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PLANTAS DE EMERGENCIA
Las plantas de emergencia son de vital importancia dentro de una industria o institución
donde se requiere mantener un suministro de energía continuo o donde el equipo o
maquinaria no deba suspender su proceso. También pueden ser utilizadas donde no haya
suministro de energía. La función primordial de las plantas de emergencia es suministrar
energía cuando falla el sistema principal de alimentación eléctrica como el de la Compañía
de Luz y Fuerza del Centro o el de la Comisión Federal de Electricidad. Por lo que es
importante que por el tipo de actividad o función que desempeña no se interrumpa el
servicio, es así como las plantas son comunes en hospitales, hoteles, cines, teatros, centros
comerciales, etc.
FIG. 1 EMPRESAS QUE SUMINISTRAN EL SERVICIO ELECTRICO EN EL PAIS
Su empresa y su negocio no pueden depender de la disponibilidad del suministro eléctrico
comercial, ya que las ausencias prolongadas de energía eléctrica pueden poner en riesgo su
operación y productividad. Cuando la actividad o giro de su negocio lo requiere, es
necesario contar con plantas de emergencia, de fácil funcionamiento, confiables y seguras,
con una exigencia mínima de mantenimiento, incluso bajo las más extremas condiciones
climáticas y ecológicas. La planta o generador de emergencia es sumamente útil, sobre todo
cuando usted requiere de tiempos de respaldo prolongados, ya que una de las características
principales de la planta es su autonomía. Esto quiere decir que es capaz de generar energía,
cuando el suministro falla, durante tiempos prolongados a un costo muy económico. Ahora
bien, la planta de emergencia por sí misma, no resuelve los problemas que se llegan a
presentar en el suministro eléctrico y que son los causantes de daños severos a equipo
especializado, de cómputo, impresoras, servidores; pérdida de información importante y
valiosa que se traduce en altos costos.
FIG. 2 PLANTA DE EMERGENCIA TÍPICA
1
De la misma manera, cuando hay una falla en la línea comercial la planta tarda en transferir
a la carga entre uno o varios minutos. ¿Qué pasa durante ese tiempo? Al sólo tener una
planta de emergencia, su equipo delicado e información quedan desprotegidos, sólo bastan
unos cuantos segundos para quemar computadoras, discos duros o parar una línea de
producción. Es por esto que una solución integral se compone tanto de una planta de
emergencia que, ante la ausencia de energía eléctrica, le permita operar durante largos
tiempos de respaldo a bajos costos, como de un Sistema de Energía In interrumpida que,
ante cualquier eventualidad que se presente en la línea comercial, le proporcione protección
y seguridad para sus equipos e información.
Por lo general las plantas de emergencia pueden tener un uso continuo hasta de 8 horas y
permitir de forma eventual sobre cargas por lapsos de ½ hasta 1 hora, siempre y cuando no
exceda al 10 o 20% de su capacidad. Es importante recordar que las plantas de emergencia
solo deben alimentar aquellos servicios de mayor importancia; por lo que se debe hacer un
censo sobre las cargas que se deben mantener en operación continua cuando se interrumpe
la alimentación de la compañía suministradora.
Como se menciono anteriormente, la función de las plantas de emergencia es la de
proporcionar energía a las cargas estrictamente de emergencia o cargas principales
instaladas, y por lapsos relativamente cortos. Su capacidad queda comprendida entre 30 y
1000 Kw, y por lo general son accionadas por motores de combustión interna de diesel,
gasolina o gas.
El tamaño del generador y el motor de combustión se determina en función del valor de la
carga que se debe absorber durante una interrupción en el servicio normal. También el tipo
de combustible para el motor impulsor queda determinado por la carga, y las restricciones
normativas en el lugar de la instalación, la localización del grupo moto-generador, y
algunos otros aspectos.
FIG. 3 PLANTA DE EMERGENCIA A GASOLINA
2
La planta de emergencia están constituida principalmente por un grupo motor – generador,
el motor normalmente es de combustión interna, el tamaño del motor generador se
determinara en base al valor de la carga instalada, también el tipo de combustible para el
motor impulsor quedara determinado por la carga; así como la localización de la planta y
otros aspectos.
FIG. 4 VISTA DE LAS PARTES PRINCIPALES DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA
Los sistemas de emergencia tienen la función de suministrar energía cuando falla el sistema
principal de alimentación de energía eléctrica; y es importante que por el tipo de actividad o
función que se desempeñe no se interrumpa el servicio; es así como las plantas de
emergencia son comunes en: hospitales, hoteles, teatros, cines, industrias de procesos
continuos, etc.
Para plantas de emergencia de alta capacidad, dentro de su rango, se prefiere el diesel como
combustible, por ser relativamente económico; ser menos inflamable, y tener un mayor
poder calorífico que otros combustibles.
Plantas de Emergencia de hasta 100Kw – Gasolina
Plantas de Emergencia de hasta 500Kw – Gas
Plantas de Emergencia hasta 2,000Kw - Diesel
3
CARACTERISTICAS PRINCIPALES A ESPECIFICAR DE UNA PLANTA DE
EMERGENCIA
1. Potencia (En HP)
2. La velocidad, que dependiendo del número de polos del generador da la frecuencia;
pudiendo ser por ejemplo, de 1,200 RPM A 1,800 RPM, para generar a 60 Hz.
3. La cilindrada, que se refiere al volumen que admite cada cilindro cuando succiona
aire; multiplicado por el número de cilindros de la máquina.
4. El diámetro que tienen los cilindros y su desplazamiento. (Carrera)
5. Condiciones ambientales como: Presión atmosférica, temperatura y humedad
CLASIFICACIÓN DE LAS PLANTAS DE EMERGENCIA
a) Por el tipo de combustible: Gas LP, Gasolina, Diesel
b) Por su operación: Automática o Manual
c) Por el tipo de servicio: Continuo y de Emergencia
OPERACIÓN AUTOMÁTICA
Se dice que una planta es automática cuando opera por si sola, realizando cinco funciones:
Arrancar, Proteger, Transferir carga, Retransferir carga, Paro, Solo requiere de supervisión
y mantenimiento preventivo. Son utilizadas en industrias, centros comerciales, hospitales,
hoteles, aeropuertos, etc. Estas plantas se arrancan, paran y se protegen en forma totalmente
automática, supervisando la corriente eléctrica de la red comercial. Dichas plantas son
utilizadas sólo en servicio de emergencia.
a) Los selectores del control maestro deben estar ubicados en la posición de automático. El
control maestro es una tarjeta electrónica que se encarga de controlar y proteger el motor de
la planta eléctrica.
b) En caso de fallar la energía normal suministrada por la compañía de servicios eléctricos,
la planta arrancará con un retardo de 3 a 5 segundos después del corte del fluido eléctrico.
Luego la energía eléctrica generada por la planta es conducida a los diferentes circuitos del
sistema de emergencia a través del panel de transferencia, a esta operación se le conoce
como transferencia de energía.
c) Después de 25 segundos de normalizado el servicio de energía eléctrica de la compañía
suministradora, automáticamente se realiza la retransferencia (la carga es alimentada
nuevamente por la energía eléctrica del servicio normal) quedando aproximadamente 5
minutos encendida la planta para el enfriamiento del motor. El apagado del equipo es
automático.
4
OPERACIÓN MANUAL
Las plantas manuales, son aquéllas que requieren que se opere manualmente un interruptor
para arrancar o parar dicha planta. Normalmente estas plantas se utilizan en aquellos
lugares en donde no se cuenta con energía eléctrica comercial, tales como: Construcción,
aserraderos, poblados pequeños, etc. por lo que su servicio es continuo.
También se utilizan en lugares donde la falta de energía puede permanecer durante algunos
minutos, mientras una persona acude al lugar donde está instalada la planta para arrancarla
y hacer manualmente la transferencia. Por ejemplo; casas, algunos comercios pequeños e
industrias que no manejan procesos delicados.
En esta modalidad, se verifica el buen funcionamiento de la planta sin interrumpir la
alimentación normal de la energía eléctrica. El selector de control maestro debe colocarse
en la posición de “Manual”. Como medida de seguridad para que la planta eléctrica trabaje
sin carga (en vacío), se debe colocar el interruptor principal “Main” del generador en
posición de apagado off. Recomendación: El arranque manual es solo para realizar pruebas.
Son aquellas que requieren para su operación que se opere manualmente un interruptor para
arrancar o parar dicha planta. Se dice que una planta es manual cuando solo PROTEGE.
SERVICIO CONTINUO.
Son aquellas que operan por varias horas, entre 300 y 500 horas por año. Y se utilizan en
lugares alejados donde las Compañías Suministradoras no tienen acceso, en otras palabras
donde no hay suministro; por ejemplo, en las estaciones receptoras de radio y televisión, en
lugares donde se tengan computadoras (centros de computo), aserraderos, etc. así mismo
como en lugares donde es indispensable la continuidad de servicio
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SERVICIO DE EMERGENCIA.
Son aquellas que operan hasta 300 horas por año. Y se utilizan en lugares donde se tienen
sistemas de distribución por parte de las Compañías Suministradoras y donde se requiere
que nunca falte la energía: Hoteles, Hospitales, Centros Comerciales, Aeropuertos, etc.
Las plantas eléctricas de emergencia, se utilizan en los sistemas de distribución modernos
que usan frecuentemente dos o más fuentes de alimentación, debido a razones de seguridad
y/o economía de las instalaciones en donde es esencial mantener el servicio eléctrico sin
interrupciones, por ejemplo:





