grupo
es capaz
KVA con
de
una caída de
voltaje del 30%.
El grupo de 150 KVA permite arrancar el motor más
grande y
luego lo demás:
MOTOR
400
KVA «LX>r>An<a.uck
GRUPO
<
450
KVA m. O.33 fa.ctoz> do
xx>t«»xicla.
144
Por lo
caso,
tanto, no existirá
ya
que
el grupo
requerimientos de
resguardo de
ninguna sobredimensión en
trabajará
standby, por
sólo en
lo que
potencia extra, además
no
este
emergencias a
hace falta
un
no existen planes
de
crecimiento ni a largo plazo.
Toda la potencia
aceptada
será ocupada, pero existe
por el cliente
de que
el motor
la restricción
más grande debe
ser arrancado primero.
Además, de
llegar a
emergencia
eléctrica
deberá
apagarse
apagarse el motor
gran
y
querer
conectarlo
de
parte
grande durante una
la
nuevamente,
fábrica
primero
y
reiniciar el proceso.
Esto
tendrá lógica
únicamente
fortuito, de no ser así, esta
que sea
no
tiene
sentido.
si
se
trata de
un
caso
selección por más ahorrativa
La idea
es
seleccionar
una
ayuda, no un problema.
Además para
realizar estos pasos de
temporizadores en
los tableros, tal
carga se
deben poner
que sólo funcionen
o
puedan ser accionados luego de los arranques fuertes.
Al
parecer, esta es una condición demasiado exigente, y de
difícil
aceptación
por
un
cliente,
sin
embargo,
siguiente análisis de costos demostrará que cualquier
el
145
gerente
tener
no dudará en aceptarla frente
un grupo capaz de
a la alternativa de
tener toda la fábrica funcionando
como si estuviese conectada a la red pública.
El
segundo
motor
necesita para su
más
grande
según
arranque de un
KVA (tal que pueda
la
Tabla
grupo de por lo
suministrar los
IV.1.2,
menos 40
149 KVA iniciales
que
requiere).
Al restar 150 KVA - 60 KVA = 90 KVA,
donde 150 KVA es
en
estado
sobran
la potencia total, 60 KVA es
estable
para
el
cualquier situación
decir, que
cualquier
del
primer
arranque
del
normal de
el segundo
motor,
entonces
90
KVA
segundo
motor
casi
en
carga de
motor puede
momento después
de
la potencia
que
la fábrica,
ser encendido casi
el primer
motor
andando en estado estable.
Un mal análisis nada raro que se dé es el siguiente:
Necesidad en el arranque según la Tablilla:
828.4 KVA
vale
en
está
146
El porcentaje de utilización será del 75% como se calculó:
828.4 KVA * 0.75 = 621.3 KVA
Según la
Tabla IV.1.2, el
grupo que
requeriría sería
de
por lo menos 250 KVA.
Como cada KVA instalado cuesta aproximadamente
diferencia
de
precio
con
el
grupo
400 US$, la
inicialmente
presupuestado es de :
250 KVA - 150 KVA = 100 KVA
100 KVA * 400 ÜS$ = 40.000 US$
Lo cual es una suma realmente considerable.
Pero
además esta
selección
exagerada
tendría otro
inconveniente, y es el siguiente:
La carga requerida en estado estable es:
163.7
KW / 0.9 = 182 KVA
El factor de utilización de dicha carga es 75%:
182 KVA * 0.75 = 136.4 KVA necesarios
gran
Esta
carga máxima en estado estable,
frente a la potencia
de la seudo-solución resulta ser de :
136.4 / 250 = 0.5 = 50%
Es
decir,
que
en
máxima
utilización de apenas el
carga
50% de
el
grupo
tendría
su capacidad, lo cual
una
es
muy dañino para el motor.
IV.1.1.6.4
Otras Pérdidas
El problema no acaba allí. Si el grupo
funcionar
en Quito,
en un
ambiente
se lo requiere para
con mucho
contaminantes como polvo, lacas y barniz,
ser coleado al
aire libre, tendrá las
aserrín y
aún cuando pueda
siguientes pérdidas
aproximadas:
Por altura :
4 a 25% con turbocompresor
Por contaminantes:
5% por lo menos
El grupo requerido sería de:
150 KVA * 1.25 = 187.5 KVA,
que no
existe como
potencia
normalizada.
Sin dudarlo, podrá escogerse un grupo de:
180 KVA.
En el otro caso :
250 * 1.25 = 312.5 KVA
se escogerá
uno de 300 KVA, con lo cual la
diferencia en
KVA y costos es aún mayor.
IV.1.1.6.5
Por
lo
tanto,
cumplidas
aunque
Conclusiones
y
las
con un
sin la
especificaciones
grupo de
están
tamaño y
sobradamente
precio moderados,
posibilidad
de
arrancar toda
la
fábrica
lugar no es
nada probable que suceda
simultáneamente.
Esto en primer
segundo
lugar,
eléctrico,
criterioso
se
cuando
debe
de
permanentemente
las
exista
instruir
una
al
personal
maquinarias
vigilando
los
emergencia
y
en
que
marcadores
de
de
el
se
y en
tipo
uso
esté
corriente,
para no jugar con los límites.
No
hay
conocidas
problema
en
que
y aceptadas por
existan
ciertas
el cliente,
costos y optimizar el uso del equipo.
restricciones
a fin
de abaratar
Incluso se pueden listar
o
dotar
a
la
en orden de conexión los equipos,
instalación
de
un
circuito
lógico
de
temporizadores.
Además,
al fallar
la energía
y
luego al
motores seguirán desenergizados hasta
reponerse, los
que sean manualmente
puestos en operación a través de sus pulsadores.
Cada motor se puede arrancar y apagar cuando se desee.
La única
restricción es
ser conectadas primero,
que las dos
cargas grandes deben
o con la holgura necesaria dada en
la Tabla IV.1.3.
IV.1.1.6.6
Tablero de Transferencia Automática
( T T A )
Según
los
requerimientos
producción, que
debe ser
ingeniero eléctrico
del
cliente
tipo
de
cuidadosamente analizada por
el
se determinará la
y
del
necesidad o no,
de
un TTA.
En
caso de
parte
de
que
ella,
se requiera
se
deberá
tomar toda
dotar
de
la carga
las
o solo
conexiones
necesarias para los circuitos de emergencia, dobles.
ISO
Cuando
no se
requiere de
TTA, simplemente
se
tendrá un
breaker para la red pública y otro para el grupo.
Se
debe poner
desenergizar
un bloqueo mecánico,
uno,
para
recién
tal que sea necesario
poder
conectar
el
otro
suministro.
La diferencia de precios entre uno
manual y uno automático
es muy grande y difiere según la corriente.
O.SJL
CAPITUUO
IV
IV _ I.
IV_rL_Z
EDIFICIO
IV. 1.2.1
El
RESIDENCIAL,
Introducción
siguiente análisis
grupo para un edificio
corresponde a
de 7
la
selección de
pisos de consumidores tipo
un
A
(según Empresa Eléctrica Quito, EEQSA) .
Requiere energía solamente para:
*
ascensor ( 1 )
*
bomba de agua limpia
*
bomba de desagüe
*
servicios generales
La
razón
para
emergencias,
innecesaria
requerir
se debe
la
alimentación total
a
pocas
que
inversión
y
además
cargas
los dueños
de
más
energía
han
considerado
capital
resulta muy
proporcionalmente la energía consumida.
con
para
difícil
en
una
cobrar
152
IV.1.2.2
Ascensores
Hay dos tipos de ascensores:
*
motor-generador
*
hidráulicos
IV.1.2.2.1
Este
Motor - generador
tipo de
ascensor tiene
como
datos,
el consumo
corriente para rotor bloqueado (al empezar la
de
subida) y de
fuñe ionamiento 1ibre.
Con ello se calcula rápidamente los KVA de arranque.
Estos
motores tienen controles
sensitivos que
limitan la
caída de voltaje hasta límites aceptables.
Un
aspecto importante
súbitamente
se
a
desconecta
considerar
cuando
es la potencia
el
ascensor
que
para
su
de aceleración
es
marcha.
El grupo
se acelerará
si
la potencia
mayor al 20% de la capacidad del grupo.
Para evitar
esta
eventualidad,
acoplar una
carga ficticia
incluso
que entre
es
recomendable
apenas el
ascensor
sale de servicio, con un control inteligente.
Los ascensores más modernos vienen con este aditamento.
IV.1.2.2.2
Como
son
Ascensores Hidráulicos
de
uso
intermitente,
los
motores
de
los
ascensores, suelen ser generalmente sobrecargados.
Algunos permiten
al motor tomar
velocidad en vacío
antes
de empezar a moverse con la carga de la caja.
Otros
requieren
que
arranquen
con
toda
la
carga
inmediatamente y a máximo torque.
Este tipo es el más usado. Usan motorreductores.
IV.1.2.3
Ejemplo
Las
de
cargas
siguientes:
este
edificio
residencial
son
las
*
25 hp, 208 V, 3 fases Código G:
elevador (1)
*
10 hp, 208 V, 3 fases Código H:
bomba agua
*
5 hp, 208 V, 3 fases Código K:
bomba desagüe
*
30 A , 120 V, 1 fase:
iluminación
*
40 A , 120 V, 1 fase:
tomas y varios
Tablilla de Cálculo
Tabla IV.4
Descripción de
las Cargas
iA
iB
iC
KW
estables
KVA
arranque
25 hp, Código G
75
75
75
21.6
149
Pasos
de
carga
*****
10 hp, Código H
31
31
31
8.8
67
*****
5 hp, Código K
17
17
17
3.8
35
*****
30 A, iluminación
10
10
10
3.6
3.6
*****
40 A, tomas
15
15
10
13
13
*****
148
148
143
50.8
267.6
*****
[8] sección B - 18
La
instalación requiere
50.8
KW
en estado
estable,
es
arranca
en
decir todos los elementos funcionando.
El
mayor
cualquier
que
en
Carga.
arranque
es
momento y
no puede ser
este
caso no
del
tiene
ascensor,
que
programado. Es por ello
sentido hablar
de
Pasos de
155
Los
"Pasos
de
Carga" del
cuadro
sólo
cuando exista un operador en capacidad
realizar esto
manualmente con el objeto
tendrán
sentido
y disponibilidad de
de ahorrar
en el
grupo.
IV.1.2.4
Carga Base
Por lo tanto,
se puede definir
un concepto al
que se
le
llamará "carga base".
Esta
carga
base
pequeños, así
con
un
será
suma
de
como iluminación y
determinado
estable,
la
factor de
todos
tomas en un
simultaneidad,
los
equipos
porcentaje,
en
estado
para a partir de ella, analizar lo que sucede con
las cargas grandes.
Cuando se
encuentre funcionando la
iluminación y las
dos
bombas de agua, se tendré una carga en estado estable de:
32.4 KW
Esta será la "carga base" máxima.
Para que arranque el
en el grupo, como
motores.
ascensor, se
deberá tener un
margen
se explicó en el ejemplo anterior de los
3.56
El margen
según la
Tabla IV.1.2
será
de 40
KVA por
lo
menos.
En cambio para arrancar la bomba se requerirá de 20 KVA.
La carga base será de :
32.4 KW / 0.9 = 36 KVA
Por lo tanto, el grupo deberá ser de por lo menos: 76 KVA.
Esto,
considerando
que
la bomba
de
agua y
el ascensor
nunca pueden arrancar juntos.
Si
se desea
que exista
ambos equipos al
la
posibilidad de
mismo tiempo como es
que arranquen
lo más probable, la
carga base será de apenas:
3.8 + 3.6 +13
Para arrancar la
bomba de 10
=
20.4 KVA
hp se requieren
para el ascensor, de
40 KVA.
Un grupo de 80.4 KVA
será adecuado.
20 KVA
y
1.5*7IV.1.2.5
De
Pérdidas
acuerdo
capítulo,
a
las consideraciones
las pérdidas
hechas
que se deben
una instalación en Quito serán de
en
el
cuarto
tomar en cuenta para
aproximadamente 15% para
un grupo de este tamaño.
80.4 KVA * 1.15 = 92.5 KVA
Es decir que el grupo será de 100 KVA de placa nominales
podrá ser usado a máxima potencia, ya que
y
su requerimiento
es sólo para emergencias.
IV.1.2.6
La
Análisis Económico
economía en este
sólo
a
alimenta
ejemplo se
servicios
adecuadamente seleccionado
basa en
generales
para que
que el generador
y
a
que
fue
sirva acertadamente a
este propósito.
De nada
puede
vale tener
mover
el
simultáneamente.
un grupo
ascensor
bien pequeño
cuando
tiene
y barato
otras
sino
cargas
158
ASCENSOR +
BOMBA
ASCENSOR i
LUCES Y TOMAS
SS GG
Ilus.IV.l
Carga Base
159
ASCENSOR
;§!_,» BOMBAS
L-®
T2
r-8-
GEN
REO
Ilus.IV.2
T1
ss
OTROS
TABLERO MEDIDORES
Diagrama Vertical de Servicios Generales
16O
IV
_ IL
IV _ 1 _ 3
SEPARACIÓN
IV.1.3.1
Discusión del Problema
Cuando
E>E
CARGAS
existen muchos motores en una instalación, conviene
tener una
alimentación y
un nivel
de voltaje
exclusivos
para ellos.
Generalmente esto no es posible, pero en el caso de que
vea la
necesidad de
adquirir dos
grupos, en
solo, valdrá la pena pensar en un grupo
vez de
se
uno
para los motores y
otro para la iluminación, U.P.S. y cargas menores.
Conviene pensar en diferentes voltajes.
Un voltaje de 440
Volts para
los motores y 208/120
Volts
para el resto.
Esta
bifurcación
de
la
alimentación
incluso a nivel de transformadores.
puede
realizarse
En
las
acometidas
instalaciones
trifásicas,
conexión del
fase
domésticas,
es
motor del
diferente
muy
cuando
el
poseen
recomendable realizar
refrigerador y
que
éstas
la plancha a
televisor,
computadora
la
una
e
iluminación.
Esta
separación de cargas impide que cuando se encienda el
refrigerador ante la
una
orden de su termostato, la
luz sufra
caída de voltaje visible y molesta, típica de una mala
instalación, muy común
acometida monofásica
y aceptada, por lo
proveniente
de una
demás, o de una
barra
infinita,
muy poco infinita.
El caso a discutir será el de una instalación para un
y lujoso hotel de gran categoría.
IV.1.3.1.1
Enumeración de las cargas
Entre los motores tenemos:
*
bombas de agua limpia
*
bombas de desagüe
*
bomba de incendio
*
ascensores (cinco)
*
aire acondicionado central
*
calentadores de agua
*
bombas de piscina
*
baños sauna y turco, etc.
alto
Entre las cargas menos potentes tenemos:
*
mini refrigeradores
*
hidromasajes
*
iluminación
*
servicios generales
*
U.P.S. (centro de cómputo)
*
cocinas
*
central telefónica
*
televisores
*
extractores de olores
*
alarmas contra incendios
*
citofonía interna
*
música ambiental
*
tomacorrientes de uso común de bajo amperaje
Todo esto
justifica, sin
grupos separados. Además
duda alguna
que se
que se disponga
trata de una
de
potencia de
1.500 KVA.
Así
también
separados y
se
puede
pensar
también mallas de
en
tener
transformadores
puesta a tierra
separadas,
lo cual es muy recomendable.
Incluso, de ser
en
tener dos
considerables las cargas, se
pares de
grupos para
toda la
conectados o no en paralelo, cada pareja.
puede pensar
instalación,
163
Esto por dos razones:
1) El volumen de la carga:
No
conviene
grupo
tener una
inversión muy
grande, porque es muy
de un equipo, en
elevada en
caro y
cambio otros
un solo
se depende únicamente
dos equipos que puedan
con
los arranques de motores grandes, estarán bien.
2)
Consideraciones
ciertas
en
la
utilización
de
la
carga
en
horas y días, que no justifican tener un grupo muy
grande alimentando un porcentaje muy bajo de las cargas.
IV.1.3.2
Generadores en Paralelo
Esta alternativa parece
suele dar
muy buenos
ser la más lógica,
resultados, más
sin embargo no
por fallas
humanas
que técnicas.
Resulta que
el paralelismo automático
ser "buscado"
a
un
de dos grupos
por un sincronoscopio, generalmente
Tablero de
Transferencia Automática
debe
adosado
(TTA) adecuado
para tal efecto.
Sin embargo, la
y
el
sincronización no se
sincronoscopio
conseguirlo.
debe
probar
consigue fácilmente,
algunas
veces
hasta
1.64
Cada
vez
que
falla
mantenimiento suele
en
su
intento,
desesperarse y
cantidad
de
dinero
en
gente
de
corta el procedimiento
automático, para realizarlo manualmente,
una
la
la
entonces se tiene
automatización
del
paralelismo totalmente desperdiciado.
Esto no significa
una
mala
que el tener dos
solución,
dependiendo
de
funcionar uno
la
todo
carga,
solo de
lo
grupos en paralelo sea
contrario,
porque
podrá eventualmente
ellos y el
así,
entrar
otro únicamente
a
cuando
sea requerido por más carga.
El problema en este segundo caso es que si la carga es
que un
grupo abastece
pero de vez en
de
tranquilamente los
cuando se
tal
requerimientos,
pone en funcionamiento el
motor
un ascensor, que ya sale fuera de las posibilidades del
primer grupo.
En
el
caso
inmediatamente
grupo, que
carga,
ciclo
de
que
dará
sea
la orden
al momento
por lo
que será
durante el
capaz
de
de entrar
de
encendido
en
que
arrancar,
del
paralelo, no
desconectado,
lapso en
hacerlo
segundo
tendrá
para repetirse
las condiciones
el
de carga
sean tales como en el ejemplo.
