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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
ZONA POZA RICA - TUXPAN
“CRITERIOS DE SELECCIÓN DE GENERADORES
DE CORRIENTE ALTERNA DE CAPACIDAD
INDUSTRIAL”
TESINA
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA
PRESENTAN:
ARTURO IVÁN GONZÁLEZ PONCE
FREDY MEDINA MARTÍNEZ
DIRECTOR DE TRABAJO RECEPCIONAL:
ING. JUSTINO BAUTISTA ESPINOSA
POZA RICA DE HGO., VER.
2009
ÍNDICE
CONTENIDO
PÁGINA
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………….
1
CAPITULO I
JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………………………………..
NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO……………………………………….
ENUNCIACIÓN DEL TEMA………………………………………………………........................
EXPLICACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL TRABAJO…………………………………….......
2
3
5
6
CAPITULO II
PLANTEAMIENTO DEL TEMA…………………………………………………………………….. 7
MARCO CONTEXTUAL…………………………………………………………………………….. 8
MARCO TEÓRICO
SUB-TEMA 1.0
GENERALIDADES.………………………...……………………………………... 9
1.1
CAMPOS DE ACCION Y COMPONENTES MECANICOS……………………. 12
1.2
ACOPLAMIENTOS DEL GENERADOR………………………………………… 14
1.3
SECCIÓN GENERADORA……………………………………………………….. 17
1.4
SECCIÓN EXCITADORA………………………………………………………… 20
1.5
SECCIÓN DE CONTROL………………………………………………………... 21
SUB-TEMA 2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
SUB-TEMA 3.0
3.1
3.2
3.3
CRITERIOS DE SELECCIÓN Y OPERACIÓN A GENERADORES DE
CORRIENTE ALTERNA DE CAPACIDAD INDUSTRIAL…………..……. 25
CLASIFICACIÓN DE LOS GENERADORES…………………………………… 33
APLICACIÓN DE LOS GENERADORES……………………………………….. 35
DESCRIPCIÓN DE LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS………………………...36
COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS….... 39
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS. 41
SISTEMA DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA……………………………….58
SECCIÓN DE TRANSFERENCIA Y PARO…………..……………………….... 59
SECCIÓN DE CONTROL DE VOLTAJE DE LA LÍNEA………………………. ..69
SECCIÓN DE INSTRUMENTOS………………………………………………… 78
CALCULO DE SELECCIÓN DEL GENERADOR………………………..……... 79
MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL GENERADOR DE
CORRIENTE ALTERNA…………………………………………..…….........
INSTALACIÓN DEL ENSAMBLE DEL INDUCIDO DE LA EXCITATRIZ
Y DEL RECTIFICADOR ROTATIVO…………………………………………....
REMOVIENDO Y REEMPLAZANDO EL ENSAMBLE DEL ESTATOR
DE LA EXCITATRIZ……………………………………………………………....
RESTAURANDO EL MAGNETISMO REMANENTE………………………….
90
96
97
98
SUB-TEMA 4.0
4.1
4.2
4.3
4.4
MANTENIMIENTO CORRECTIVO DEL GENERADOR DE
CORRIENTE ALTERNA.…….............................................................................. 99
POSIBLES FALLAS EN GENERADORES ELÉCTRICOS Y SUS
CAUSAS MÁS FRECUENTES………………………………………………….. 99
DETERMINACIÓN DE CAUSAS DE LAS AVERÍAS…………………………..103
INSTRUMENTOS QUE SE UTILIZAN PARA EL MANTENIMIENTO DE
UN GENERADOR ELÉCTRICO………………………………………………....107
INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS…………………………………..108
ANÁLISIS CRITICO DE LOS DIFERENTES ENFOQUES…………………………………………... 109
…………………………………………...
131
 CAPITULO III
CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………….. 110
BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………………….. 112
ANEXOS
APÉNDICES
INTRODUCCIÓN
El gran crecimiento Industrial y Comercial de los últimos tiempos, ha
provocado que diferentes empresas hagan uso de Generadores de Corriente
Alterna de Capacidad Industrial, como una respuesta para actuar en el menor
tiempo posible ante la falta de energía eléctrica, y con ello obtener una mayor
eficacia en las actividades técnico-económicas que se desempeñan.
Muchas de estas Empresas obtienen mayores ingresos en cuanto a costos de
producción y laborales, por lo que la falta de energía eléctrica temporal, tiene
repercusiones monetarias en ámbitos como el Industrial, el Comercial o de
Prestadores de Servicios. La vida útil de un Generador de Corriente Alterna
depende a su vez de la vida útil de las partes que componen este sistema.
Es importante contar con personal de mantenimiento, para que periódicamente, se
hagan revisiones al equipo en operación y con ello corroborar que el equipo se
encuentra en condiciones óptimas de utilización y a la vez evitar daños que
pudieran resultar más costosos.
La finalidad de este trabajo, así como toda la información didáctica que se
presenta, se realiza con el fin de colaborar en la optima selección del generador
de capacidad industrial, para lograr un mayor conocimiento de este tipo de
máquinas y fortalecer la idea de seguir usando estos equipos de generación de
energía, tanto en el ámbito industrial, como en el comercial y de servicios.
1
CAPITULO I
JUSTIFICACIÓN
En toda actividad Industrial, Comercial o de Servicios, donde el suministro
eléctrico no garantiza un abasto que esté libre de fallas y donde se limita su
acceso a ella, lugares donde las Industrias como la petrolera, requieren
electricidad las 24 horas y por su localización no cuenta con suficientes recursos
para hacer un enlace eléctrico a líneas de alimentación, es en estos casos donde
los generadores de C.A. ocupan un lugar preponderante dentro de estas
actividades.
Por otro lado, la interrupción de electricidad, en términos económicos, es muy
costosa: se dejan de transportar, producir y generar bienes y servicios. La falta de
electricidad en procesos de producción con riesgo, puede llegar a ser causa de un
accidente si no es suministrada instantáneamente la energía eléctrica a la
producción. El uso de los generadores como fuente de energía alternativa, es
necesario, ya que remedia las necesidades eléctricas dentro de las actividades de
que se trate.
Es por ello, que en este trabajo, se abordan criterios de selección de generadores
de capacidad industrial, mismos que se aplican a requerimientos necesarios para
cualquier uso y función.
2
NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO
El aprovechamiento de los fenómenos eléctricos y magnéticos para producir
energía y movimiento, ha constituido una de las grandes preocupaciones de la
ciencia y la ingeniería desde el siglo XIX. En la actualidad, el uso de Generadores
con tales fines se ha hecho habitual en la mayoría de empresas de todo tipo.
Es por ello que el conocimiento de estos equipos es importante, debido a que son
una respuesta a las necesidades de energía eléctrica, teniendo varios usos y
funciones, en diferentes áreas mayormente del tipo industrial.
Este trabajo está basado en varios parámetros importantes, en lo que refiere a la
generación eléctrica, mediante el uso de los Generadores de Corriente Alterna
Trifásicos sin Escobillas, determinando un análisis de la función que desempeña
cada uno de los componentes para ampliar el conocimiento de estas.
El generador es movido por agentes externos interconectado; ya sea usando un
rodamiento, en el cual se le adecua un equipo motriz, llamado en conjunto “Equipo
Electrógeno”, ó en su caso de dos rodamientos, haciendo girar por medio de
poleas u otros elementos para llevar a cabo la generación eléctrica.
Se presenta la selección correcta de la capacidad del generador en base al uso y
función que desempeñará, cómo esta constituido un generador, la función base
mecánica y eléctrica de cada elemento, y también su ubicación, para hacer más
eficiente su mantenimiento y poder hacer una detección de fallas a tiempo, y así
evitar serios daños a los generadores.
Otra modalidad, en la que se puede encontrar al generador, es en soldadura
eléctrica, el cual genera la energía eléctrica necesaria en lugares donde es
imposible el suministro y llevar a cabo dichos trabajos de soldadura, o
simplemente como un equipo electrógeno para el abastecimiento de energía
3
eléctrica, como prevención a una falla eléctrica, fenómeno atmosférico o por una
falta de ésta.
Esta recopilación de información y experiencia; hará que en el área de generación
eléctrica, mediante el uso de generadores eléctricos, se adquiera un conocimiento
adecuado en estos equipos y sea mas amplio el criterio al seleccionar el equipo
necesario, ayudando así a que su cuidado sea mas responsable y provean una
larga vida útil al equipo.
En este trabajo se encontrará concretamente, cómo esta conformado un
generador, enfocándose mas en el uso que se le da en conjunto con un motor de
combustión interna, por su gran rendimiento en el proceso de generación eléctrica.
4
ENUNCIACIÓN DEL TEMA
Actualmente en nuestro país y a nivel mundial, existe un acelerado
crecimiento natural a nivel poblacional, Industrial y Económico, por tal motivo se
ha generado un incremento en las demandas de los diferentes sectores para
producir un mejor y mas eficiente servicio eléctrico, por lo anterior resulta de
fundamental importancia disponer de mejores formas de obtener dicha energía en
caso de una falla en la alimentación eléctrica, así como de un adecuado material
de información, que sirva de base, para facilitar el trabajo de todo el personal
interesado en los generadores de energía eléctrica, enfocándonos a la corriente
alterna.
En este trabajo se da una explicación del funcionamiento de un Generador, para
conocer los elementos que lo componen, su función y todas las características y
condiciones de operación.
El enfoque fundamental, está orientado a discutir los diferentes parámetros que se
deben considerar, al seleccionar un generador: por su diseño, estructura y su
capacidad de potencia eléctrica.
5
EXPLICACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL TRABAJO
Debido a la gran demanda de energía eléctrica que existe en nuestro país, la
necesidad de generadores eléctricos de capacidad industrial es primordial para
satisfacer los requerimientos eléctricos para sus procesos, los cuales ofrezcan
mayor rendimiento, redituabilidad, confiabilidad y adaptabilidad en estos. En
muchos generadores se están incorporando avances tecnológicos, y es en lo que
a través de la investigación, se han creado máquinas de diferentes tamaños, y
diferentes capacidades de generación, por la importancia y confianza y necesidad
que da a los usuarios. Para el desarrollo de esta investigación se estudiaron los
Generadores de Corriente Alterna Síncronos de Potencia Industrial Excitados por
Inducción, quedando estructurado el tema de la Tesina de la siguiente manera:
“CRITERIOS DE SELECCIÓN DE GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA
DE CAPACIDAD INDUSTRIAL”
En el capitulo I; se presenta la introducción, justificación, naturaleza, sentido y
alcance del trabajo, así como la enunciación del tema, con el fin de lograr un mejor
entendimiento de las necesidades de energía eléctrica, abastecida por
generadores de corriente alterna de capacidad industrial.
El capitulo II; se inicia con el planteamiento del tema del análisis realizado;
posteriormente se presenta el marco contextual y, el marco teórico en el cual se
lleva a cabo la descripción detallada del trabajo realizado; y por ultimo, el análisis
crítico de los diferentes enfoques.
En el capitulo III; se dan a conocer las conclusiones obtenidas con este análisis,
alternativas y sugerencias para un mejor uso de los generadores de corriente
alterna. Además se presenta la bibliografía y anexos, esperando que este trabajo
sea de gran utilidad, para todas aquellas personas que se desarrollan dentro de
esta temática.
6
CAPITULO II
PLANTEAMIENTO DEL TEMA
Los generadores de C.A., nacieron debido a la necesidad de producir,
transportar, reducir o aumentar, distribuir en forma económica y confiable la
energía eléctrica. Dentro del campo general de la utilización de la energía
eléctrica, la mayoría de los servicios tanto industrial, como privados se han
electrificado en C.A. aunque existen casos como los tranvías, máquinas
soldadoras, procesos electrolíticos ó algunos tipos de lámparas de arco, entre
otros, que se operan con C.D..
Sin embargo, casi en la mayoría de estos casos la energía con la que se accionan
es C.A. y después se rectifica para convertir en C.D. para su distribución y
aplicación.
La investigación de este tema está enfocado a un análisis poco común dentro del
ámbito técnico y de la ingeniería, por lo cual resulta ser un tema muy interesante,
debido a que en la actualidad, se cuenta con información sintetizada de los
componentes de los generadores de C.A., su aplicación, así como el conocimiento
de problemas y fallas bajo operación de los mismos.
Por lo antes mencionado y con el presente trabajo realizado, se pretende
determinar el procedimiento para llegar a la solución del problema, en términos
técnicos, ya que la presente investigación señala las principales fallas y su
solución.
7
MARCO CONTEXTUAL
El uso de generadores eléctricos de C.A. como fuente de energía eléctrica en
forma senoidal, tiene como ventaja que se pueda generar a tensiones
relativamente altas y que, por medio de transformadores estáticos, se puede
elevar o reducir y transportarla con facilidad.
Con valores altos de voltaje en C.A. es mucho más económico transportarla a
distancias considerables, esto representa una gran ventaja ya que el peso del
conductor varía en razón inversa de cuadrado de la tensión, para una potencia,
distancia y pérdidas admitidas determinadas.
El uso de generadores de corriente alterna sin escobillas, para voltajes de uso
industrial, está tomando una mayor demanda a medida que pasa el tiempo y el
crecimiento poblacional vaya en aumento, al igual que el desarrollo de las grandes
industrias, es por ello que la Comisión Federal de Electricidad trata de cubrir esta
mayor demanda de consumo, con la construcción de nuevas plantas de
generación de energía. Es por ello, que las futuras generaciones verán el uso de
los generadores de capacidad industrial, como una máquina de generación de
C.A. indispensable.
Por lo anterior expuesto, es de suma importancia este trabajo, ya que se
dispondrían de criterios suficientes para su selección y uso, así como el cuidado
que se debe tener en este tipo de máquina rotatoria.