Instalaciones de hospitales en las áreas de cirugía, recuperación, cuidado intensivo,
salas de tratamiento, etc.
Para la operación de servicios de importancia crítica como son los elevadores
públicos.
Para instalaciones de alumbrado de locales a los cuales acude un gran numero de
personas (estadios deportivos, aeropuertos, comercios, transportes colectivos,
hoteles, cines, etc.)
En la industria de proceso continuo.
En instalaciones de computadoras, bancos de memoria, equipos de procesamiento
de datos, radar, etc.
FIG. 5 VISTA DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA
6
PARTES DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA:
A) Grupo motor generador
B) Tablero de transferencia
C) Conexión del generador al tablero de transferencia
D) Tubería de escape de humos del motor
E) Chimenea de escape al silenciador
F) Trampa de condensación
G) Válvula de drenaje
H) Tubería de alimentación de combustible
I) Tanque de combustible
J) Capuchón de ventilación del tanque de combustible
K) Válvula de llenado del tanque
L) Tanque de reserva
M) Tubería de retorno
N) Tubo de alivio
O) Acumuladores para excitación del generador
FIG. 6 COMPONENTES DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA
7
SISTEMA ELECTRICO Y ELECTRONICO DE LA PLANTA DE EMERGENCIA
El equipo eléctrico de la planta de emergencia comprende, el tablero de control y
transferencia, el generador eléctrico, la batería o acumulador, el alternador, además del
cableado o arnés correspondiente. La batería almacena energía para alimentar los diferentes
sistemas eléctricos. Cuando el motor está en marcha, el alternador, movido por el cigüeñal,
mantiene el nivel de carga de la batería.
Control Maestro: Monitorea el rendimiento del motor y la salida de corriente alterna.
controla el encendido y apagado de la planta de emergencia.
Control Maestro Selmec
V
CONMUTADOR DE
VOLTMETRO
ALARMA DE
FALLA
VOLTMETRO
BAJA PRESION DE ACEITE
ALTA TEMPERATURA
A
HZ
SOBREARRANQUE
SOBREVELOCIDAD
MOTOR EN OPERACION
AMPERMETRO
CONMUTADOR DE
AMPERMETRO
FRECUENCIMETRO
SELECTOR DE OPERACION
8
SELMEC
Control Maestro Power Comand
Control
PORCENTAJE DE CARGA
FRECUENCIA EN HZ
MOTOR
VOLTAJE DE C.A.
PORCENTAJE DE
CORRIENTE
GENERADOR
AJUSTE
SELMEC
Monitoreo de Parámetros del Motor
ACEITE
PRESION
TEMPERATURA
TEMPERATURA IZQ.
REFRIGERANTE
TEMPERATURA DER.
BATERIA
MOTOR
VOLTAJE
ARRANQUES
HORAS
R.P.M.
HORAS DE MARCHA
R.P.M.
TEMPERATURA IZQ.
ESCAPE
TEMPERATURA DER.
En el Generador Monitorea el Voltaje, Amperaje, kw/hora, Velocidad y Frecuencia
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Tablero de Control y Transferencia: Cuando falla el servicio de alimentación de energía
eléctrica de la compañía suministradora, la planta de emergencia puede entrar en forma
manual o automática, lo ideal es que sea automáticamente, para evitar interrupciones de
servicio en casos de urgencias, se usan los interruptores de transferencia, estos son
trifásicos y están dentro de un gabinete con la función de alimentar a la carga cuando falle
el suministro de la compañía. El tablero de transferencia es un equipo que permite que la
planta eléctrica opere en forma totalmente automática supervisando la corriente eléctrica de
la red comercial.
FIG. 7 TABLERO DE TRANSFERENCIA
La capacidad del motor impulsor, y del generador de la planta de emergencia, debe ser
suficiente para absorber las cargas definidas como de emergencia; si se trata de transferir la
carga total al generador, el diagrama de conexiones, es como el mostrado en el diagrama
siguiente:
DIAGRAMA 1. CONMUTACIÓN DE SERVICIO DE ALIMENTACIÓN
G.- Terminales del Generador
N.- Terminales del Servicio de la Compañía Suministradora
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Cuando solo se trata de transferir cargas esenciales al generador de la planta de emergencia,
como por ejemplo alumbrado, aire acondicionado, elevadores, centros de procesamiento de
datos, etc. se usa una conexión como la mostrada en el siguiente diagrama:
DIAGRAMA 2. ARREGLO BÁSICO DE GENERADOR DE EMERGENCIA Y SWITCH DE
TRANSFERENCIA.
Circuito de Control de Transferencia y Paro
Al frente señalización luminosa (lámpara verde de alimentación normal y roja de
alimentación de emergencia) para indicar el estado de suministro o alimentación a la carga.
El tablero de transferencia, es un gabinete metálico, el cual tiene integrado:





Una tarjeta de estado sólido, que cumple con la función de detectar voltaje en
rangos ajustables a diferentes valores para la protección de equipos contra voltajes
(variaciones) incorrectos de operación tanto en bajo como en alto voltaje, con
operación de contactos e indicación luminosa.
Una tarjeta de estado sólido, que tiene la función de
procesar 2 tiempos
independientes, ajustables a diferentes valores de cero a cinco minutos para retardar
la retransferencia y paro del motor. Un cargador de baterías, que está diseñado para
cargar baterías del tipo plomo ácido.
Una unidad Básica de Transferencia (UBT) para alimentar a la carga desde la fuente
de suministro normal o la de emergencia, que dependiendo del voltaje, capacidad de
corriente, tipo de operación, puede ser de varios modelos, entre ellos: Contactores,
Termomagnéticos, Electromagnéticos.
Un interruptor de prueba, para simular fallas de energía normal.
Un reloj programador a base de un control electrónico de tiempo que proporciona
un sencillo y económico control de la planta eléctrica, con un programa de horario y
día. El control puede utilizarse como un control de 24 horas o de 7 días, para
arrancar a la planta eléctrica de manera automática y programada.
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SELMEC
Circuito de Control de Transferencia y
Paro
FRECUENCIMETRO
V
VOLTMETRO
Hz
SENSOR DE
VOLTAJE
TEMPORIZADOR
DE
MANTENEDOR
RETRANSFERENCIA
Y PARO
A
AMPERMETRO
DE BATERIAS
NORMAL
PROTECCIONES
EMERGENCIA
INTERRUPTOR DE
TRANSFERENCIA
NORMAL
EMERGENCIA
Funciones del Tablero de Transferencia
 Censar el voltaje de alimentación.
 Dar señal de arranque a la planta cuando se presenta una ausencia, bajo o alto
voltaje sobre el nivel adecuado.
 Dar señal al interruptor de transferencia para que haga su cambio (transferencia)
 Retardar la retransferencia para dar tiempo de normalización por parte de la
compañía suministradora.
 Dar señal al interruptor de transferencia para que haga su cambio cuando se
normaliza la alimentación (retransferencia).
 Retardar la señal de paro del motor para lograr un buen enfriamiento del mismo.
 Programar el arranque de la planta para ejercitarla.
 Permitir un simulacro de falla de la compañía suministradora.
 Realizar la transferencia de la carga de la red comercial a la planta y viceversa.
(Esta función se realiza a través de la unidad de fuerza, que puede ser del tipo
contactores o interruptores, según la capacidad requerida)
 Dar la señal a la unidad de fuerza para que haga el cambio cuando se normaliza la
alimentación (retransferencia)
 Retardar la retransferencia para dar tiempo a la compañía suministradora de
normalizar su alimentación.
 Retardar la señal de paro al motor para lograr su enfriamiento.
 Mandar la señal de paro al motor a través del control maestro.
 Mantener cargado el acumulador.
 Permitir un simulacro de falla de la compañía suministradora.
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Batería o Acumulador: La batería es un generador electroquímico y no guarda
electricidad. La energía guardada es energía química que se transforma en energía eléctrica
cuando a través de las terminales de la batería se completa el circuito.
Una batería esta formada por cierto número de celdas, normalmente cada celda esta
encerrada en una caja de hule duro conteniendo placas negativas y positivas. Las placas
están separadas por divisores y sumergidas en un líquido llamado electrolítico. En un
extremo de las celdas, cada placa negativa tiene un tirante de metal; en el otro extremo cada
placa positiva tiene su propio tirante metálico. Como cada placa produce 2.2 Volts, los
tirantes de cada celda están conectados en serie por eslabones conectores de celdas.
Los materiales activos de las placas positivas y negativas son diferentes. El electrodo
positivo es de cobre o de un material activo en las placas de peróxido de plomo y el
electrodo negativo es de cinc o de oxido de plomo. El electrolito consiste en una mezcla de
agua destilada y ácido sulfúrico.
FIG. 8 ACUMULADOR
Bobina de Ignición: Es un pequeño transformador con un devanado primario y un
secundario para producir una nueva tensión que es necesaria para brincar la abertura de los
electrodos de la bujía. La corriente de la batería es tan débil que no puede brincar el espacio
del grueso de una hoja de papel. La bobina esta formada por alambrados primario y
secundario, un conductor laminado de acero suave, una cubierta protectora, las terminales
de conexión, un envolvente de baquelita con tapa y aceite enfriador.
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Generador Eléctrico: Esta es una de las partes más importantes de la planta de
emergencia, ya que es la que produce el voltaje requerido. Un generador eléctrico es una
máquina eléctrica rotativa que transforma la energía mecánica en energía eléctrica, un
generador produce electricidad por la rotación de un grupo de conductores dentro de un
campo magnético. La energía mecánica que entra puede provenir de motores de
combustión interna, turbinas de vapor, reactores ó motores eléctricos. A la salida del
generador se obtiene una FEM que se induce en los conductores cuando estos se mueven a
través del campo magnético.
Cuando un conductor, como por ejemplo un cable metálico, se mueve a través del espacio
libre entre los dos polos de un imán, los electrones del cable, con carga negativa,
experimentan una fuerza a lo largo de él y se acumulan en uno de sus extremos, dejando en
el otro extremo núcleos atómicos con carga positiva, parcialmente despojados de
electrones. Esto crea una diferencia de potencial, o voltaje, entre los dos extremos del
cable; si estos extremos se conectan con un conductor, fluirá una corriente alrededor del
circuito. Éste es el principio que da base a los generadores eléctricos rotatorios, en los que
un bucle de hilo conductor gira dentro de un campo magnético para producir un voltaje y
generar una corriente en un circuito cerrado.
FIG. 9 GENERADOR TÍPICO
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CAPACIDADES DE GENERADORES DE 60Hz PARA PLANTAS DE EMERGENCIA
CORRIENTE MAXIMA EN AMPERS
POTENCIA KW
30
50
75
100
125
150
200
250
300
350
400
500
750
1000
240V
90
150
226
300
376
452
600
752
904
1054
1204
1500
2260
3000
480V
45
75
113
150
188
226
300
376
452
527
602
750
1130
1150
TABLA 1. CAPACIDADES DE GENERADORES
DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERISTICAS DE LOS GENERADORES
PARA PLANTAS DE EMERGENCIA
Parte de la información que se debe proporcionar para la selección de las características de
las plantas de emergencia, es la relacionada con los datos de placa del generador, que es
básica cuando se diseña, instala y mantiene, ya sea para aplicaciones comerciales o
industriales. Los datos básicos a proporcionar son:
Nombre del fabricante
La frecuencia de operación
El número de fases
El factor de potencia
La capacidad en KVA o KW
la velocidad nominal en r.p.m
El tipo de aislamiento y temperatura ambiente
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LOS GENERADORES ELECTRICOS EN APLICACIONES INDUSTRIALES Y DE
EMERGENCIA
Para las plantas de emergencia, dependiendo de su tamaño, los generadores de C.A. se
pueden construir monofásicos y trifásicos, accionados por motores de combustión interna,
pueden generar con los siguientes niveles de voltaje;
A) 600 Volts ó menos
Monofásicos
120
Volts, 3 conductores
120/240 Volts 3 fases
Volts 3 conductores
B) Mayores de 600 Volts
Trifásicos
2,400 Volts
4,160 Volts
12,470 Volts
13,800 Volts
SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO PARA GENERADORES ELECTRICOS
El método de aire enfriado
Toman el aire del exterior a la temperatura ambiente como medio de enfriamiento, el aire
circula en el interior del generador por medio de impulsores en ambos extremos. El aire
caliente se extrae por la parte trasera donde solo circula una vez.
Cambiador de calor aire – aire
Cuenta con un intercambiador de calor, constantemente recircula el mismo aire a través del
estator, este método conserva limpios los aislamientos, ya que el aire se cambia
constantemente y con esto se elimina la necesidad de los filtros de aire en el sistema.
Cambiador de calor aire – agua
El calor del generador se circula a través de un enfriador que consiste de un cierto número
de tubos de cobre con perforaciones de circulación alrededor del diámetro exterior de los
tubos. Es necesaria una fuente de agua que se debe hacer circular a través de estos. Este
sistema evita que se introduzcan al generador, contaminantes para los devanados.
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SISTEMA MECANICO DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
Principio de Funcionamiento
El motor de combustión interna trabaja en 4 tiempos que son la admisión, la compresión, la
explosión y el escape. En el primer tiempo o admisión, el cigüeñal arrastra hacia abajo el
émbolo, aspirando en el cilindro la mezcla carburante que está formada por gasolina y aire
procedente del carburador.
FIG. 10 LOS 4 TIEMPOS DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA
En el segundo tiempo se efectúa la compresión. El cigüeñal hace subir el émbolo, el cual
comprime fuertemente la mezcla carburante en la cámara de combustión.
En el tercer tiempo, se efectúa la explosión cuando la chispa que salta entre los electrodos
de la bujía inflama la mezcla, produciéndose una violenta dilatación de los gases de
combustión que se expanden y empujan el émbolo, el cual produce trabajo mecánico al
mover el cigüeñal.
Por último, en el cuarto tiempo, los gases de combustión se escapan cuando el émbolo
vuelve a subir y los expulsa hacia el exterior, saliendo por el mofle de la planta de
emergencia.
Naturalmente que la apertura de las válvulas de admisión y de escape, así como la
producción de la chispa en la cámara de combustión, se obtienen mediante mecanismos
sincronizados en el cigüeñal. De acuerdo a la descripción anterior, comprendemos que si la
explosión dentro del cilindro no es suave y genera un tirón irregular, la fuerza explosiva
golpea al émbolo demasiado rápido, cuando aún está bajando en el cilindro.
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COMBUSTIÓN:
Proceso de oxidación rápida de una sustancia, acompañado de un aumento de calor y
frecuentemente de luz. En el caso de los combustibles comunes, el proceso consiste en una
reacción química con el oxígeno de la atmósfera que lleva a la formación de dióxido de
carbono, monóxido de carbono y agua, junto con otros productos como dióxido de azufre,
que proceden de los componentes menores del combustible.
Los elementos necesarios para la combustión y para que ella se produzca a base de una
reacción química, son los siguientes:
El combustible
La presencia de oxígeno
Un medio para iniciar la reacción química
FIG. 11 LA CAMARA DE COMBUSTIÓN ES PRODUCIDA EN EL INTERIOR DEL CILINDRO
CARBURACIÓN:
En el carburador se mezcla aire con gasolina pulverizada. La bomba de gasolina impulsa el
combustible desde el depósito hasta el carburador, donde se pulveriza mediante un difusor.
El pedal del acelerador controla la cantidad de mezcla que pasa a los cilindros, mientras que
los diversos dispositivos del carburador regulan automáticamente la riqueza de la mezcla,
esto es, la proporción de gasolina con respecto al aire. La conducción a velocidad constante
por una carretera plana, por ejemplo, exige una mezcla menos rica en gasolina que la
necesaria para subir una cuesta, acelerar o arrancar el motor en tiempo frío. Cuando se
necesita una mezcla extremadamente rica, una válvula conocida como estrangulador o
ahogador reduce drásticamente la entrada de aire, lo que permite que entren en el cilindro
grandes cantidades de gasolina no pulverizada.
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EL MOTOR A GASOLINA
Los motores de gasolina pueden ser de 2 y 4 tiempos. Contrariamente a los motores diesel,
los motores de gasolina presentan otro tipo de encendido, en el tiempo de la compresión se
inicia la combustión de la mezcla comprimida de combustible y aire, mediante una chispa
eléctrica que genera la bujía. La chispa se produce a una tensión correspondiente alta
generada por la bobina de encendido. En un momento exactamente definido salta la chispa
entre el electrodo central y el de masa. Partiendo de la chispa se expande un frente de
llamas por toda la cámara de combustión hasta que se ha quemado la mezcla. El calor
liberado aumenta la temperatura, la presión en el cilindro crece rápidamente, presionándose
así el émbolo hacia abajo. El movimiento es transmitido por la biela al cigüeñal.
FIG. 12 EXPLOSION PRODUCIDA POR LA BUJIA
El movimiento alternativo de los pistones se convierte en giratorio mediante las bielas y el
cigüeñal, que a su vez transmite el movimiento al volante del motor, un disco pesado cuya
inercia arrastra al pistón en todos los tiempos, salvo en el de explosión, en el que sucede lo
contrario. En los motores de cuatro cilindros, en todo momento hay un cilindro que
suministra potencia al hallarse en el tiempo de explosión, lo que proporciona una mayor
suavidad y permite utilizar un volante más ligero.
El cigüeñal está conectado mediante engranajes u otros sistemas al llamado árbol de levas,
que abre y cierra las válvulas de cada cilindro en el momento oportuno.
19
FIG. 13 CAMARA DE COMBUSTIÓN
Encendido: El dispositivo que produce la ignición es la bujía, un conductor fijado a la
pared superior de cada cilindro. La bujía contiene dos hilos separados entre los que la
corriente de alto voltaje produce un arco eléctrico que genera la chispa que enciende el
combustible dentro del cilindro. La bujía se atornilla en la cabeza del cilindro o bloque del
cilindro, con su extremo inferior sobresaliendo en la cámara de combustión. La bujía resiste
oleadas de tensión de 10,000 a 30,000 Volts, presiones mayores de 800 lb/plg2 y
temperaturas hasta de 4,400o
FIG. 14 BUJIA DE IGNICIÓN
Actualmente se usa cada vez más el sistema de encendido electrónico. Hasta hace poco, sin
embargo, el sistema de encendido más utilizado era el de batería y bobina, en el que la
corriente de la batería fluye a través de un enrollado primario (de baja tensión) de la bobina
y magnetiza el núcleo de hierro de la misma. Cuando una pieza llamada ruptor o platinos
abre dicho circuito, se produce una corriente transitoria de alta frecuencia en el enrollado
primario, lo que a su vez induce una corriente transitoria en el secundario con una tensión
más elevada, ya que el número de espiras de éste es mayor que el del primario. Esta alta
tensión secundaria es necesaria para que salte la chispa entre los electrodos de la bujía. El
distribuidor, que conecta el enrollado secundario con las bujías de los cilindros en la
secuencia de encendido adecuada, dirige en cada momento la tensión al cilindro
correspondiente. El ruptor y el distribuidor están movidos por un mismo eje conectado al
árbol de levas, lo que garantiza la sincronización de las chispas.
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EL MOTOR DIESEL
El motor diesel funciona de forma semejante al motor de gasolina. La principal diferencia
que hay entre ellos consiste, en que el motor diesel, se emplea un grado de comprensión
bastante más elevado. En esta comprensión hay una gran elevación de la temperatura, por
lo que no hay necesidad de una chispa eléctrica. Además, este motor es más económico,
puesto que funciona con combustibles más pesados. La combustión tiene lugar a un
volumen constante en lugar de a una presión constante. La mayoría de los motores diesel
tienen también cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de
gasolina. En la primera fase se absorbe solamente aire hacia la cámara de combustión. En la
segunda fase, la de compresión, el aire se comprime a una fracción mínima de su volumen
original y se calienta hasta unos 440 ºC a causa de la compresión. Al final de la fase de
compresión el combustible vaporizado se inyecta dentro de la cámara de combustión y arde
inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire. Algunos motores diesel utilizan un
sistema auxiliar de ignición para encender el combustible para arrancar el motor y mientras
alcanza la temperatura adecuada. La combustión empuja el pistón hacia atrás en la tercera
fase, la de potencia. La cuarta fase es, la fase de expulsión de la mezcla de los gases y de la
combustión.
Por lo tanto en los motores diesel no existe ninguna chispa para la combustión, la iniciación
de este proceso se establece por un procedimiento de autoencendido basado en la alta
temperatura que el aire alcanza cuando se ve sometido a compresión. Así pues la
temperatura alcanzada será la que determine el inicio de la combustión. Esta situación se
presenta en el gasóleo a una temperatura mínima de 270oC. De hecho, en la práctica, la
temperatura que debe alcanzar el aire debe ser del orden de los 500oC.
FIG. 15 VALORES MEDIOS DE LAS TEMPERATURAS EN EL INTERIOR DEL CILINDRO,
MEDIDOS EN GRADOS CENTÍGRADOS.
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La eficiencia de los motores diesel es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a
superar el 40%. Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal
de 100 a 750 revoluciones por minuto, pero esta desventaja se compensa con una mayor
eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles más baratos.
Los motores diesel siguen el mismo ciclo de cuatro tiempos explicado en el motor de
gasolina, aunque presentan notables diferencias con respecto a éste. En el tiempo de
admisión, el motor diesel aspira aire puro, sin mezcla de combustible. En el tiempo de
compresión, el aire se comprime mucho más que en el motor de gasolina, con lo que
alcanza una temperatura extraordinariamente alta.
En el tiempo de explosión no se hace saltar ninguna chispa, los motores diesel carecen de
bujías de encendido, sino que se inyecta el gasoil o gasóleo en el cilindro, donde se inflama
instantáneamente al contacto con el aire caliente. Los motores de gasoil no tienen
carburador; el acelerador regula la cantidad de gasoil que la bomba de inyección envía a los
cilindros.
FIG. 16 PARTES DE UN MOTOR DIESEL DE CUATRO CILINDROS EN LÍNEA
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PARTES DEL MOTOR
1. Cadena de distribución.
2. Eje de levas.
3. Tapón de la tapa de balancines.
4. Conducto de aire – acción.
5. Tapa de balancines.
6. Inyector.
7. Paredes de los cilindros.
8. Pistón.
9. Cámara de refrigeración del bloque.
10. Corona dentada del volante.
11. Volante de inercia.
12. Contrapeso del cigüeñal.
13. Cuello del cigüeñal.
14. Bulón.
15. Biela.
16. Muñequilla del cigüeñal.
17. Prefiltro de aceite.
18. Bomba de aceite.
19. Aceite en el cárter.
20. Puntos de anclaje.
21. Polea del cigüeñal.
22. Marcas de puesta a punto.
23. Ventilador.
24. Eje de accionamiento de la bomba de aceite.
25. Piñón de accionamiento de la bomba de inyección.
26. Válvula.
27. Muelle de válvula.
28. Semi balancín.
23
FIG. 17 SECCIÓN LONGITUDINAL DE UN MOTOR DE DIEZ CILINDROS EN V
FIG. 18 VISTA FRONTAL DE UN MOTOR EN V
24
ALGUNOS TAMAÑOS COMERCIALES DE MOTORES DE CUMBITION, PARA
GENERADORES EN PLANTAS DE EMERGENCIA (DIESEL)
Potencia
Potencia del
Velocidad
Presión
Cilindrada
Número de
Generador(KW) Motor(HP)
(RPM)
Media
(Litros)
Cilindros
Efectiva
(kg/cm2)
75 *
112
1800
7
8.1
4
100
115
1800
6.4
12.17
6
125
202
1800
8
12.17
6
150
235
1800
10
12.17
8
200
315
1800
10
16.2
8
250
505
1800
17
14.6
6
350
660
1800
17
19.5
8
400
790
1800
18
32.2
8
600
1190
1800
18
48.3
12
900
1570
1800
18
64.5
16
TABLA 2 TAMAÑOS DE MOTOR DE COMBUSTIÓN
CARACTERÍSTICAS
INTERNA
PRINCIPALES
DEL
MOTOR
DE
COMBUSTIÓN
La potencia en HP. Las potencias para motores más comunes van desde 112HP hasta
1570HP.
La velocidad. Esta depende del número de polos del generador de la planta.
La cilindrada. Se refiere al volumen que admite cada cilindro cuando succiona aire; se
multiplica por el número de cilindros de la máquina.
El diámetro de los cilindros y su desplazamiento (carrera).
Condiciones ambientales, tales como presión atmosférica, temperatura y humedad.
25
SISTEMAS MECANICOS AUXILIARES O SUBSISTEMAS DE PLANTAS DE
EMERGENCIA
FIG. 19 SUBSISTEMAS DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA
26
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
Cuando el motor está funcionando, la temperatura de todas sus piezas se eleva debido al
calor de la combustión en la cámara de combustión. Si dejamos esta condición, el motor
podría rápidamente sobrecalentarse y dañarse. El equipo de enfriamiento enfría las partes
del motor a fin de prevenir el sobrecalentamiento, Dependiendo del método usado, un
motor puede ser enfriado por aire o por agua. Sin embargo, el sistema de enfriamiento
generalmente más utilizado es el sistema de enfriamiento por agua. Un sistema de
enfriamiento por agua es complejo, pero no sólo entrega enfriamiento estable, además,
actúa para controlar el ruido del motor.
Los motores de combustión interna se enfrían por dos fluidos que son el aire y el agua. El
calor que se genera en la cámara de combustión es aproximadamente de 4,500oF y 1/3 del
calor producido se debe alejar por el sistema de enfriamiento, si esto no fuera así, las partes
metálicas se expanden y el aceite se quema. La refrigeración del motor; que tiene por objeto
mantener dentro de los límites de seguridad la temperatura de sus órganos. El refrigerante
más empleado es el agua, y el sistema de refrigeración utilizado es el de la circulación
forzada mediante bomba. La refrigeración por aire es mucho más simple; consiste en hacer
circular una corriente de aire entre los cilindros, que van provistos de aletas para aumentar
la superficie de refrigeración.
FIG. 20 TRAYECTO DEL REFRIGERANTE EN EL MOTOR
27
En el momento de la explosión, la temperatura del cilindro es mucho mayor que el punto de
fusión del hierro. Si no se refrigeraran, se calentarían tanto que los pistones se bloquearían.
Por este motivo los cilindros están dotados de camisas por las que se hace circular agua
mediante una bomba impulsada por el cigüeñal. Para que el agua no hierva, el sistema de
refrigeración está dotado de un radiador que tiene diversas formas, pero siempre cumple la
misma función: permitir que el agua pase por una gran superficie de tubos que son
refrigerados por el aire de la atmósfera con ayuda de un ventilador.
Las plantas de emergencia que usan como impulsor los motores de combustión interna
pierden, por radiación de calor, aproximadamente la tercera parte del poder calorífico del
combustible. Este calor se tiene que disparar por medio de los sistemas de refrigeración,
que básicamente son agua circulante, que pasa alrededor de los cilindros. El líquido se
enfría de distintas formas, como por ejemplo:
Para plantas de potencia no mayores de 1,000 Kw, se usa un radiador y un ventilador
incorporado al propio motor; como es el caso del enfriamiento de los motores de autos.
Para plantas de potencia mayores de 1,000 Kw, se puede usar las llamadas torres de
enfriamiento, o bien, hacer circular el agua hacia un río cuando se tiene cerca la planta.
FIG. 21 ESQUEMA SIMPLIFICADO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR
CIRCULACIÓN FORZADA POR BOMBA, CON TERMOSTATO Y CLIMATIZACIÓN. 1, BOMBA
DE AGUA. 2, RADIADOR. 3, VENTILADOR. 4, TERMOSTATO. 5, SERPENTÍN DEL
CLIMATIZADOR. 6, INDICADOR DE TEMPERATURA EN LA CULATA.
28
Enfriamiento por Aire: El aire está dirigido alrededor de cada cilindro y cabezas del
cilindro por unas laminas de metal llamadas cubiertas que envuelven el motor, la cantidad
de aire es controlada por un soplador o una válvula controlada termostaticamente, El
soplador es un ventilador centrífugo impulsado por una banda de una polea unida al
cigüeñal. Cuando el motor adquiere la temperatura normal de trabajo, la válvula se expande
operando un sistema mecánico de varillas que abre la válvula por lo que si se encuentra
abierta circulara aire.
Enfriamiento por Líquido: Se controla por un termostato que se encuentra en la manguera
superior y que se conduce a los cilindros. Si el motor está frío el agua no circula, si el motor
está caliente circula agua, el agua es mandada por una bomba unida al cigüeñal; el agua
proviene de la manguera superior que es alimentada por el radiador.
Radiador: El radiador enfría al refrigerante cuando este alcanza una temperatura elevada.
Es hecho de muchos conductos con aletas sobre ellos, a través de los cuales el refrigerante
fluye antes de que retorne al motor. El radiador es enfriado por el aire que es aspirado por
el ventilador o por el viento que golpea a este en el frente mientras que el vehículo se está
moviendo.
Es un intercambiador de calor que esta ensamblado por 3 elementos que son: tanque
superior, central ó núcleo y tanque interior. El núcleo está formado por tubos pequeños
colocados en hileras que van del tanque superior al tanque inferior. Son mantenidos en
posición por aletas de distancia de una a otra de 1/8”. Cuando el agua caliente entra al
núcleo se divide en varios pequeños chorros.
Las mangueras utilizadas son de hule para evitar fugas debido a la vibración. Existe un
ventilador en la parte posterior del radiador impulsado por una banda y polea conectada al
cigüeñal para mejorar el proceso de enfriamiento.
FIG. 22 RADIADOR
29
Anticongelante o Refrigerante: La importancia es evitar que se congele el líquido a
temperaturas frías y evitar la oxidación de los materiales debido al agua circulando entre
otros. Algunos anticongelantes son compuestos de glicol, etileno, glicerina y pequeñas
cantidades de alcohol. (etilenglicol, metanol, etanol).
FIG. 23 GARRAFA DE ANTICONGELANTE
Bomba de Agua: Esta bomba circula el refrigerante. Está montada en el frente del bloque
de cilindros y es conducida por una correa en V desde el cigüeñal. La función de esta es el
de hacer circular el refrigerante por todo el sistema de enfriamiento del motor. La bomba de
agua es la piedra angular de los componentes que forman el sistema de enfriamiento por
líquido refrigerante en el motor de combustión interna. Le corresponde la tarea de
proporcionar e impulsar el flujo de líquido enfriador a través del sistema de enfriamiento,
permitiéndole al motor operar con eficiencia. La bomba de agua y el ventilador del motor
generalmente están montados en la misma flecha y son impulsados por una banda
conectada al motor.
La bomba aspira el refrigerante del fondo del radiador por medio de una manguera
conectada ahí y lo hace circular a presión por los conductos que hay al rededor de las áreas
calientes: los cilindros, las cámaras de combustión, las válvulas y las bujías. Las camisas de
agua en el bloque y en las cabezas del motor le proporcionan un camino al refrigerante para
que fluya entre las paredes de los cilindros y a través de las culatas a fin de enfriar el motor
.
De ahí, el refrigerante pasa por medio de una manguera a la parte superior del radiador y
fluye por una serie de tubos conectados a las aletas de enfriamiento que están expuestas al
aire libre. El calor es transferido del refrigerante al aire que pasa forzado por los conductos
del radiador al ser aspirado.
30
Cuando el refrigerante llega a la parte inferior del radiador ya se ha enfriado lo suficiente
para volver a circular. Son muchos los requisitos que debe cumplir para desarrollar su
función por un periodo prolongado y con el menor desgaste. Para ello es necesario que
tenga entre otras propiedades:
1)
2)
3)
4)
5)
Garantía de un buen sellado
Poco desgaste para una larga vida
Transmisión de flujo eficiente para evitar sobrecalentamiento del motor
Sea silencioso bajo cualquier condición de trabajo
Tenga solidez suficiente para resistir esfuerzos, presiones y temperatura.
El desarrollo de motores cada vez más eficiente obliga a la búsqueda de diseños y
materiales que cumplan satisfactoriamente con los nuevos requisitos. La bomba de agua no
se substrae de esta evolución. Durante este tiempo los materiales, la máquina y equipos
necesarios para su fabricación y los instrumentos de medición, se van desarrollando
paralelamente para dar como resultado una pieza altamente sofisticada y eficiente.
FIG. 24 BOMBA DE AGUA
31
Termostato: El termostato trabaja automáticamente para mantener la temperatura del
refrigerante constante. Este es instalado en el circuito del refrigerante, entre el radiador y el
motor. Cuando la temperatura del refrigerante está baja, el termostato cierra la válvula,
permitiendo al refrigerante circular alrededor del interior del motor. Cuando la temperatura
del refrigerante viene a ser alta, el termostato abre la válvula, permitiendo al refrigerante
circular hacia el radiador.
FIG. 25 TERMOSTATO
Ventilador: La velocidad del ventilador eleva el flujo de aire que pasa a través del radiador
para la eficiencia de enfriamiento del mismo. El ventilador es montado justo en la parte
posterior del radiador. Algunos ventiladores son conducidos por una banda que viene desde
el cigüeñal y otros son conducidos por un motor eléctrico.
FIG. 26 VENTILADOR
Tanque de Reserva: Cuando el nivel del refrigerante en el radiador disminuye, el
refrigerante automáticamente es rellenado desde este tanque.
32
SISTEMA DE LUBRICACIÓN
Los motores necesitan ser lubricados para disminuir el rozamiento o desgaste entre las
piezas móviles. El aceite, situado en el cárter, o tapa inferior del motor, salpica
directamente las piezas o es impulsado por una bomba a los diferentes puntos.
Un lubricante es una sustancia aplicada a las superficies de deslizamiento, contacto de las
máquinas para reducir el rozamiento o fricción entre las partes móviles. La lubricación es la
capa de aceite o grasa sobre metales que tiene como propósito principal hacer que deslicen
uno sobre de otros sin fricción; el efecto de la lubricación es el reemplazar la fricción sólida
por una fricción líquida.
Todo lubricante deberá tener una viscosidad conveniente, oleosidad para asegurar la
adherencia a película delgada y para menor fricción y desgaste. Alta resistencia de la
película para evitar el contacto metal – metal; Un bajo punto de fluidez para permitir el
flujo del lubricante a bajas temperaturas hacia la bomba de aceite. Que no tenga tendencia a
corroer o atacar cualquier parte del motor. Sin tendencia a formar depósitos al unirse con el
aire, agua, combustible o los productos de combustión. Capacidad limpiadora para quitar
residuos al motor. Capacidad de dispersión para disolver y transportar cuerpos extraños en
el aceite. Características de no formación de espumas.
La lubricación a película delgada es la que se emplea para émbolos, cilindros, levas, pivotes
de balancines. Esta se basa principalmente en las atracciones intermoleculares que se
presentan cuando dos cuerpos cualesquiera entran en contacto. En este sistema de
alimentación a presión el aceite es obligado por la bomba a pasar en todas las partes
móviles del motor rociándolas, el aceite escurre y cae nuevamente hasta su deposito o
cárter y es recogido para que nuevamente la bomba de aceite lo aviente a presión.
Propiedades de un Lubricante: Baja volatilidad bajo condiciones de operación,
características de flujo satisfactorias en el rango de temperatura a usar, estabilidad superior
o habilidad para mantener características deseables por un periodo razonable de uso,
compatibilidad con otros materiales del sistema.
Viscosidad: Es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le
aplica una fuerza. La viscosidad es una medida de la resistencia a fluir del flujo del aceite,
debida al espesor del aceite a ciertas temperaturas.
Factores que Afectan la Estabilidad del Aceite: La estabilidad de los lubricantes es
afectada por el ambiente en el cual opera. Tales factores como la temperatura, potencial de
oxidación y contaminación con agua, combustible no quemado, o ácidos corrosivos, limitan
la vida útil del lubricante.
33
DATOS TÉCNIOS DEL ACEITE
Distintas organizaciones cooperan para proveer estándares y sistemas de clasificación para
que el funcionamiento del aceite de los motores pueda ser probado y clasificado:



SAE (Society of Automotive Engineers) - Sociedad de Ingenieros Automotrices
API (American Petroleum Institute) – Instituto Americano del Petróleo
ASTM (American Society for Testing Materials) - Sociedad Americana de Prueba
de Materiales
El grado SAE de viscosidad indica como es el flujo de los aceites a determinadas
temperaturas. API Categoría de Servicios. Los rangos de servicio API definen la calidad
mínima que debe de tener el aceite. Los rangos que comienzan con la letra C (Compression
(compresión) – por su sigla en ingles) son para motores que trabajan con diesel mientras
que los rangos que comienzan con la letra S (Spark (chispa) - por su sigla en ingles) son
para motores que trabajan con gasolina. La segunda letra indica el nivel de calidad API.
Cuanto mayor es la letra alfabéticamente, más avanzado es el aceite y por lo tanto mayor es
la protección para el motor. Por ejemplo, el aceite SH puede usarse en cualquier motor que
requiera un aceite SB, SF, SG, etc.
FIG. 27 LUBRICACIÓN CON ACEITE A MOTOR
Selección de Aceites
Usted podrá seleccionar el aceite de su preferencia utilizando los siguientes criterios:
1. Determine la viscosidad del aceite recomendada basándose en la temperatura ambiente
esperada durante el período de cambios de aceite.
2. Interprete la nomenclatura de API, y seleccione el aceite adecuado. Todos los aceites
certificados por la API deberán de traer este símbolo de registro.
34
Denominación del Aceite: El sistema SAE (Sociedad de Ingenieros Motrices) clasifica el
aceite según su viscosidad, mientras mas bajo es el número más baja es la viscosidad del
lubricante; la industria del petróleo ha desarrollado aceite que tiene baja viscosidad para
permitir el arranque de los motores durante las temperaturas bajas del invierno. Estos
aceites son los de grado SAE 10 y 20 W que significa Winter, porque cubre ambas
especificaciones, la viscosidad del invierno y la de la clasificación SAE. Los refinadores
han aumentado una clasificación más, SAE 10W – 30; este aceite tiene una viscosidad,
estando en frío, igual al del aceite SAE 10, y estado caliente, una viscosidad igual a la del
aceite SAE 30, en otras palabras cuando la temperatura aumenta, el aceite no se vuelve tan
delgado como normalmente es el aceite 10, sino que conserva una viscosidad comparable a
la de un aceite 30. El aceite se engruesa en tiempo frío dificulta el arranque ya que no fluye
perfectamente por los lugares reducidos; y si el aceite es muy delgado será comprimido
rápidamente entre las partes móviles causando fricción y desgaste. Por lo tanto se deberá
usar el aceite con el grado de viscosidad correcto. Existen dos tipos de aceites para motores
que son los monogrados y los multigrados.
FIG. 28 NIVELES DE TEMPERATURA DE OPERACIÓN DE ACEITES
35
Símbolo de Servicio de API