El problema, además de
los obvios
es que el regulador
voltaje del primer grupo sufre y se quemará.
de
165
IV.1.3.3
Soluciones
Las alternativas son:
a)
cada grupo con su propia carga
b)
paralelo 2 ó 4 grupos
c)
tablero de transferencia automática o manual
a) Es la opción
tener
mayor
menos técnica
carga
y más cara, porque
instalada
en
grupos
y
implica
tener
mucha
versatilidad en su utilización.
b)
Es
difícil en su
utilización,
pero
funcionar espléndidamente, sobre todo si es
se
colocan
una
funcionamiento del
vez
que
se
hotel, que es
conoce
puede llegar
a
que los grupos
la
carga
la condición más
de
fácil,
pero difícil de que se dé.
c)
Dependerá de la categoría del hotel y de la importancia
de las cargas que están en juego durante un apagón.
IV.1.3.4
Es realmente
Voltajes Inadecuados
inaudito que
en una
misma ciudad se
dos y hasta tres voltajes diferentes en baja tensión.
tengan
Quito
tiene los voltajes 208/120 y
210/121 para el sector
residencial y 220/127 para el sector industrial.
Pero
y
qué sucede
con
los motores
de los
ascensores y
bombas de todos los edificios residenciales de la ciudad?
Simplemente
que van
a
tener
problemas durante
toda
su
las computadoras y luces
de
recortada vida útil.
Por otro lado qué
sucede con
oficinas en fábricas del sector industrial?
Así mismo tienen graves problemas y cortas vidas útiles.
Y qué decir que
en Guayaquil
monofásico y los
los voltajes son 110-220
en
elementos eléctricos a 110 V se expenden
en Quito como que si ese fuera el voltaje adecuado.
Los motores que vienen de
ser utilizados aquí a
con las
caídas
de
Europa son de 220/380 V y
208 por
voltaje
extremas subidas de voltaje
los
sectores
más
lo general, eso sin
en
horas
en horas
residenciales
de
laborables
deben
contar
y
las
de la noche, aún
en
la
de
la
completan
el
Capital
República.
Los
motores que
desorden.
vienen
de
Estados Unidos
1.&T
Tienen que
ser cuidadosamente
escogidos pues
los hay
en
cambio
de
voltajes 208, 210, 220, 230 y 240 Volts.
La
solución
voltaje
radical
a 220/380
simultáneamente,
a
este problema
como voltaje
aunque
esto
es
el
residencial
es
casi
e industrial
utópico
en
los
actuales tiempos.
Por
el momento, para
salir al
desordenada y antitécnica
paso a
esta situación tan
se debe pensar en
la separación
de cargas.
Además
se tiene la
consumos y
enorme ventaja
de separar
evitar fluctuaciones mayores
los elementos delicados.
el tipo de
en el voltaje
de
íes
CAPITUUO
IV
IV- 3_
G^IX^IT-SLCS ion.
IV _ 1-4
CARCA UNITARIA
IV. 1.4.1
Introducción
Una
IMPORTANTE
instalación que posea un sólo motor grande, es un caso
muy singular e interesante de analizar.
De antemano
un motor,
se advierte que si
existirán problemas
se trata
efectivamente de
derivados de los
arranques
que deba efectuar.
Como
se
analizó
sobredimensionar
embargo,
en
de
nominal
del
caso
de
motores,
se
debe
el grupo, para permitir tal arranque, sin
cuando ya
consumo
el
se
potencia
grupo,
virtualmente ocioso,
encuentre
será mucho
por
lo
lo cual
en estado
menor
que
es muy
que
éste
se
estable,
la
el
potencia
encontrará
perjudicial para
el
motor del grupo.
Peor
aún tratándose
de un
funcionando, exclusivamente
motor grande, en el
grupo
que esté
para el
continuamente
requerimiento de
ese
caso de que no se tenga posibilidad de
conexión con red pública alguna.
íes
IV.1.4.2
Ejemplo
Una bomba de
pozo profundo de una empresa floricultura, es
precisamente una carga unitaria importante.
Otro
tipo de
distantes,
cargas
por
lo
de la
misma empresa
que conviene
tener
se
otro
encuentran
grupo
para
ellas.
Este tipo de
empresas deben ubicarse cerca
de su
materia
prima o donde las condiciones ambientales lo permitan.
Estos sitios estratégicos
en cuanto a clima
hidrológicas, sean éstas a nivel de
pueden
energía
estar un
tanto
eléctrica,
o
apartadas
ser
y necesidades
tierra o subterráneas,
de las
facilidades
éstas insuficientes
para
de
los
requerimientos.
Para el caso, la carga es una bomba de 40 hp código H.
De las tablas utilizadas
en el
caso de motores, se
la siguiente información:
Corriente por fase = 114 Amperes a 208 Volts
KVA de Arranque =268
KW
Nominales
=
[8] sección B - 14
35.2
tiene
Un
grupo
de 125
considerar
KVA normalizado
pérdidas, por
será
facilidad) y
el
con
adecuado (sin
una caída
de
voltaje del 30% máximo aceptable por la bomba.
Sin embargo :
35.2XW
125XVA * 0-
35i2
Ecuación IV.9
es
la
máxima
utilización
en
estado
estable
de
funcionamiento.
Como
se ve, este
es un
problema porque
el motor sufrirá
funcionando a mucho menos del 50% de su capacidad nominal.
Se carbonizaré rápidamente el cabezote.
El
problema será más
grave cuanto
voltaje que soporte la bomba,
que deberá tener el grupo.
menor sea
la caída de
pues mayor será la
potencia
. 1.4. 3
Soluciones
Este problema tiene dos soluciones posibles
a) Tener un
banco de cargas que se
conecte inmediatamente
después que arrancó la bomba.
Se
puede conectar gracias a la acción de un temporizador o
de un sensor de velocidad y/o
corriente, para que no se dé
el caso, de que vaya a ser conectada la carga
extra cuando
todavía está arrancando la bomba.
Este
banco de cargas, puede
de agua y sal con tres
a una
ser un
electrodos separados simétricamente
profundidad predeterminada,
carga hasta llegar
condiciones
a un nivel
donde
rendimiento y
más
simple barril relleno
larga
tal que
haga subir
en que el grupo
vida
menor consumo porcentual
la
trabaje en
tendrá,
su
mejor
de combustible
se
obtendrá.
Esto
sin embargo
equipo que
es una pérdida de dinero, combustible y
pueden ser evitados
con una inversión
que implica la siguiente solución.
inicial
b) Arrancadores de corriente reducida:
Es la solución ideal
tiene
si es que la bomba o motor
una limitación
estricta en
cuanto
grande no
a arrancar
con
toda la carga instantáneamente.
Existen varios tipos de arranques a
corriente reducida que
pueden ser aplicados casi en todos los tipos de motores.
CONVENCIONALES:
Estrella-triángulo
Autotransformador
Resistencia rotórica
Resistencia estatórica
INNOVADOR:
Arranque electrónico.
Un
arranque
directo
implica
corriente en los primeros
de unas 6
a 8 veces el
la carga por
motor grande.
[26]
que
la
integral
ciclos del arranque llega
módulo de la corriente
un lapso de unos
de
la
a ser
nominal de
cinco segundos o más
en un
IV.1.4.4
Cuando
Selecc ion Adecuada
se tiene
arranques de motores
grupos de tecnología
una
se debe
"fast response", cuyo
recuperación del
voltaje y
rápida. Estos grupos tienen dos
la
contar con
diseño permite
frecuencia de
manera
cualidades muy importantes
y que son:
governor rápido
regulador de voltaje lento
[26]
La
razón
de
necesidad de
combustible
tener
un
tener una
en
governor
a
la
mayor disponibilidad inmediata
de
cantidades
rápido
mayores
a
obedece
lo
normal
para
permitir un arranque importante.
De igual manera el regulador de voltaje, en cambio,
se lo requiere así
de
para que
no interfiera en el
la bomba, intentando controlar
se produce por
lento,
arranque
la caída de voltaje que
efecto del mismo arranque durante el tiempo
que éste se produce.
Además, de esta
manera, incluso se lo está
mismo regulador
para que no
cuando
no
debe
y
que
no
protegiendo al
tenga que realizar
sobreexcite
eventualmente lo queme durante el arranque.
al
esfuerzos
rotor
y
Un
grupo
represente
puede
un
arrancar
30/C
de su
como
potencia
máximo
un
nominal
motor
en
que
arranque
directo. Se requiere para el caso un grupo de 100 KW.
[83
(ZI~\Ci
OUU
sección B - 13
ARRANQUE VOLTAJE PLENO
\A
ROTOR 70% VOL
^x
*í
DEVANODO PARTICIONADO
LU LJ
Q Q_
_l
AUTOTRANSFORMADOR TAP 65%
^\
\
^X
UJ
ARRANQUE ESTRELLA DELTA
ctro
1
fifi
i uu
\\D A
^"X
CORRIENTE PLENA CARGA
n
PLENA CARGA
Ilus IV.5
[8]
Arrancadores reductores de corriente
sección C - 15
1V5
Para
un
arranque
integral
veces
de
a corriente
la corriente
la corriente
arrancar como
de
reducida
arranque baja
nominal. Por lo
máximo un
convencional
motor de
entre 2
tanto un
un 60%
la
a 3
grupo podrá
de la
potencia
efectiva del grupo. Se requiere un grupo de 55 KW.
[26]
Pero, un arrancador
del tipo electrónico por
frecuencia colocado
en un
motor, limita
arranque a valores entre 1.2 a 1.5 veces
corriente
pico del
motor,
esto
variación de
la corriente
la integral de la
significa que
normal podrá arrancar una carga que
de
un
grupo
llegue a un 80% de
su
potencia efectiva. Se requiere un grupo de 40 KW.
[26]
En
todos
máximas
los
casos
de arranque,
anteriores
esto es
con
se
habló
de
potencias
las máximas
caídas de
voltaje permisibles, es decir 30%.
Las caldas permisibles dependen de los
límites de la carga
y sobre todo de las OTRAS cargas de la instalación.
IV.1.4.5
Requerimientos Residenciales
Los requerimientos dados
desde
15% hasta
en el sector
en tablas para caídas
30% son para
de voltaje
cargas industriales, ya que
residencial y de oficinas
los requerimientos
técnicos son de 10% y menos.
De acuerdo a
hará la
la Tabla IV.1.2 que
búsqueda del
se expone nuevamente, se
grupo técnicamente
caso de arranque directo
aceptable en
el
para el ejemplo planteado para el
caso residencial.
Así:
KVA de arranque = 268
Para
el grupo de 100 KW este valor de arranque corresponde
a una caída del
30% en
lo que
hacer para
se debe
tener una caída menor
voltaje, por lo tanto
encontrar el
al 10%
simplemente
grupo que
es buscar aquel que
logre
soporte
una potencia de arranque algo mayor a los 268 KVA.
En la tabla siguiente se diagrama el proceso.
El resultado es que el grupo sube de 100 a 300 KW, lo
es
ilógico, por
lo
que
se
justifica
plenamente
cual
la
inversión inicial en un arrancador para la bomba.
Además
se
protegen las
instalación de calidad.
OTRAS
cargas
y se
obtiene
una
T A B L A
Referencia
[8]
I V . 1.2
sección B -13
KVA de arranque soportables por grupos:
| Potencia:
GRUPOS
[ KW
| KVA d» arranque máximo para caldas de voltaje da:
15%
|
20% I
30%
|
10-15
12-18
20
20
30
30
25
40
20
30-33
40
60
70
95
75
90
120
45-55
105
125
125
130
155
155
135
250
200
180
310
270
380
290
300
380
425
525
680
825
450
580
9
60
70-80
125-150
180
200-230
250-275
300
^^^^_^^^^^^^^^^^_
•HÜM^
35
40
30
35
45
55
90
105
105
120
140
160
160
185
190
225
190
225
225
••B
450
340
410
480
575
550
670
240
260
360
330
360
520
500
640
700
900
520
800
1050
700
920
600
750
360
575
750
1075
1350
1350
1700
800
900
1000
850
650
680
1150
900
1040
1500
1200
1480
1900
1550
1900
1200
1500
850
1200
1200
1700
1650
2350
2250
3100
350
400
450
500
IV
IV-1--5
INDUSTRIA
CON
SOLDADORAS
IV.1.5.1
Las
PUNTO
Los Armónicos
soldadoras
de
punto
cortocircuitos instantáneos
corriente
DK
POTENTES
de
industriales,
y
poca duración,
que
grandes consumos
traen
consigo
fabulosa de armónicos muy dañinos para
implican
picos
de
una cantidad
los demás elementos
conectados a la misma red.
Un
problema
parecido
es
el
que
se
presenta
con
los
cargas
no-
elementos semiconductores.
Ambos
tipos de
lineales,
cargas
llamadas
se
así
lineal ni proporcional
las
porque
conoce
no
como
existe
una
relación
ni inversa entre la variación de un
parámetro respecto de otro parámetro eléctrico.
En el
siguiente gráfico
se aprecia
como la variación
corriente no tiene nada que ver con la onda de voltaje.
de
CURVAS NO ESTÁN EN FASE EN LA REALIDAD !
VOLTAJE
ENTRADA
CONSUMO
FUENTE
SWITCHING
PICOS DE
CORRIENTE
CARGAS
CON S.C.R.
Ilus. IV.6
[23] pág. 1
\O
\
Consumos de Corriente Picos
ISO
El modernismo ha
ido incrementando este problema
día tras
día.
Problemas que antes
los
ni se pensaban, como
conductores
transformadores
neutros,
y
calentamiento de
sobrecalentamiento
generadores
son
ahora
de
preocupaciones
bastante comunes.
Los armónicos se manifiestan en diversas formas:
1) Se
accionan breakers,
se queman fusibles
capacitores en rangos bastante
y fallan los
inferiores a los
nominales
de los elementos protegidos.
2)
Cables
de
neutro estén
muy
calientes,
a
pesar
de
existir carga balanceada.
3) Transformadores
tipo
de
cuando el
cargas
de distribución
se
amperaje
los
encuentra
muestra a
que
alimentan a
sobrecalentados,
la carga
dentro de
este
aún
rangos
permisibles.
4) Grupos generadores
salen de funcionamiento o
no pueden
con la carga.
Esto es causado únicamente por las cargas no-lineales.
3-81
Las cargas no-lineales varían
durante cada
ciclo de
drásticamente su
voltaje, o
en su
IMPEDANCIA
defecto, demanda
picos de corriente que sólo duran una parte de cada ciclo.
Las ondas armónicas se esquematizan de la siguiente forma
Ondas de Voltaje
Primera, Tercera y Quinta
Radianes
Ilus. IV.7
[23] pág. 2
Ondas Armónicas
182
Además,
si varias
cargas no-lineales
circuito,
resulta
que
armónicos
múltiplos de
la
están
distorsión
tres sobre
en un
aumenta
todo
se
mismo
y
suman en
neutro, como se aprecia en la siguiente figura:
/V A ;-/\/ A \ O/ A
• \J \J\ :\J \j\V
nusri t_
A
V /V
V\ /\/ A \
••-
»•'
•***
^ A ''./\/ A ''.. A
/y
»••
»***
»»•
***•
•••
*"*»
'".A A/ A ''-/A A/ A \ A-'' A \ /V' A \
v/'-.W/V V/\ /V V\ ,^J \J\\JS\J w \ ' \
A ' A A A" A A A "'A A A" A A A
M 11 I I M i i f I j i i h l l l ' ! ¡MI
HUB. IV.8
[23] pág. 3
Sumatoria de Armónicos en el Neutro
los
el
183
No se cancelan
otras
en el neutro las
frecuencias
y
corrientes trifásicas
resultan en
una
forma de
en
onda con
frecuencia de 180 grados.
Estas formas de
onda de corriente distorsionada
no pueden
medirse con amperímetros convencionales.
Los resultados
que se
obtengan no
significan nada,
pues
sólo miden la onda fundamental de todo el espectro.
Las armónicas indicarán
más o incluso menos
la real, pudiendo llegar
corriente que
a ser del doble o la mitad
en un
caso extremo.
Existen instrumentos "TRUE - RMS", capaces
mayor aproximación, pero
cierto grado
de leer con una
no con total garantía
de distorsión solamente,
y hasta un
los valores en
por
unidad para cada armónica presente en la onda: Ih(pu).
El
análisis
matemático
cualquier forma de onda por
de
Fourier
logra
descomponer
distorsionada que sea en
cada
uno de sus componentes sinusoidales o armónicos.
Los componentes que se encuentran en
mayor proporción son:
Sera
modo switchable,
y
5ta,
en
las
fuentes
con
ejemplo, como son las computadoras.
por
3L84
Las
armónicas múltiplos de 3 (Sera,
etc) cuando están presentes
en las
6ta, 9na, 12va, 15va,
fases, se sabe que
se
suman en el conductor neutro.
Esto
obliga a aumentar la sección o la cantidad de neutros
en dichas instalaciones.
Los
transformadores
decir de
de
la
deben
ser
sobredimensionados y
los grupos generadores, en
severidad
de
los
que
un factor que depende
armónicos
y
las
pérdidas
intrínsecas de ambos elementos.
Una severa distorsión armónica puede causar
que el voltaje
del sistema se distorsione también.
Sobre todo la Sera y 5ta armónica.
Se hacen trabajar a los equipos a frecuencias diferentes
los 60
Hz
nominales
y hay
problemas,
saltan
relés
a
de
frecuencia etc.
Las
pérdidas
del
transformador se
incrementan
con
armónicos, siendo los triángulo-estrella los más inmunes
los armónicos dado su aislamiento entre bobinados.
Se calientan los bobinados, pudiendo provocarse fallas.
los
a
1S5
Lo mismo
sucede
en
el
hierro
y en
estator de un generador, se inducen
las
altas
frecuencias
los bobinados
del
pérdidas calóricas por
de
las
ondas
armónicas
de
contrarrestar
y
la
saturación del hierro.
[20] pág. 54
Otro
problema
difícil
proporcionalmente
el factor de
es
que
baja
potencia y los capacitores
no
pueden compensar en su totalidad el problema, ya que no
es
potencia reactiva
la
que
tiene que
compensar,
sino
potencia de distorsión.
Por
lo
tanto,
la
fórmula
de
potencia
es
en toda
su
extensión así:
Ecuac ion I V . 10
IV.1.5.2
La
Soluciones
distorsión se refiere
dada
puede
se
diferencia
ser
de la
compensada con
con un transformador
a la
proporción en
onda
que la onda
sinusoidal pura,
filtros electrónicos
o aislada
estrella-triángulo si se trata
poca potencia de carga.
y sólo
de un
186
Una manera
de
salir
de
apuros
de toda
esta
lista
de
y
los
problemas es hacer lo siguiente:
1) Los bobinados deben ser sobredimensionados.