8
MARCO TEÓRICO
1.0 GENERALIDADES.
Un Generador eléctrico, es todo dispositivo capaz de mantener una
diferencia de potencial entre dos puntos, llamados terminales o bornes. Los
generadores eléctricos son máquinas que transforman la energía mecánica en
eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético
sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura denominada
estator. Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los
conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este
concepto fundamental esta basado en la ley de inducción de Faraday que
establece lo siguiente:
“Cuando un conductor se introduce en un campo magnético y existe movimiento
relativo entre el conductor y el campo, existirá un voltaje inducido en el conductor.
Este voltaje es proporcional a la intensidad del campo magnético a la velocidad
relativa y a la longitud del conductor.”
La Ley de Faraday se representa esquemáticamente en los Anexos 1 y 2. Se
expresa algebraicamente por la Formula:
e   
En donde:
e= Voltaje producido en el conductor, en Volts.
ℓ= Longitud del conductor en el campo en metros.
v= Velocidad del campo magnético, en metros por segundo.
B= Densidad del campo magnético, en Webers.
El campo magnético puede proceder de un imán permanente, aunque también hay
otra forma de crearlo mediante el uso de arrollamientos como se representa en el
Anexo No.2. Para lograr el campo magnético, debe hacerse circular una corriente
por el arrollamiento obteniéndose resultados similares a los del imán permanente.
Éste es el medio mas comúnmente usado en las maquinas eléctricas; aunque el
primero se utilice en aplicaciones especiales.
Hasta aquí, se han planteado formas muy simples de generar energía eléctrica,
sin embargo, ya en una maquina eléctrica será mas complicado; por ejemplo, el
conductor será de varias espiras formando bobinas interconectadas entre sí según
se requiera; También se tendrán cierto numero de polos con una determinada
configuración para lograr una mejor distribución del Flujo. Desde el punto de vista
mecánico se requerirá una estructura adecuada que soporte estos elementos. En
un generador convencional de C.A., generalmente los devanados, van alojados en
el estator (dentro de ranuras). El campo magnético se produce en polos colocados
en un rotor. Por medio de una maquina accionadora, se hace girar el rotor,
obteniéndose la velocidad relativa entre el inductor y el inducido, bajo estas
9
condiciones la forma de onda del voltaje generado será senoidal. Como se
muestra en el Anexo No. 3. Los generadores de C.A. se construyen con gran
precisión, a fin de que funcionen sin problemas y tengan una larga vida.
Normalmente son acoplados directamente a una fuente motriz por medio de
poleas o bandas. Se fabrican muchos tipos de generadores, diferentes en cuanto
a potencia y tamaño dependiendo de sus aplicaciones. Los generadores de C.A.
se dividen en dos grupos a saber:


Inducido Giratorio
Campo Giratorio
En los de Inducido Giratorio, los polos del campo son estacionarios y el inducido
es estacionario. Los Generadores de C.A. de Inducido Giratorio son de poca
capacidad, generalmente hasta de 15 Kw. Se parecen mucho a los generadores
de c.c. solo que, en vez de conmutador llevan anillos colectores; esto hace muy
difícil conducir grandes corrientes razón por la cual su capacidad está limitada.
Los generadores de C.A. de Campo Giratorio son los mas usados ya que el
voltaje que generan puede conectarse directamente a la carga sin necesidad de
usar anillos colectores y las conexiones fijas son mucho mas fáciles de aislar que
los anillos colectores, requisito indispensable cuando se trata de altos voltajes.
En este tipo de generadores es posible obtener voltajes hasta de 13800 Volts,
debido a que, por ser el inducido estacionario, no están sujetos a vibración ni a
esfuerzos centrífugos y la corriente puede ser muy elevada en relación con los
generadores de inducido giratorio, ya que la corriente sale al circuito externo
directamente de los devanados del estator, mediante el uso de cables gruesos y
aislados, requerirse anillos colectores.
En la construcción de los generadores de campo giratorio, se usan dos tipos
diferentes de estructuras de campos giratorios, dependiendo de la velocidad a la
que va ser impulsada la máquina. Si el generador es impulsado por turbinas que
giran a velocidades de 1800 y 3600 rpm. se usan rotores tipo cilíndrico. Estos
rotores son de diámetro pequeño y tienen los devanados de campo firmemente
asegurados en las ranuras de la superficie del rotor. Únicamente con este tipo de
construcción puede el rotor soportar la fuerza centrifuga que se produce cuando
gira a grandes velocidades sin despedazarse. En los generadores que son
impulsados por motores de combustión interna a velocidades de 1800 rpm. o
menores se usan rotores de polos salientes (como los mostrados en el Anexo
No.4), en este tipo de rotor, los polos del campo sobresalen del rotor. Las piezas
polares con sus respectivas bobinas están atornilladas a la estructura del rotor.
Estas bobinas de campo pueden ir conectadas en serie, o en grupos en serie y
estos conectados en paralelo. Los polos tienen su núcleo laminado para reducir
las perdidas producidas por corrientes parasitas.
10
Los estatores de todos los generadores son esencialmente iguales, consisten de
núcleos de hierro laminado, con los devanados del estator colocados dentro de las
ranuras de este núcleo, el cual va asegurado en la estructura del estator. Dentro
del grupo de generadores de campo giratorio existen dos métodos de excitación
de los campos como son:


Excitación separada
Autoexcitados
Dentro de los Excitación separada ó Excitación independiente: la corriente
eléctrica proviene de una fuente exterior que alimenta al rotor a través de un juego
de anillos rozantes y escobillas.
Dentro de los autoexcitados están los que son autorregulables y los que son
reglados mediante un regulador de voltaje, que puede ser electromecánico o bien
transistorizado. En la manera de alimentar a los campos, están los que tiene
escobillas y anillos colectores y los que alimentan a los grupos directamente a
través de un puente de diodos rectificadores instalados en la misma flecha del
rotor.
Usualmente los que alimentan a los campos a través de anillos y escobillas llevan
un regulador electromecánico. Este tipo de generador tiende a desaparecer ya que
al tener conmutador, escobillas y anillos colectores, están propensos a fallar
continuamente; y su mantenimiento, a parte de que es mas complicado en
comparación con los que no tienen escobillas ni conmutador, debe ser mas
frecuente.
En las plantas de emergencia, comúnmente se usan generadores del tipo de
campo giratorio, polos salientes, autoexcitados, y con regulador de voltaje
transistorizado. Estos generadores se construyen tanto de uno, como de dos
baleros. Los de un balero se acoplan directamente al motor de combustión interna
que los impulsa, mientras que los de dos baleros se acoplan a la maquina
impulsora a través de poleas o bandas.
11
1.1 CAMPOS DE ACCIÓN Y COMPONENTES MECÁNICOS.
Este apartado muestra los componentes que inducen la generación eléctrica
y el movimiento mecánico, los cuales se describen a continuación:
CAMPOS DE EXCITACIÓN
Están constituidos por el núcleo y las bobinas. El núcleo de la excitatríz del
generador está construido de laminas de acero de una sola pieza. Estas láminas
están ensambladas a presión para formar el núcleo de la excitatríz. La excitatríz
esta soldada rígidamente a las pestañas del armazón. Dentro de las ranuras de la
excitatriz van montadas las bobinas que están hechas con alambre de cobre
magneto. Las ranuras van debidamente aisladas con material dieléctrico. Todo
este conjunto está impregnado de barniz eléctrico para darle a las bobinas la más
alta rigidez dieléctrica y resistencia a la humedad. Estas bobinas proveen el
campo magnético necesario para inducir un voltaje en el inducido de la excitatríz,
al alimentarse con corriente directa que le proporciona el regulador de voltaje.
INDUCIDO DE LA EXCITATRIZ
El inducido de la excitatriz, se utiliza para alimentar a los campos giratorios.
Consiste básicamente de 2 componentes: El ensamble del rotor de la excitatriz, el
cual consiste del inducido rotativo de la excitatriz y de un puente rectificador de
onda completa rotativa. El ensamble del inducido de la excitatriz con el puente
rectificador rotativo está montado sobre el eje del generador. El núcleo del
inducido de la excitatriz consiste de láminas de acero ensambladas a presión. Las
bobinas se enrollan alrededor del núcleo del inducido de la excitatríz. En la
mayoría de los generadores, el puente rectificador está constituido por seis diodos
rectificadores montados en disipadores térmicos de aluminio. Los diodos positivos
están separados de los negativos por anillos aisladores.
CAMPOS DEL GENERADOR
Están compuestos por los polos y las bobinas. Los polos están construidos de
laminaciones de acero ensambladas a presión. Las bobinas de campo, van
enrolladas en los polos debidamente aislados con capas de barniz, para evitar que
les penetre humedad y tengan una buena resistencia de aislamiento. Las bobinas
construidas con alambre magneto, van sujetas a los polos por medio de
abrazaderas. Los campos van montados en el eje del rotor del generador.
ARMAZÓN Y ESTATOR
Las armazones del estator son de grueso acero en barras y anillos soldados. El
estator consta del núcleo y el embobinado trifásico. El núcleo está compuesto de
laminaciones de acero al silicio y troqueladas cuidadosamente para lograr bajas
pérdidas del núcleo, estas laminaciones van soldadas al armazón. En los
Generadores Grandes una sólida barra de acero es soldada a la armazón a fin de
facilitar la instalación del generador, así como la alineación con el motor. Las
orejas de acero instaladas al armazón permiten levantar el generador utilizando
montacargas. Los embobinados del estator están hechos con alambre magneto de
cobre y van montadas en las ranuras del núcleo del estator debidamente aisladas.
12
Todo el conjunto del estator está impregnado con barniz clase F resistente ala
humedad, aceite y ácidos. Es en estos embobinados en donde se produce el
voltaje de salida del generador.
CUBIERTA DE ARMAZÓN
Una envoltura fabricada en acero para protección mecánica cubre toda la
armazón. En generadores grandes, la excitatriz está protegida con una cubierta
removible igualmente robusta, también fabricada de acero.
FLECHA
La flecha de los generadores es cuidadosamente diseñada para evitar fallas por
esfuerzos mecánicos, así como debidamente seleccionado el material, por lo tanto
se fabrican de acero rolado en caliente.
TAPA EXCITATRIZ, ADAPTADOR, TAPA MOTRIZ
Estas piezas en todos los generadores son de fundición (Hierro gris) de alta
calidad para soportar esfuerzos mecánicos y así proteger los componentes del
generador.
VENTILADOR Y DEFLECTOR DE AIRE
Todos los generadores están provistos de un sistema de ventilación para lo cual,
es necesario un ventilador de alto rendimiento que ayude a disipar el calor
producido en el generador y es de fundición de aluminio en generadores pequeños
y fabricado en lámina para generadores grandes. Este sistema de ventilación
exige un deflector de aire para lo cual se ensambla un BAFLE el cual se fabrica de
lámina de acero.
BALEROS
La mayoría de los generadores de menos de 75 KVA llevan baleros de bolas con
doble sello. Este tipo de rodamientos se engrasan en fábrica y en general pueden
ser utilizados por varios años sin engrasarse de nuevo. La mayoría de los
generadores de más de 75 KVA llevan baleros de bolas reengrasables o baleros
de rodillos reengrasables. En este tipo de aplicaciones, los alojamientos de
baleros cuentan con válvulas para el llenado y vaciado de grasa.
COPLE
En generadores de un balero es necesario un cople para montaje de los discos de
acoplamiento el cual es de fundición de hierro gris.
DISCOS DE ACOPLAMIENTO
Estos discos como su nombre lo indica son para acoplar el generador de un balero
al motor y están hechos de lámina de acero.
13
1.2 ACOPLAMIENTOS DEL GENERADOR.
Los acoplamientos comúnmente empleados en la fabricación de generadores
son los siguientes:
ACOPLAMIENTO DEL GENERADOR EN UN RODAMIENTO
En este tipo de generador, la instalación deberá ser hecha en un lugar bien
ventilado, que permita fácil accesibilidad para operación y mantenimiento de la
unidad y proporcione una circulación de aire para enfriamiento; evitando los
lugares en que el generador este sometido a excesos de humedad, polvo, vapor
de agua, vapores ácidos u otros agentes corrosivos. La cimentación o estructura
para montaje del generador y de la máquina motriz, deben estar rígidas y
niveladas adecuadamente, además de tener el tamaño y capacidad suficiente para
soportar al grupo. El acoplamiento de generadores de un balero, comúnmente se
hace con discos de acero atornillados en el Cople, montado en la flecha, y al
volante de la máquina motriz, armazón del generador y discos de acoplamiento.
El procedimiento de instalación básicamente es el siguiente:








Verificar que la flecha del generador y el volante de la maquina impulsora
estén paralelos (concéntricos). Auxiliándose de dispositivos adecuados
para la verificación.
El rodamiento del generador deberá tener un juego axial de 1/16“máximo.
Las partes que se van a acoplar deberán estar totalmente limpias.
Se deberán verificar los diámetros de registro y dimensiones en general
tanto del motor como del generador para asegurar un buen acoplamiento
(vea discos y registros de los mismos).
Se deberá verificar el juego axial del rodamiento del generador y la
alineación del campo del excitador y la armadura del mismo.
Se deberá verificar la dimensión “Y” (Anexo 5). esta medición se hace en el
generador desde el ras de discos a la cara de registro del adaptador del
generador, esta debe ser igual a la medida tomada del asiento de discos
del volante del motor al ras del registro que se acopla al generador.
Se deberá verificar todas las dimensiones de barrenos en los discos de
impulsión y en el rebajo para los discos en el volante, que sean de la misma
medida.