La parte superior describe el nivel de desempeño del aceite
La parte central describe la viscosidad del aceite
La parte inferior nos dice si el aceite ha demostrado tener propiedades de
conservación de energía
Interpretación del Símbolo API:
FIG. 29 SIMBOLO LUBRICANTE
Parte Superior: CF-4
C = Para Motores Diesel
F = Letra de orden alfabético según el desarrollo
4 = Motor de cuatro tiempos
Parte Superior: SH
S = Para Motores de Gasolina
H = Letra de orden alfabético según el desarrollo
Parte Central: 15W-40
Grado SAE de Viscosidad
15 = Entre más bajo sea este número indica que el Motor arrancará más rápido en invierno
y que el aceite fluirá en forma satisfactoria a las partes críticas del Motor a bajas
temperaturas.
40 = La temperatura alta de viscosidad (segundo número) provee espesor y cuerpo en el
aceite para tener una buena lubricación en la temperatura de operación.
36
Características API Tipo de Motor
Descripción
SJ
Motores de gasolina
en modelos desde Aceite diseñado para este servicio provee
1997 de automóviles mayor ahorro de combustible, baja
de
pasajeros
y volatilidad y niveles bajos de fósforo
camiones livianos
SH
Motores de gasolina
en modelos desde
1994 de automóviles
de
pasajeros
y
camiones livianos
B
Servicio de motores Para motores operados bajo condiciones
de gasolina bajo que requiren solo mínima protección.
servicio minimo
Aceites sin detergentes.
CF, CF-2
Servicio de motores
diesel de inyección
indirecta y Servicio
de motores diesel de
dos tiempos
CD
Servicio de motores Para motores diesel sobrealimentados de
diesel bajo servicio altas revoluciones, alta potencia, trabajo
severo
pesado, que requieren un control
altamente eficaz contra la corrosión de
cojinetes y depósitos a altas temperaturas
cuando se utilizan combustibles de una
amplia gama de calidades.
Provee niveles mayores de calidad y
rendimiento en las áreas de control de
depósitos, oxidación, desgaste, herrumbre
y corrosión
Los aceites CF proveen el control
efectivo de los depósitos en el pistón, del
desgaste y de la corrosión de los cojinetes
en una amplia gama de tipos de
combustibles
utilizados
fuera
de
carretera. Los aceites CF-2 proporcionan
un control altamente efectivo sobre el
frotamiento y los depósitos en los
cilindros y las caras de los anillos en
motores de dos tiempos.
TABLA 3 CARACTERISTICAS API PARA MOTORES
37
Grados de
Viscosidad
Arranque en Frío
Descripción
5W-30
-13° F / -25°C
Proveen
excelente
economía
de
combustible y un mejor rendimiento a bajas
temperatura en la mayoría de los
automóviles. Se recomiendan para motores
que no están equipados con sobre
alimentador.
Son
recomendados
especialmente para automóviles nuevos.
10W-30
0° F / -18°C
La
viscosidad
recomendada
más
frecuentemente para la mayoría de los
motores automotrices, entre ellos, los
multivalvulares de alto rendimiento y los
sobrecargados
10W-40
0° F / -18°C
El primer aceite multigrado que salió al
mercado. Una buena selección para
controlar el desgaste del motor y prevenir
la descomposición del aceite debido a la
oxidación. Nota: siempre consulte el
manual del propietario del vehículo o
requisitos de garantía antes de usar este
grado.
20W-50
15° F / -9°C
Proporciona máxima protección y alto
rendimiento en motores de altas
revoluciones. Una excelente elección para
altas temperaturas y cargas pesadas.
SAE 30
SAE 40
15° F / -9°C
32° F / 0°C
Para automóviles y camiones ligeros según
las recomendaciones de los fabricantes de
motores. Su uso no es recomendado cuando
se requiere arranque en frío.
TABLA 4 GRADO DE VISCOSIDAD PARA MOTORES
38
Sistema de Lubricación
FIG. 30 CIRCUITO DE ENGRASE DE UN MOTOR DIESEL. 1, BOMBA DE ACEITE. 2, TOMA DE
ACEITE DEL CÁRTER. 3, VÁLVULA DE DESCARGA. 4, INTERCAMBIADOR DE CALOR. 5,
VÁLVULA DE BY – PASS DEL INTERCAMBIADOR. 6, FILTROS. 7, VÁLVULA BY – PASS DE
FILTROS. 8, CONDUCTO DE ENGRASE A LA BOMBA DE INYECCIÓN Y AL
TURBOCOMPRESOR. 9, SURTIDOR DE ENGRASE DE LA PARTE BAJA DEL PISTÓN. 10,
VÁLVULA DE CONTROL DE LA PRESIÓN DEL SURTIDOR. 11, BOMBA DE INYECCIÓN. 12,
TURBOCOMPRESOR. 13, INDICADOR DE LA PRESIÓN DEL ACEITE EN EL CIRCUITO. 14,
TOMA DEL INDICADOR DE PRESIÓN.
39
Bomba de Aceite: La función de la bomba de aceite es hacer alcanzar al aceite a la
superficie presión como para conseguir la circulación del mismo en todo el circuito y a una
velocidad adecuada. Esta aspira hacia arriba el aceite almacenado en el cárter de aceite,
entregándolo a los cojinetes, pistones, eje de levas, válvulas y otras partes. La bomba
recoge el aceite desde el fondo del cárter a través de un filtro que impide el paso de
impurezas hacia la bomba. Estas bombas van siempre dotadas de una válvula de descarga
mediante la cual se consigue mantener presión determinada de salida de la bomba ya que,
cuando la presión aumenta de valor, la válvula de descarga se abre de una forma automática
y retorna al cárter parte del aceite. Con ello se consigue rebajar inmediatamente el valor de
la presión.
En un motor de combustión pueden emplearse dos tipos de bombas de engrase, las cuales
se distinguen porque trabajan por procedimientos diferentes; estas bombas son llamadas de
tipo Eaton o trocoide (también conocidas con el nombre de bombas excéntricos o de
lóbulos) y las de engranajes que son las más empleadas.
FIG. 31 BOMBA DE ACEITE DE ENGRANAJES
FIG. 32 BOMBA DE ACEITE DE LÓBULOS
40
Filtro de Aceite: A medida que se usa el aceite del motor, este se contamina gradualmente
con partículas de metal, carbón, suciedad aerotransportada, etc. Si las piezas del motor que
están en movimiento fueran lubricadas por dicho aceite sucio, ellas se desgastarían
rápidamente y como resultado el motor podría agarrotarse. Para evitar esto, se fija un filtro
de aceite en el circuito de aceite que remueva esas sustancias indeseables. EI filtro de aceite
es montado a la mitad del camino del circuito de lubricación. Este remueve las partículas de
metal desgastadas de las piezas del motor por fricción, así como también la suciedad,
carbón y otras impurezas del aceite. Si el elemento del filtro de aceite (papel filtrante), el
cual remueve las impurezas, llega a obstruirse, una válvula de seguridad está colocada en el
filtro de aceite, luego este flujo de aceite no será bloqueado cuando intente pasar a través
del elemento obstruido.
FIG. 33 FILTRO DE ACEITE
El caudal de aceite salido de la bomba de engrase pasa en primer lugar a un filtro donde la
función de este componente será el proteger al motor de impurezas en el aceite, los
materiales dañinos, externos, nocivos para el motor son alojados en el corazón del filtro que
es de micro fibras celulosas y sintéticas. El cuerpo del filtro es de acero con esmalte
anticorrosivo y es montado sobre el monobloque con una cuerda de montaje que es una
rosca interior y sellado con un empaque.
FIG. 34 ESQUEMA DEL RECORRIDO INTERIOR DEL ACEITE A TRAVÉS DEL FILTRO. 1,
FILTRO. 2, VÁLVULA DE SEGURIDAD. A, ENTRADA DEL ACEITE SUCIO. B, SALIDA AL
INTERIOR DEL FILTRO. C, SALIDA DEL ACEITE FILTRADO HACIA SU UTILIZACIÓN EN
EL MOTOR.
41
Cárter o Depósito de Aceite: El cárter de aceite recolecta y almacena el aceite de motor.
Muchos cárters de aceite son hechos de láminas de acero prensado, con una zona hueca
profunda y una placa divisora construida en previsión al oleaje del aceite para adelante y
para atrás. Además, un tapón de drenaje está provisto en la parte inferior del cárter de aceite
para drenar el aceite cuando sea necesario.
FIG. 35 CARTER O DEPÓSITO DE ACEITE
42
SISTEMA DE ESCAPE Y VENTILACIÓN
Como se sabe, todas las llamadas máquinas de combustión interna, producen gases
producto de la combustión; pero también es necesario para quemar el combustible,
proporcionar suficiente aire, que lleve el oxigeno al combustible. El aire que se inyecte al
motor, debe estar excento de impurezas; ya que si tiene polvo o partículas corrosivas, se
puede perjudicar; esto significa que el local en donde se aloje la planta de emergencia, debe
estar provisto de una buena dotación de aire, por medio de ventanas y ductos amplios y
filtros, cuando se considere necesario.
De la energía generada, aproximadamente el 15 ó al 25% se transforma en calor, mismo
que se debe extraer del local donde se halle la planta, por lo que se debe disponer de un
sistema de ventilación apropiado; para esto se estima que la cantidad de aire necesario (En
m3 / seg), para evacuar el calor de las perdidas, se obtiene por un factor de 0.166;
multiplicado por la potencia de la planta de emergencia expresada en KVA.
El aire necesario para la combustión del motor, se estima que es del orden de 5.5 a 6.8
m3/Kwh. Se considera que es pequeño, en comparación con el necesario para la ventilación;
y por lo mismo, no se considera en los cálculos. El escape de los gases de combustión se
debe llevar a la atmósfera en forma rápida y silenciosa. Por ello estos motores están
provistos de un escape apropiado con silenciador.
Como una medida orientada a los tamaños de locales, para plantas de emergencia en
función de su potencia; se dan los datos siguientes:
FIG.36 DIMENCIONES DEL LOCAL PARA PLANTAS
43
DIMENSIONES
EMERGENCIA
DIMENSIONES
GENERALES m
L
B
H
b
h
GENERALES
DE
LOCALES
PARA
PLANTAS
DE
POTENCIA DE LA PLANTA DE EMERGENCIA
20 – 60 KW
100 – 200 KW 250 – 550 KW 650 – 1500 KW
5.0
6.0
7.0
10.0
4.0
4.5
5.0
5.0
3.0
3.5
4.0
4.0
1.5
1.5
2.2
2.2
2.0
2.0
2.0
2.0
TABLA 5 MEDIDAS LOCAL
Humos de Escape: Es un compuesto químico de carbono y oxígeno, se forma al quemar
carbono o sustancias compuestas de carbono con una cantidad insuficiente de aire. En otras
palabras se produce el smog por una mala combustión y que dará origen a un material
contaminante para la atmósfera y dañino para el ser humano y peligroso al no tener color,
sabor e inodoro.
Silenciador: El sonido del motor es una onda formada por pulsos alternativos de alta y baja
presión que se pueden amortiguar con un silenciador de escape. Cuando la válvula de
escape se abre y el gas se precipita hacia el múltiple, golpea la masa de gas de menor
presión que está detenida allí. Esto genera una onda que se propaga hasta la atmósfera por
el sistema de escape. La velocidad de la onda es mayor que la del propio gas.
FIG. 37 SILENCIADOR
En un silenciador de escape estándar, el gas ingresa a el y se desplaza hasta el fondo del
tubo de entrada para luego ser reflejado hacia la cámara principal. Posteriormente sale
atravesando pequeñas perforaciones practicadas en el tubo de salida del silenciador. Al
mismo tiempo, la cámara principal se mantiene conectada con otro compartimiento
denominado resonador.
44
Convertidor Catalítico: Es un dispositivo simple, efectivo diseñado para reducir las
emisiones contaminantes a niveles aceptables. El convertidor catalítico contiene un
elemento recubierto de un catalizador. Un catalizador es algo que hace que tenga reacción
química, que normalmente no podría ocurrir. En los convertidores se emplean 3 tipos de
catalizadores básicos que son: de platino, de paladio y de rodio.
El convertidor catalítico contiene uno o dos elementos cerámicos monolíticos o del tipo de
pastilla. Las superficies están recubiertas de material catalítico. Una malla de acero
inoxidable protege los elementos contra golpes y una carcaza de acero inoxidable encierra
todo el conjunto.
El convertidor catalítico funciona conjuntamente con el sistema de inyección del aire.
Al arrancar el motor el aire es inyectado en los puertos de escape.
La combinación de calor de la combustión, vapores no quemados debido a mezclas ricas, y
el aire fresco empieza un proceso de oxidación en el puerto de escape o en el múltiple.
Cuando esta mezcla caliente, oxidante, entra en el convertidor, los gases fluyen a través de
aperturas del tipo panal.
El catalizador aumenta la reacción gran parte del HC y del CO se convierte a H2O y a CO2.
En un convertidor de tres vías también reacciona el catalizador de Rodio: elimina el
oxígeno de los diversos óxidos de nitrógeno que se forman durante la combustión.
45
SISTEMA DE ALIMENTACION
Como se sabe, los motores impulsores (máquinas de combustión interna), producen gases y
a la vez requieren de aire para producir la combustión. El aire que se inyecta al motor debe
estar exento de impurezas para evitar perjudicar a la máquina; por ello el local debe estar
provisto de una buena ventilación y un filtro de aire, si se considera necesario.
FIG. 38 ESQUEMA DE UN CIRCUITO DE INYECCIÓN EN UN MOTOR DIESEL. 1, TANQUE
DEL COMBUSTIBLE. 2, TUBERÍA DE ACCESO A LA BOMBA DE ALIMENTACIÓN. 3, BOMBA
DE ALIMENTACIÓN. 4, BOMBA DE INYECCIÓN. 5, TUBERÍA HACIA EL FILTRO. 6, FILTRO.
7, TUBO DE IMPULSIÓN. 8, INYECTOR. 9, CONDUCTO DE REBOSE DE LA BOMBA DE
INYECCIÓN. 10, REGULADOR. 11, CONDUCTO DE REBOSE DEL INYECTOR.
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FIG. 39 ELEMENTOS QUE FORMAN EL CIRCUITO DE INYECCIÓN DE UN MOTOR DIESEL.
1, BOMBA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE. 2, FILTRO PRINCIPAL. 3, BOMBA DE
INYECCIÓN. 4, INYECTOR. 5, DISPOSITIVO VARIADOR DE AVANCE DE LA INYECCIÓN. 6,
CONJUNTO DEL REGULADOR.
Tanque de Combustible:
En cualquier planta de emergencia, es necesario disponer del tanque de combustible, que
permita generar la potencia requerida durante un lapso de tiempo especificado para esto por
lo general se usan dos tanques, uno se denomina tanque de almacenamiento de
combustible, que por lo general se instala fuera del área donde se instala la planta;
normalmente se instala enterrado, y es de lámina negra (no debe ser galvanizado); el otro
tanque se denomina tanque de diario o auxiliar, es de pequeña capacidad; también debe ser
junto con los tubos y conexiones de hierro negro, ya que el diesel produce una reacción con
el fierro galvanizado, que desprende partículas que pueden ensuciar al motor, y provocar
mala operación. El tamaño de este tanque se determina por el mínimo tiempo de operación
de emergencia; considerando la carga mínima de servicio, y la de la duración típica de una
interrupción de servicio.
47
Filtro del Combustible: El combustible una vez bombeado del tanque pasa por el
conducto y se dirige hacia el conjunto de filtros en donde se produce no solamente una
labor de microfiltrado del combustible sino también una separación de las partículas de
agua que pudieran contener el combustible y así mismo también las impurezas del mismo
FIG. 40 VISTA EXTERIOR DE UN FILTRO DE COMBUSTIBLE
FIG. 41 VISTA INTERNA DE UN FILTRO DE COMBUSTIBLE
48
Bombeo de Gasolina: El sistema de bombeo de combustible de un motor a gasolina consta
de un depósito, una bomba de combustible y un dispositivo que vaporiza o atomiza el
combustible líquido llamado carburador. En este se mezcla aire con gasolina pulverizada.
La bomba de gasolina impulsa el combustible desde el depósito hasta el carburador, donde
se pulveriza mediante un difusor. La bomba de combustible bombea el combustible desde
el tanque de combustible. Esta puede ser mecánica o eléctrica
Bomba de Combustible Mecánica: Este tipo de Este tipo de bomba es conducida por la
rotación del eje de levas. Un diafragma interior de la bomba mueve arriba y abajo,
aspirando el combustible y bombeándolo a través de la línea de combustible.
Bomba de Combustible Eléctrica: Esta es una bomba tipo engranaje que opera usando un
motor. Algunas bombas de combustible son instaladas en el tanque de combustible y
algunas en la cañería de combustible.
49
Bomba de Inyección: Este componente del motor diesel aspira el combustible y se halla
adosada a la misma bomba de inyección. Una vez filtrado el combustible de impurezas
pasa a la bomba de inyección desde donde inunda las cámaras de cada uno de los cilindros
de la bomba a la espera de ser bombeado, a elevada presión, para ser lanzado, por medio de
cada uno de los tubos de impulsión hacia el inyector, cuya punta inyectora se encuentra en
contacto directo con la misma cámara de combustión.
FIG 42 VISTA INTERIOR DE UNA BOMBA DE INYECCIÓN EN LINEA PARA MOTOR DIESEL
CILINDROS. 1. EJE DE LEVAS, 2. EMPUJADOR DE RODILLOS, 3. PISTÓN, 4. VÁLVULA DE
IMPULSIÓN, 5. MUELLE DE PRESIÓN, 6. VARILLA DE REGULACIÓN, 7. PALANCA DE
ACCIONAMIENTO DE VARILLA, 8. REGULADOR, 9. CAMISA DE REGULACIÓN, 10.
VARIADOR DE AVANCE, 11. ENTRADA DE COMBUSTIBLE, 12. VÁLVULA DE DESCARGA
DEL COMBUSTIBLE, 13. TOPE DE SOBRECARGA, 14. MASAS CENTRÍFIGAS DEL
REGULADOR.
La bomba inyectora establece el orden en que se han de producir las inyecciones de
acuerdo con el orden de encendido del motor, de modo que cada cilindro reciba la
aportación de combustible en el momento en que su pistón se encuentre a punto de alcanzar