2)
Sobredimensionar
el
conductor
del
neutro
terminales del mismo.
Cómo
actuar frente a un problema de esta naturaleza que se
presente
en una
fábrica,
dependerá
de la
gravedad
del
asunto.
Los
tipos
de
fábricas, en
armónicos
no
son
iguales
algunas habrá predominio
en
todas
de la Sera en
las
otro
de la 7ma, etc y múltiples combinaciones.
El
método
intentar
científico
conocer todo
señal de voltaje y
para
atacar
el espectro
el
problema
de onda
de corriente que tiene la
que
sería
tiene la
fábrica y la
magnitud de cada una de ellas.
Esto
incluso puede variar
según la
hora y
el día
en la
misma fábrica.
Sin
embargo
asumiendo una
uniformidad
razonable
misma fábrica, se puede seguir el siguiente proceso.
en una
Este proceso
fue desarrollado por
Company
en
Estados
interno
de la
Unidos, y
empresa al que
ingenieros de Square
divulgado
en
un
gentilmente se
D
boletín
logró tener
acceso.
Este estudio logra
se
cuantifica
determinar un factor " K
la
transformador o un
sobredimensión
que
" con el cual
debe
generador acorde con las
tener
un
exigencias de
los armónicos involucrados en cada caso.
De
acuerdo a este factor lo
que variará de los equipos de
construcción en serie será:
1)
Los
conductores del
bobinado del
estator deben
ser
sobredimensionados.
2)
El hierro debe estar diseñado a
bajo, para
permitir un margen
soportar las
pérdidas
del
un nivel de inducción
de seguridad capaz
núcleo
causadas
por
de
la
distorsión del voltaje.
3)
El
terminal neutro
grupo
debe
ser
de las
más
bobinas
grande
para
del estator
acomodar
del
más
conductores neutros de salida a las cargas.
4)
Deben ser capaces
funcionamiento.
de soportar mayores temperaturas de
18S
El factor se halla de la siguiente manera:
(Tomado de un ejemplo textual de la bibliografía [23])
Con
un analizador
RMS
se
de frecuencias y
determinan
alimentador de
las
un amperímetro TRUE -
armónicas
una industria
existentes
obteniéndose los
en
un
siguientes
resultados:
El Factor " K "
Tabla IV.6
[23] pág. 4
Corriente %
Armónica (h)
1
49%
0.49
0.24
3
72%
0.72
4.66
5
43%
0.43
4.62
7
21%
0.21
2.16
9
9%
0.09
0.66
11
4%
0.04
0.19
13
3%
0.03
0.15
15
3%
0.03
0.20
17
2%
0.02
0.12
T 0 T A L=
Una vez que se
factor
Iix(pu)2.h2
Ii» (pu)
K, se
K
Factor =
consigue el valor o rango
debe
pedir a
la
13.00
de variación del
fábrica que
construya un
transformador o un grupo de esas características.
1S9
En este
caso
el
K
salió
13, que
representa
un
tabulado por la empresa, existen otros valores para
supuesto,
con
menores
o
mayores
valor
K, por
consideraciones
temperatura, de acuerdo
al cual reforzarán
o aumentarán el calibre
de los conductores del
de
el aislamiento
devanado y
neutro, según como sean los estudios que posean.
Cada
fábrica
de
desarrollos y son
fin
de
equipo
eléctrico
técnicos de
determinar
el
tendrá
la misma los
equipo
necesario
diferentes
encargados al
con
todas
las
modificaciones requeridas. Esto es secreto propio.
El
cálculo del factor
K se
transformadores, por lo que
ser
aún más cuidadosos,
lo ha
en el
ya que
desarrollado sólo para
caso de un grupo
son más
deben
sensibles que un
transformador cuando de aplicaciones severas se trata.
Por el
momento, y mientras no
se encuentren tales equipos
reforzados a precios competitivos, lo más
la recomendación que
sensato es tomar
los mismos fabricantes dan
cuando se
tiene problemas con armónicos.
Square D Company
su potencia
habla de cargar al equipo hasta un 60% de
nominal aproximadamente,
lo que
viene a
ser
como un resumen práctico del análisis científico expuesto.
190
En
la
General
electrónicamente
ingenieros de
por ser
este
Motors,
la
controlados
cual
y
opera
que
Square D Company al
con
posee un
robots
equipo
servicio de
de
la fábrica
quienes suministraron dichos robots, se desarrolló
estudio,
pues
los
problemas
de
distorsión
eran
enormes.
Si se tiene
la instalación funcionando lo más
adecuado es
realizar simples mediciones de las cargas picos.
IV.1.5.3
Ejemplo
Las mediciones que
siguen fueron realizadas en
MARESA, una ensambladura grande
de automóviles
la fábrica
localizada
en Pomasqui.
Cada
soldadora de 150
KVA
consume en la práctica
a 440
V como dato
de placa,
100 A en el pico y por una duración
de escasos milisegundos.
Son
13
soldadoras en
funcionan todas
que resulte la
se pretenda
logrará.
a la
total,
las cuales
vez, nunca
tienen un
suma de todas ellas, aún
que todos los
a pesar
de que
requerimiento
en el caso de que
equipos funcionen juntos no
se
193Tabla IV.7
Medición
Mediciones de corriente consumida
Corriente pico
instantánea
Calda de voltaje pico
instantánea
VOLTS
AMPERES
ít
1
780
-46
2
960
-48
3
970
-50
4
650
-40
5
995
-50
6
850
-42
7
900
-48
8
880
-46
9
890
-47
Las siguientes son mediciones realizadas sin previo aviso
en una jornada normal de trabajo, con las 13 soldadoras
fuñeionando.
10
280
-20
11
320
-23
12
340
-21
A pesar
de realizar varias pruebas la máxima corriente fue
de casi 1.000 A con
de 440 a
una caída de voltaje apreciable,
390 V por un instante
consumo cese
o el
50 V
solamente, antes de que el
capacitor instalado
compense en
parte
esta caída.
Lo aparentemente
extraño del
que consume cada soldadora no
placa porque:
asunto es
que la
corriente
es coherente con el
dato de
* V(L-L] *
Ecuación IV. 10
* 440V * 100A « 76 KVA
Ecuación IV. 11
y no los
150 KVA nominales, lo que
resulta en la mitad de
la potencia.
La
explicación
tiene
que
ver
con
un
aumento
impedancia de la soldadora y el grupo lo ve como una
de
la
carga
instantánea pero mayor.
Los valores
resultan ser muy
consejo dado por
lógicos y concuerdan con
Square D, referente a
el
que se debe cargar
al generador hasta un 60%, la potencia de placa
es aún más
conservadora, ya que llega sólo a un 50%.
Sin duda que
exagerada
la potencia de placa
de
sobredimensionar
equipos
manera
la
de
fuente
de cada soldadora viene
obligar
de
al
alimentación
usuario
para
a
estos
de alta exigencia, además el fabricante no sabe si
existirá o no simultaneidad de uso.
193
Lo
mismo
sucede
con
la
potencia
de
placa
de
las
es
mucho
más
computadoras por ejemplo.
Como
la
condición
exigente que otras
midió,
es
de
prueba
realizada
condiciones normales en que
posible
que se
pueda
bajar
también se
técnicamente
la
dimensión del grupo generador.
Las
posibilidades
de
evitar
problemas
de
una
manera
técnica, económica y rápida por lo tanto son dos:
76 KVA * 13 soldadoras = 1.000
KVA
I = (1.000 KVA) / ( 1.73 * 440 V) = 1.300 A
150 KVA * 13 soldadoras = 1.950 KVA
Con una simultaneidad máxima esperada del
50%, un grupo de
1.000 KVA dejará a la instalación perfectamente equipada.
Por tratarse
de un
mecánica, la potencia
problema de distorsión
eléctrica y no
del motor puede ser hasta la tercera
parte de la potencia del alternador.
[26]
Las soluciones entonces son:
1) Un grupo estándar que entregue 1.000 KVA en Quito.
194
2)
Un grupo que
tenga un
motor de
350 KVA
efectivos en
Quito y un alternador distinto y mes grande de 1.000 KVA.
Además se
debe especificar un
solicitudes
instantáneas
governor rápido, dadas
de potencia
y
voltaje lento para que no se vaya a quemar
rotor con tanto ajuste
fino que
un
las
regulador de
a sí mismo y al
intentaría hacer uno
del
tipo normal.
La
diferencia de
precios
es
bastante importante
y
que
decir del aspecto técnico plenamente justificados ambos.
IV.1.5.4
Comentarios
Cualquier sistema de
corrección de la
distorsión armónica
tiene que estar de acuerdo con el tipo de carga.
Implica
un
contrario
estudio
una
especializado de
solución general
carga distorsionada resultando
original.
[203 Pag. 67
por
medio,
puede interactuar
en una condición peor
de
lo
con la
a la
195
CAFITUIdO
IV
IV _
iv_ i. e
ALIMEISITAGIOISI
DE SEGURIDAD
UN HOSE>ITAL
IV. 1.6.1
Como
Doble Alimentador en Alta Tensión
primera norma de conf labilidad eléctrica, un hospital
deberá
tener un doble alimentador, capaz de que en caso de
salida
por falla
o mantenimiento
de
un alimentador, el
otro pueda abastecer su consumo sin problemas.
Por
eso no
lugar,
se pueden
sino
localizar
únicamente
respectiva tenga
hospitales en
donde
suficiente
la
empresa
disponibilidad de
cualquier
eléctrica
energía
posibilidad de expansión para hacer frente a un consumo
o
de
esta naturaleza.
El
doble
alimentador
proceder de
será
más
confiable
distintas subestaciones
en
caso
de distribución,
de
con
lo que se disminuye aún más la posibilidad de falla.
Además en
caso de restricción
programada de energía,
hospitales nunca deben quedar desabastecidos.
los
IV.1.6.2
Cámara de Transformación
En la cámara deberá localizarse el
de alimentadores
y por economía,
equipo de transferencia
todas las cargas
los transformadores) del hospital deberán estar
(todos
conectadas
a un alimentador a la vez.
En
cuanto
a los
equipos
de rayos
X y
tomógrafo, éstos
deberán tener un transformador propio cada uno, y del
blindado para poder soportar las corrientes
tipo
altísimas y de
muy corta duración que requieren estos equipos.
Para referencia, un equipo de rayos X
un
transformador que esté en
el
orden de 2
veces, ya
o tomógrafo necesita
relación con
que tiene
su potencia en
un comportamiento muy
similar, armónicamente hablando, a las soldadoras del
caso
anterior.
Cada quirófano y área
de especial interés, deberá tener un
transformador de aislamiento para sus respectivas cargas.
Este transformador será de relación 1:1,
aislará
el área
existir
conexión
de transitorios
entre
primario
y
y
simplemente, pero
fallas, porque
al no
secundario no
podrá
propagarse una falla afectando a más sectores.
TABLERO DE TRANSFERENCIA
MANUAL
S/E 2
AU. 2
"22.8KV
22.8KV
197
MEDICIÓN EN ALTA TENSIÓN
150KVA
© 250KVA
800KVA
400KVA
©GEN
T.T.M.
400KVA
CARGAS NO CRITICAS
180KVA
CARGAS
IMPORTANTES
32KVA
CARGAS
CRITICAS
Ilus. IV.9
Unifilar Hospital Metropolitano
1.98
IV.1.6.3
Problemas con la Frecuencia
Los equipos electrónicos funcionan en
reloj
que depende de
la frecuencia
base a una señal
de la
de
red pública de
alimentación de energía eléctrica.
El
problema
frecuencia
es
mal
pulsaciones
bastante
grave
regulada,
y
informaciones erróneas
para
por
cardíacas,
cuando
un
ejemplo,
por
ende
se
tiene
equipo
ya
que
que
entregará
una
mide
tendrá
resultados
nada confiables de su monitoreo.
Ni
hablar
de aquellas
épocas
bajada a 59.7 Hz con motivo de
los
en que
la frecuencia
un estiaje y el
fue
atraso de
relojes digitales conectados a la red fue de 7 minutos
y 12 segundos por día aproximadamente.
El
cálculo de
este
atraso
se lo
hace
manera:
Se dan 60 Hz en 1 segundo
,. ~ Hz
o.
3
Ecuación IV.11
atraso
(cada segundo}
de la
siguiente
1.99
0.3 *£ , 60-^— * 60m^os * 24
8
minuto
hora
día
= 25.920-
de r
Ecuación IV.12
25.920-^- * 1—2— * 1
día
60 Hz
60
=7.2
Ecuación IV.13
0.2 minutos * 60—r-^
minuto = 12 segundos
Ecuación IV.14
Respuesta : 7 minutos y 12 segundos al día de retraso
El problema
de
aparatos
será más notorio, cuanto
con dependencia
de la
mayor sea
el número
frecuencia de
la red
pública y no de pilas internas de cristal de cuarzo.
IV.1.6.4
Alimentacion de Emergeneia
Según la norma NEC, los hospitales deben tener
un respaldo
de energía total, es decir de carga completa demandada.
[1] pag 4
zoo
Realmente existen áreas de un hospital,
recepción,
auditorio,
comedores,
como consultorios,
cocinas,
fisioterapia,
salas de espera, capilla, comercios, oficinas,
etc, que no
requieren tener un respaldo completo de energía eléctrica.
Pueden
U.P.S.,
eso sí,
para
tener lámparas
los
equipos
de
más
emergencia o
críticos,
pequeños
pero
siempre
teniendo en cuenta los costos.
Será decisión exclusiva
algunos países, del
Médico
y
sus
Colegio de Ingenieros y/o
respectivos
diferentes propuestas
sobre
del directorio del hospital,
normativos,
el
del Colegio
analizar
de servicio de emergencia
la necesidad o no
de contar
completo aún en las áreas mencionadas
o en
las
y decidir
con servicio eléctrico
como no esenciales o
de muy bajo riesgo.
De
lo contrario,
alternos que
áreas
deberán
existir
recorran el hospital,
queden
suficiente como
con
una
para que
circuitos paralelos
de manera que
alimentación
no sucedan
y
ciertas
reducida,
pero
accidentes, y
sigan
sirviendo de manera bastante adecuada a sus fines.
IV.1.6.5
Necesidad de un
U. P. S.
(Fuente Ininterrumpida de Energía)
El
tiempo
que demora
la transferencia
transferencia automática
una
vez
en el
ocurrido
un
tablero de
corte
de
energía es de al menos 10 segundos.
En
este tiempo, un
artificial,
puede
esterilización de
y archivos
paciente
conectado a
fácilmente
morir,
un
respirador
procesos
de
equipos deben ser reiniciados, programas
de datos de
computadoras pueden sufrir
graves
trastornos, etc.
Peor aún si
el grupo no arranca
debido a una falla
en su
mantenimiento u otra razón fuera de control.
Por ello, la necesidad de contar con un U.P.S.
Existen
bastantes
aparatos
médicos
con
componentes
electrónicos que
van a requerir de un
se interrumpa su
funcionamiento en el momento de un apagón
y
sufran daños
que además no
U.P.S., para que no
por transitorios
de la red
pública o del grupo.
La condición
de Terapia
más crítica, la constituyen aquellos aparatos
Intensiva, encargados
pacientes en estado crítico.
de sostener
la vida
de
zoz
Tales
equipos
requieren de
un
alimentado por el grupo una vez
U.P.S.,
que
deberá ser
realizada la transferencia
de carga.
Como esta sala
en un hospital, se
de equipos, conviene
tipo
encuentra llena de este
tener un
U.P.S.
robusto que
alimente a todos los equipos, inclusive computadoras.
IV.1.6.5.1
UPS
Clases de U.P.S.
on - line:
Un
U.P.S.
naturaleza,
(Uninterruptible
será
transientes,
tanto
capaz
de
de
Power
soportar
la red
pública
Supply)
mucho
de
esta
mejor,
los
como
del
grupo,
debidos a entradas de motores u otras causas externas,
mucha mayor
solvencia que los
encontrarse diseminados
a lo
U.P.S. pequeños que
largo de
todo el
con
pueden
hospital,
consultorios, etc.
Esto en el caso
es decir que
cargas
y
que
de tratarse de un
UPS del tipo "on-line",
se encuentre permanentemente conectado
alimenta
sus
baterías
gracias
pública o gracias al grupo, en las emergencias.
a las
a la
red
2O3
La autonomía
minutos hasta
dependiendo
de un
equipo así
un par de
de cuanto
puede variar
horas en el
se
desee
desde los
mejor de los
o requiera
3
casos,
invertir
en
baterías.
-Relé de
transferencia,
OPOOMAL
Ilus. IV.10
Funcionamiento en Diagrama de Bloques
U.P.S. on - line
[24] pág. 2
2O4
UPS
off - line:
En caso de tratarse de
únicamente
cuando
un UPS "off-line", que
sensa
empieza a bajar de cierto
que
el
voltaje de
se enciende
comparación
porcentaje tipo 707., se
conecta
inmediatamente y abastece las cargas asignadas a él.
REOTBDABOli!
AC/DC
AC
L ALGUNOS
UPS
Ilus.
IV.11
Funcionamiento en Diagrama de Bloques
U.P.S. off -
[24]
pág. 2
line
2O5
Luego
cuando el
grupo
se
enciende
y
está
listo
entrar, se realiza la transferencia y puede salir
para
de línea
el UPS, y además puede cargar sus baterías con el grupo.
Cuando
la
energía
de
la
red
transferencia del grupo a la red
y por lo
cortos
pública
vuelve,
re-
pública no es instantánea
tanto debe necesariamente entrar
instantes y luego
la
volver a
el UPS por unos
salir dando
paso a la
red pública sin que se alcance a sentir en las cargas.
Todo
este
cuesta
asunto
mucho más
adecuada para
es económico,
ya
que uno off-line.
que un
UPS on-line,
La asesoría
debe ser
comprobar los requerimientos exactos
de los
equipos antes de realizar una compra de esta naturaleza.