Usando micrómetro de carátula montada en el volante y apoyado en la
cubierta del volante, se hace girar el cigüeñal del motor una vuelta
completa. La lectura máxima total no deberá exceder de 0.076 mm. por
cada 304.8 mm. de diámetro de la cubierta del volante. A continuación se
enuncian tablas que hacen alusión a tolerancias de ajustes entre
acoplamiento y desviaciones máximas permisibles (Anexo 6).
Una vez acoplado, deberá inspeccionar si no quedó algún tornillo flojo ó algún
desajuste imprevisto y cheque conexiones e instalación en general.
14
ACOPLAMIENTO DE GENERADORES EN DOS RODAMIENTOS
Este arreglo se usa en aquellos casos en los cuales la posición del grupo es un
punto importante, o en algunos tipos de motores especiales que no admiten
acoplamiento directo. Considerando este problema y la aplicación genérica de los
mismos, se fabrican en 2 rodamientos, con extensión de flecha de diámetro sobre
previo estudio específico y estándar de acuerdo a normas.
Los tipos de acoplamiento en 2 baleros se pueden clasificar como sigue:
1. Acoplamiento por bandas
2. Acoplamiento flexibles y rígidos
3. Acoplamientos por engranes
En general se deben montar en bases rígidas.
ACOPLAMIENTO POR BANDAS
La alimentación y tensión de bandas, son vitales; si esto no se considera,
aumentará el desgaste de las bandas, las cargas sobre rodamientos y vibraciones
no deseadas. Deben seleccionarse las bandas de acuerdo a las especificaciones
del fabricante. Las bandas se deben usar solo por juegos completos y evitar el uso
de poleas con paso mínimo. Se calibran en cuanto a tensión y alineación. Hay
otros tipos de bandas como son las planas, dentadas (ó de distribución) en las
cuales se deben considerar los mismos pasos.
ACOPLAMIENTOS FLEXIBLES
El alineamiento es necesario para un buen acoplamiento de este tipo, de la flecha
del generador a la flecha de la maquina motriz, deben montarse rígidamente a una
base para evitar desalineamiento de la flechas durante la operación normal de la
unidad. El desalineamiento causa vibración, funcionamiento ruidoso, desgaste
excesivo del acoplamiento y falla prematura de baleros. Los chequeos mecánicos
en forma sencilla son:
Chequeo de desalineación angular, esta no debe exceder de 0.025 mm. Por cada
25.4 mm. (0.001” por pulgada) de radio del cubo de acoplamiento (Anexo 7).
Durante el chequeo se van instalando calzas en la unidad o quitando según sea el
caso, hasta que se logre una alineación adecuada. Después de efectuada la
alineación de la maquina motriz y el generador, se hace funcionar la unidad sin
carga, si hay vibración excesiva, alojar un tornillo de la base de la maquina motriz
y si disminuye la vibración agregue calzas y apriete nuevamente el tornillo;
repitiéndose esta operación en todos los tornillos de la maquina motriz si fuera
necesario.
ACOPLAMIENTO POR ENGRANES
El alineamiento es básico y la base de montaje de la unidad. El diámetro de paso y
el ancho deben quedar dentro de recomendaciones NEMA. En todos los casos los
dientes deben estar encontrados entre si, las caras de los engranes deben estar
paralelas con una distancia correcta.
15
CÁLCULO DE POLEAS
El cálculo de poleas es una tarea habitual cuando se trabaja con generadores. A
veces ocurre que se cambia un generador de 1500 r.p.m. por otro de 3000 r.p.m.,
con el mismo motor Diesel; otras veces se compra un generador para acoplarlo a
un motor de combustión interna y, lógicamente, viene sin polea, por lo que hay
que calcular ésta y fabricarla. A continuación siguen dos ejemplos del proceso a
seguir, siendo:
D = diámetro de la polea del generador,
d = diámetro de la polea del motor Diesel,
N = número de r.p.m. del alternador,
N = número de r.p.m. del motor Diesel.
Ejemplos:
Se dispone de un generador que debe girar a 1500 r.p.m. y de un motor Diesel de
800 r.p.m. que tiene montado en su eje una polea de 15 cm. Habra que calcular el
diámetro de la polea que tiene que acoplarse al generador para que gire a las
1500 r.p.m. citadas.
Datos:
D=?
d= 15 cm
N= 1500 r.p.m.
n= 800 r.p.m.
D
d n
N
D
(15) (800)
1500
D  8 cm
La polea debe tener un diámetro de 8 cm.
Al cabo de un tiempo, el motor Diesel tiene que ser sustituido por otro que gira a
2500 r.p.m. Calcular la nueva polea para el motor Diesel.
Datos:
D=8 cm
d= ?
N= 1500 r.p.m.
n= 2500 r.p.m.
d 
D N
n
D
(8) (1500)
2500
D  4.8 cm
La polea a montar en el motor Diesel debe tener un diámetro de 4.8 cm.
16
1.3 SECCIÓN GENERADORA.
La parte generadora la constituye el estator generador (INDUCIDO) y el rotor
generador (INDUCTOR) que contiene los campos del generador.
ESTATOR GENERADOR
El núcleo del estator generador, se construye de lámina troquelada de acero al
silicio, que es un material ferromagnético de excelentes características
magnéticas; con el objeto de evitar grandes pérdidas por el efecto de corrientes
parásitas y ciclos de histéresis. El embobinado del estator generador se hace de
bobinas, devanadas con alambre magneto con características eléctricas
adecuadas a cada diseño. El alambre magneto empleado es con doble capa de
aislamiento; este aislamiento es clase F (155 o C ). Los aislamientos que se aplican
al embobinado también son clase F.
Los devanados están compuestos por 3 grupos de bobinas defasadas 120 o C
para obtener el voltaje trifásico; estos grupos están conectados en estrella para
poder disponer de dos valores de voltaje ala vez, ya sea 440/254 volts o 220/127
volts dependiendo de si cada grupo de bobinas se conecten en serie o en paralelo.
Para poder realizar esto el inducido tiene 12 terminales provistas de zapatas para
poder efectuar las conexiones necesarias.
CONEXIÓN PARA OBTENER 440/254 VOLTS
Para obtener un voltaje de salida de 440/254 volts las bobinas de cada grupo se
conectan en serie como se muestra en el Anexo 8. Del centro de la estrella sale un
conductor que va conectado a la estructura del generador la cual esta
debidamente aterrizada. Este hilo es el neutro que sale al exterior si es que se
requiere voltaje de 254 volts ya que entre este hilo y cualquier otra fase hay 254
volts, habiendo entre fase y fase 440 volts.
CONEXIÓN PARA OBTENER 220/127 VOLTS
Si el voltaje que se desea obtener es de 220/127 volts entonces las bobinas de
cada grupo o fase se conectan en paralelo como se muestra en el Anexo 9. Como
en el caso anterior, se saca un hilo del centro de las estrellas que constituyen el
neutro para obtener voltaje de 127 volts entre el hilo neutro y cualquier fase y 220
volts entre fase y fase.
Otra manera de conectar los grupos de bobinas es en conexión Delta
obteniéndose solamente un valor de voltaje ya que en esta conexión no existe el
neutro. Dependiendo de si las bobinas de cada grupo se conecten en serie o en
paralelo se puede obtener 127 volts como se representa en el Anexo 10 ó 254
volts mismo que se representa en el Anexo 11.
17
Para obtener un voltaje de C.A. es necesario que se cumplan tres condiciones:
1. Que Exista un Campo Magnético
2. Que existan conductores dentro de este campo magnético
3. Que exista movimiento relativo entre el campo magnético y los conductores.
El valor del voltaje que se produce está en relación con la intensidad del campo
magnético, la velocidad relativa entre el campo magnético el conductor y la
longitud del conductor. El campo magnético lo producen las bobinas de los
campos del generador al circular una corriente directa proporcionada entre el
puente rectificador rotatorio. El campo magnético circula de los polos de los
campos, a través del claro que existe entre el rotor y el estator y a través del
núcleo del estator en el cual están colocadas las bobinas. Al girar el rotor en el
cual están montadas las bobinas de los campos, el campo magnético gira,
cumpliéndose así los 3 requisitos para producir voltaje en las bobinas del estator.
La cantidad de voltaje que se produce está dada por la siguiente fórmula:
ev B 
En donde:
e= Voltaje producido en el conductor, en Volts.
ℓ = Longitud del conductor en el campo en metros.
v= Velocidad del campo magnético, en metros por segundo.
B= Densidad del campo magnético, en Webers.
Como la longitud de los alambres de las bobinas del inducido es siempre igual, el
valor del voltaje de salida se puede regular, controlando la velocidad del rotor y
aumentando o disminuyendo la densidad del campo magnético. La velocidad del
rotor depende de la velocidad del motor de combustión interna que lo impulsa, la
cual depende de la cantidad de combustible que le suministra un dispositivo
llamado gobernador. La densidad del campo magnético depende de la corriente
que circula por las bobinas de campo, la cual es controlada por el regulador de
voltaje.
ROTOR DEL GENERADOR
Los rotores generadores, se construyen con ductos de ventilación y barrenos en la
zapata polar; para alojar el devanado amortiguador en jaula de ardilla, que está
diseñado para reducir armónicas en la forma de onda del voltaje de salida y, evitar
los movimientos pendulares cuando se acoplen generadores en paralelo.
El rotor gira concéntricamente montado en la flecha del generador a una velocidad
síncrona de 1500 ó 1800 rpm. (50 ó 60 HZ.). El embobinado de los rotores se
fabrica con alambre magneto con doble capa de aislamiento TDN clase F 155 o C
en generadores pequeños y con aislamiento silanel en generadores grandes. El
ciclo de barnizado es riguroso en generadores de 175 a 1500 KW al estar
devanando cada capa, se aplica un baño de barniz epoxy de altas características
dieléctricas. Posteriormente a esto se aplican baños de barniz por inmersión a
18
temperaturas controladas. Este último proceso de barnizado es igual en el estator
generador. El núcleo del rotor generador también se fabrica con lámina troquelada
de acero al silicio de las mismas características mencionadas en el estator
generador. Para asegurarse la rigidez mecánica y una construcción robusta del
núcleo, el yugo está formado de una sola pieza continua con la zapata polar;
eliminando así el problema de dispersión de flujo por falsos contactos magnéticos
que ocasionan los empalmes mecánicos. Los polos están hechos de láminas de
acero y sirven para concentrar el campo magnético producido por las bobinas.
Está montado al eje del rotor y gira a la misma velocidad que la máquina
impulsora. Las bobinas están conectadas en serie y dispuestas de tal manera que
en cada polo se forman campos magnéticos de polaridades opuestas. En una
máquina de cuatro polos se forman dos polos Norte y 2 polos Sur, colocados
alternadamente. La cantidad de polos que tiene un rotor depende de la velocidad a
la que va a girar el rotor y de la frecuencia del voltaje de salida.
PP 
f
rp m
Siendo:
PP = Pares de polos
f
= Frecuencia en ciclos por segundos o hertz
Rpm = Revoluciones por minuto.
Ya que la frecuencia está en ciclos por segundo y la velocidad en revoluciones por
minuto, multiplicamos la frecuencia por 60 y, además, para obtener el número de
polos y no pares de polos, multiplicamos por 2, quedando la ecuación.
P
120 f
rpm
Siendo
P= Número de polos.
Así, una máquina que gire a 1800 rpm para producir un voltaje con una frecuencia
de 60 Hertz, debe tener 4 polos:
P
120 x 60 7200

 4 polos
1800
1800
El inductor proporciona el campo magnético necesario para producir un voltaje en
el inducido, cuya magnitud depende de la densidad del campo magnético y la
densidad del campo magnético depende de la cantidad de corriente que le
suministre el puente de diodos; cuando aumenta la corriente, el campo magnético
aumenta y si la corriente disminuye, el campo magnético también disminuye.
Por todo conductor donde circula corriente, se produce un campo magnético, de
manera que el campo magnético estará presente en los polos, siempre que circule
corriente por las bobinas.
19
1.4 SECCIÓN EXCITADORA.
La sección excitadora es de hecho un segundo generador auxiliar de alta
frecuencia en conexión trifásica, en la cual a diferencia del generador principal, el
inductor esta en la parte estática y el inducido en la parte rotatoria mismos que se
representan en el Anexo 12 y 13. La sección excitadora esta compuesta por:


Inducido de la Excitatriz
Inductor o campos de la Excitatriz
INDUCIDO DE LA EXCITATRIZ
Esta compuesto por inducido trifásico y el puente rectificador de onda completa.
PUENTE RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA
Consiste de seis diodos montados en disipadores de calor de aluminio. Los diodos
rectificadores están sujetos a los disipadores de calor por medio de tuercas y
tornillos. Existen dos placas de aluminio una para un grupo de 3 diodos negativos.
Estas placas están aisladas entre si. El puente va conectado al inducido de la
excitatriz y esta alimentado por corriente alterna trifásica que le proporciona este,
la corriente es rectificada en el puente de Diodos. Para alimentar con corriente
directa a loa campos del generador. Esta es la función de los diodos.
INDUCIDO TRIFÁSICO
Consta de 3 grupos de bobinas separadas 120 grados eléctricos y conectadas en
estrella para obtener voltaje trifásico de C.A. de alta frecuencia ya que gira dentro
del campo magnético producido por el inductor excitador el cual puede ser de 8 o
14 polos, según sea la capacidad del generador. Es en el inducido trifásico donde
se produce la corriente alterna trifásica la cual es rectificada por el puente
rectificador para convertirla en c.c. y alimentar las bobinas del inductor de
generador.