su P.M.S. en el tiempo de ciclo de compresión. La bomba esta formada por un núcleo
determinado de pequeños cilindros inyectores, constituyen, pues, la parte principal de la
bomba inyectora ya que en ellos se ha de conseguir la presión necesaria para la inyección
del diesel y la dosificación de la cantidad de combustible que se alcanzará desde los
inyectores.
FIG. 43 ASPECTO EXTERIOR DE UN INYECTOR
50
Gasolina: La gasolina es un conjunto de hidrocarburos (constituidos por hidrógeno y
carbono). Esos compuestos se encienden en hidrógeno y carbono al arder la gasolina, los
que a su vez, se unen al oxigeno presente para que la combustión pueda realizarse. La
gasolina es uno de los productos que se obtiene tras un complejo proceso de refinación de
petróleo. Una propiedad de la gasolina es la volatilidad, que se refiere a la facilidad con que
un líquido se vaporiza. Para arrancar fácilmente el motor de combustión interna estando el
motor frío, la gasolina debe ser muy volátil, de modo que no se vaporice deprisa a baja
temperatura.
FIG. 44 DISTINTOS TIPOS DE COMBUSTIBLES
La capacidad antidetonante de las gasolinas se expresa por medio del número de octano,
que significa la detonación en la cámara de combustión producida por la elevación de
presión en los cilindros; las ultimas porciones de mezcla no quemada explota violentamente
provocando un fenómeno llamado golpeteo por lo que las partes móviles estarán propensas
al mayor desgaste. El golpeteo puede ser producido también por agentes externos como
bujías de mala calidad, combustible de mala calidad, aceites de lubricación no adecuados o
de mala calidad.
Gas Lp: El gas licuado de petróleo es un combustible integrado por una mezcla,
esencialmente de propano, y en algunos casos butano debidas a una refinación del petróleo.
El gas LP se encuentra en estado gaseoso a condiciones normales, sin embrago, para
facilitar su almacenamiento y transporte, se licua y se maneja bajo presión para mantenerlo
en ese estado. La licuación se logra separando en el refinado dos partes, una gaseosa
básicamente formada por metano y otra líquida
Diesel: El gasóleo es una mezcla de hidrocarburos obtenida por destilación fraccionada del
petróleo crudo, el gasoil es un combustible que es pulverizado en el seno del aire
comprimido que llena la cámara de combustión, al final de la carrera de compresión. El
calor de compresión provoca el encendido del combustible y se produce la carrera de
expansión. El gasoil es ligero, con viscosidad pequeña y un adecuado número de cetano que
se refiere a la facilidad con que este compuesto entra en combustión, un combustible con un
alto número de cetano se quemará con facilidad. El poder calorífico del gasóleo es de unas
10,500 kilocalorías por cada Kg consumido y su peso específico es de unos 855 gramos por
litro. El hecho de que este combustible se presente a temperatura ambiente en estado
líquido tiene enormes ventajas de almacenamiento y facilita su transporte así como su
desvanecimiento, una vez consumido sin dejar residuos sólidos.
51
Aditivos de la Gasolina: Los aditivos son materiales que imparten nuevas propiedades o
mejoran las existencias del lubricante o combustible así como quitar depósitos de plomo.
Estos se utilizan para Inhibir la oxidación, para evitar la formación de gomas en la gasolina
almacenada. Inhibidores de procesos catalíticos, que tienen como finalidad proteger a la
gasolina de los efectos catalíticos de ciertos metales activos, presentes en ella, debido al
proceso de metales. Antioxidantes, para proteger el deposito de combustible.
Anticongelantes, para evitar la formación de hielo en el carburador y líneas de conducción.
Detergentes para mantener al carburador limpio. Compuestos de fósforo para evitar el
encendido superficial y el ensuciamiento de la bujía. Tinte para identificación y aumento
del número de octano.
Consumo del Combustible: El rendimiento del combustible se determina por el número
de cilindros del motor, por las condiciones climatológicas, por la calidad del combustible y
por la calidad de los aceites lubricantes.
DATOS DE CONSUMO Y TANQUE DIARIO DE COMBUSTIBLE
Potencia G. En KW Potencia M. En HP
Consumo H / hrs
Volumen del tanque
Lt.
75
112
14.6
200
100
125
21
200
125
202
26.5
200
150
233
31
200
200
315
41
200
250
505
69
500
350
660
100
500
400
790
114
500
600
1190
180
1000
900
1570
260
1000
TABLA 6 CONSUMO DE COMBUSTIBLE
El tamaño del tanque de combustible (Gasolina ó Diesel), se determina por el mínimo
tiempo de operación en emergencia; considerando la carga mínima de servicio, y el de la
duración típica de una interrupción de servicio.
Oxígeno: No seria posible la combustión si no se cuenta con una cantidad abundante de
oxígeno. Es necesario que el carbono se combine con el oxígeno para que de este modo se
pueda producir la liberación de la energía calorífica. Por esto es necesario un comburente
como el aire que es rico en oxígeno, abundante y seguro.
El oxígeno esta compuesto por: Oxígeno 20.99%, Nitrógeno 78.03%, Argón y gases raros
0.94%, Bióxido de carbono 0.03%, Hidrógeno 0.01%
Podemos establecer que la presencia de oxígeno puede considerarse del 21% con respecto a
todos los demás gases. Cabe mencionar que esta proporción corresponde a los valores de
volumen y no a su peso. Así pues puede decirse que en un litro de aire hay un 21% de
oxígeno.
52
Filtro del Aire: La función de este elemento es quitar las impurezas del aire y alojarlas en
el para poder efectuar una buena combustión.
FIG. 45 FILTRO DE AIRE
LOCALIZACION Y MONTAJE DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA
Un buen servicio de una planta de emergencia, depende en parte de una buena localización
en la proximidad del centro de carga eléctrico; con fácil forma de abastecimiento de
combustible, buena ventilación e iluminación, y un correcto montaje; lo que requiere de
una cimentación apropiada.
EJEMPLO DE CALCULO DE PLANTA DE EMERGENCIA
En la instalación eléctrica de un hospital, se efectuó el censo de las cargas de emergencia
que no se deben interrumpir; encontrándose en las distintas áreas de la instalación las
siguientes cargas:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Alumbrado de 60 lámparas de 100 Watts c/u……….6,000W
Equipo de rayos X, transformador de………. 2,000W
Sala de quirófano alimentador..........2,000W
2 Motores J.A. de 20 HP f.p = 0.8……….2,984W
1Motor J.A. de 10 HP f.p = 0.8……….7,460W
2 Motor J.A. de 5 HP f.p = 0.8..........7,460W
TOTAL
70,760 WATTS
Solución:
De acuerdo con los datos de las cargas, se puede seleccionar de los los datos de la tabla 2
una planta de emergencia con generador de 75 Kw, accionado por motor de 112 HP, a
1,800 RPM, para generar a 60 Hz.
La potencia de la planta, se debe especificar a la altura de operación correspondiente, y a la
temperatura máxima ambiente, ya que los fabricantes garantizan sus datos de placa, a una
altura de hasta 460m sobre el nivel del mar, y 32oC de temperatura; lo que significa que se
deben aplicar factores de corrección dados en tablas o nomogramas por los fabricantes de
plantas, cuando el lugar de la instalación tenga condiciones distintas a las indicadas.
53
VENTAJAS DE PLANTAS DE GAS VS PLANTAS DIESEL Y DE GASOLINA
Costo de operación por KW/hora: En un año el promedio de ahorro en combustible es de
aproximadamente 40% (Este dato se basa en un promedio de 800horas al año de
operación).
Bajo mantenimiento: Al no tener bomba de inyección, inyectores o componentes en el
carburador, se reduce al mínimo ya que no requiere mano de obra calificada.
Eficiencia al arranque: Al no tener componentes sofisticados en su sistema de
carburación, nos permite el paso directo de gas a la cámara de compresión haciendo 100%
seguro el suministro de combustible.
Costo de instalación: La caseta del tipo intemperie permite reducir considerablemente este
costo al no requerir cuarto de máquinas, cimentación y blindajes especiales para evitar
vandalismo.
Contaminantes: Al ser carburación a gas, la emisión es muy baja haciéndola ecológica y
baja en ruido.
Ruido: La carburación a gas por ser más suave proporciona menores decibeles de ruido.
Suministro de combustible: Al tener tanque estacionario, no hay compromisos con
operarios y riesgos de derrame de diesel o gasolina, ya que la empresa gasera suministra
por medio de un contrato.
Programador semanal: Permite mantener en óptimas condiciones todos los componentes
del motor. Esto se programa para que arranque una vez a la semana el día y la hora que
usted lo requiera.
Caseta intemperie o acústica: Extiende la vida útil de la unidad, protegiendo el equipo de
manos ajenas, polvo, arena, etc. Incluye el silenciador dentro del mismo equipo. Tiene
puertas que se pueden asegurar con llave también para evitar el vandalismo en las unidades.
La pintura es aplicada en polvo, electrostáticamente y horneada, retardando el daño del
equipo por razones ambientales.}
54
MANTENIMIENTO PREVENTIVO A PLANTAS DE EMERGENCIA
1. Antes de encender la planta eléctrica revisar:
a) Nivel de agua en el radiador
b) Nivel de aceite en el cárter
c) Nivel de agua en celdas de batería
d) Nivel de combustible en tanque diario
e) Verificar limpieza en terminales de batería.
2. Colocar el interruptor principal del generador “MAIN “en OFF
3. Colocar los selectores de operación en el modo manual para arrancar la planta eléctrica.
4. Se pone a funcionar de esta manera por unos 10 minutos y se revisa lo siguiente:
a) Frecuencia del generador (60 a 61Hz).
b) De ser necesario se ajusta el voltaje al valor correcto por medio del potenciómetro de
ajuste.
c) Durante todo el tiempo que tarde la planta trabajando se debe estar revisando la
temperatura del agua (180ºF) presión de aceite (70 PSI) y la corriente de carga del
acumulador (1.5 amp.)
Si todo está correcto se acciona el interruptor en la posición de apagado "off” para que el
motor se apague.
5. Luego de la revisión preliminar y si todo está correcto simular falla del fluido eléctrico y
revisar lo siguiente:
a) Corriente, voltaje y frecuencia del generador según los parámetros de operación (que
pueden variar de un sistema a otro).
b) Si alguno de estos valores está fuera de su rango de operación, notifique de inmediato al
Departamento de Mantenimiento.
c) Si la temperatura del agua es muy alta, con mucha precaución quitar el tapón al radiador,
revisar el nivel del agua y reponerla en caso de necesidad (sin parar el motor) si el nivel del
agua se encuentra bien, buscar la manera de ventilar el motor por otros medios. También
conviene verificar si el generador está muy cargado, ya que esa puede ser la causa, y si ese
es el caso, se deberá disminuir la carga eléctrica hasta llegar a la corriente nominal de placa
del generador. En caso de obstrucción de las celdas del radiador lavarlo a vapor para retirar
la suciedad.
d) Si la presión del aceite es muy baja para el motor, esperar que se enfríe, luego revisar el
nivel de aceite y reponerlo en caso de ser necesario (con el motor apagado). Después volver
a encender el motor. Si la presión no estabiliza, llamar al personal de Mantenimiento.
e) Si el amperímetro que señala la carga del alternador al acumulador proporciona una señal
negativa, significa que el alternador no está cargando. En este caso se debe verificar el
estado del alternador, regulador de voltaje y conexiones.
f) Si la frecuencia del generador baja a un punto peligroso, personal autorizado debe
calibrar al generador del motor a fin de compensar la caída de frecuencia, es normal que el
generador trabajando a plena carga baje un poco su frecuencia.
g) Si el voltaje del generador baja su valor, es posible recuperarlo girando el potenciómetro
del regulador de voltaje.
55
6. Si en el trabajo de la planta llegaran a actuar las protecciones, debe verificar la
temperatura del agua y presión del aceite. Si actúa la protección por alta temperatura de
agua dejar que el motor enfríe y después reponer el faltante.
7. Para detener el motor, desconecte la carga manualmente y deje trabajar el motor durante
tres minutos al vacío.
8. Conviene arrancar el motor por lo menos una vez a la semana por un lapso de 30
minutos, para mantener bien cargado el acumulador, cuando no existe cargador de baterías
conectado a la planta; y para mantener el magnetismo remanente del generador en buen
rango. También para corregir posibles fallas.
9. Cualquier duda o anomalía observada reportarla al personal de mantenimiento.
56
PUNTOS IMPORTANTES DEL MANTENIMIENTO
1. Verificar diariamente:
a) Nivel del agua en el radiador.
b) Nivel de aceite en el cárter
c) Nivel de combustible en el tanque.
d) Válvulas de combustible abiertas.
e) Nivel de agua destilada en las baterías y limpieza de los bornes.
f) Limpieza y buen estado del filtro de aire.
g) Que no haya fugas de agua, aceite y/o combustible.
h) Observar si hay tornillos flojos, elementos caídos, sucios o faltantes en el motor y
tableros.
2. Semanalmente, además de lo anterior:
a) Operar la planta en vacío y si se puede con carga para comprobar que todos sus
elementos operan satisfactoriamente, durante unos treinta minutos por lo menos.
b) Limpiar el polvo que se haya acumulado sobre la planta o en los pasos de aire de
enfriamiento, asimismo los tableros.
3. Mensualmente: Comprobar todos los puntos anteriores, además:
a) Comprobar la tensión correcta y el buen estado de las fajas del ventilador, alternador, etc.
b) Limpiar los tableros y contactos de relevadores si es necesario.
c) Observe cuidadosamente todos los elementos de la planta y tableros para corregir
posibles fallas.
4. Cada 150 horas de trabajo, además de lo anterior:
a) Cambiar filtro de aceite.
b) Si el motor está equipado con filtro de aire o tipo húmedo cambiarle el aceite.
5. Cada 300 horas de trabajo, además de lo anterior:
a) Cambiar el elemento anticorrosivo del agua.
b) Cambiar los filtros de combustible.
6. Cada año:
a) Si el filtro de aire es tipo seco, cambiarlo.
7. Para tiempos mayores, consultar el manual de operación y mantenimiento del motor en
particular.
NOTA: Los cambios regulares de aceite se deben hacer a las 150 horas de trabajo o a los 6
meses, lo que ocurra primero.
57
RECOMENDACIONES GENERALES PARA OPERAR LAS PLANTAS DE
EMERGENCIA
Diez reglas que deben observarse:
1. Procure que no entre tierra y polvo al motor, al generador y al interior de los tableros de
control y transferencia.
2. Cerciórese de que esté bien dosificado el combustible para el motor sin impurezas y
obstrucciones
3. Compruebe que al operar la planta se conservan dentro de los valores normales las
temperaturas del agua del radiador, de los embobinados del generador, de los tableros, del
motor del interruptor de transferencia, etc.
4. Los motores nuevos traen un aditivo que los protege de la corrosión interna. Al igual que
en los motores usados, después de algún tiempo necesitan protegerse con aditivos, los
cuales duran períodos determinados. Después hay que suministrarle otro que los proteja.
Además hay que evitar fugas y goteras sobre partes metálicas; en general hay que evitar la
corrosión a todos costos.
5. Se debe procurar que se tengan siempre los medios de suministro de aire, por ejemplo:
• Aire limpio para la operación del motor.
• Aire fresco para el enfriamiento del motor y generador.
• Medios para desalojar el aire caliente.
6. Compruebe siempre que la planta gira a la velocidad correcta por medio de su
frecuencímetro y tacómetro.
7. Conozca siempre el buen estado de la planta en general.
8. Reportar al personal de mantenimiento las fallas en cuanto aparezcan, por muy sencillas
que se vean.
9. Cuando el motor del interruptor de transferencia derrame lubricante, éste deberá
sustituirse por grasa nueva.
10. Recurra al personal de Mantenimiento para implantar un programa de mantenimiento.
Abra un expediente para anotar todos los datos en la ficha de vida de la planta y por medio
de ella compruebe la correcta aplicación del mantenimiento.
58
MANTENIMIENTO DE BATERIAS - ACUMULADORES
QUE ES UNA BATERIA ELECTRICA O ACUMULADOR
Una batería es un dispositivo electroquímico, que permite almacenar energía en forma
química. Una vez cargada, cuando se conecta a un circuito eléctrico, la energía química se
transforma en energía eléctrica, revertiendo el proceso químico de carga.
La mayoría de las baterías son similares en su construcción y están compuestas por un
determinado número de celdas electroquímicas. El voltaje o tensión de la batería vendrá
dada por el número de celdas que posea, siendo el voltaje de cada celda de 2 v.
TIPOS DE BATERIAS