Sobre todo
deben conocerse
los tiempos
de respuesta
del
UPS y de los equipos más delicados.
Los equipos
electrónico
médicos, tienen
de
la
por lo
frecuencia
general un
monitoreo
cardíaca,
temperatura,
presión, anestesia, etc, diversos controles,
alarmas y por
supuesto un microprocesador con un actuador.
Estos equipos no
consumen individualmente más allá
Watts, es decir aproximadamente lo mismo
personal, para tener una referencia.
de 300
que un computador
2OG
Incluso
los equipos
de
cirugía
avanzados como
electrobisturís, son equipos pequeños, y por ende
láser
y
bastante
delicados frente a un transiente.
Las zonas que
en un hospital deben
contar con el respaldo
de un U.P.S. son:
terapia intensiva
quirófanos
neonatologia
cuidados intensivos
salas de recuperación
sala de emergencias
laboratorio computarizado
bombas de oxígeno y succión
bombas de óxido nitroso para anestesia
centro de cómputo
central de esterilización
alarmas
IV.1.6.6
Cargas con S.C.R.
SCR = Silicon Controlled Rectifiers
Estos elementos son constitutivos de:
o
Tiristores
*
U.P.S.
*
cargadores de baterías del grupo
*
gran variedad de equipo electrónico
*
arrancadores de motores
a voltaje reducido
en estado
sólido
*
controles de velocidad de motores
Los problemas que presentan
tanto al
grupo como a la
red
pública, en menor grado, son:
1)
Calentamiento
excesivo
del
estator
con
regulación
(devanados
del
generador)
2)
Interferencia
la
de
voltaje
del
generador y/o barras de potencia limitadas.
3)
Aumento de la frecuencia del grupo,
porque empiezan a
preponderar los armónicos.
4)
Distorsión
de
la
onda
de
voltaje
por
efecto
de
armónicos de alta frecuencia.
5)
Problemas con
del
grupo,
el equipo de
otras
control de estado
cargas
asociadas,
sólido
equipo
de
monitoreo, etc.
Se
producen
muchos
armónicos
recalientan los cables y
por lo
corriente que la especificada.
de
todas
clases,
tanto, puede fluir
que
menos
208
Cuando la carga de SCR supera el 25% de la carga total,
debe
seleccionar
un
generador
capaz de
soportar
se
altas
temperaturas.
Los más
adecuados son los
con un regulador
grupo de magnetos
de voltaje adecuado contra
permanentes,
la distorsión
severa de las formas de onda.
Aplicaciones
de SCR
una
requieren
aislamiento
tales
consideración
del generador
esfuerzo
como
dieléctrico
se
y
grúas y
equipo
especial
refiere,
las
en
cuanto
debido al
severas
pesado,
al
enorme
condiciones
ambientales.
En
para
todo caso conviene
tener la
que se
recomendación
pida asesoría
más
adecuada y
a la fábrica
moderna
de
acuerdo al problema con valores reales.
[13] pág 13
La IEEE, en
carga del
su Orange Book, indica
U.P.S.
frente al grupo, se la
un factor de 2 a 2.5 a dicha carga.
[18] pág 137
que para considerar la
multiplique por
ZO9
Sin
embargo, se trata de
de
los
semiconductores
aumentando los
un libro de
se
ha
1.980, y la técnica
tecnificado
problemas antes citados,
enormemente,
tanto es asi
según la siguiente bibliografía de 1.994 el
que
valor varía en
la siguiente proporción:
"Si el generador CA
va a
carga de computadoras
ser utilizado para soportar
típica, se debe sobredimendionar
generador de CA por un factor de 2,5
debe
al
alto
una
factor
de
el
a 3,0 veces. (Esto se
cresta
creado
por
las
computadoras)".
[20] pág 1
Esto se parece
la
en cierta forma a
corriente de arranque
que este
de un
"agigantamiento" de
considerar un aumento en
motor, con
la carga
la diferencia
permanece todo
el
tiempo.
IV.1.6.7
De ser
Necesidad de Filtros Electrónicos
posible, recomienda
cargas del
grupo,
interna, que
iluminación
actúan como
cargas pueden haber
la NEC,
deben incluirse
y equipos
filtros,
de
a pesar
sido consideradas como no
la instalación de emergencia.
como
ventilación
de que
estas
críticas en
210
Sin
embargo,
la
solución
más
idónea
y
real
a
problema, la constituyen los filtros electrónicos,
evitan
la
distorsión
en
consecuencias descritas,
además ocupan una
la
onda
pero son
sinusoidal
este
quienes
y
otras
extremadamente caros
extensión de terreno apreciable,
y
por su
gran envergadura.
[8] sección B-5
Como
ya se anotó en el
caso anterior de las soldadoras de
potencia, la distorsión,
de
potencia, no
que produce una caída
es corregible con
del factor
capacitores sino
con
filtros electrónicos.
IV.1.6.8
A pesar
conductor
Necesidad de Conductor de Tierra
de
que
en
el
Ecuador no
se
acostumbra
de tierra
en
las construcciones
poner
residenciales
pequeñas, en un hospital esto es una obligación.
Además la malla debe ser de
verificada. Así mismo,
con
el
paciente,
y
buena calidad y constantemente
los equipos que entren
con
mayor
razón
encargados de monitorear el corazón.
en contacto
aquellos
equipos
23L1
Estos equipos tienen electrodos
que se colocan en el pecho
del paciente.
Una
fuga eléctrica
estos electrodos
dentro del aparato,
(unos pocos
y que circule por
miliamperios solamente),
es
capaz de paralizar un corazón sano y matar al paciente.
De
hecho en
muertes
Estados
Unidos, un
en hospitales por
alto porcentaje
de
las
ataques al corazón imprevistos,
se demostró, sucedieron por fallas en estos equipos.
Entonces se debe
para
tener una buena malla
en lo posible
estos equipos,
de puesta a tierra
separada de otra malla
para equipos como bombas, ascensores, etc.
El
equipo
de rayos
X
y el
tomógrafo deberán
tener una
malla especial para los dos y ningún otro equipo.
Esta malla deberá
lo
contrario
ser de
las
muy baja resistencia,
placas
no
tendrán
la
porque de
nitidez
que
que tenga
más
requieren.
El
grupo se
deberá
conectar
a la
malla
elementos activos en emergencia.
También puede
para los dos
lo justifican.
ser una
alternativa
tener grupo
tipos de carga, dependiendo si
separados
las potencias
212
Por ende, la
sala de generadores deberá
más
posible
cercana
transformación,
tierra
ya
a
para
la vez
la
ubicación
aprovechar
lo más
la
lejana
estar ubicada
de
la
malla
de
cámara
puesta
lo
de
a
de las habitaciones y
quirófanos para evitar el ruido.
Por
norma y por lógica, se deben
con
los
mejores
silenciadores
usar los tubos de escape
que
se
disponga
en
mercado para que no sea una molestia el funcionamiento
grupo.
Se
habla de
atenuar
el ruido
hasta unos
el
del
60 dB,
aproximadamente.
Esto implicará
el
más pérdidas que las
silenciador
dificultará
acostumbradas, porque
la salida
de
los
gases
de
escape.
IV.1.6.9
El grupo
Cargas del Grupo
no podrá
alimentar a
rayos X
porque como se indicó se trata de
ni al
tomógrafo,
equipos muy particulares
que no pueden mezclarse con las demás cargas.
Estos equipos
en caso
de suma
urgencia tienen
pero que no alcanzan para muchas placas.
baterías,
213
No deben
ser usados
en emergencia eléctrica
a menos
que
sea estrictamente necesario.
Las cargas que quedarán con servicio serán:
*
U.P.S.(que
involucra
a
todas
las cargas
bajo
su
protección y alimentación)
*
ascensores
*
calderos
*
bombas de agua e incendios
*
ventilación de presión positiva a quirófanos
*
iluminación parcial de áreas no esenciales
*
iluminación total de áreas esenciales
IV.1.6.10
Selección del Grupo
UPS on - line
Después
de analizar
Metropolitano
se
los
llega
motores
a la
que posee
conclusión
el
que
Hospital
no
existe
ninguno de un tamaño grande, tal que afecte al grupo, sin
embargo el U.P.S. es un grave problema.
Como se
explicó claramente,
su carga o
su potencia
debe
ser multiplicada por aproximadamente
2,5 a
potencia nominal
alternador del grupo
que requiere y
para dimensionar el
sumar el resto de
3,0 veces
la
cargas en emergencia que
no dependen del U.P.S.
Para el caso de esta selección
encuentra
en
menos
de un
el U.P.S. es de 40 KVA y se
80%
de
su
capacidad,
según
mediciones.
40 KVA * 0.8 = 32
KVA
32 KVA * 2.5 = 90
KVA
32 KVA * 3.0 = 96
KVA
Tomando el peor
de los
casos, se tiene
una carga de
100
KVA.
Las
demás cargas
funcionar
en
como
motores
emergencias
suman
e iluminación
180
que
KVA, según
deben
varias
mediciones en horas picos.
Por
lo tanto
un
altura de Quito y
alternador
de 280
KVA
efectivos a
la
un motor de 32 + 180 = 212 KVA serán los
adecuados.
Los
280 KVA efectivos no consideran las pérdidas en Quito,
que como ya se demostró son de alrededor del 20%
280 KVA * 1.20 = 336 KVA
alternador
350 KVA
212 KVA * 1.20 = 254 KVA
motor
250 KVA
Esta es entonces la selección adecuada y
económica para el
caso de tener un UPS on - line.
UPS off - line
En
este caso, la distorsión armónica
del UPS jamás afecta
al grupo, ni a la red pública.
Por lo tanto el cálculo es mucho más simple:
Carga total:
(40
*
0.8)
KVA
+
180
KVA
(resto
instalac ion)
Carga total:
El grupo
212 KVA
necesario
deberá cumplir
con esta
carga y
las
mismas pérdidas tipo 20%:
212 KVA * 1.20 = 254 KVA
Un grupo tanto
motor como alternador de
potencia de placa
250 KVA será el adecuado, cuando se tiene un UPS off-line.
23.6
Este
es el caso del Hospital
Metropolitano, pero el grupo
es de 400 KVA, y está subutilizado al casi 50%.
Como se aprecia, la
diferencia estriba
en el tipo de
UPS
que se use.
Es decir, se
ahorra en UPS y
en grupo, claro está
equipos son capaces de soportar transferencias
si los
en el rango
del UPS que se piensa comprar.
Solamente por
la
equipos,
y
UPS
virtud de
hacer los
grupo juntos
se
análisis tanto
puede
lograr
de
abaratar
costos en cantidades apreciables.
Si
los requerimientos
habrá
más
remedio
no lo
que
permiten,
gastar
para
pues entonces
tener
el
no
servicio
deseado.
IV.1.6.10.1
UPS
En
Análisis de Alternativas
on - line
primera
considere
instancia,
seleccionar
un
grupo
que
no
la distorsión del UPS, llevaría a una compra más
barata, sin duda, pero que no
serviría para satisfacer los
requerimientos exigidos por el cliente.
23. T
UPS
off - line
Aquí la ignorancia
no
afecta al
no pagaría ningún precio, porque el UPS
grupo,
pero
jugar a
inconcebible dentro de la ingeniería.
la
lotería, es
algo
OAPITUIJO
IV
IV _ 1.
IV. 3. - V
TRANSFERENCIA
DE
EN AI/TA Y BAJA
IV.1.7.1
FOTENCIA
TENSIÓN
Explicación
En instalaciones
muy extensas, como
por ejemplo un
grupo
de galpones o
una empresa floricultora, que
posea algunas
parcelas y que
tenga una infraestructura de
alimentación,
es
decir, tendido de
alimentar
dichas
a
cada
cables de
subconjunto,
instalaciones
para
alta o
bien
realizar
baja tensión para
conviene
la
utilizar
acometida
de
emergencia.
Además, por
lo general,
las cargas
ser de mayor envergadura, por lo que
opción
la
de instalar
un
grupo
puntuales, no
suelen
resultaría una pésima
pequeño
frente a
cada
carga.
Más
aún sabiendo
que
el factor
de utilización
carga es bajo e incluso con horario determinado.
de
cada
219
IV.1.7.2
Lo
Transferencia en Alta Tensión
importante
planearlo
es
bien
reutilizar
desde
el
los
recursos invertidos
principio
en
un
proyecto
o
en
construcción.
No se
sino
tiene ningún
pequeños
transformador general
para la
y múltiples transformadores
planta
de pequeña
y
mediana capacidad para las cargas individuales.
Esto es más
pero
caro que
presenta
contar con
un solo
innumerables ventajas
manejabilidad de
la red, aunque
de
transformador,
conflabilidad
requiere de una
y
acertada
construcción, mantenimiento y operación.
Exige
eso si
un transformador
voltaje de generación
adicional
para elevar
el
de los grupos hasta la alta tensión
requerida.
IV.1.7.3
Ejemplo
Una fábrica que
funciona bajo este concepto, es
una red interna
de alta tensión para
emergencia
es
la fábrica
ALES
fábricas más grandes del país.
de
decir con
servicio normal y de
Manta, una
de las
El
plano adjunto
trazado de
muestra
la red de
en
planta
a
alta tensión y
la
fábrica,
la ubicación de
el
los
diferentes galpones.
La capacidad instalada en transformadores de
de
3.450
KVA, sin
embargo
el consumo
pico, medido en varios dias muestra un
la fábrica es
más alto
en hora
consumo simultáneo
de menos del 50% de dicha potencia.
Es
por ello
que los
generadores pueden
tener
una menor
potencia instalada.
Además
los picos
son considerables
de potencias por
arranque de motores no
para ninguno de
los generadores que
la
u optimice su consumo
y
fábrica posee.
El momento que la
fábrica crezca
producción, se podrá notar en un amperímetro colocado a
salida
del
generadores
protege y
tablero
o
de
simplemente
será el
paralelismo
saltará
indicador para
el
pensar
de
los
breaker
la
grupos
que
los
en comprar
más
grupos de acuerdo a los requerimientos increméntales.
El hecho de tener
necesidad
varios grupos y no uno solo,
de contar
con un
tablero
permitir la sincronización manual o
un sincronoscopio.
implica la
de paralelismo
para
automática en base
a
221
Así pueden entrar 1, 2, 3, 4, 5 ó más grupos,
de acuerdo a
las necesidades de la fábrica.
Para
los
consumos
transformadores
a
120
de relación
Volts
se
tienen
220/120 Volts
pequeños
del
tipo seco
simplemente.
E.E.
13.2 KV
T1
13.2KV/440 V
/-\1
<ZJ 460 V
13.2KV/460'
T3
13.2KV/220V(
13.2KV/220V
G2 220V
>T4
G3
<~>600 V
13.2KV/600 V
-QD
T5
Ilus. IV.10
Alternativa
de
Transferencia
Tensión ( múltiple )
en
Alta
E.E.
222
22.8 KV T.T.
T1 A 22.8KV/460V
460V/22.8KV
TO
T2
QD
22.8KV/22 )V
T3
O
22.8KV/4-40V
Ilus. IV.11
Alternativa
de
Transferencia
en
Alta
Tensión ( única )
IV.1.7.3
Sin
duda
Transferencia en Baja Tensión
esta
alternativa
transmitir corrientes más
calibres de los
es
más
costosa
altas a voltajes más
porque
al
bajos, los
conductores aumentan ostensiblemente y las
lineas son más pesadas.
Sin
embargo,
cuando
construida sólo
la
queda
instalación
acomodarse a
ya
se
encuentra
las circunstancias
y
aprovechar lo previamente invertido.
El
diagrama
unifilar
conexión que
adjunto
debe tener el
por medio de una
explica
claramente
grupo o grupos para
transferencia manual
la
abastecer
o automática a
una
hacienda floricultura, por ejemplo.
Las acometidas
través
de
a cada
pequeños
una de las
tableros
parcelas se
con
sus
la hace
a
correspondientes
breakers a cada circuito particular.
Para protección
de todo
seccionada cada cierta
propagación
de
el
sistema,
la linea
cantidad de metros para
eventuales
fallas en
la
debe
ser
impedir la
acometida tanto
normal como de emergencia.
Cuando
la
potencia
transformador,
energía
para
se
del
grupo
es
deberá
tener
cuidado
y monitorear
que
no
salten
la corriente
menor
que
sus protecciones
en
que
la
economizar
entrega el
y
se
del
grupo
tengan
más
problemas en emergencia.
Cuando
se
realizan
acometidas
de
este
tipo,
variadas alternativas como son las siguientes:
existen
224
a)
Tener
algunos
galpones
grupos generadores
y pretender
dispersos
conectarlos a
por los
la red de
baja
tensión.
Esta
idea
seré
reguladores de
intervenidos
lógica
en
el
caso
voltaje de todos los
de fábrica
paralelo, porque de
o
previo
de
que
los
generadores sean
a su
trabajo
lo contrario, sin ningún
en
tipo de
ajuste en su tarjeta reguladora, el funcionamiento
en
paralelo será imposible.
b)
Tener los
grupos generadores concentrados en
patio y desde
un solo
allí sincronizarlos y conducirlos
a la
red de alta o de baja.
Para
esta
opción
anterior, con
más
la única
fácilmente
manualmente
se
requiere
misma
facilidad de
monitoreados por
puede
la
controlar
una
condición
que pueden
ser
persona, quien
desbalances
de
carga
indeseables.
c)
Tener un solo
grupo para usarlo en
una transferencia
en alta o en baja con un tablero general.
22S
Es
lo
más
técnico,
versátil. El mayor
fácil,
barato,
aunque
problema es cuando se
minima, el grupo estará funcionando casi
poco
tiene carga
en vacío, lo
cual es perjudicial para su vida útil.
Sin embargo,
esta
opción
evita
los
problemas
del
paralelismo.