INDUCTOR O CAMPOS DE LA EXCITATRIZ
Está compuesto del núcleo y las bobinas. El núcleo sirve para concentrar el campo
magnético que es producido por las bobinas cuando son recorridas por una
corriente que le proporciona el regulador de voltaje. El inductor tiene 8 polos en
generadores de hasta 175 kw. y 14 polos en generadores de mas de 175 kw. lo
que hace que el inducido de la excitatriz produzca un voltaje de frecuencia
superior a 60 c.p.s. El núcleo esta construido con laminaciones troqueladas de
acero al bajo carbono cuya característica es la de retener cierto magnetismo
remanente, lo que produce de 3 a 5 volts aun sin excitación en los campos. Voltaje
suficiente para incrementar el campo magnético inicial y así lograr un voltaje de
salida adecuado. Las bobinas del inductor de la excitatriz son las que proveen el
campo magnético necesario para inducir una corriente en la bobinas del inducido
de la excitatriz. El inductor esta alimentado con c.c. que le proporciona el
regulador de voltaje de salida del generador a un valor prefijado, aumentando o
disminuyendo la corriente de excitación que envía a los campos de la excitatriz.
20
1.5 SECCIÓN DE CONTROL.
En la parte de control que es el regulador el de voltaje automático de estado
sólido se puedes decir que esta el cerebro del generador de C.A. sin escobillas y
que de hecho es motivo de estudio y análisis por separado por ser un sistema
completo de control y alimentación de energía al campo del excitador.
La función del regulador es la proporcionar a los campos de la excitatriz, la
corriente directa necesaria para mantener el voltaje de salida del generador a un
valor constante. Los tipos más comunes de reguladores de voltaje usados en
generadores sincronos sin escobillas, son reguladores electrónicos, los cuales se
alimentan de la salida del generador.
El regulador compara continuamente el voltaje de salida con una referencia
estable de voltaje. La diferencia entre estos dos voltajes constituye una señal de
error. Esta señal es amplificada y utilizada para controlar la corriente suministrada
a los campos de la excitatriz. El amplificador mantiene la diferencia entre el voltaje
del generador y el voltaje de referencia a un nivel mínimo. De esta manera se
obtiene una regulación muy exacta de voltaje.
REGULADOR DE VOLTAJE
El Regulador de voltaje es el que se encarga de mantener el voltaje de salida del
generador a un valor constante desde sin carga hasta a plena carga aun cuando
exista una demanda brusca de corriente como sucede en el arranque de motores.
Se alimenta de la salida del generador regulando el voltaje al controlar la corriente
que suministra al campo excitador.
La siguiente información muestra las características de un regulador que se
analiza a continuación:
Frecuencia……………………… 50/60 Hz.
Resistencia de campo…………. 30 mínima
400 máxima
Salida contínua.......................... 65 VCD 1.0 Amp. a plena carga.
Forzada a 1 minuto....................100 VCD a 1.5 Amp.
Alimentación.............................. 110 VCA
Regulación de voltaje…………..  2% de vació a plena carga con 5% máximo
de desbalanceo de carga, a frecuencia nominal.
Respuesta………………………. 1 ciclo aproximadamente a F.P.=0.8
Conmutación de campo……….. Relevador de estado sólido para aprovechar el
voltaje remanente del generador.
El rango de ajuste de voltaje x 10% del voltaje nominal. Este regulador esta
diseñado a base de transistores, diodos, Zeners, rectificadores de silicio,
resistores, capacitores y un transformador.
21
PRINCIPIO DE OPERACIÓN.- Este regulador esta compuesto por una red de
estabilización y cinco circuitos que son:





Circuito sensor
Circuito detector de error
Amplificador de señal
Circuito de control de fase de los rectificadores controlados de silicio (SCR)
Un puente monofásico a base de SCR´S y diodos
Todos estos circuitos a excepción del transformador están contenidos dentro del
circuito impreso. El regulador detecta el voltaje del generador, compara una
pequeña porción del mismo con un voltaje de referencia y suministra la corriente
de campo necesaria para mantener equilibrada la relación entre el voltaje del
generador y el voltaje de referencia, en el Anexo 14 se representa el diagrama de
bloques del regulador
CIRCUITO SENSOR
Consta e un transformador sensor, un puente rectificador monofásico de onda
completa y un filtro constituido por una resistencia R18 y un capacitor C2. El
circuito sensor sensa el voltaje del generador, rectifica, filtra y aplica la señal de
C.D. al detector de error.
CIRCUITO DETECTOR DE ERROR
Consiste de una red diferencial transistorizada, un voltaje de referencia, un divisor
de voltaje de referencia, un divisor de voltaje y un preamplificador. Una porción de
voltaje detectado y rectificado es amplificador en un nodo de unión de R12, R13 y
R14 y el voltaje e referencia en el nodo de unión R2, R7 y Z1. La resultante de los
voltajes constituye la señal de error.
AMPLIFICADOR DE SEÑAL DE ERROR
La señal de error es amplificado en este circuito.
CIRCUITO DE CONTROL DE FASE DE SCR´S
Es un oscilador de relajación, controla el ángulo de conducción de la salida del
regulador por manejo de la señal de disparo aplicada a los SCR´S en el circuito de
potencia. El tiempo de disparo del transistor de unijuntura Q1 se controla por la
constante de tiempo del capacitor C1.
PUENTE MONOFÁSICO DE SCR´S Y DIODOS
La salida del regulador se toma de este puente. Consiste de un rectificador
monofásico de onda completa constituido por SCR1, SCR2, D9, D10, y un diodo
de descarga D4 para cargas inductivas. La corriente de campo promedio esta
dada por la regulación del ángulo de conducción de los SCR´S. La señal de
disparo se obtiene del circuito de control de fase. El relevador de estado sólido
proporciona una trayectoria de corriente paralela a los SCR´S para aprovechar el
22
voltaje residual del generador, al rectificarlo por los diodos D2 y D1 y aplicarlo al
campo excitador, hasta que el generador alcanza el 75% del voltaje nominal.
OPERACIÓN Y AJUSTE
La operación del regulador a velocidades menores de 1500 rpm. Del generador,
pueden perjudicar seriamente sus componentes o el campo excitador. Puede
usarse un dispositivo llamado protector de baja frecuencia o instalar un interruptor
para eliminar la excitación en baja velocidad y cerrar el circuito cuando la maquina
ha alcanzado la velocidad de régimen. Este interruptor deberá instalarse a la
entrada de alimentación del regulador en la Terminal marcada con la letra L.
AJUSTES.- Al inicio de la operación es necesario hacer los siguientes ajustes:
a) POTENCIÓMETRO DE AJUSTE DE VOLTAJE DEL GENERADOR (R1)
Ajusta el voltaje de salida del generador. Esta montado sobre el chasis del
regulador. Al girarlo en el sentido de las manecillas del reloj se detiene el voltaje
máximo del generador. El mínimo se obtiene en la posición inversa máxima. Si al
girarlo en el sentido de las manecillas del reloj, el voltaje disminuye, se deben
invertir las conexiones del potenciómetro.
b) POTENCIÓMETRO DE AJUSTE DE RANGO DE VOLTAJE NOMINAL R14
Sirve para variar los límites de ajuste de voltaje. Normalmente esta ajustado de
fabrica para un rango de R1 de ± 10% del voltaje nominal. El potenciómetro R14
se localiza en el circuito impreso.
c) AJUSTE DE ESTABILIDAD
Este ajuste proporciona un voltaje de salida estable del generador. Este
potenciómetro controla la cantidad de retroalimentación aplicada a la etapa de
detección de error. Generalmente es ajustado durante las pruebas de fábrica y por
lo tanto deberá ajustarse solo en los casos de poca estabilidad o baja respuesta.
La máxima retroalimentación se obtiene girando el potenciómetro a su extremo en
el sentido de las manecillas del reloj. Este ajuste asegura estabilidad pero tiende a
retardar la respuesta del generador.
SECUENCIA DE OPERACIÓN:
1.- Abrir el interruptor general. El generador debe arrancar en vacío.
2.- El interruptor de alimentación al regulador debe estar abierto.
3.- Arrancar la máquina y fijar su velocidad nominal. Cuando la máquina haya
alcanzado su velocidad de régimen, cerrar el interruptor el regulador para
proporcionar excitación al campo.
23
4.- Verificar voltaje del generador. Se pueden presentar los siguientes casos:
a. NO HAY VOLTAJE.- Es probable que el fusible del regulador este abierto y
no circule corriente por el campo de excitación, o que no exista campo
magnético remanente; si este e el caso se tienen que desconectar las
terminales F+ y F- del regulador y excitar el campo por medio de una
batería conectando momentáneamente la Terminal F+ al poste positivo de
la batería y la Terminal F+ al poste positivo de la batería y la Terminal F- al
negativo. Esta operación se puede simplificar mediante el uso de un
conmutador para excitación externa.
b. EL VOLTAJE SE ELEVA EXCESIVAMENTE.- si esto corre lo mejor es
detener la maquina y determinar la causa de la falla guiándose por la lista
de fallas.
c. SOBREVOLTAJE NO CRÍTICO.- Abrir el interruptor de protección y
checar las conexiones del transformador sensor y el ajuste de voltaje en los
potenciómetros R1 y R14, si la falla continúa consultar la lista de fallas y
seguir el procedimiento que indica.
d. BAJO VOLTAJE.- Seguir las indicaciones del inciso (c).
e. EL VOLTAJE ES INESTABLE (OSCILACIÓN).- Si existe oscilación, girar
el potenciómetro R8 siguiendo las indicaciones dadas en “Ajuste de
estabilidad”. La oscilación de voltaje puede ocurrir también por inestabilidad
de la maquina impulsora, o cuando los requerimientos de campo del
generador sin carga estén cerca del voltaje mínimo de trabajo del regulador.
5.- Si el voltaje es el adecuado y no hay oscilación, podemos conectar la carga
cerrando el interruptor general, chocando que la regulación de voltaje este dentro
de ± 2%.
La estabilidad del voltaje se puede probar conectando y desconectando la carga.
Si el voltaje es inestable hay que ajustar el potenciómetro R8.
24
2.0 CRITERIOS DE SELECCIÓN Y OPERACIÓN A GENERADORES DE
CORRIENTE ALTERNA DE CAPACIDAD INDUSTRIAL.
En muchos momentos de la vida diaria estamos en contacto con linternas,
encendidos de carros, radios portátiles etc, los cuales utilizan baterías como
fuente de Electricidad. Para estos aparatos la energía tomada de la batería es
relativa, por lo cual, la batería nos suministra corriente durante un periodo
relativamente largo de tiempo sin necesidad de cargarla. Las baterías trabajan en
buenas condiciones cuando alimentan a dispositivos que consumen poca
potencia. La mayor parte de los equipos eléctricos requieren de grandes
cantidades de corriente y de tensiones altas para poder funcionar. Por ejemplo, las
luces eléctricas y los motores, requieren tensiones e intensidades de corriente
mayores que las que puede suministrar una batería común para su normal
funcionamiento. Por esto se requieren fuentes de electricidad que no sean
baterías para abastecer grandes cantidades de corriente. Estas grandes
cantidades de corriente las suministran las máquinas eléctricas rotativas que
reciben el nombre de “generadores eléctricos". Los generadores, son tan
importantes en la vida moderna, como el corazón en la vida de nuestro organismo.
Los generadores eléctricos pueden suministrar corriente continua y alterna
indistintamente. El generador puede diseñarse para altas o bajas corrientes. Si
faltara la energía eléctrica que producen los generadores, el mundo actual
quedaría prácticamente paralizado. Si miramos a nuestro alrededor nos daremos
cuenta de la importancia de la corriente eléctrica que producen los generadores en
nuestro mundo moderno, el sistema de alumbrado, nuestras fábricas y toda
nuestra vida industrial está accionada por la corriente eléctrica que producen los
generadores. Para voltajes elevados predomina la corriente alterna. En el diseño,
tanto para una nave industrial como para empresas cuyas expectativas de
rendimiento laboral son altas y primordiales, es importante incluir en él diseño de
este, una fuente de energía alterna que ayude a llevar a cabo un balance en el
abasto necesario de energía eléctrica.
Es por ello que la selección de generadores de capacidad industrial es de gran
importancia, ya que la elección comprende de especificaciones técnicas en
relación a la necesidad o requerimientos del abastecimiento. Si bien es preciso
realizar una comparación entre los tipos y clasificación de generadores, especificar
las razones y sugerencias de acuerdo a información recabada, desglosarlos y
aclararlos para ayudar a realizar una selección óptima del equipo, empezando de
lo más sencillo a lo más complicado para tener un mayor criterio y un amplio
conocimiento mas de ello.
Uno de los tantos cuestionamientos, es seleccionar la capacidad del generador.
Es importante, tener claro que la capacidad del generador pueda manejar todas
las necesidades de generación de energía de una industria o las más importantes,
si bien este es uno de los aspectos más críticos dentro de la selección. Si el uso
del generador será como fuente de energía principal de energía o de emergencia.
Es necesario saber las características de la carga a alimentar, porque si se
25
selecciona un generador de potencia no adecuado, se puede poner una tensión
errónea ó incluso, esto pueda dañar algunos de los dispositivos conectados a él.
Desafortunadamente, determinar exactamente la potencia del generador es a
menudo difícil y conlleva una serie de factores y consideraciones.
Hacer una selección con las características de si es monofásico, trifásico, kw, kva,
para soldador, el modo de espera, o de motor, puede llegar a ser alucinante. Para
evitar tal confusión, este trabajo ha sido desarrollado para ayudar a tener una
mejor idea de cómo funciona el proceso de selección y algunas de las principales
cosas a tener en cuenta, y mediante los criterios considerados, ayudaremos a que
la selección de generador sea tal vez no mas sencilla, pero si menos complicada.