Baterías no recargables. Son Conocidas como PILAS, dado que la reacción
química que se produce durante su uso es IRREVERSIBLE. Su vida dura lo que tarde en
descargarse, y no son susceptibles de Mantenimiento, excepto normas básicas de
conservación: evitar calores o fríos excesivos, evitar el sol y la humedad, sacarlas de su
alojamiento si no van a utilizarse para evitar que una posible corrosión dañe el aparato, etc.

Baterías Recargables - Acumuladores. Salvo las de pequeño tamaño,
prácticamente todas las baterías recargables son del tipo plomo-ácido. Muy pocas son de
otros tipos por su elevado costo. Existe una gran diversidad de sistemas: níquel-cadmio,
níquel-zinc, zinc-aire, sodio-azufre, hidruro metálico de litio, ion de litio, litio-polímero,
etc.
BATERIA ACUMULADOR DE PLOMO ACIDO
En una carcasa colocan unas placas de plomo. Entre ellas hay una disolución de ácido
sulfúrico y agua (electrolito). En la operación de carga, sobre las placas de plomo,
conectadas al polo positivo, se forma sulfato de plomo. Este conjunto, una vez cargado, es
capaz de proporcionar corriente hasta que dicho sulfato de plomo se descomponga. Durante
el funcionamiento se elimina agua, que hay que reponer de cuando en cuando, cuidando su
nivel siempre.
59
CAPACIDAD DE UNA BATERIA O ACUMULADOR
Se llama capacidad de un acumulador, a la cantidad de electricidad (carga eléctrica) que
es capaz de almacenar y, por tanto, de suministrar. Se expresa en AMPERIOS-HORA
(Ah) y tiene el significado siguiente:
Una batería de 60 Ah puede suministrar 60 A. durante una hora. Puede suponerse que, por
la misma razón, podría suministrar en media hora , el doble de corriente es decir 120 A. ó
en 10 minutos 360 A. Este cálculo no es exacto, porque la capacidad depende del régimen
de trabajo, que puede hacerla variar bastante.
COMPROBACION DE BATERIAS O ACUMULADORES
Un método de diagnóstico para baterías eléctricas de plomo-ácido puede ser:




Comprobación visual exterior de las conexiones, cargador, etc.
Comprobación de fugas al exterior de electrolito.
Comprobación del nivel del electrolito. Jamás debe dejar al aire parte de las placas.
Comprobación de la densidad del electrolito. Debe comprobarse tanto el valor de
cada celda, como que los valores entre celdas no sean dispares.

Comprobar partículas de suciedad u otras en el electrolito.

Efectuar una pequeña prueba de descarga y voltaje.
NORMAS PARA EL MANTENIMIENTO DE BATERIAS – ACUMULADORES
Detallamos unas normas básicas, para que sean útiles a la mayoría de las instalaciones:

Mantener el lugar donde se coloquen las baterías entre 15 y 25 grados. El frío
ralentiza las operaciones tanto de carga como de descarga. El calor por su parte, aumenta la
evaporación del agua del electrolito, y promueve la oxidación de las placas positivas.

Siempre que sea posible, fijar bien las baterías, evitando su movimiento.

Mantener los terminales de conexión, limpios, apretados ( no en exceso ) y seca la
carcasa de la batería.

Mantener el nivel del electrolito adecuado, añadiendo agua destilada en caso de
necesidad, evitando tanto dejar las placas al aire como el llenado excesivo que provoque el
desbordamiento del electrolito.

Evitar la descarga completa de las baterías.

Calcule adecuadamente las baterías que necesite en su instalación, para evitar darles
un uso excesivo que limite su vida útil.

Compruebe el funcionamiento del Cargador de la Batería; las cargas excesivas o
insuficientes pueden disminuir su vida útil.

Evite siempre que pueda las CARGAS RAPIDAS DE LAS BATERIAS, las hacen
sufrir mucho.

Compruebe que no hay diferencias de carga entre las distintas celdas de la batería, y
si fuera así, efectúe una carga de nivelación.
60
MANTENIMIENTO PREVENTIVO EN PLANTAS DE EMERGENCIA
La vida útil de los equipos se prolonga con un buen mantenimiento preventivo, que puede
ser por horas de trabajo o por tiempo. Se recomienda por lo menos cada 200 horas de
operación o 6 meses, lo que ocurra primero.
Este mantenimiento preventivo consiste en:









Cambio de aceite y filtros
Cambio de anticongelante
Revisión y medición de densidad en electrolito de baterías
Revisión y/o cambio de mangueras y bandas
Reapriete de conexiones mecánicas y eléctricas
Ajuste de voltaje y frecuencia así como prueba de protecciones
Ajuste y reapriete de conexiones eléctricas al tablero de transferencia
Limpieza en general (lavado con hidrolavadora)
Pruebas en vació, con carga, en manual y automático
61
MANTENIMIENTO CORRECTIVO
Cuando un equipo falla es necesario tener un stock de refacciones y/o personal capacitado
para resolver cualquier contingencia a cualquier hora, cualquier día, en cualquier lugar.
Normalmente se presenta que la planta:



no arranca
no genera
no transfiere, etc.
Sin mantenimiento
Con mantenimiento
62