ACOMETIDA
RED PUBLICA
13.2 KV
CARGA
,
13.2
KVA1300 KVA
220VIQ!-|
CARGA
CARGA
GEN
500 «VA
Ilus. IV.12
Alternativa
de
Transferencia
Tensión (Unifilar Florícola)
en
Baja
226
IV.1.7.5
Dos o más
pueden
Paralelismo de Grupos Generadores
generadores de AC de
ser
operados
en
igual o distinta potencia,
paralelo
si
se
cumplen
cinco
condiciones fundamentales:
1)
Voltajes iguales
2)
Mismas caídas de voltaje
3)
Mismo número de fases
4)
Frecuencias iguales
5)
Secuencias de fases iguales
El problema con
un
riesgo de
carga,
lo
los generadores en paralelo es
que
cual es
se
una
salgan de
estabilidad
molestia para
que existe
y boten
un sistema
la
que se
encuentra en emergencia.
La pérdida
de estabilidad
se produce cuando
desconecta una carga grande en comparación
se conecta o
con la potencia
y respuesta del grupo.
Una de
las causas es el
desbalance que se produce
fases, al salir o entrar cargas monofásicas.
en las
Además presenta
una gran
entrar en servicio,
dificultad y
luego de un apagón,
cumplirse todas las condiciones
que
no debe
demora notable
en
ya que tienen que
arriba estipuladas, además
existir ningún desfasaje
para poder entrar a
servir a la carga.
1000KVA
450(0*
ENVASES
SOCIO*
SOflXDO
OFICINAS
r
mttriock a» traMfemtcio
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K.
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13.2 KV
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1J200/220V
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220 V
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—00
S«10fl KV»
13200/220V SOLVEKTES
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300 KW
(JÍ>^
Ilus. IV.13
^
f
'tabo/áóvl
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400 K«*
n£^
^
2ÜS
\S
tfStt
d
i
100 KVM
1
/*
sa
n
*
Unifilar Fábrica Ales Manta
Alta Tensión 13.2 KV
13.2 KV
220 V
22S
G R U P O S
Ilus. IV.14
Ubicación y
Longitudes
a
cubrir
por
los
Alimentadores en Fábrica Ales
En
cuanto a
tratar de ser
tengan
curvas
parecidas.
los
governors de
los equipos,
en lo posible del mismo
características
de
estos
deben
tipo, y que los GMG
caída
de
voltaje
229
Lo lógico cuando
que
se tienen varios grupos
en paralelo,
es
la regulación de caída de voltaje sea igual para todos
hasta un 3%.
La otra
posibilidad es
regulación del 0%
que uno
y los demás
solo patrón que asuma
de los
grupos tenga
del 3%, para que
las diferencias
una
exista un
de potencia que
se
producen al variar a carga dentro de rangos aceptables.
existir dos
Nunca deben
o más grupos
con una
regulación
del 0%.
Solamente
uno
de
ellos
característica, porque
puede
de existir
encontrarían
realizando
demás
ciclo interminable
en un
monta, pero
consumo de
estar
a
esa
más, permanentemente se
ajustes que
que sin embargo
regulado
de
harían variar
transitorios de
a los
poca
incrementarían enormemente el
combustible y entregarían
una frecuencia y
un
voltaje no aptos para el servicio que se requiere.
En
el caso
de tener governors
funcionamiento,
de algunos de
puede ser
procedencia y
imprescindible una
ellos en avance
compatibles con la mayoría.
de distinta
o en
calibración
atraso, tal que
sean
23O
Esto se
donde
puede verificar
se
deberán
en velocidad de
poner en
fase
relantí, que
los grupos
es
que quieran
entrar en paralelo.
[19]
El paralelismo de grupos se puede dar de dos maneras:
a)
Cuando
los grupos arrancan simultáneamente y toman la
carga juntos.
b)
Cuando
uno de
otros deben
ellos está alimentando
entrar porque
existe un
la carga y los
aumento en
los
procedimiento
es
requerimientos eléctricos.
En
cualquiera
de
los
dos
casos
el
similar.
Se usan luces
de sincronismo para determinar si no existen
diferencias de frecuencia y de secuencia.
[2] pág. 19 - 21
231
r\ - .
c
o
-
,
BARRA
,
/
COMÚN
^
Ii
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"" 1
< t^^^
~~
'—- SWITCH PRINCIF
\_,— SWITCH DE SINCRONISM
UMPARA DE SINCRONISMO
Ilus. IV.15
Actualmente
Sincronoscopio Manual
existen
equipos
automáticos
realizar la maniobra, con posibilidad de
capaces
de
modo manual, sólo
fijándose en las luces indicadoras.
El
modo
automático,
en
cambio
se
realiza
en
controles electrónicos que detectan variaciones en
base
a
voltaje
y frecuencia y los compensan por realimentación negativa.
IV.1.7.6
Comentarios
Cuando se
trata de decidir entre una
tensión, se debe intentar
no se antepone
línea de alta o baja
utilizar lo existente si es
técnicamente ni económicamente a
que
una mejor
solución.
Definitivamente, mientras
mientras
más distancia
más potencia
exista entre
consumidor más grande, la
esté involucrada y
la
generación y
el
línea de alta tensión tendrá una
supremacía absoluta.
Sería
en
vano analizar
sensibilizar
distancias
único
una
un ejemplo
ecuación
numérico o
general
para
tratar de
diferentes
y potencias ya que cada caso es particular y lo
que se logra
al generalizar
es evitar
el análisis
que cada caso requiere.
Los
parámetros
identificar
montajes,
dados
los
son
suficientes,
elementos,
distancias, etc.,
tales
para
luego
como
llegar a
se
deben
conductores,
comparar
dos
alternativas poco claras.
Vale aclarar que
tipo
de
generación
una de las cosas
instalación
y
usarla
es
que
más importantes de este
se
racionalmente,
sitios precisos donde es requerida.
logra
claro
optimizar
está
en
la
los
233
CAE>ITUUO
IV
IV _ 2
IV-2-1
INDUSTRIA
IV.2.1.1
La
TEXTIL
"La Internacional", Reseña Histórica
Internacional, es
la
fábrica
textil más
grande
del
país.
Incluso
exporta tela
y
confecciones
al Canadá
y
otros
países.
Hasta hace
otra
en
pocos años las
la Mitad
capacidad.
laborales y
Sin
Mundo, funcionaban
embargo,
a la
colombiana, se han
a una
del
dos fábricas, una
debido
a
competencia de la
en el sur
al tope
múltiples
sola fábrica,
la del norte
de su
problemas
industria asiática
visto obligados a reducir
de Quito,
y
y
su capacidad
pero con
la
maquinaria más moderna.
Esta planta del norte tiene 21 años de existencia.
Actualmente posee
alimentación de
tres fuentes como son:
energía eléctrica desde
Empresa Eléctrica
(Vindobona)
Planta Hidráulica
Grupos Generadores a Diesel
IV.2.1.2
Planta Hidroeléctrica
La planta hidroeléctrica
demanda de la
en ciertos
es capaz de cubrir
fábrica por espacio de
meses
solamente, dado
utilizado es ínfimo,
el 100% de la
algunos cortos
que el
caudal del
días
río
además de no contar con un reservorio
adecuado.
Sin embargo, resultan impresionantes los beneficios
que de
este río de aguas servidas se obtienen.
Se
presentan
a
continuación
los
resultados
de
las
estadísticas realizadas desde el año 1.990 inclusive.
En
ellos
contribución
se
pueden
anuales
apreciar
y
los
mensuales
de
porcentajes
de
cada
fuente
de
en
año son
muy
generación eléctrica.
Como
se apreciará,
los
valores
de año
diferentes debido a las condiciones del río.
235
El clima es
tan cambiante, que resulta difícil
estimar la
generación que se obtendrá mes a mes.
Los
meses de
pluviosidad,
enero a
pero
mayo, suelen
tampoco
es
ser los
de más
alta
este
un
indicador
muy
de
los
Consumos y
sus
confiable.
Ilus.IV.16/17/18/19/2O
Gráficos
Fuentes
Referencia: Estadísticas Internas
Año
1.99O
FUENTES DE ENERGÍA
AÑO 1.990
100
90
7
5
6
8
MESES DEL AÑO
•ETQSA
•VNDOBONA
•DESEL
10
12
AFios
1.991
-
1.992
FUENTES DE ENERGÍA
AÑO 1.991
100
5
6
7
11
a
10
12
MESES DEL AÑO
•EZQSA
•VNDOBONA
•DESEL
FUENTES DE ENERGÍA
AÑO 1.992
1 nn
3
Qf\
D
nn -
d ?n ¡ 70
Q
60 "
y
1 ¿n< L
8 4U
H
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JU
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a
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9
MESESDEÍ.AÑO
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f^'
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—
N
r—.(^
1
,
'
... ' T
si
c
1
11
1D
1z
23-7
Años 1.993
-
1.994
FUENTES DE ENERGÍA
AÑO 1.993
4 nn
S
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DE ENERGÍA
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Ilus. IV.21/22
Resúmenes
FUENTES DE ENERGÍA
PERIODO 1.990 - 1.994
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CONSUMOS DE ENERGÍA
PERIODO 1.990 -
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LA INTERNACIONAL
2600 m.sn.m
239
CHIMENEA DE PRESIÓN
I
DESARENADOR
„
2x(70mxl2n«8m)-13.440m?"
L/T
13.200V.
DELTA 3HLOS
\O
CASA DE MAQUINAS
2000 m.sn.m.
Ilu5.IV.23
Ubicación de la Obra Hidráulica
REGADÍO
24O
En
los gráficos se puede ver
va
desde un
50% hasta
un
que la generación hidráulica
75% del
consumo
anual en
el
período estudiado.
Podría existir
de
más contribución
las tres turbinas
se quemó
hidroeléctrica, pero
hace algunos años
una
y no ha
sido repuesta.
IV.2.1.3 Características y Condiciones Hidráulicas
*
Salto neto
575 m
*
Longitud de la tubería de presión.... 1.710 m
*
Reservorio
*
Diámetro tubería
650 mm
*
Diámetro válvula
250 mm
*
Consumo de cada tubería
0.3 m3/s
*
Autonomía
2 horas
*
Longitud de la línea
5 km
*
Longitud del camino de acceso
20 km
*
Tiempo de acceso
45 minutos
*
Altura de la fábrica
2.700 msnm
*
Altura turbinas y generadores
2.100 msnm
*
Línea de transmisión ( 3 fases )
*
Voltaje de Generación
13.440 m3
delta
400 Volts
241
Datos Generador:
Marca: Reílance Typ DG 144/6
D Gen
400 V
2600 A
factor potenciado.83
1200 U/min
Vexct= 84 V
60 Hz
lexct = 95 A
Aislamiento = F
Año = 1.971
Datos Turbina:
Marca:
VOITH
H = 550 m
Q = 0.341
n = 1.2000 rpm
P = 1.618 kW
Año 1.971
Paletas: Pelton
Cada turbina posee un regulador de
velocidad de emergencia
ante pérdida de carga y un solo inyector por turbina.
Excitatriz de DC, antigua.
La
casa de
turbinas,
relación
2
máquinas está
generadores,
400 V
pertinentes.
/
constituida
actualmente por
1 transformador
13.2 kV
y
todas
de
5 MVA
2
de
las protecciones
242
Además
se cuenta
con un
sincronoscopio,
para enviar
la
generación de las dos turbinas en paralelo por la línea.
IV.2.1.4
La
carga
Tipo de Cargas
de
textil como
la fábrica
está
son hiladoras
compuesta
y tejedoras,
por
maquinaria
pero también
hay
compresores, bombas pequeñas, ventiladores, etc.
En
general, la mayor proporción de
horas del día sin
demanda es
ella funciona
interrupción, por
bastante plana
y
lo tanto la curva
constante,
lo cual
bueno, porque implica que no hay arranques
desde
el
punto
convierten
en
un
de
vista
de
consumidor
la
las 24
con
muy
preocupantes y
Empresa
seguro
es
de
Eléctrica
un
se
factor
utilización de las redes muy alto, sino fuera porque
de
tiene
autogeneración.
La fabrica trabaja (365 - 17) días al
año, 24 horas al día
a excepción de 8 horas los domingos en la noche.
No
existen
motores
grandes,
ni
pronunciados, porque las máquinas
arrancadores, pues
necesitan
ser máquinas textiles.
arranques
fuertes
ni
tienen motoreductores
tener arranques
suaves
y
por
243
IV.2.1.5
Instalación y Acometida
La cámara de
transformación de la EEQSA está compuesta por
4 transformadores de 1.100 KVA cada uno.
Es decir, 4.4
MVA en total,
cuando la carga máxima
es de
apenas 2.4 MVA.
IV.2.1.6
La
fábrica
Grupos a Diesel
cuenta
diesel, actualmente
además
con
3
grupos
generadores
a
en funcionamiento, uno
de 1.000 KW
y
dos de 500 KW cada uno.
Dada su edad, 14 años, y la altura
la
mala ventilación en
gases, la potencia
el recinto
efctiva será
sobre el nivel del mar,
y el
a lo
pésimo escape de
sumo un
placa.
Entre los 3 entregarán 1.200 KW como máximo.
70% de
la
E.E.Q.S.A.
244
13.2KV
/^
ii
i
^
i
i
^
\
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J
1100KVA
S 13.2KV
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1100KVA
S 13.2KV
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1100KVA
S 13.2KV
=T220V
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í
í
llOOKVíí
¿S13.2KV
1
13.2KV
VINDDBQNA
GRUPOS
DIESEL
1
• •
HILATURA
Ilus.IV.24
TEJEDURÍA
Diagrama Unifilar
TENIDO
OFICINAS
COMEDOR
ILUMINACIÓN
245
IV.2.1.7
Sincronismo
La EEQSA nunca entra en
la fábrica, debido
entrega:
lograr
a que las condiciones
voltaje y
conflabilidad
paralelo con la autogeneración
frecuencia,
en el
sector,
ni
de calidad de su
hablar de
hacen
de
que sea
la
muy
pésima
dificil
el sincronismo, por lo que se ha optado simplemente
por asignar ciertos breakers
a la
energía de la EEQSA,
o
en su defecto, carga total.
Como muestra
diferencia de
del deficiente servicio
voltaje entre
se ha detectado
pares de
fases de
600 V
una
al
nivel de 13.2 KV de la acometida.
IV.2.1.8
Necesidad de una tercera turbina
La fábrica instaló
KW nominales,
quemó
en marzo de 1.975,
pero en
octubre de
y explotó afectando
3 turbinas de 1.500
1.987 una
de ellas
se
a las otras dos, ya que desde
ese día tienen mucha vibración.
Las dos
restantes llevan
ininterrumpidamente,
al momento
salvo
las
19 años
funcionando
paralizaciones,
por
mantenimiento, rotura de la tubería de presión y estiajes.
246
La
mayor
necesidad
pequeñas variaciones
voltaje
y
la
se
nota
de la
en
el
hecho
carga en la
frecuencia, aunque
dentro
de que
ante
fábrica, varía el
de
rangos
muy
aceptables:
Voltaje :
+3.5 %
-2.5%
Frecuencia:
59.7 Hz
60.1 Hz
(Mediciones hechas en un día normal)
Lo
que sucede es
que se
nota que
que esta
variación es
las turbinas están
continua, por lo
al tope de
su actual
capacidad.
De
cualquier
manera las
depreciadas, ya
un máximo
tipo
dos
que la Ley
de 10
años para
turbinas
están
totalmente
de Régimen Tributario
depreciar un
permite
activo fijo
del
instalación o maquinaria. (Art.17, numeral 6, literal
a, inciso ii).
Sin embargo,
ya que
condiciones y con
vida
se encuentran
funcionando en
buenas
un óptimo rendimiento económico y que la
útil de un generador hidráulico es de 50 años, tienen
turbinas para rato.
Por
ejemplo,
cuando
hay
mucha
desechada, y es usada para regadío
de la hacienda.
agua,
ésta
debe
ser
de la plantación frutal
Z4V
El hecho
toda el
disponen
de tener una
agua
tercera turbina permite
disponible, dado
es Ínfimo,
además
que el
aprovechar
reservorio de
sería más
que
económico realizar
mantenimientos más seguidos sin necesidad de
EEQSA y mantener una obligación económica
recurrir a la
por alta demanda
de potencia, todo un año.
Aún cuando durante
dos
turbinas,
muchos días el agua
una
gran
parte
no alcanza ni para
del
tiempo
se
está
desperdiciando esta agua.
Otra observación
adicional es
la de
mejorar la
bocatoma
para que pueda entrar más líquido y/o
ampliar las piscinas
de decantación
reservorios con
para que
actúen como
una
mayor autonomía.
Todo
lugar
planta
esto con
miras
a la
ampliación que
en la fábrica debido a la
del sur
y
por
está
teniendo
terminación y venta de la
otro lado,
como
respuesta a
análisis económicos que se presentan en este informe
demuestran las
bondades de la
utilidad de reinvertir.
los
y que
generación hidráulica y
la
248
IV.2.1.9
La
Subproductos de la Generación
generación hidráulica que posee La Internacional, tiene
como
subproductos el agua turbinada y el agua que entra en
exceso en las piscinas decantadoras.
La primera se bombea hacia
cultivos en la parte baja de la
hacienda.
La
segunda
media
se encauza
por
de la hacienda, que
canales de
riego en
la zona
produce árboles frutales que se
venden a los trabajadores de
la fábrica y en el
pueblo de
San Antonio de Pichincha.
Cabe anotar que en
que tener
el sector no llueve muy seguido, por lo
árboles frutales
es bastante
exótico para
esa
zona, posible sólo gracias al riego artificial.
La hacienda
árida
a pesar
de su considerable
extensión es
muy
e inaccesible, tanto es asi que los encargados de la
casa de máquinas
cambian de turno
cada 8 días,
por 8
vacación en el más completo abandono de la civilización.
de
249
IV.2.1.10
Comentarios Generales
Las grandes empresas consumidoras de energía
se debaten en
la encrucijada
a comprar
de la
autogeneración frente
la
energía a la EEQSA.
Cuando se
da la
autogeneración, no
el Municipio y otros
sino también
sólo pierde la
EEQSA
destinatarios que ya se
detallaron en el Capítulo III.
Sin
embargo, el riesgo es grande, porque si los equipos de
autogeneración
imprevisto,
se
las
dañan
o
sufren
cualquier
consecuencias pueden
ser
muy
tipo
de
graves
y
costosas.
Además la inversión
inicial es fuerte y difícil
de asumir
en muchos casos.