Con los últimos avances en el campo de la ingeniería eléctrica, actualmente
existen un sin fin de variaciones en tamaños de generadores, así como una amplia
gama de potencia. Generadores de energía con la capacidad desde 5 kw a 50 kw
son utilizados en tiendas comerciales o de uso domestico, industrial menor,
mientras que los generadores de mayor capacidad, son utilizados para las
grandes empresas, centro de datos, edificios, plantas, y aplicaciones industriales,
en estos casos se tienen que usar generadores mucho mas grandes, clasificados
como industriales para encontrar sus exigencias de mayor potencia en
capacidades mayores a 50 kw.
Muchas personas creen que los generadores más pequeños se pueden utilizar
para el modo de espera o de reserva de energía eléctrica, porque no se están
ejecutando todo el tiempo. Esto no es solo un mito, pero en realidad puede ser
muy perjudicial. No solo implica los riesgos de dañar el generador, también se
puede dañar otros activos conectados a la misma, crear situaciones peligrosas, e
incluso limitar la productividad total de la unidad y/o la empresa que confía en ello.
La clave que hay que recordar en la selección de potencia, es que, es siempre
mejor más que menos. Tener el criterio de seleccionar un generador que sea el
mas barato o que sea el mejor sin ninguna otra consideración no es mejor
enfoque. Siempre es mejor, ahondar en su profundidad las necesidades de
generación de energía antes de hacer una elección. A continuación se dan unas
maneras de hacerlo:
 Hacer una lista de los equipos en la instalación que necesitan ser
alimentados por el generador.
 Hacer una nota de la puesta en marcha y funcionamiento de vatios de los
equipos respectivos.
 Calcular la potencia total en KVA o requisitos KW.
Tener conocimiento de la potencia; de arranque y de funcionamiento, es
fundamental en los dispositivos que se deseen accionar, para hacer un cálculo con
precisión de las necesidades de energía. Normalmente, estos datos se encuentran
en las placas de identificación, datos técnicos o en el manual del dispositivo,
instrumento, aparato, u otro equipo eléctrico.
26
Es posible que a menudo se encuentran los requisitos de potencia de las
herramientas se indica en amperios. A continuación se representa un calculo para
la conversión de la energía que requiere una equipo de amperios a vatios:
Para carga Resistiva:
Potencia (w) = volt x amper.
Para carga Reactiva:
Potencia (w) = (volt x amper) x factor de potencia.
A menudo sucede que se pierde el manual o los datos técnicos de los equipo ó
aparatos, ó por alguna razón no se puede encontrar la energía que requiere la
especificación de las herramientas, maquinas ó dispositivos eléctricos que se está
ejecutando. El cuadro es un ejemplo para demostrar, cómo la puesta en marcha y
el funcionamiento en potencia es diferente y la forma en que cada dispositivo tiene
sus necesidades de consumo.
El cálculo de cargas a alimentar se puede realizar de diferentes maneras: de
acuerdo al tipo y número de dispositivos, y la forma en que el generador está
programado para ser utilizado. Para calcular las necesidades de energía que se
requieren, se recomiendan siguientes:
 Haciendo funcionar un motor.
 Múltiples motores funcionando simultáneamente.
 Sin motores eléctricos funcionando.
Ahora se tiene una idea, en cómo elegir la potencia adecuada del generador y que
criterios tener como base para seleccionar uno que se adapte a las necesidades.
Algunos de los beneficios o ventajas que ofrece un buen criterio de selección,
mismos que se presentan a continuación.








Eliminación de fallos inesperados en el sistema.
Eliminación de cierres debido a la sobrecarga de la capacidad
El aumento de la longevidad del generador
Garantía de rendimiento
Se evitan problemas en el mantenimiento
Mayor vida útil del sistema
Seguridad al personal de mantenimiento y operación
Disminución de posibilidades de daños a los equipos
Dentro de los Criterios de Selección empezamos con las dos formas básicas de
generación que son; el generador de corriente continua y el generador de corriente
alterna, este último más correctamente llamado alternador o generador de c.a..
27
Hoy en día, el generador de C.A. es el más utilizado para la producción de energía
eléctrica, dejando en desuso a las dinamos, además presentan mayores ventajas,
como por ejemplo, la ausencia de colectores de delgas y escobillas para la
extracción de la energía del generador. Un generador de corriente alterna se
diferencia de uno de corriente continua en sólo dos aspectos: los extremos de la
bobina de su armadura están sacados a los anillos colectores sólidos sin
segmentos del árbol del generador en lugar de los conmutadores, y las bobinas de
campo se excitan mediante una fuente externa de corriente continua más que con
el generador en sí. Un generador simple sin conmutador producirá una corriente
eléctrica que cambia de sentido a medida que gira la armadura.
Uno de los detalles a conocer de un generador, son las características de diseño,
las distintas configuraciones en la armadura en C. A., mismas que se dan a
continuación;
 Monofásico.- En este tipo de corriente alterna, se producen ondas de
corriente que aumentan hasta un pico, cae hasta cero, desciende hasta un
pico negativo y sube otra vez a cero varias veces por segundo, dependiendo
de la frecuencia para la que esté diseñada la máquina. Este tipo de corriente
se denomina corriente alterna monofásica.
 Bifásico.- Si la armadura la componen dos bobinas, montadas a 90º una de
otra, y con conexiones externas separadas, se producirán dos ondas de
corriente, una de las cuales estará en su máximo cuando la otra sea cero.
Este tipo de corriente se denomina corriente alterna bifásica.
 Trifásico.- Si se agrupan tres bobinas de armadura en ángulos de 120º, se
producirá corriente en forma de onda triple. Este tipo de corriente se
denomina corriente alterna trifásica.
En la práctica de la ingeniería eléctrica moderna se usa sobre todo la corriente
alterna trifásica, con el generador trifásico, que es la máquina que se emplea
normalmente para generar potencia eléctrica. La comparación entre estas
configuraciones de corriente alterna, muestra que la trifásica es la apropiada en un
generador eléctrico. La principal aplicación para los circuitos trifásicos se
encuentra en la distribución de la energía eléctrica por parte de la compañía de luz
a la población. Nikola Tesla probó que la mejor manera de producir, transmitir y
consumir energía eléctrica era usando circuitos trifásicos. Algunas de las razones
por las que la energía trifásica es superior a la monofásica son:
 La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor trifásico es
aproximadamente 150% mayor que la de un motor monofásico.
 En un sistema trifásico balanceado los conductores necesitan ser el 75% del
tamaño que necesitarían para un sistema monofásico con la misma potencia
en VA por lo que esto ayuda a disminuir los costos y por lo tanto a justificar
el tercer cable requerido.
28
 La potencia proporcionada por un sistema monofásico cae tres veces por
ciclo. La potencia proporcionada por un sistema trifásico nunca cae a cero
por lo que la potencia enviada a la carga es siempre la misma.
Otro de los criterios de selección de los generadores que podemos mencionar, es
por la manera en que en ellos se genera la f.e.m.; si son síncronos, asíncronos o
por reluctancia variable, misma clasificación que se da a continuación.
GENERADORES SÍNCRONOS:
De inducido fijo
De inducido móvil
GENERADORES DE INDUCCIÓN O ASÍNCRONOS:
De inducido fijo.
De inducido móvil.
GENERADORES DE RELUCTANCIA VARIABLE
GENERADORES SINCRONOS DE INDUCIDO FIJO.- El rotor, es ranurado
exteriormente, donde se alojan las bobinas que alimentadas por c.c. a través de
dos anillos, generan los polos. También se los denomina turbogeneradores. El
rotor es generalmente de 2 o 4 polos este diseño se designa para grandes
potencias y velocidades. Generalmente son accionados por turbinas a gas o vapor
y en Potencia Industrial con un motor de combustión interna.
GENERADORES SÍNCRONOS DE INDUCIDO MÓVIL.- Los polos excitados con
corriente continua están fijos en el estator, y el rotor, con devanado mono o
trifásico, tiene las salidas de corriente a través de anillos rozantes. Este tipo de
generadores se utilizan solo para pequeñas potencias, como son los grupos
electrógenos portátiles, porque al tener la salida de corriente a través de
elementos móviles no le es posible manejar grandes potencias.
Este tipo de generadores como hemos visto pueden ser de inducido fijo o inducido
móvil. Los generadores pequeños que dan una potencia inferior a 50 kw son
construidos generalmente con el inducido móvil. Todos los demás alternadores
son de inducido fijo. El campo magnético necesario producido por electroimanes
que están excitados por un pequeño generador de corriente continua.
El alternador de inducido móvil, sólo se emplea en casos de pequeñas potencias.
Es más común que el alternador tenga el campo magnético, es decir, el inductor
giratorio. Un alternador de bajas revoluciones, tiene el inducido estático (en el
estator), y es más fácil hacer las conexiones, sin necesidad de anillos rozantes. A
veces, es preferible generar un voltaje tan alto como sea posible. Las armaduras
rotatorias no son prácticas en este tipo de aplicaciones, debido a que pueden
producirse chispas entre las escobillas y los anillos colectores, ya que las
escobillas son de grafito o carbón puro montado sobre portaescobillas que
mediante un resorte aseguran un buen contacto, pero el uso de ellas no es
29
recomendable, ya que pueden producirse fallos mecánicos que podrían causar
cortocircuitos. Por tanto, los generadores se construyen con una armadura fija en
la que gira un rotor compuesto de un número de imanes de campo es la mejor
opción dentro de estas dos clasificaciones.
GENERADORES DE INDUCCIÓN O ASÍNCRONOS DE INDUCIDO FIJO.- Este
tipo de generador, tiene el devanado estatórico, es el que produce la tensión. Se
utiliza para obtener tensiones a las frecuencias ordinarias tales como 50 ó 60
ciclos
GENERADORES DE INDUCCIÓN O ASÍNCRONOS DE INDUCIDO MÓVIL.- Este
tipo de generador en él que el devanado es rotórico, es el que produce la tensión,
se utiliza para la obtención de tensiones a frecuencias diferentes de las ordinarias,
tales como 90, 100, 175, 180, ó 400 ciclos. Estas altas frecuencias se utilizan en
maquinas-herramientas portátiles de gran velocidad y en las de 400 ciclos, en las
lámparas de alta frecuencia.
Los generadores de inducción, en los que el devanado estatórico es el que
produce la tensión tienen el devanado estatórico conectado al sistema eléctrico
receptor, el devanado retórico esta en cortocircuito. La maquina no puede
funcionar como un generador hasta que se produzca en él un campo magnético
giratorio. Por lo tanto, la corriente que produce este campo magnético rotatoria
debe ser suministrada al devanado estatórico por una fuente de energía externa,
por consiguiente un generador de inducción de este tipo debe trabajar en paralelo
con una maquina síncrona. Es pues, en realidad, un motor de inducción accionado
a velocidad superior a la de su campo magnético rotatorio.
Su uso como generador autónomo no se ha popularizado debido a que resulta
complicado realizar su excitación y control de tensión en este tipo de maquina.
Generalmente se le encuentra en generadores eólicos y para tener un mayor
rendimiento es necesario un número considerable de ellos para una buena
generación, debido a la inconstancia del viento o en mini-centrales hidráulicas.
GENERADORES DE RELUCTANCIA VARIABLE.- Se denominan Generadores
de Reluctancia Variable a las máquinas eléctricas con uno o dos devanados en el
estator, en las que, de manera unidireccional y reversible. Se produce la
transformación de la energía mecánica en eléctrica. En las máquinas de dos
devanados, uno de ellos actúa como devanado de excitación, alimentado con
corriente continua. En el caso de un único devanado, se produce la autoexcitación
cuando en las terminales de salida se conectan condensadores de la capacidad
adecuada.
En ambos casos existe una relación de sincronismo entre la velocidad de giro del
rotor y la frecuencia de la tensión de salida. En la máquina de dos devanados, la
autoinducción de corriente alterna, en el devanado de campo tiene un efecto
desmagnetizante perjudicial que debe disminuir al máximo. Por lo general este tipo
30
de generadores son aerogeneradores o son de tipo aeronáutico, por esta razón
son descartados dentro de la selección de los generadores.
Concluyendo en esta clasificación, podemos decir que los asíncronos son por su
estructura y funcionamiento diferente, por que este puede cambiar su velocidad
cuando se requiera y generalmente son de jaula de ardilla. Los sincronos, se
llaman así, porque su velocidad es constante durante su funcionamiento, puede
ser utilizado en grandes industrias, es por ello que basamos este trabajo en los
generadores síncronos.
Es por ello mediante este tipo de Criterios de Selección se determina que los
Generadores de C.A. Sincronos sin escobillas, por sus características de
funcionabilidad, suelen ser una mejor elección de generación en Potencia
Industrial. De acuerdo a puntos eléctricos, estos son otros Criterios que deben
analizarse para una selección óptima de un generador:
a)Efectuar un análisis cuantitativo de cargas.
b)Determinación del tipo de carga por alimentar (características especiales).
c)Tensión de alimentación (127-220-440 volts).
d)Aplicación especifica del generador.
e)Capacidad del generador.
a) EFECTUAR UN ANÁLISIS CUANTITATIVO DE CARGA.- Analizar por
separado circuitos de iluminación y circuitos de fuerza, para esto se deberá
determinar el total de carga por iluminación en Watts, total de carga en HP
haciendo la conversión de HP a Watts tomando en cuenta que 1 HP = 0.746
kwatts. Expresando la carga total en KW, considere como factor importante la
corrección de capacidad del generador por altitud de acuerdo a normas.
b) DETERMINACIÓN DEL TIPO DE CARGA POR ALIMENTAR.- Es importante
conocer la función de cada una de las cargas que serán alimentadas por el
generador, ya que esto determinara los puntos críticos de operación tales como:
centros de computo, procesamiento, maquinas intermitentes (como elevadores,
compresoras, etc.), las cuales requieren de una alimentación de voltaje con
características que están dentro de los rangos de especificación de cada carga
(voltaje, frecuencia, caídas de voltaje por arranque, contenido de armónicas, T.I.F.
(Factor de influencia telefónica), factor de desviación, etc..
c) TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN.- Es el porcentaje arriba o bajo del voltaje
nominal dentro del cual la carga no sufre modificaciones sensibles, por ejemplo el
par transmitido, caída de voltaje excesivo, frecuencia y trastornos en el sistema
general. Ya que el voltaje va en razón directa de la potencia e inversa a la
corriente. La regulación especificada a carga plena es del 2% y la caída máxima
permitida se hace de acuerdo al estudio, previo de cada maquina. Generalmente
en una instalación eléctrica se considera un factor de carga previendo un
incremento de la misma a futuro.
31
d) APLICACIÓN ESPECÍFICA DEL GENERADOR.- Esta característica es
importante para el uso de un generador que se ha aplicado a una carga especial,
que tenga parámetros restringidos y que de ellos dependa la buena operación de
un sistema, tal como un centro de cómputo en cuyo caso ofrece generadores con
diseño especial que satisface por ejemplo: estricto factor de forma, reducido
contenido de armónicas, regulación de voltaje menor del 2%, etc.
e) CAPACIDAD DEL GENERADOR.- Una vez hecho el análisis de cargas de la
instalación por alimentar, de acuerdo con el Reglamento de Obras e Instalaciones
Eléctricas y de las especificaciones de cada carga se establecen los KW reales
demandados:
En todo criterio de selección, se deben considerar los aspectos abordados en los
puntos del 2.1 al 2.9 que a continuación se mencionan.
32
2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS GENERADORES.
La gama de generadores de C.A. se pueden clasificar por su:
a)
b)
c)
d)
e)
Potencia nominal
Velocidad síncrona y frecuencia
Voltaje de salida
Tipos de construcción
Protecciones ambientales
a) POTENCIA NOMINAL.- Los generadores de c-a no pueden generalmente
clasificarse de la misma manera, ya que la potencia consumida en un circuito de ca depende del factor de potencia del circuito, lo cual significa que un generador de
c-a puede alimentar una cantidad moderada de potencia real para una carga y, sin
embargo, si el factor de potencia de la carga fuese bajo, la potencia total o
aparente que el generador produce realmente puede ser muy grande. En estas
condiciones, el generador se puede quemar. Por esta razón, los generadores de ca no deben clasificarse según la máxima potencia de' consumo permisible de la
carga, sino de acuerdo con la potencia aparente máxima que pueden pasar. Esto
se hace expresando la capacidad en voltamperes a kilovoltamperes. Así pues,
para determinado voltaje de salida se sabe la máxima corriente que el generador
puede producir, independientemente del factor de potencia de la carga. Por
ejemplo, si un generador clasificado como de 100 kilovoltamperes tiene una salida
de 50 kilovolts, o sea que la máxima corriente que puede producir sin peligro es de
100 kilovoltamperes dividido entre 50 kilovolts, es decir, 2 amperes.
Ocasionalmente, los generadores de c-a se diseñan para usarse con cargas que
tengan un factor de potencia constante. En este caso, la clasificación de estos
generadores puede indicarse en watts o kilowatts, para ese factor de potencia
particular y se clasifican como sigue:
3 a 15 KW – uso doméstico
20 a 150 KW – uso industrial mediano
175 a 350 KW – uso industrial
400 a 2500 KW – uso industrial mayor
3000 KW en adelante – uso público
b) VELOCIDAD SÍNCRONA Y FRECUENCIA.- Actualmente la frecuencia es 60
HZ, pero se fabrican generadores también para 50 HZ u otras frecuencias como
son: 120 HZ y 240 HZ, como se indica en la Tabla No. 1.
Tabla No. 1
No. Polos
Vel. Síncrona 50 HZ (RPM)
Vel. Síncrona 60 HZ (RPM)
2
3000
3600
4
1500
1800
6
1000
1200
8
750
900
10
600
720
33
c) VOLTAJE DE SALIDA.- Todos los generadores normalmente tiene 12
terminales de salida con las cuales se pueden efectuar diferentes conexiones
eléctricas con el objeto de lograr varios voltajes de salida. Los voltajes que se
pueden obtener se indica en la Tabla No. 2.
Tabla No. 2
Sistema
No. Hilos
Conexión en terminales
Voltaje
Trifásico
4
Estrella- paralelo
220/127
Trifásico
4
Estrella-serie
440/254
Trifásico
3
Delta-paralelo
127
Trifásico
3
Delta-serie
220
Monofásico
2
Monofásico simple
127
Monofásico-bifásico
3
Monofásico doble
220/127
NOTA: Estas opciones solo son aplicables a generadores menores a 500 KW.
d) TIPOS DE CONSTRUCCIÓN.- Los generadores por su tipo de construcción se
clasifican como:
GENERADOR ABIERTO A PRUEBA DE GOTEO.-Generador que tiene aberturas
para ventilación que permiten el paso del aire externo de enfriamiento sobre y a
través del embobinado. Las aberturas de ventilación están en tal forma que, gotas
de un líquido o partículas sólidas que caigan sobre el generador a un ángulo no
mayor de 15º con respecto a la vertical no puedan penetrar.
GENERADOR A PRUEBA DE INTEMPERIE.- Generador con abertura de
ventilación que reduce a un mínimo la entrada de lluvia, la nieve o partículas
suspendidas en el aire, a las partes eléctricas del mismo. Su construcción es tal
que una barra cilíndrica de ¾ de diámetro como máximo no puede penetrar por las
aberturas de ventilación tipo I y tipo II. Según por norma NEMA.
GENERADOR TOTALMENTE CERRADO.- Es aquel cuya armazón impide el
cambio libre de aire entre el interior y el exterior del generador, sin llegar a ser
hermético. Está provisto de un ventilador que es parte integral del generador.
GENERADOR A PRUEBA DE EXPLOSIÓN.- Generador totalmente cerrado cuya
armazón está diseñada y construida para soportar una explosión de gas o vapor
especificados, que pueda ocurrir dentro de ella por diversas causas y para
prevenir la ignición de gas o vapor que rodea al generador.
e) PROTECCIONES AMBIENTALES.- Dependientemente del tipo de construcción
del generador, las condiciones del ambiente conde vaya a ser instalado tendrán
una influencia sobre sus elementos de construcción. La concentración de agentes
químicos, humedad, microorganismos y demás agentes corrosivos deberán
tomarse en cuenta al seleccionar un generador.
34
2.2 APLICACIÓN DE LOS GENERADORES.
Un generador con una fuente motriz diesel es más duradero que otro tipo de
combustible (gas natural, propano o gasolina). Un generador diesel o grupo
electrógeno, tiene un costo de adquisición más bajo comparado con uno a gas
natural. El mantenimiento del grupo electrógeno de combustible diesel también es
más bajo que uno a gasolina o gas natural.
En cuanto a la seguridad, los Equipos electrógenos también son más
substanciales. El diesel utilizado en un Equipo electrógeno no es inflamable ya
que debe ser comprimido para poder encenderse. Los Equipos electrógenos son
más confiables ya que funcionan con ignición a compresión y los generadores a
gas natural con ignición a chispa. Los generadores pueden ser de fabricación
estándar o especial según sea su aplicación.
EQUIPOS ELECTRÓGENOS EN FUNCIÓN DE PLANTAS DE EMERGENCIA.
Esta aplicación se origino por la necesidad de algunos usuarios, de contar con una
fuente de suministro de energía eléctrica permanente y segura con la finalidad de
usarla en la alimentación de cargas críticas en procesos continuos al fallar el
suministro principal.
El uso de plantas de emergencia se ha generalizado tanto actualmente, que casi
es imposible concebir una instalación eléctrica sin planta de emergencia.
35
2.3 DESCRIPCIÓN DE LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS.
A continuación veremos como se clasifican y en donde se aplican:
CLASIFICACIÓN DE LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS.
Los grupos electrógenos con motores de combustión interna se clasifican como
sigue:
a) POR SU OPERACIÓN.
- Manual.
- Semiautomática
- Automática (ATS)
- Automática (sincronía/peak shaving)
LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS MANUALES: Son aquellos donde es necesario
que para su funcionamiento, intervenga una persona, para que opere
manualmente un interruptor para el arranque y paro del motor. Su uso más
frecuente es en lugares donde no existe energía eléctrica comercial. Estas plantas
generadoras de energía eléctrica, también se usan en donde existe continuidad de
servicio al interrumpirse la energía eléctrica comercial, llamándose en este caso
planta manual de emergencia. Al interrumpirse la energía la planta genera hasta
que una persona la arranca y hace la transferencia, es decir que no cuenta con la
unidad de transferencia de carga sino a través de un interruptor de operación
manual (Switch o botón pulsador), ó usando un interruptor tripolar de doble tiro,
interruptores termomagnéticos e interruptores electromagnéticos pasando de esta
manera la carga al generador de la planta de emergencia. Al volver la energía el
operador hace manualmente la retransferencia y para la maquina. La planta
consta comúnmente de un generador acoplado a un motor de combustión interna
cuyo combustible es generalmente diesel.
LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS SEMIAUTOMÁTICOS: Son aquellos que
cuentan con un control automático, basado en un microprocesador, el cual les
proporciona todas las ventajas de un grupo electrógeno automático como:
protecciones, mediciones, y operación pero que no cuenta con un sistema de
transferencia.
LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS AUTOMÁTICOS (ATS): Automatic Transfer
Switch. Este tipo de grupos electrógenos cuenta con un control basado en un
microprocesador, el cual provee al grupo electrógeno un completo grupo de
funciones para: Operación, Protección y Supervisión.
Contienen funciones estándar y opcionales en su mayoría programables por estar
basada la operación en un microprocesador provee un alto nivel de certeza en sus
funciones como: mediciones, protecciones, funciones de tiempo, y una alta
eficiencia, en su sistema de transferencia.
36
LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS AUTOMÁTICOS PARA (SINCRONÍA / PEAK
SHAVING): Este tipo de grupos cuenta con un control para un grupo electrógeno
automático, el cual es capaz de manejar funciones de sincronía (Abierta o cerrada)
que se requieren para realizar un proceso emparalelamiento de grupo y red ó
grupo con grupo. Su operación es la siguiente:
Sincronía Abierta: Cuando ocurre una falla de la red normal, ocasiona dos
interrupciones de energía en la carga (transferencia y retransferencia) si contamos
con un sistema de sincronía abierta se elimina la interrupción de energía en el
momento de la retransferencia ya que la misma se realiza en una forma
controlada, sincronizando ambas fuentes y cerrando ambos interruptores
simultáneamente por un tiempo predeterminado (paralelo).
Sincronía Cerrada o Peak Shaving: Actualmente, la energía eléctrica ha
alcanzado niveles de precios altos. Por lo cual se tiene la alternativa de un sistema
de Peak shaving con el cual se reducen sus costos por consumos de energía en
horario punta, es decir, sincronizamos el grupo con la red, ya que están en
paralelo tomamos la carga suave, de forma controlada kW/s. de la red dejando la
misma sin carga y abriendo el interruptor de la red.
Transcurrido el tiempo programado para horario punta, se realiza el mismo
procedimiento en sentido inverso, es decir, se sincroniza el grupo electrógeno con
la red, y cuando se encuentran en paralelo se realiza una transferencia suave de
carga del grupo electrógeno a la red, y el grupo electrógeno entra en periodo de
enfriamiento. Durante todo el proceso (Peak shaving) no hay corte de energía, lo
cual evita la interrupción en su proceso.
b) DE ACUERDO AL TIPO DE COMBUSTIBLE:
- Con motor a gas (LP) ó natural.
- Con motor a gasolina.
- Con motor a diesel.
- Sistema Bifuel (diesel/gas)
c) DE ACUERDO A SU INSTALACIÓN.
- Estacionarias.
- Móviles.
INSTALACIÓN ESTACIONARIA: El grupo motor generador deberá montarse
sobre una base de concreto previamente construida, nivelada y fija con taquetes
de expansión ó con anclas ahogadas en la base de concreto. Según obra Civil.
Las máquinas de 125 KW o de menor capacidad se fabrican con amortiguadores
integrados por lo cual no se necesita poner otro tipo de amortiguador. Para
máquinas de 150 KW o de mayor capacidad, son adecuados los amortiguadores
de resorte entre la base de concreto y el chasis. En el anexo 15 se representa la
instalación típica de un grupo electrógeno.
37
INSTALACIÓN MÓVIL: Como su nombre indica, las unidades móviles no están
diseñados para su instalación permanente en un lugar, son diseñados para
trabajar con aplicaciones independientes y están destinadas a dinamizar
temporalmente en algunas aplicaciones críticas a través de cables externos. Estos
suelen ser funcionales para un tiempo de ejecución de menos de 12 horas, y
proporcionar una potencia de 500 W a 17.5kW. Diferentes modelos de unidades
portátiles de hoy en día, funcionan con uno o más de las fuentes de energía
específicos, como gasolina, diesel, bio-diesel, propano o gas natural.
Una de las desventajas de este tipo de instalación, es que deben tomarse medidas
para protegerlos de la lluvia, la nieve y demás elementos, porque las partes más
vitales se pueden oxidar y corroer disminuyendo así gravemente la durabilidad de
los equipos. Las unidades portátiles se utilizan normalmente cuando las
necesidades de energía de reserva son bajas o sólo temporales. Estos sirven
como accesorios útiles en aplicaciones residenciales, en el que puedan
proporcionar energía para la iluminación, bombas de sumidero, específicos
aparatos esenciales como refrigeradores y acondicionadores de aire y equipos
médicos vitales. También encuentran su uso en obras de construcción, fincas,
casas rodantes y vehículos de recreación, y durante los viajes de camping. Estas
unidades se utilizan generalmente en los remolques donde la producción de
pequeña potencia generada es suficiente.
d) POR SU APLICACIÓN.