Pero hay empresas a
las que suerte
les sonríe, y este
es
el caso de La Internacional.
Cuenta con
nominales
generación hidráulica de 2 turbinas de 1.500 KW
en
una
hacienda de
su
propiedad,
de
Vindobona, cerca de la fábrica.
El acceso a la casa de máquinas es difícil y agreste.
nombre
250
Si
la
del
idea original
camino
de
acceso,
justificado, pero
(en
hubiese contemplado
desuso hace
la
inversión
resulta que el
20
años),
la construcción
se
habría
antiguo camino a
Ibarra
cruza la
jamás
hacienda
y pasa
a
metros de donde hoy se ubica la casa de máquinas.
Otra
feliz coincidencia la constituye el túnel hecho en la
montaña,
realizado
concluida su obra
por
un soñador
y planes de dotar
que
nunca
pudo
ver
de energía elécrica a
todo el sector norte de Quito y San Antonio de Pichincha.
Este
túnel permite que una parte del caudal del río Monjas
cruce
la
montaña
desarenadoras,
pesados se
y
donde
llegue
por
precipitan o
a
dos
decantación
se quedan
grandes
piscinas
los elementos
en barreras
más
metálicas
flotantes.
El
agua que supera el proceso corre
por un canal hasta la
chimenea de presión y cae por una tubería de
cm de diámetro
hasta la casa de
presión de 65
máquinas, una altura neta
de 575 metros, según datos de los técnicos.
Estas
turbinas en
1.200
r.p.m.,
menos,
para
adecuado.
particular,
necesitan un
turbinar
el
que
salto
agua
y
giran tan
neto de
generar
rápido,
550 m
al
a
por lo
voltaje
IV.2.1.11
Un breve
Análisis Económico
análisis económico
mostrará las
bondades de
la
autogeneración hidroeléctrica en este caso particular.
El
costo
totalmente
de
mantención
depreciadas,
de
por
las
turbinas
hoy
mantenimiento,
en
día
operarios,
transporte, etc, no va más allá de 10.000 USD anuales.
En cambio el KW-h de la EEQSA le cuesta a la empresa
0.1 USD.
El ahorro en estos cuatro años en que existen datos es de:
ASO
KW-H HIDROELECT.
AHORRO
DOLARES
1.990
933.198
97.000
1.991
1' 080. 501
113.000
1.992
l'OBl.116
113.000
1.993
1' 262. 609
132.000
1.994
1' 569. 269
164.000
Por lo tanto el ahorro total fue de:
619.000 - (10.00O x 5 años) = 569.OOO USD
El precio de la tercera turbina
presupuesto Hoescht
Eteco,
anteriormente), por lo
es de 500.000 USD
quien sumistró
(según
las otras
dos
que ésta se depreciaría en menos de
5 años.
Hay
que
tomar
en
cuenta
que
llevan
19 años
de
funcionamiento y de ahorro.
No hace falta
un análisis
detallado para darse
cuenta el
gran negocio que la generación hidráulica constituye.
253
CAPITUUO
IV
IV" - 2
IV_Z_Z
USTDUSTRIA DE GASEOSAS
IV.2.2.1
La
Introducción:
fábrica de
presupuesto de
gaseosas Fruit
ante el
conocimiento de un
ampliación de su cámara
de transformación,
que ascendía a 30 mil dólares
pensarlo
dos
veces
emergencia de 350
potencia
ya
emergencia, se
la
aproximadamente, realizó sin
compra
de
dos
KW, para que junto a
existentes,
dedicados
generadores
de
otros dos de menor
actualmente
encarguen de autogenerar
para
la energía de
la
fábrica durante 8 horas diarias por 6 días a la semana.
Áreas
como
iluminación
permanentemente conectadas
noche sería inconcebible
tan
poca carga, tan
a
exterior
la EEQSA
tener un
dispersa y
permanecerán
porque durante
grupo funcionando
además una
los vecinos que no tardarían en reclamar.
la
para
molestia para
Además
cada tablero
generadores
manualmente
que será
tendrá
a la
la
EEQSA en
alimentado
posibilidad
caso
de
por los
de
grupos
conmutarse
mantenimiento de
su
grupo particular.
TV.2.2.2
Carga Instalada
Las líneas de
producción que tiene la
fábrica Fruit y los
correspondientes generadores asignados son:
1)
Línea 60 cm3
Tablero Bombas Agua
Generador Cummins
Líneas de Jarabes
230 KW (existente)
Oficinas
2)
Línea Agua Imperial
Generador Nuevo 1
350 KW Caterpillar
3)
Litro 1 1/4 A y B
Generador Nuevo 2
350 KW Caterpillar
4)
5)
Línea COz
Generador Caterpillar
Línea 50 cm3
260 KW (existente)
Oficinas
Sin generador
2SS
De las primeras
ellas pueden
cuatro líneas de producción,
funcionar simultáneamente
sólo dos
en la
de
actualidad,
pues el transformador no da más abasto.
La
fábrica al querer aumentar su producción y no su cámara
de transformación, no podrá, abastecerse al
100% de la red
pública.
El
abastecimeinto será
solamente
por
áreas y
alternada, cuando se requiera mantenimiento en
en
forma
cada uno de
los grupos generadores.
Cada
generador puede
arranques
en potencia
no pronunciados,
sin
aunque si
problemas con
los
repetitivos de
sus
correspondientes líneas de trabajo, como se
explica en los
unifllares.
La
opción
realizar
de
hacer
un
común
de
la transferencia en baja tensión
transformador
fue
desestimó las
ventajas
existencia
patio
de
un
desechada
área
que
por
esto
adecuada
generador y tanto ruido juntos.
el
tenía
para
generadores
y
a la salida del
cliente,
y
alegó
albergar
quien
la
no
tanto
2S6
Lo importante es
que se realizaron mediciones
suficientes
para determinar exactamente cuál generador debía
qué línea de producción y
corrientes picos
abastecer
como se comportaría durante
las
de los arranques bastante repetitivos que
tiene cada una de las líneas que producen las gaseosas.
IV.2.2.3
Medición
de
Picos
de
Corriente
en
Línea de Producción
Linea 1)
ii>ico
= 540 A
205
grupo
= 230 KW
288 KVAcm&xlmo e-rr
Los 205 KVA de arranque pueden ser soportados por un:
grupo de 200 KW con un 15% de caída de voltaje,
grupo de 125 KW con un 20% de caída de voltaje,
grupo de 100 KW con un 25% de caída de voltaje,
grupo de
60 KW con un 30% de caída de voltaje.
Linea 2) i^ico
grupo
= 800 A
305
= 350 KW
438 KVAcmáximo
cada
Los 305 KVA de arranque pueden ser soportados por un:
grupo de 250 KW con un 15% de caída de voltaje.
grupo de 150 KW con un 20% de caída de voltaje.
grupo de 125 KW con un 25% de caída de voltaje.
grupo de 100 KW con un 30% de caída de voltaje.
Linea 3)
ipioo
= 800 A ......... 305
grupo
= 350 KW ......... 438 KVAcm&xitno arranque)
Los 305 KVA de arranque pueden ser soportados por un:
grupo de 250 KW con un 15% de caída de voltaje.
grupo de 150 KW con un 20% de caída de voltaje.
grupo de 125 KW con un 25% de caída de voltaje.
grupo de 100 KW con un 30% de caída de voltaje.
Línea 4)
i^ico
= 600 A ......... 230
grupo
= 260 KW ......... 325
KVAcm&xlmo
Los 230 KVA de arranque pueden ser soportados por un:
grupo de 230 KW con un 15% de caída de voltaje.
grupo de 150 KW con un 20% de caída de voltaje.
grupo de 100 KW con un 25% de caída de voltaje.
grupo de
80 KW con un 30% de caída de voltaje.
230KW
CUMMINS
170A
»
E.E.Q.
208V
E.E.Q.
270A
TTM
o
C O R R I E N T E S
MÁXIMA:
NORMAL:
540A
470A
UNEA 60cm3
JARABES
OFICINAS
BOMBAS
ARRANQUES
GEN 350KW
NUEVO 1
„,....
800A
E.E.Q.
208V
TTM
•o
C O R R I E N T E S
MÁXIMA:
NORMAL:
800A
570A
Ilus. IV.16/17
ARRANQUES
LINEA AGUA
IMPERIAL
Diagramas Unifilares de Líneas 1 y 2
259
GEN 350KW
NUEVO 2
400A
800A
©220V
E.E.Q.
E.E.Q.
400A
TTM
TTM
C O R R I E N T E S
MÁXIMA:
NORMAL:
800A
500A
ARRANQUES
UNEA 1
GEN 260KW
CATERPILLAR
UNEA 1
A
1/4
go
1/4
330A
bUUA»
E.E.Q.
E.E.Q.
270A
TTM
TTM
C O R R I E N T E S
MÁXIMA:
NORMAL:
600A
350A
ARRANQUES
LINEA C02
Ilus. IV.18/19
UNEA 50 cm
Diagramas Unifilares de Lineas 3 y 4
2GO
IV.2.2.4
En
Subproductos de la Generación
esta
instalación
racional los
sería
el
no se
puede
subproductos de la
humo
con
aprovechar
de
manera
generación a diesel
calorías
que
se
produce
como
de
la
combustión.
Esto debido a que las máquinas se encargan por
realizar todos los procesos de calefacción
requieren dentro
son
muy
del proceso de
reducidos,
ya
que
sí solas de
cuando éstos se
producción en serie,
más bien
se
tienen
que
torres
enfriamiento de agua en vez de calentamiento de la misma.
Por lo
tanto, no se
justifica en cuanto a
trabajo y peor
en cuanto a inversión.
IV.2.2.5
Análisis Económico
La planilla mensual promedio de energía eléctrica
es de 15
mil dólares, que debe pagar esta fábrica.
Con
la
ampliación
tarifa subiría a
anuales.
de la
cámara
más de 20 mil
de
transformación,
la
dólares mensuales, 240 mil
261
El
precio de
todos
incluyendo los
los
grupos
existentes, que
que
posee
se encuentran
la
fábrica,
en perfecto
estado, es de:
grupo 260 = 46.410 USD
grupo 230 = 44.594 USD
grupo 350 = 61.160 USD
grupo 350 = 61.160 USD
213.324 USD
Realizando un
análisis de
que
capaz de soportar
un grupo
juntas (imposible que se
costo es de:
En
las corrientes
picos se
tiene
todas las corrientes pico
dé), sería
uno de 900 KVA, cuyo
139.700 USD
definitiva un
gran ahorro
si
se realizaban
estudios
simples como este, antes de comprar a ciegas.
Sin
duda que la
segunda
es más
primera opción
barata como
aceite, filtros, switches de
es más
versátil, pero la
precio inicial,
combustible,
transferencia, mantenimiento,
etc.
Sin embargo, se hará el análisis para el caso real.
262
Analizando los costos de
operación con
la EEQSA y los
de
autogeneración, se llega a los siguientes valores:
EEQSA:
240 mil dólares anuales (moneda constante)
GRUPOS:
213.324
USD +
Instalación =
250
mil dólares
(inversión inicial)
Funcionamiento
8
horas
diarias, 6
días
por semana,
4
semanas por mes = 192 horas/mes
El consumo
para cada
de combustible promedio
uno de
los grupos
es de 20
(4 en total)
galones/hora
a la
potencia
nominal.
[17]
pag. 1
GASTOS MENSUALES:
Consumo Combustible:
DOLARES
18.432
20 Gl/h x 192 h/mes x
4 grupos x 1.2 USD/G1
Aceite:
(c/200 horas
290
10 Gl)
(7.21 USD/G1) x 4 grupos x
10 Gl x 1 vez por mes c/u
263
Filtro Aceite:
(c/200 horas
31
7.7 USD/filtro) x
4 grupos x 1 vez al mes c/u
Filtro Aire:
122
(c/400 horas)
(61.21 USD/filtro) x 4/2 grupos
Repuestos:
100
Mano Obra:
300
T O T A L :
19.275
DOLARES
Gasto mensual aproximado por los 4 grupos: 19.275 USD
Gasto Anual será de unos: 231.300 USD
A las 17.000
de
horas de
un overhaul
funcionamiento en PRIME,
completo del
motor de
es tiempo
cada uno de
los
grupos y cuesta unos 6.500 USD.
Funcionando unas 192 horas/mes, vienen a ser unos 7 años.
6.500 USD/overhaul x 4 grupos = 26.000 USD
264
IV.2.2.5.1
Flujo de Fondos
Para los grupos se considera
mil
USD, un
completo de
gasto
anual
una inversión inicial de
de 231.300
26.000 USD, más
USD
unos 10.000
pagos a la EEQSA por iluminación
y un
250
overhaul
USD anuales
por
exterior y paralizaciones
de los grupos.
GENERADORES:
0
1
2
250
3
4
5
6
7 8 9
1 0 1 1 1 2 AffOS
240
240
270
(en miles de dólares)
En cuanto a la
mil
EEQSA, se tendría
un pago anual de
240
USD, además de la necesaria ampliación de la Cámara de
Transformación que fue cotizada en 30 mil USD.
E.E.Q.S.A.:
8
O
9
10
Lo
o /in
)
^Ar\ A r\n miles de dólares)
11
12
AffOS
26S
Para realizar la
comparación de alternativas, se
el Método del Valor Presente Neto, muy apropiado
empleará
para este
tipo de análisis comparativos en moneda constante.
El
análisis
se hace
segundo overhaul,
para
13 años,
que no resulta
es decir,
antes del
lógico realizar, ya
que
más aconsejable será renovar el parque generador.
VALOR PRESENTE NETO:
GENERADORES:
V.P.N.
= 250 + 2 4 1 . 3 * —(1*0.15) 13 - 1
+ 2g * (1+0.15)- 7
(1+0.15) 13 * 0.15
Ecuación IV.15
V.P.N. • 1'606.000 dolaras en gustos de funcionamiento
E.E.Q.S.A.:
V.P.N.
= 30 + 240 *
(1+0.15)" - 1
(1*0.15)» * 0.15
Ecuación IV.16
V.P.N. - 1^69.955 dólares en pagos a 2a E.E.Q.S.A.
266
IV.2.2.6
Comentarios
Para este caso NO conviene la autogeneración.
El
mayor valor
en
gastos
de las
relaciones
anteriores
corresponde a los gastos por autogeneración.
Este mismo caso fue analizado en
su momento (principios de
1.994) y el resultado fue totalmente distinto.
La autogeneración convenía
enormemente dado que
el precio
del diesel era de 0.8 USD, pero actualmente es de 1.2 USD.
En todo caso, un
como en
para
nuevo cambio
tarifas eléctricas
de precios tanto en
obligará a
determinar la conveniencia
o no
un nuevo
de la
diesel
análisis
operación de
autogenerac ion.
Estos
son
los
riesgos
de
la
inversión
en
un
país
económicamente inestable.
Peor aún cuando primero se compra y luego se analiza.
Y
por contradictorio
estatal se pide a
que
parezca,
las fábricas
crisis energéticas, generando
de parte
del
que ayuden en las
sector
anuales
su propia electricidad en la
medida de lo posible, pero con qué incentivo?
26-7
CAPITUIJO
IV
IV _ 2
IV_2_3
HIDRÁULICA:
COMPRA—VENTA—TRUEQUE
IV.2.3.1
La Misión
que
H.C.J.B.:
HCJB es una
evangeliza
emisiones
en
radiales
Reseña Histórica
Fundación Cristiana
el
mundo
gracias
entero
a
una
a
Norteamericana
través
de
las
infrestructura
de
transmisores única en el país.
H.C.J.B. tiene
actualmente dos
generadores hidráulicos en
Papallacta.
Sin embargo, cuando se fundó la Misión, en
únicamente de
generadores a
Quito, dependía
diesel para sus
transmisores
en Pifo.
Estos generadores consumían 100 USD al día en diesel.
Esto
indujo
a
comprar
turbinas
estudiado el sitio apropiado.
hidráulicas
una
vez
268
IM.2.3.2
Una
de
Plantas hidráulicas
las
turbinas
instalada por primera
que
actualmente
vez en USA en
funciona,
fue
1.911 y funcionó allí
por 27 años.
Luego en 1.961 fue comprada
y traída al Ecuador a un costo
de 1 millón de dólares.
Según
datos
entre 1.965
y 1.982
esta
planta
generó un
total de 13 millones de KW-hora por año.
En
noviembre de
un
costo
de
1.982 fue inaugurada
2.2 millones
de
la segunda planta a
dólares,
provenientes
de
donaciones.
El
costo total
generadores,
de la
tubería
transformadores,
inversión
de presión,
subestación,
que involucra
línea
equipo
de
turbinas,
transmisión,
de
control,
construcciones, etc, bordea los 5 millones de dólares.
Las dos plantas juntas pueden generar hasta 6.000 KW.
De
1.982 a 1.993 la planta vieja estuvo fuera de servicio,
pero desde 1.993 el
excedente de
energía es vendido a
la
EEQSA,
regalar
energía
de
además
de
la
al
Papallacta y alimentar sus transmisores en Pifo.
pueblo
2 69
En
el sitio donde están ubicados
se
tienen 4 grupos
diesel con
los transmisores en Pifo
una potencia
total de 1.2
MW.
HCJB
puede sincronizar en un momento dado los 4 grupos, la
EEQSA
y Papallacta,
lo que
demuestra la
calidad de
sus
instalaciones.
La
planta
hidroeléctrica
oeste de la
está
localizada en
cordillera de los Andes
msnm, 67 km al
este de
el
flanco
(Papallacta) a
3.160
al sur de la
línea
Quito y 40 km
ecuatorial.
Este último
que tiene
hecho influye
HCJB a nivel mundial,
localizado en la
directo
bastante en
acceso a
ya que el
mitad del planeta, le
los
la gran
presencia
hecho de estar
permite un fácil y
satélites geoestacionarios,
uno de
los cuales se encuentra precisamente sobre el Ecuador.
HCJB posee una linea
de transmisión
cable
43.000 Volts
de guardia
a
propia a 3 hilos
y
de 32
km
más
hasta los
transmisores en Pifo.
La línea pasa
por altitudes de hasta
4.270 msnm con vanos
de hasta 434 m entre estructuras.