- Continua.
- Emergencia.
LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS PARA SERVICIO CONTINUO,- Se aplican en
aquellos lugares en donde no hay energía eléctrica por parte de la compañía
suministradora de éste tipo, o bien en donde es indispensable una continuidad
estricta, tales como: en una radio transmisora, un centro de cómputo, etc.
LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS PARA SERVICIO DE EMERGENCIA,- Se
utilizan en los sistemas de distribución modernos que usan frecuentemente dos o
más fuentes de alimentación. Su aplicación es por razones de seguridad y/o
economía de las instalaciones en donde es esencial la continuidad del servicio
eléctrico, por ejemplo:
- Instalación en hospitales, en áreas de cirugía, recuperación, terapia y cuidado
intensivo, laboratorios, salas de tratamiento, etc.
- Para la operación de servicios de importancia crítica como son los elevadores
públicos, bombeo de aguas residenciales, etc.
- Instalaciones de alumbrado de locales a los cuales un gran número de
personas acuda a ellas como son: estadios, deportivos, aeropuertos, transporte
colectivo (metro), hoteles, cines, teatros, centros comerciales, salas de
espectáculos, etc.
- En instalaciones de computadoras, bancos de memoria, el equipo de
procesamiento de datos, radares, etc.
38
2.4 COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS.
Los grupos electrógenos automáticos están compuestos principalmente de:








Un motor de combustión interna.
Un generador de corriente alterna.
Una unidad de transferencia.
Un circuito de control de transferencia.
Un circuito de control de arranque y paro.
Instrumentos de medición.
Tanque de combustible.
Silenciador.
MOTOR.
Se tomó el grupo electrógeno automático como ejemplo por ser el más completo,
en cuanto elementos que la integran. El motor de combustión interna, puede ser
de inyección mecánica o electrónica y está compuesto de varios sistemas como se
representa en el Anexo 16.
GENERADOR.
El generador mayormente usado por diseño en industrias, empresas o compañías
suele ser del tipo que se muestra en el Anexo 17.
TRANSFERENCIA.
La unidad de transferencia puede ser cualquiera de las que se mencionan, según
la capacidad:
a) Contactores electromagnéticos ó.
b) Interruptores termomagnéticos ó.
c) Interruptores electromagnéticos.
CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA.
En el caso de los grupos electrógenos automáticos incluyendo (Sincronía) el
control tiene integrado un circuito de control de transferencia control por medio de
programación se implementan las funciones de transferencia (tiempos,
configuración de operación) y ajustes como sean necesarios para cada caso, en
particular. El circuito consta de:
a) Sensor de voltaje trifásico del lado normal, y monofásico del lado de
emergencia.
b) Ajuste para el tiempo de:
 Transferencia.
 Retransferencia.
 Enfriamiento de máquina.
 En caso de ser sincronía (tiempo de sincronía y configuración de
operación.)
39
c) Relevadores auxiliares.
d) Relevadores de sobrecarga.
e) Tres modos de operación (manual, fuera del sistema y automático).
PROTECCIÓN Y CONTROL DE MOTOR.
El circuito del motor de arranque y protección o paro de la máquina desempeña
las siguientes funciones:
a) Retardo al inicio del arranque (entrada de marcha):
 Retardo programable (3 y 5 intentos).
 Periodo de estabilización.
b) El control monitorea las siguientes fallas:
 Largo arranque, baja presión de aceite, alta temperatura, sobre y baja
velocidad, no-generación, sobrecarga, bajo nivel de combustible, nivel de
refrigerante (opcional), paro de emergencia y cuenta con algunos casos de
entradas y salidas programables dependiendo del control que se use.
c) Solenoides de la máquina:
 Solenoide auxiliar de arranque (4x).
 Válvula de combustible ó contacto para alimentar ECU en caso de ser
electrónica
d) Fusibles (para la protección del control y medición).
e) Cuenta con indicador de fallas el cual puede ser:
 Alarma audible
 Mensaje desplegado en el display
 Indicador luminoso (tipo incandescente o led)
INSTRUMENTOS DEL TABLERO
Los instrumentos de medición que se instalan normalmente son:
a) Voltímetro de C.A. con su conmutador.
b) Amperímetro de C.A. con su conmutador.
c) Frecuencíometro digital integrado en el controlador.
d) Horómetro digital integrado en el controlador.
40
2.5 CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS.
Los grupos electrógenos, son unidades de fuerza, compuestos de un motor
de combustión interna de 4, 6, 8, 12, 16 ó 20 cilindros tipo industrial estacionario,
un generador síncrono de corriente alterna con sus controles y accesorios
totalmente ensamblados y probados en fabrica. Dichos controles y accesorios
están seleccionados para trabajar en conjunto dando la máxima seguridad y alta
eficiencia en su operación.
DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DEL GRUPO ELECTRÓGENO.
En el Anexo 18 y Anexo 19 se representa un grupo electrógeno típico y un sistema
de control como sistema básico, sin embargo el grupo electrógeno puede tener
algunas variaciones dependiendo de la potencia del grupo electrógeno y la
conformación del mismo. A continuación se da una breve descripción de las partes
que lo integran.
La medición de voltaje se realiza a través del medidor de voltaje tipo carátula
conmutado, al igual que la medición de amperes por fase, donde se requiere
cambiar de posición del selector, para poder verificar las mediciones por fase.
MOTOR DIESEL
El motor que accionará el grupo electrógeno será un motor diesel de 4 tiempos, de
inyección mecánica ó inyección electrónica, el cual ha sido diseñado para operar
grupos electrógenos, y está dotado de todos los elementos necesarios para una
optima operación para un suministro de potencia fiable.
SISTEMA DE COMBUSTIBLE.
El sistema de combustible debe ser capaz de entregar un suministro
combustible limpio y continuo, y debe estar respaldado por un depósito
combustible de acuerdo a la potencia del grupo, además se sugiere tener
depósito de uso diario y uno de mayor capacidad para evitar paros por falta
combustible.
de
de
un
de
VÁLVULA SOLENOIDE DE COMBUSTIBLE
Es una válvula de accionamiento eléctrico que abre y cierra el paso de
combustible al motor. Recibe una señal eléctrica desde el tablero del control
maestro. Esta válvula puede ser independiente o ser parte integral de la bomba de
inyección. Puede tener una perilla de accionamiento manual para abrir o cerrar el
paso de combustible, en caso de que el tablero no mande señal por fallas o que la
bobina de la válvula se dañe. Para los grupos electrógenos con tanques de
almacenamiento remoto, se debe asegurar que se instalen de acuerdo a las
especificaciones.
NOTA: Evitar que se produzcan chispas o llamas cerca de los depósitos de
combustible ya que los gases del combustible y aceite son inflamables.
41
LÍNEAS DE SUMINISTRO
Las líneas de suministro de diesel deben de ser las adecuadas para el manejo de
diesel, tales como tuberías de acero ó mangueras diseñadas para tolerar diesel.
Los acoplamientos de combustible del motor, y en caso de que las líneas de
combustible estén muy largas se deben incrementar el diámetro de las mismas
para un óptimo funcionamiento.
De 20Kw → 250 Kw. ½”.
De 300Kw → 400 Kw. ¾”.
De 500Kw → 1000 Kw. 1 ¼”.
De 1250Kw → 3000 Kw. 2”.
Es recomendable que tener entre el motor y las líneas de combustible tubería
flexible (manguera) para evitar que las vibraciones del motor sean transmitidas por
las líneas de combustible y evitar daños en las conexiones de combustible del
motor y fugas en el sistema. Así mismo se recomienda la instalación de filtros
primarios, filtros separadores de agua para prolongar la vida y optimo
funcionamiento del motor. Para instalar los tanques de combustible externo No se
debe emplear accesorios galvanizados ni de cobre.
SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE
El aire admitido por el motor debe ser aire limpio y frió, este es aspirado de la zona
que rodea el grupo a través del filtro de aire del motor. En casos especiales donde
el polvo o calor se encuentran cerca de la entrada de aire, se debe instalar una
conducción de aire externa la cual viene de afuera con aire limpio y fresco. En
caso de que el filtro tenga un indicador de restricción de aire ver la lectura que
registra, y basándose en el dato proporcionado por el fabricante determinar
cuando se debe cambiar el filtro de aire. En caso de no tener indicador de
restricción cambiar el filtro de acuerdo a las recomendaciones que da el fabricante,
lo cual es en horas de operación o un tiempo determinado, lo que ocurra primero.
Es importante evitar que el motor aspire aire del entorno sin pasar por el filtro,
debido mangueras rotas o agrietadas o conexiones flojas. Nunca se debe operar
el motor sin filtro debido a que el polvo y suciedad que entran actúan como un
abrasivo.
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
El sistema de enfriamiento del motor consta de un radiador, termostato y un
ventilador de acuerdo a la capacidad de enfriamiento requerida, la función del
radiador es, intercambiar el calor producido por el motor al hacer pasar aire
forzado a través de el. El ventilador es el que forza el aire a través del radiador el
cual es movido, por el cigüeñal o por un motor eléctrico en algunos casos, el
termostato es el que se encarga de que el motor trabaje en un rango de
temperatura optima para un buen desempeño abriendo y cerrando, según rangos
de temperatura. Es importante que el llenado del líquido para enfriamiento del
motor sea de buena calidad, y este de acuerdo al tipo y cantidad de cada motor.
Ya que aparte de ser el vehículo para el enfriamiento, este brinda protección
contra la corrosión la erosión evitando la picadura de las camisas además de
42
ofrecer protección contra congelación. Es importante la selección del líquido
refrigerante debe ser de acuerdo al tipo y especificaciones provistas por el
fabricante del motor en el manual de operación del motor. No emplear líquidos
refrigerantes que contengan aditivos antifugas en el sistema de enfriamiento. Los
refrigerantes de tipo automotriz, no cumplen con los aditivos apropiados para la
protección de motores diesel para servicio severo, por lo cual se sugiere no
emplearlos. En caso de que por razones circunstanciales se deba utilizar agua
para el radiador es importante el agua de buena calidad para el sistema de
enfriamiento, se recomienda utilizar agua desmineralizada, destilada o
desionizada para mezclar con el concentrado del refrigerante.
Si el motor estuvo operando él liquido refrigerante se encuentra a alta temperatura
y presión por lo cual se debe evitar retirar el tapón del radiador o desconectar la
tubería del mismo, hasta que el motor se haya enfriado. No trabajar en el radiador,
ni retirar cualquier guarda de protección cuando el motor este funcionando.
SISTEMA DE LUBRICACIÓN.
Sistema es el que se encarga de mantener lubricadas todas las partes móviles del
motor, a sí mismo sirve como medio refrigerante. La función es crear una película
de aceite lubricante, en las partes móviles, evitando el contacto metal con metal.
Consta básicamente de bomba de circulación, regulador de presión, filtro de
aceite, conductos externos e internos por donde circula el aceite. Algunos motores
están equipados con enfriadotes de aceite a fin de mantener una regulación mas
precisa de la temperatura del aceite.
BOMBA DE ACEITE.
Actualmente se recurre a la lubricación forzada, la cual se logra por medio de una
bomba de engranes, paletas o pistones, la cual recibe el movimiento generalmente
del árbol de levas. La bomba de aceite debe garantizar un caudal y una presión de
trabajo variable debido a que esta trabaja en función de las revoluciones del motor
(mas revoluciones más caudal y presión; menos revoluciones, menos caudal y
presión)
VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN.
La presión dentro del circuito de lubricación es regulada a través de esta válvula
que se encarga de mantener los regímenes de presión, mínimo y máximo
respectivamente. La cual está tarada a una presión de operación máxima para
evitar presiones elevadas en el sistema.
FILTRO DE ACEITE.
En el sistema de lubricación cuenta con mallas y filtros para retirar las partículas
sólidas de la circulación del aceite y evitar daños a las superficies en movimiento
por desgaste abrasivo. La mayoría de los motores usas sistemas de lubricación a
presión los cuales tienen filtros de aceite de flujo pleno y pueden tener además
filtro de flujo en derivación.
43
FILTRO DE FLUJO PLENO.
Estos filtros están diseñados con características específicas para cada modelo de
motor, y son filtros que tienen mínima resistencia al flujo.
FILTRO EN DERIVACIÓN.
Este filtro retiene un gran porcentaje de partículas contaminantes que no fueron
retenidas por los filtros de flujo pleno. Los cuales mantienen mas limpio el aceite.
LUBRICANTE.
El aceite lubricante empleado debe ser el recomendado por el fabricante, para el
funcionamiento optimo del motor.
Es importante que el aceite lubricante
recomendado para los motores diesel de aspiración natural o turbo alimentados
debe ser de clase API; (INSTITUTO NORTEAMERICANO DEL PETROLEO), el
cual cumple con el contenido máximo de cenizas sulfatas que satisfacen las
recomendaciones del fabricante del motor. Y que cumple con los requerimientos
de viscosidad multigrado.
Usar aceite con un grado de viscosidad correspondiente a la gama de temperatura
ambiente. La cual se puede obtener el manual de operación del motor provisto por
el fabricante. Usar el horometro como referencia para programar los intervalos de
mantenimiento donde se incluye el cambio de aceite. Revisar a través de la varilla
que el nivel de aceite se encuentre dentro del nivel, no por debajo de la marca de
agregar (ADD) no llenar por arriba de dicha marca. Cambiar el aceite y filtro por
primera vez antes de las primeras 100 horas como máximo y posteriormente
realizar los cambios según las horas recomendadas por el fabricante.