Las pérdidas que tiene la línea a máxima carga son del 7%.
675
750
394
437 KVA
TRANSMISORES
CONSUMOS
RESIDENCIALES
500KVA
480V
480V
750KVA
23KV
CONSUMOS
RESIDENCIALES
480V
750KVA
23KV
220/127 23KV
500KVA
23KV
.23K
J500KVA
E.E.Q.SA
23KV
46KV
PAPALLACTA
Ilus. IV.19
Unifilar Subestación Pifo, H . C . J . B .
2VO
IV.2.3.3
La
Reservorio
reserva de
para
agua no es
darle autonomía
lo suficientemente
de
mucho
tiempo a
grande como
una
generación
total o casi total.
Otro
aspecto importante
aprovechamiento
turbinas que
es
del caudal
que
las turbinas
de agua
posee la Fábrica
mucho
tienen
menor que
Textil La Internacional
un
las
en
Vindobona, y por ello el agua le dura menos tiempo.
Debido
a
este
inconveniente
permisos correspondientes
Parcacocha, ubicada
reservorio
madre,
están
tramitándose
los
para utilizar una laguna llamada
a pocos kilómetros aguas
colocando únicamente
una
arriba, como
compuerta
y
modulando la forma del desagüe natural de la laguna.
Además el hecho
pueblo
permite
pueden afectar a
del sector.
de tener
un reservorio
controlar
eventuales
aguas arriba
inundaciones
los habitantes, dada la
del
que
alta pluviosidad
2*7 3L
ORIENTE
Ilus. IV.20
Esquema Hidráulico Papallacta
2-72
IV.2.3.4
Datos técnicos de las turbinas y
el sistema
hidráulico
Generador
Potencia:
1.7 MVA
4.4 MVA
Voltaje:
2.900 V f-f
4.160 V f-f
r.p.m. :
720
600
Marca:
Westinghouse
Brown Boveri
Frecuencia:
60 Hz
60 Hz
Peso:
10.000 kg
29.000 kg
Modelo:
Francia
Francis
Potencia:
2.240 KW
4.200 KW
Caudal:
2.3
3.5
Caída neta:
130 m
140 m
Largo:
430 m
580 m
Diámetro:
1.0 m
Turbina
Tuberia de presión
1.2 m
2V3
Reservorio
Autonomía:
1 día
1 día
(máx. potencia)
IV.2.3.5 Distribución
La energía que consume
HCJB es usada exclusivamente en los
transmisores de Pifo.
Allí
existe
una
subestación
que
es
alimentada
por
Papallacta, EEQSA y/o los 4 grupos generadores a diesel.
Por
pero
lo general
en caso
el suministro
de
ser necesario
es
sólo desde
podrán entrar
Papallacta,
las
demás
fuentes.
Según estudios
económicos realizados por HCJB,
el KW-hora
les cuesta así:
Diesel:
EEQSA
S/. 150 KW-h =0.06 USD
:
Papallacta:
S/. 250 KW-h =0.1 USD (con impuestos)
S/.
1 KW-h = 0.0004 USD (aproximado)
a)
Requerimientos:
30 torres que son abastecidas por
8 transmisores modernos,
500 KVA el más grande de ellos.
b)
Subestac ion:
3 transformadores de las siguientes potencias:
750 KVA
750 KVA
en total 3 MVA
1.500 KVA
c)
Grupos Generadores:
675 KVA
750 KVA
394 KVA
437 KVA
todos a 480 Volts.
Actualmente la
potencia máxima requerida
es en el día
de
Navidad, por ejemplo, y no excede de los 2 MVA, la cual
no
puede ser cubierta totalmente por los
sólo pueden dar 1.2 MVA.
grupos a diesel, que
2V5
IV.2.3.6
HCJB
y
Compra - Venta - Trueque
EEQSA
tienen
varias
maneras
de
realizar
la
comercialización de energía:
1)
EEQSA
vende
suficiente
la
energía
agua en el
a
HCJB
cuando
reservorio, a
no
0.1 USD
hay
el KW-
hora.
2)
HCJB
vende energía a EEQSA en las horas pico (18hOO a
21hOO), alrededor
de 500
KVA, por lo
línea Papallacta-Baeza a un precio de
general, en la
apenas 0.02 USD
el KW-hora.
3)
HCJB cambia energía
en los estiajes de Inecel
con la
EEQSA (Uno por uno el KW-hora)
Genera en
el pico
invierno del
para la
EEQSA y
Paute, pero en horas
recibe luego
en
fuera del pico eso
sí.
4)
HCJB
vende a
la
Estación
de Bombeo
del
Oleoducto
Transecuatoriano de Petro Comercial en Papallacta
a 0.064 USD el KW-hora.
5)
HCJB
que
regala 25 KVA al pueblo de Papallacta, además de
construyó las
casa.
líneas
y
las acometidas
a
cada
ZV6
6)
HCJB pretende vender a
200 m
de distancia
actualmente
la EMAPQ que
se encuentra
de sus generadores
compra a Inecel
en 138
a
apenas, y que
KV a
0.1 USD el
KW-hora.
IV.2.3.7 Análisis
1)
El
precio de O.1 USD el KW-h incluye los impuestos de
ley por ser gran consumidor.
Hay que notar que
en realidad
el precio de venta
la EEQSA no es 0.1 USD sino 0.068 USD el KW-h, un
de
47%
menos de los que se factura.
2)
El
precio al que
la EEQSA
compra es
USD debido a que HCJB usa sus líneas de
su
infraestructura
medidores y
y equipo
además es
facturar y recaudar
humano,
la EEQSA
apenas de 0.02
distribución,
además
quien se
de los
encarga de
las planillas de consumo
de cada
uno de los usuarios.
Sin embargo
en la Nueva
Ley Eléctrica se
precios de hasta 0.05 USD el KW-h por venta.
contemplan
3)
El cambio
de energía
hacer HCJB ya
es el mejor
negocio que
que equivale a vender
puede
su energía a O.1
USD el KW-hora.
Sin embargo,
esto sólo se produce en un período corto
en el año.
4)
HCJB
consigue un
buen
precio
al venderle
a
Petro
Comercial.
Le vende en potencia entre 100 - 200 KW.
5)
HCJB
regala un poco de su energía a los pobladores de
Papallacta,
dentro
social, aunque es
de
su
concepto
de
institución
justo, ya que aprovecha
el recurso
natural del sector y corta el libre curso del río.
6)
EMAPQ
compra
a O.1
0.064 USD, lo cual
más aún
otro.
si se
USD
es un
encuentran
y HCJB
le quiere
vender a
buen negocio para ambos,
tan
cercanos el
uno
y
del
2*78
IV.2.3.Q
El
Subproductos de la Generación
río que
tiene
baja
de la
algunas
montaña y
aplicaciones
llega a
que
se
ser turbinado
describen
a
continuación:
Antes de ingresar
unas
grandes
INEFAM,
piscinas
ente
deforestó
al reservorio de Loreto
de
regulador
completamente
un
es utilizado en
criadero
del
medio
una
extensa
de
truchas
ambiente,
área
el
del
cual
para
este
negocio, sin que nadie reclame.
El agua para las truchas debe estar permanentemente
circulando.
Luego es entubada y
turbinada por
llega
a unas
donde
posteriormente será
tubería
que
piscinas de
a
intervalos
HCJB. Metros más
tratamiento de
bombeada
hacia
viaja
paralela
abajo
la EMAPQ
desde
Quito por
al
una
Oleoducto
Transecuatoriano.
Nadie
ocupa el
agua para regadío
el tiempo, pero sí
para consumo
porque allí llueve todo
humano de todo el
de Papallacta.
En total cuatro usos claros, definidos y provechosos.
pueblo
ZV9
IV.2.3.9
Distorsión Armónica
Los semiconductores
para altas potencias
desarrollados. Es por esto que para
aún no han
sido
transmisiones en altas
potencias se siguen utilizando grandes tubos de vacío.
Estos tubos al igual
semiconductores
que los
producen
factor de potencia
tiristores hechos en base
una
distorsión
y a los generadores
que
afecta
a
al
y transformadores,
como ya se explicó en el caso de un U.P.S..
Es por
los
ello que
la subestación
generadores tiene
tener la
esa
está sobredimensionada
magnitud
suficiente inercia
y reserva
para de
esa
y
manera
rodante como
para
solventar sin ningún problema esta distorsión.
No tienen problemas en mantener la
de
tratarse de
generadores
más
frecuencia estable, que
pequeños, la
frecuencia
tendería a subir.
El único problema que
potencia ya
Pifo
no han
solucionado es el factor
que los capacitores
solamente
corrigen
los
que tienen instalados
en
KVAR
la
producidos
corriente reactiva, más no por la distorsión:
32
- p2
+
Q2
+ D^
de
por
ZQO
La distorsión:
D2
sólo puede
arreglarse con
filtros
electrónicos del tipo L-C.
En
cuanto al
balance de
fases, éste
es
muy bueno
y el
sincronismo y protecciones también.
23KV
23KV
46KV V
7 MVA
23KV (_)
4.16KV0 5 MVA
9 2.5MVA
,
4-6 KV
TRANSMISORES
PIFO
PETRO
COMERCIAL
t
PUEBLO DE
PAPALLACTA
TURBINA
4.4MVA
Ilúa IV.21
TURBINA 2
1.7MVA
Unifilar de Subestación de Papallacta
281
IV.2.3.10
En
Servicios Auxiliares
la central de generación se puede recibir energía de la
EEQSA en
caso de requerir
mantenimiento de las
de lo contrario se puede usar un generador
turbinas,
a diesel de 113
KVA que poseen como respaldo.
IV.2.3.11
Según
Análisis Económico
datos
obtenidos
en
la
EEQSA,
HCJB
les
entrega
anualmente entre 800.000 a 1.600.000 KW-hora.
En definitiva las opciones son múltiples y variables.
HCJB
se
financia
Unidos, produce su
ella con
lo cual
con importantes
donaciones
de Estados
propia energía y además vende
cubre sus
gastos de
parte de
operación y
otros
costos fijos y variables.
Sin esas turbinas
hidráulicas el costo de energía anual de
HCJB sería aproximadamente:
1.500 KW x 8760 horas x 0.1 (ÜSD/KW-h) = 1'314.000 USD.
Por lo tanto la
inversión de 5 millones de dólares se paga
en cuatro años, lo cual es muy rentable.
CAPITULO
IV_ 3
IV
Coserre i-atcs ion
TÉRMICA
IV.3.1.1
Fábrica "La Internacional", El Recreo
La fábrica de "La
Internacional" que está localizada en el
sur de la ciudad,
por más de 40 años, sector El Recreo, en
una extensión de
de
más de 158.000 m2, actualmente en proceso
desmantelamiento y venta, fue una de las pioneras en la
cogeneración.
En tiempos en
que el combustible era
los ejecutivos
de esta
sacar provecho
en
autosuficientes
regalado en el país,
empresa pensaron
la venta
de
eléctricamente,
en una forma
energía y
dado
el
a
la vez
poco
de
ser
confiable
servicio de la época.
El
adquirir una planta térmica les abría las puertas a una
nueva
posibilidad,
cantidades
de
tal
vapor
era
que
de
aprovechar
producía
diferentes procesos dentro de la fábrica.
el
las
enormes
caldero
para
283
IV.3.1.2
Esta
Planta Térmica
fábrica hizo una
inversión de
más de
2 millones de
dólares y compró e instaló una planta térmica para 10 MVA.
La
planta térmica adquirida fue una ya dada de baja por la
Municipalidad de Oklahoma, en el año 1.975.
Consta
de
dos
calderos,
conectado siquiera,
estatores de 5
por
uno
lo
de
los cuales
que de
MVA cada uno, sólo
las
jamás
dos
fue
turbinas
se podía usar uno
y
a la
vez.
Solamente por
millón
como
armar el
de dólares
equipo
y siempre
sobrepresiones,
se
gastó cerca
de
medio
presentó múltiples problemas
vibración
del
eje
del
generador,
rotura de dos excitatrices, etc.
Todo el
sistema,
una
mini central
térmica
como
la
de
Esmeraldas, fue instalada entre 1.977 y 1.982.
Funcionó
a
menos del
1.982 a 1.990 cuando se
50% de
su capacidad
nominal desde
la paró porque los costos
del KW-
hora resultaban mayores que comprar energía a la EEQSA.
La máxima carga que requirió la fábrica fue de 3 MVA.
284
En definitiva la central nunca
ni
ofreció
un
KW-hora
aprovechamiento
continuidad
económico
del vapor
de servicio
se amortizó, ni
para
que
y
en
depreció,
cuanto
cogeneración no
permitiese
al
hubo una
confiar en
esta
energía el momento requerido.
El estado del
caldero es calamitoso, data
de 1.962, marca
Wickes Boiler.
En
tanto
que
las
turbinas
y
generadores,
marca
Westinghouse datan de 1.950.
En
definitiva es
precio,
desecho
una pérdida
tecnológico,
total
para
comprado
la empresa
y
a
mal
múltiples
dolores de cabeza.
Este
es
el
peligro
de
lanzarse
autogeneración y/o cogeneración
a
una
aventura
en mediana escala
de
sin los
argumentos técnicos ni económicos claros.
La
misma
planta
dólares, pero
es posible
sido rentable,
no
es rentable,
confiable.
cálculos
nueva, hubiese
que tampoco
de hecho la
pero es
costado
4
millones
el KW-hora
Central Térmica de
necesaria para
de
hubiese
Esmeraldas
mantener un
SNI
Sin embargo, a priori no se puede decir eso sin
que
cuantifiquen
también
el
cogeneración en el segundo proceso energético.
aporte
por
2S5
Cuando la central fue
autogenerado costaba
puesta fuera de servicio, el KW-hora
0,05 USD
más caro que
el KW-hora de
la EEQSA (1.990).
IV.3.1.3
degeneración Térmica
Actualmente la
planta cuenta con
que
simultáneamente en
funcionan
seis calderos de 250
ciertos
procesos
hp
como
tintura y secado de las telas.
Estos
equipos
central
no
eran
térmica en
necesarios
cuando
se
funcionamiento, por lo
tenía
la
que si hubo un
ahorro real durante algún tiempo.
Una
planta textil que
en ese
tiempo consumía
menos de 3
MVA, podía tener generación total y aún 7 MVA para vender.
La
EEQSA
exigía
una
cantidad
de
energía
exacta
para
entablar una negociación.
Esto
no fue
Internacional
posible,
no
debido
tenían
a que
confianza
contrato de esa naturaleza con un
salía
de
servicio
y
que
aún
los
técnicos de
en poder
cumplir
La
un
equipo que continuamente
no
estaba completada
instalación por resultar dudoso su futuro.
su
286
Además
cuando
en
funcionamiento
1.983
y
subvencionada por
rehabilitar la
la
el
Paute
energía
fue
fue
el Estado, la idea
puesto
en
constantemente
de vender
energía y
central fue totalmente desechada, porque no
hubiese sido competitiva.
Una
fábrica
millones
que
de
desesperase
en
su
KW-hora
por
mejor
época
mensuales,
encontrar una
sobrepasaba los
es
lógico
alternativa
que
económica
2
se
de
generación.
IV.3.1.4
Tipos de Cogeneración
a)
Sistemas de Ciclo de Cabeza:
Son
aquellos en que se genera la energía eléctrica primero
y
el
calor
industriales
de escape
o
en aire
se
utiliza
para
acondicionado,
otros
procesos
calentamiento
de
agua o calefacción.
b)
En
Sistemas de Ciclo de Cola:
estos
producir
el
calor
vidrio, altos
combustible
de
se
proceso en
plantas
hornos, etc. y con
podrá generar energía eléctrica.
[273 pag.60
quema
inicialmente
para
de
fundición
de
el calor
de escape
se
Z8V
IV.3.1.5
Conclusiones
Actualmente cogeneración
se tiene
en un
azucareros, San Carlos y Valdez, quienes
cogeneración
de
cola,
fermentación de la
porque
de
par de
ingenios
tienen la llamada
los
caña se obtiene mucho
procesos
de
vapor el cual es
utilizado para la generación de energía eléctrica interna.
IV.3.1.6
Análisis Económico
Durante la
dos
época en
que esta
costos involucrados
central funcionó,
en el KW-hora
existian
que tenían que ser
pagados por La Internacional.
El
primero
lógicamente debido
al
diesel, mantenimiento,
inversión inicial, costos de operación, etc.
El
segundo costo
central en que se
además de
debido a
tenían que conectar
la energía
además un valor fijo
un
lapso de más
las constantes
consumida, los
paradas
de la
a la EEQSA y
pagar
impuestos
de ley
por la potencia máxima registrada
de 15
minutos a
cualquier hora
y
en
del día
durante 12 meses.
Es decir, nunca dejaron de pagar ese valor por demanda.
zee
Desgraciadamente
gastos, para
no existen
datos ni
poder calcular
de
consumo, ni
el tamaño del
de
déficit al que
llegaron.
Es
sorprendente que esto haya
sido así,
todo este asunto
eléctrico se manejó con tanta libertad y mínimo análisis.
Tanto
es
así
contador de la
el encargado
que
no
fue
empresa quien
un
analista
económico o
pidió parar la
de operarla, ajeno
un
planta, sino
aparentemente al problema
económico que sucedía.
Actualmente
la recuperación
hará esta empresa será
más fabulosa
al vender todo ese
para hacer allí un gigantesco centro
de capital
que
terreno inmenso
comercial en ese, hoy
en día, populoso sector de la ciudad.
Un sistema de
de
pagarse
cogeneración bien diseñado tiene
automáticamente
en
estimado, después de lo cual los
el
período
la ventaja
de
repago
beneficios económicos van
dirigidos a las utilidades, siempre y cuando no se cambien
las reglas de juego
y precios
del combustible a mitad
de
camino por medidas económicas inconexas.
Si
se
da
el
adecuado
incentivo,
en
el
futuro
cogeneración será de mucha ayuda para impedir que Inecel
la
289
requiera
hacer
únicamente a
millonarias
suplir demandas de
inversiones
destinadas
potencias picos, lo
cual
no es rentable.
[27] pág.60
Además
la
contribución
preservación del
de
la
cogeneración
medio ambiente es a
a
la
través de la premisa
que "el combustible no quemado no contamina".
Para generar
la misma
cantidad de
energía eléctrica
térmica se utiliza menor cantidad de combustible.
[27] pág. 28
y/o
Z9O
V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES =
La Máquina versas La Carga:
Una característica importante de la máquina
que se trata de
un elemento
finito, que debe ser
con cuidado y técnicamente para que
satisfactoriamente a una
en estudio, es
cargado
pueda reemplazar, sino
red infinita, al menos
con pocas
limitantes.
Es
imperativo aclarar
grupo generador
de
las
inmensas diferencias
y un transformador
placa en KVA. La capacidad
miento
frente
a
transformador
potencia
de sobrecarga, el comporta-
un transitorio,
corriente nominal son
de una misma
entre un
la
inercia y
hasta la
diferentes. La capacidad real
de un
siempre será mayor que la de un grupo de los
mismos KVA.
Por
en
otro lado, el tipo de carga, magnitud y comportamiento
casos
extremos,
picos
y
mínimos,
importante a considerar en una selección.
serán
lo
más
Además de los
tamaño
que
arranques normales, existen motores
tienen
exageradas,
arranques muy
es
como
el
caso
largos,
de gran
con corrientes
específico
de
ciertos
ventiladores que arrancan con carga.
No es
necesario que un
ventilador arranque con carga,
que es posible controlar
su flujo
o su arranque o
ya
variar
su frecuencia.
Este tipo de
máquinas daña los reguladores
tarjetas electrónicas
de respuesta rápida
de grupos
con
y afecta a
las
demás cargas.
Al tratarse
caídas
los arranques
de voltaje
deben conocer
de motores
producidas en
y sus
consecuentes
el
grupo generador,
se
las características de
las otras cargas
de
la instalación.
Si
se trata
de
enmarcarse en
oficinas,
un valor menor
la
caída
de
voltaje
al 5%,
por lo que
SCR
motores
deberá
el grupo
deberá crecer.
Al
tener
arranques,
cargas
del
tipo
o
con
largos
las protecciones deben ser específicas para que
no accionen de manera falsa.
El tipo de regulador de
tipo
voltaje y el governor, ya
mecánico o automático
deberá ser
(electrónico), rápido o lento,
seleccionado por el
tipo de cargas que se pretende
No
basta
con
un
grupo
sea del
profesional de acuerdo
al
alimentar.
estándar,
si
la
carga
no
es
estándar.
Dominio Tecnológico:
Resulta imprescindible conocer a
fondo el
funcionamiento,
calibración
un grupo
generador
y mantenimiento
de
para
poder aventurarse a seleccionar,
instalar y posteriormente
responder
eventuales
adecuadamente
inconvenientes que
a
se presenten en
fallas
una instalación, tales
como desregulación de su tarjeta de voltaje y/o tarjeta
velocidad,
problemas
con
el
o
tablero
de
de
transferencia
automática, daño de controles, etc.
Las calibraciones que
tiene un grupo son
múltiples, desde
el centrado del acople motor-generador que puede
por el
transporte del equipo,
frecuencia,
relantí,
voltaje,
alterarse
válvulas, regulación de
excitación,
ganancia, droop, lamb, etc., con y sin carga.
la
estabilidad,
Estos
ajustes
que
especializada y
máquina,
deben
de acuerdo
porque
ser
realizados
al catálogo
existen
diferencias
importante
considerar
por
gente
original de
cada
significativas
de
grupo a grupo.
Armónicos:
Será
también
producen los
armónicos en una
los
efectos
instalación para no
que
actuar
de manera tradicional, eléctricamente hablando.
Incluso
en
la instalación normal de la red pública debe tomar
cuenta los factores que se anotaron en los dos casos en
que se planteó este tipo de cargas "modernas".
Las
tarjetas
maneras de
reguladoras
mejorar la
de
voltaje
estabilidad del
con mucha distorsión armónica. Además el
2/3 mejora mucho esta situación.
actuales
tienen
grupo ante
cargas
bobinado con paso
Optimización Económica:
Vale
la
pena
técnicos
existe
resaltar,
de la
un
posibilita
buena
además
selección
gran ahorro
que
que
para
realmente
de un
el
se
de
los
beneficios
grupo
generador,
cliente,
ejecuten
lo que
los
además
proyectos
planeados.
Una sub o
generador,
llegar
sobre dimensión en el
en
rangos
de
tamaño adecuado del grupo
potencias
a implicar diferencias de
industriales
pueden
precios del orden de 20,
50, 100.000 dólares o más en cada caso.
No se trata de valores con los cuales se pueda jugar.
estudio técnico pretende orientar en la
del grupo generador, tema
en el
Este
selección adecuada
cual a diario se
cometen
errores que cuestan mucho dinero.
Una inversión
que no
técnicos, deja
optimice los
mucho que desear
recursos económicos
del especialista a
y
cargo
de la planificación y materialización de una obra.
Incluso
pueden
darse
ahorros
elementos
eléctricos
realmente
la potencia,
generador
y
así
en
una
calibre de conductores.
profesionales
instalación
pérdidas
no exagerar
muy
en
si
incluidas,
tamaño
de
se
de un
en
conoce
grupo
breakers
y
Parámetros muy parecidos
valores de
de dos instalaciones en
cargas pueden
selección de
diferir bastante en
acuerdo al tipo,
cuanto a
cuanto a la
calidad y requerimientos
o
exigencias de la instalación y de los usuarios.
Análisis económicos generales o
sistematizados no conviene
hacerlos porque de acuerdo a las
de
trabajo,
etc,
se
define
potencias, consumo, horas
la
conveniencia
de
una
inversión.
Es más
caso,
seguro realizar
ya
que
el
un análisis
dominio
de
particular para
todos
los
parámetros
cada
es
imprescindible.
Accesorios:
En
climas
calentador
es
fríos
tener
un
grupo
mediano o
de agua para las chaquetas
altamente antitécnico
motor, así como
y conspira
grande
sin
del block del motor
contra
la vida
del
contra la calidad del servicio y seguridad
de las cargas.
La
posibilidad
alternativa
razones de
de
tener
que en
muchos
radiadores
casos
espacio y minimización
remotos
resulta ser
es
una
única
por
de las molestias a
las
personas que son servidas por el grupo.
Actualmente
radiador
existen
para
tal
grupos
efecto.
enfriados
Por el
por
momento
aceite,
son
con
de baja
potencia, hasta 80 KVA.
Existe la posibilidad
de tener alarmas y
las diferentes eventualidades del grupo,
pre-alarmas para
dependiendo de lo
atendido o alejado que funcione un grupo dado.
Part icularidades:
Existen diversas gamas
comportamiento
de
particular
no
comerciales
y
en
de motores de grupos
cada
sigue
general
tengan buen rendimiento
que
uno en
la
ninguna
no
son
altura
es
norma.
Los
desarrollados
en la altura y
algunos tienen mejor o peor
a diesel y el
algo
muy
motores
para
que
por eso se observa
rendimiento. En este caso
el análisis de catálogos dará la pauta.
Todo
grupo
puede
ser
transferencia automática
comandado
y responder
por
un
tablero
de
a los requerimientos
de éste.
Incluso aquellos que se
como un automóvil.
encienden por
medio de una
llave
La
excitatriz
moderna
es
un
elemento
completamente por inducción y que tiene
de
ajuste
fino
para
adaptarse
a
que
trabaja
bobinas de control
los
cambios
que
se
producen en la carga.
El
tipo
de governor
calidad
de
se
la
deberá escoger
instalación,
de acuerdo
tipo
de
cargas
requerimientos específicos del cliente, aunque sin
todos
los
grupos
grandes
con
electrónicos
y
tarjeta
modernos
a la
y
embargo
traen
governors
de
velocidad
reguladora
incorporada.
Es
muy importante
de simetría
proteger
tener una protección
de voltaje
las
cargas
para
y
el
al
basada en un relé
generador de
mismo
grupo
manera
de
un
de
mal
funcionamiento.
Muy
rara vez se
cuenta con
dicha protección
y los daños
son costosos cuando falla el regulador de voltaje.
Un grupo al ser una máquina
calorías que
produce y sólo
térmica pierde tipo 70% de las
el 30% entrega
efectivamente
como potencia activa.
Muchas conclusiones se pueden sacar de este solo hecho.
Por
ejemplo que
general de
el
desarrollo
los motores
de
estos
se encuentra
que queda todo por hacer en lo que
equipos
y
recién comenzando
en
y
a mecánica de motores y
combustibles se refiere.
Instalación:
La
ventilación, el clima y
un
papel
importante
el sitio de instalación juegan
para
las
protecciones
y
el
funcionamiento.
Es por
ello que
los
real de
un grupo
generador
del factor de potencia de la carga, de la altura
dependerá
sobre el
la potencia
nivel del
arranques de
mar, la
instalación, la
motores, los
armónicos
ventilación,
y sus
pérdidas
intrínsecas y las condiciones de mantenimiento.
Un problema asociado
referente
a
la
a la instalación de
medición
de energía
por
los grupos es lo
parte
de
los
medidores de la EEQSA.
Este
es un
molesto
tema
con una
álgido
ya que
instalación que
cuando esté autogenerando.
cada
cliente se
le obligue
siente
a pagar
aún
Sin embargo,
en baja tensión,
además que resulta
intervenir un tablero de medidores normal,
difícil
se tienen otros
problemas como son:
*
medición igual de todos los medidores
*
aumento
de
la
corriente
de
cortocircuito
en
las
barras
*
dependencia de
un
las protecciones; tal
cortocircuito,
se
breakers uno tras otro,
de que la
caen
que en caso
irremediablemente
de
los
sino se queman antes, a pesar
mayoría de ellos no
tengan relación con el
circuito en falla.
*
costo extra de esta instalación
Una
solución
que
han logrado
algunas
actualmente se encuentran tramitando
oficinas y/o
residenciales, es
que les permita
medir su
fábricas
[25]
algunos edificios
un contrato
propia generación
con la
y
de
EEQSA
tal que
ésta
pueda ser descontada de sus planillas de pago mensual.
Circuito de Combustible:
Todo grupo
tanque
tiene una
diario
bomba que
existente
deberá estar no más
para
succiona diesel desde
tal
efecto,
este
el
tanque
alto o más bajo que 1 metro por debajo
o por arriba del eje del motor.
La bomba de
combustible succiona permanentemente la
cantidad de
diesel, ya
en vacío o
a plena
sea que el
misma
grupo esté funcionando
carga, pues su
caudal depende de
las
r.p.m..
Es
por ello que
la tubería
de retorno
de combustible es
imprescindible.
El tipo de material utilizado es muy importante.
Además
esta tubería debe tener una sección mayor que la de
alimentación por varias razones:
*
para
que
no
exista
contrapresión
al
momento
de
no consumido
de
expulsar el diesel sobrante
*
debe salir inmediatamente
la
el diesel
bomba de inyección ya que de lo contrario parte de
él se consumirá en vano por efecto calórico
>K
se puede ahogar el
motor por
una mezcla muy rica
de
combustible y a la larga se carboniza el cabezote
*
se
calienta el diesel de retorno y se puede tener una
situación
diario
riesgosa
y
poco
confiable
en
el tanque
Incendios:
Según
la
norma
construcciones
NFPA,
que
automática, debe
la
tengan
bomba
de
incendio
tablero
de
transferencia
tener un TTA exclusivo, de tal manera que
desconecte todo y pueda funcionar sólo
de
en
dicha bomba en caso
un incendio durante servicio de emergencia o porque los
bomberos
desconecten
los
breakers
del
edificio
como
precaución.
Dicha tranferencia
de
presión
deberá encenderse por orden del control
de agua
de
la bomba
de incendios
e incluso
debería apagar el resto del edificio.
Autogeneración y degeneración:
En cuanto a la
es la
cambiar
autogeneración, la hidráulica,
única vía
energía
para evitar
a
las
comprar e
empresas
actualmente
incluso vender
eléctricas
con
o
reales
ventajas económicas.
La
cogeneración
es
una
alternativa
considerando
recién debido
combustible,
mejorar la
a
la
que
se
la
necesidad de
eficiencia, de
30% a
está
optimizar
un 80%,
evitar el impacto ambiental en un buen porcentaje.
y
De todas las recopilaciones
queda es la
y visitas hechas, el sabor que
falta de técnica y
estudio para optimizar los
recursos en el país.
Una optimización de recursos
explicó (peak
las
shaving), resultaría
inversiones
destinadas
como en Francia, tal
millonarias
a cubrir
picos de
como se
excelente para
evitar
únicamente
están
que
demanda a
además para sacar un mayor rendimiento
ciertas horas
y
económico de grupos
de emergencia que están ociosos el año casi completo.
RKCXDMKNDíAOIONES =
Generales:
El
mantenimiento
adecuada, ya
es
tan
que pérdidas
importante
de potencia
los efectos inmediatos del descuido o
como
la
selección
y vida útil
serán
la incompetencia del
encargado.
Los diferentes catálogos dan
consejos prácticos generales,
pero en ningún caso se debe dejar de lado el
análisis para
cada instalación en forma particular.
Cada
caso
práctico
interesantísimas
presentado
situaciones
en
la
técnicas
presentarse en la vida de un ingeniero.
Tesis
contiene
que
pueden
Cada
una
contiene suficientes
comentarios y
estudios al
respecto. Las soluciones no son rápidas ni simples.
Futuras Investigaciones:
El tema de
los turbo cargadores implica un
estudio aparte
y muy detallado, queda como inquietud para otro trabajo
de
investigación o Tesis de Grado.
Existen
tema,
aspectos económicos
además que
la
importantes
implicación
es general
problemas concomitantes como son los
diesel,
contaminación
ocultos en
este
respecto
a
inyectores de motores
ambiental, tipos
de
combustibles,
etc.
Esta
observación
por
supuesto
es
más
mecánica
que
eléctricas que presentan
los
eléctrica.
Al observar
las facilidades
países que tienen niveles de voltaje europeo,
la
posibilidad de cambiar los
niveles de
se piensa en
baja tensión en
el Ecuador, como una alternativa un tanto utópica.
Esta idea bien
vale la pena sea
visión de factibilidad económica.
analizada y estudiada con
Una
no
Tesis de Grado bien
vale la pena
sólo a nivel estudiantil,
para salir de dudas
sino como una inquietud para
una discusión abierta a nivel nacional.
Ojalá se esté a tiempo.
Seleccionar
adecuadamente
los equipos
dos acciones que esta Tesis pretende
de la técnica y del país.
y
mantenerlos son
resaltar en beneficio
B I B L I O G R A F Í A
[1]
Caterpillar
Engine División, "Generator Set,
Application and Installation", USA, April, 1.983
[2]
Caterpillar Engine División, "Generator Sets,
Eléctrica! Fundamentáis", USA, November, 1.978
[3]
Caterpillar
Engine
División,
Switches", USA, August, 1.980
[4]
Kimbark,
Edward
Wilson,
"Power
System
Stability", John Wiley & Sons, New York, 1.968
[5]
Technology Transfer
Institute (TTI),
"Technical
Forum
on
Thermal
Power Genera t i on",
EPDC
International LTD, Tokyo, Japan, 1.985
[6]
Deere Power Systems Group, "Operator's Manual",
John Deere, USA, Moline, Illinois, 1.991
C7J
Westinghouse
Electric
Corporation,
"Transfer
Switch
Equipment
(3O
trogh
4.OOO
A)",
Distribution
and
Control
Business
Unit,
Kentucky, USA, September, 1.991
C8J
KOHLER Power Systems,
Information", 1.99O
"Design
[9]
AEB,
"Catalizadores en
AEB, Mayo, 1.992
Motores Diesel", Revista
&
"Transfer
Application
11
[10]
Caterpillar Co., "Guía Básica
Motores fijos":, USA, 1.989
de Conservación.
[11]
DMT Corporation,
"Operation
&
Maintenance
Manual", Waukesha, Wisconsin, USA, 1.989
[12]
Cummins
Engine
Company,
Inc.,
"Construction/Industrial
Diesel
Engines
Operation
and
Maintenance
Manual",
USA,
September, 1.993
[13]
MagnaPlus Generator,
"MARATHÓN,
Installation,
Operation
and
Maintenance
Manual",
Wausau,
Wisconsin, USA, 1.989
[14]
Cummins, Engine Company, Inc., "Electric Fuel
Control
Governor",
Columbus,
Indiana, USA,
September, 1.986
[15]
MARATHÓN,
Manual",
[16]
Synchro Start Products, Inc., "Electronic Speed
Switch", Niles, Illinois, USA, 1.989
[17]
DMT Corporation, "DMT Generator Sets",
Wisconsin, USA, 1.989
[18]
IEEE, "Orange Book: IEEE Recommended Practice
For Emergency and Standby Power, Systems for
Industrial and Commercial Applications", USA,
1.980
"Voltage
Regulator,
Instruction
Wasau, Wisconsin, USA, 1.988
Waukesha,
iii
[19]
Siemmens AG, "Elektrísche Installationstechnik" ,
Siemmens Aktiensesellschaft, Berlín, 1.978
[20]
Dranetz Technologies Incorporated, "The Dranetz
Field Handbook for Power Quality Analysis", New
Yersey, USA, 1.991
[21]
EEQSA, "Pliego Tarifario", Febrero, 1.994
[22]
Tagg, G.F., "Earth Resistances", New York, 198O
[23]
Square
D Groupe
Schneider,
California, USA, 1.994
[24]
Technology Inc., "El sistema de
Best Power
suministro ininterrumpido continuo de baterías
de BEST", Necedah, Wisconsin, USA, 1.994
[25]
Luna Hermosa, Pablo Alberto, "Proyecto piloto
sobre el manejo de la crisis en el suministro de
energía eléctrica en el Ecuador", Tesis, EPN,
Quito, Marzo, 1.993
[26]
S.D.M.O.,
"Curso:
Groupes
Electrogénes",
S.D.M.O., Brest, Francia, Abril, 1.995
[27]
Olade,
"Seminario Regional: Marco
Legal y
Características Económicas de la Cogeneración en
America Latina y el Caribe", Olade, Monterrey,
México, Diciembre, 1.992
"Product
Data",