El filtro de aceite es un elemento de vital importancia para el sistema de
lubricación, por lo que se recomienda cambiarlo periódicamente, utilizando filtros
que cumplan con las especificaciones de rendimiento del fabricante del motor.
Inmediatamente después de realizar el cambio de aceite se deben realizar varios
intentos de arranque (arrancar y parar) sin llegar a su velocidad nominal con lo
cual se asegura el llenado de las venas de lubricación para una adecuada
lubricación de los componentes del motor antes de que este llegue a su velocidad
de normal operación. Después de un cambio de aceite arrancar el motor unos
minutos y después apagarlo y dejar pasar aprox. 10 minutos y verificar que el nivel
de aceite se encuentra dentro de los límites permitidos en la varilla de medición.
Agregar solo lo necesario en caso de estar por debajo, del nivel mínimo.
SISTEMA ELÉCTRICO.
El sistema eléctrico del motor es de 12 ó 24 volts CC. Con el negativo a masa y
dependiendo del tamaño o especificación del grupo este puede contener uno o
dos motores de arranque, cuenta con un alternador para cargar la batería auto
excitado, autorregulado y sin escobillas y en su mayoría los grupos electrógenos
van equipados con acumuladores ácido/plomo, sin embargo se pueden instalar
otros tipos de baterías si así se especifica (baterías libres de mantenimiento,
NiCad, etc.). El alternador es otro elemento del sistema eléctrico, este va montado
en el mismo cuerpo del motor de combustión interna y es accionado, por el
44
cigüeñal a través de una transmisión flexible (banda-polea), teniendo como
finalidad recargar la/s batería/s cuando el grupo electrógeno se encuentra en
operación, sus principales componentes son:
a) Rotor (piezas polares)
b) Estator (inducido)
c) Carcaza
d) Puente rectificador (puente de diodos)
INTERRUPTOR SELECTOR MANUAL-FUERA-AUTOMÁTICO.
En posición automático la planta esta lista para arrancar en el momento que falle
la energía normal. Esta es la posición en que siempre debe estar el selector. La
posición manual se usa para verificar el buen funcionamiento de la planta sin
interrumpir la alimentación normal. Al pasar el selector a la posición manual la
planta arranca inmediatamente aunque la energía normal este presente, pero sin
hacer la transferencia; es decir, la planta funciona en vació. En la posición fuera la
planta no arranca ni aunque falle la alimentación normal.
SISTEMA DE ARRANQUE.
Puesto que el motor combustión interna no es capaz de arrancar por si solo,
debido a que se requiere vencer el estado de reposo en que se encuentra el motor
de combustión interna, se requiere de un motor de arranque en el Anexo 20 se
representa un diagrama lineal del motor de arranque y solenoides. El motor de un
sistema de arranque puede ser cualquiera de los siguientes dos tipos o ambos si
el motor es de doble marcha:
MOTOR DE ARRANQUE ELÉCTRICO.
Motor de arranque eléctrico: es un motor de corriente continua que se alimenta de
los acumuladores del grupo electrógeno, y puede ser de 12 o 24 Volts, el par del
motor se origina cuando es activado el solenoide de arranque. Es el encargado de
hacer girara el cigüeñal para el arranque del motor de combustión interna. Esta
proyectado para funcionar con grandes sobrecargas durante periodos de tiempo
muy cortos y es capaz de desarrollar una gran potencia en comparación con su
reducido tamaño. El motor de arranque mueve al motor de combustión interna
mediante un pequeño piñón dentado instalado en la flecha del motor de arranque
que impulsa a la corona dentada o cremallera de grandes dimensiones a una
velocidad considerablemente reducida en comparación con la velocidad del motor
de arranque, que es de 1800 rpm. Cuando se energiza el solenoide, el émbolo
desliza el piñón hacia la corona dentada del volante por medio de un collarín y un
resorte. Si engrana correctamente los dientes del piñón y la corona dentada,
entonces el piñón pone en movimiento el volante inmediatamente. Si los dientes
de los engranes topan unos con otros, se comprime el resorte y fuerza a los
engranes a entrar en el engranaje tan pronto como el motor de arranque hace el
giro necesario para meritar que esto suceda. Al llegar el émbolo del solenoide al
término de su viaje, cierra los contactos que conectan al motor de arranque y así
comienza a girar el cigüeñal del motor de combustión interna. Tan pronto como se
pone en marcha el motor de combustión interna, la corona dentada del volante
45
comienza a girara una velocidad lo suficientemente alta como para arrastrar al
piñón a muy alta velocidad. En este momento, el embrague de un solo sentido
comienza a permitir que gire el piñón a mayor velocidad que la flecha del motor
eléctrico para que este no trabaje a velocidad excesiva. Cuando se desenergiza el
solenoide saca de engranaje el engrane e interrumpe el paso de corriente al motor
de arranque desactivándolo.
Al cerrarse el contacto R2 se energiza SAA. El contacto SAA se cierra
energizando a SM que a su vez cierra el contacto SM permitiendo que el motor de
arranque funcione. El motor de arranque se desenergiza cuando el contacto R2 se
abre.
SOLENOIDE AUXILIAR DE ARRANQUE
Se usa cuando el tablero de control desde donde se manda la señal de arranque
esta colocado en un lugar lejano compensando así la caída de tensión.
SOLENOIDE DE ARRANQUE
Consiste de un electroimán, contacto normalmente abierto, palanca de
acoplamiento y resorte. Al energizarse el electroimán hace que se mueva la
palanca de acoplamiento y éste permite que se acople el engrane del motor de
arranque a la cremallera del motor de combustión interna. También se cierra el
contacto normalmente abierto permitiendo que se energice el motor de arranque
que hace girar la cremallera haciendo girar al motor de combustión interna hasta
que éste alcance determinada velocidad; después de la cual el motor de arranque
se desacopla al desenergizarse el solenoide. Es de vital importancia tener en buen
estado las baterías ya que este tipo de motores demandan una cantidad muy
elevada de corriente en el arranque.
MOTOR DE ARRANQUE NEUMÁTICO
Estos motores tienen un rotor montado excéntricamente en un cilindro, con paletas
longitudinales alojadas en ranuras a lo largo del rotor. El par se origina cuando el
aire a presión actúa sobre las paletas. Esta aplicación es utilizada cuando se
requiere un sistema de arranque redundante o en lugares donde se requieren
evitar las chispas debido a un ambiente inflamable. Como no hay ninguna parte
eléctrica en el motor, la posibilidad de que se produzca una explosión en
presencia de gases inflamables es reducida. Es importante que el aire que llega al
motor deba de estar limpio y lubricado y tener la presión adecuada para dicho
motor, y el tanque de aire debe de tener la capacidad para soportar como mínimo
4 intentos de arranque de al menos 5 seg. cada uno. Este debe contar con su filtro
de aire cerca de la entrada del motor y su lubricador en buen estado. En ambos
casos el motor de arranque necesita:
a) Vencer el estado de reposo en el que se encuentra el motor de combustión
interna.
b) Que el motor de combustión interna alcance el 20 - 30% de su velocidad
nominal, según el tipo de motor.
46
El desacoplamiento del motor de arranque se efectúa cuando el motor llega a su
velocidad de arranque (20-30% de su velocidad nominal) el control del grupo
electrógeno es el que se encarga de realizar esta función a través de la medición
de la velocidad (RPM) o la frecuencia (Hz), ya que al detectar que el motor de
combustión interna a alcanzado su velocidad de arranque este deja de alimentar el
solenoide de arranque, desacoplando dicho motor del motor de combustión
interna.
SISTEMA DE PROTECCIÓN DEL MOTOR
a) PROTECCIÓN POR BAJA PRESIÓN DE ACEITE. Los grupos electrógenos
cuentan con sistema de protección de baja presión de aceité el cual es un
elemento que registra la caída de presión en caso de que esto ocurra y opera de
la siguiente manera existiendo dos maneras de realizar la protecciones.



Interruptor de presión de aceite
Manómetro con contactos
Sensor de presión de aceite
INTERRUPTOR DE PRESIÓN DE ACEITE: Es un dispositivo que acciona un
contacto normalmente cerrado que se abre al arrancar el motor indicado con esto
que hay buena presión de aceite de lubricación, entre 30 y 75 psi. Si existe, por
alguna razón, baja presión de aceite, el contacto permanecerá cerrado y el control
maestro dará la orden de paro unos 15 segundos después, encendiéndose la luz
de fallas y la alarma parándose la maquina por baja presión de aceite. La señal de
presión se recibe a través de un diafragma y mecanismo que tiene contacto
directo con la presión del aceite a través de una vena de lubricación.
Generalmente, se una un control que es a la vez un indicador de presión. Las
terminales del contacto son la aguja indicadora y un tope ajustable. Al haber
presión la aguja indicadora se separa del tope y se abre eléctricamente el circuito.
MANÓMETRO CON CONTACTOS: Es un manómetro de presión de aceite
conectado al motor el cual tiene un contacto que es accionado mecánicamente y
esta calibrado para cuando se presente una caída de presión este cambie de
estado su contacto las terminales internas del instrumento son la aguja indicadora
y un tope ajustable. Se utiliza en grupos electrógenos manuales y es opcional en
grupos electrógenos automáticos.
SENSOR DE PRESIÓN DE ACEITE: Es un sensor con un elemento piezoeléctrico
que registra el cambio de presión, modificando la resistencia en las terminales del
sensor, este tipo de sensores requiere que se programe su curva de
presión/resistencia en el control del motor/generador, y que se programe que
presión se considera baja, para que el control mande una alarma o paro. Se utiliza
en grupos electrógenos con control automático que cuentan con dicha entrada.
47
b) PROTECCIÓN POR ALTA TEMPERATURA DE REFRIGERANTE.



Interruptor de temperatura.
Medidor de temperatura análogo (con contactos)
Sensor de temperatura.
INTERRUPTOR DE TEMPERATURA: Es un dispositivo que acciona un contacto
normalmente abierto que se cierra al alcanzar el agua de enfriamiento del motor
una alta temperatura generalmente entre 73º y 90º C al cerrarse este contacto,
enciende la luz indicadora de gallas, la alarma suena y el motor se para al cerrarse
la válvula solenoide de combustible que alimenta al motor.
La señal de temperatura se recibe a través de una extensión del detector o bulbo
que se introduce en un lugar del motor donde el agua se encuentra mas caliente.
Generalmente se usa un control que es a la vez un indicador de la temperatura del
agua. Las terminales del contacto son una aguja indicadora y un tope ajustable.
En el momento en que se alcanza un nivel peligroso de temperatura, la aguja toca
el tope ajustable y se cierra eléctricamente el circuito.
MEDIDOR DE TEMPERATURA: Es un instrumento análogo el cual tiene un
contacto que es accionado mecánicamente y esta calibrado para que cuando se
incrementa la temperatura del refrigerante del motor el contacto cambie de estado,
y mande paro por alta temperatura, las terminales internas del instrumento son la
aguja indicadora y un tope ajustable el cual esta tarado para que cuando se
incremente la temperatura a valores no aptos para la operación del motor mande
paro del motor.
SENSOR DE TEMPERATURA: Es un sensor del tipo termistor que registra el
cambio de temperatura, modificando la resistencia en las terminales del sensor,
este tipo de sensores requiere que se programe su curva de
temperatura/resistencia en el control del motor/generador, y que se programe que
temperatura se considera alta, para que el control mande una alarma o paro.
c) PROTECCIÓN POR SOBREVELOCIDAD. Para el caso de ser manuales, esta
protección es a través de bomba de combustible la cual se ajusta de fabrica
(protección mecánica en la bomba de combustible) para evitar que sobre pase las
revoluciones permitidas. Para el caso de ser manuales con control basado en
microprocesador, como es el caso de las semiautomáticas y automáticas, el
control integra un circuito de protección por sobrevelocidad y dependiendo del tipo
de control este puede ser del siguiente tipo:
A través de una entrada análoga de medición de velocidad del control, el cual
recibe la señal a través de un sensor magnético instalado en el motor. Y compara
la velocidad actual del motor con la velocidad de referencia en este caso las 1800
rpm y en caso de sobre pasar el valor del porcentaje de sobre velocidad
programado en el control, el control manda a parar el motor.
48
MEDIANTE UN INTERRUPTOR DE SOBREVELOCIDAD: Es un interruptor
centrífugo que es accionado por medio de un chicote que gira en el eje del
tacómetro del motor. Al girar abre unos contrapesos que se encuentran en el
interior del dispositivo, accionando 2 interruptores que también se encuentran
alojados en el interior como se representa en el Anexo 21.
A las 300 rpm. del motor actúa un microinterruptor que tiene un contacto
normalmente cerrado y uno normalmente cerrado y uno normalmente abierto
haciendo que estos cambien de posición. A mas de 1800 rpm. (si para esta
velocidad está calibrado) actúa el otro microinterruptor que cierra un contacto
normalmente abierto. Este interruptor realiza 3 funciones:
1. Desconecta el motor de arranque cuando la maquina alcanza 300 rpm. Al
abrirse el contacto normalmente cerrado del primer microinterruptor.
2. Prepara la falla por baja presión de aceite al cerrarse el contacto
normalmente abierto del mismo interruptor.
3. Detiene la maquina al cerrarse el contacto normalmente abierto del
microinterruptor 2 que actúa cuando existe una sobrevelocidad.
Otra manera en que el control puede sensar la velocidad es a través de la
frecuencia, es decir, mide la frecuencia de una de las entradas de medición de
voltaje del control y compara la velocidad actual del motor con la velocidad de
referencia en este caso los 60Hz y en caso de sobre pasar el valor del porcentaje
de sobrevelocidad programado en el control, manda a parar el motor. A través de
este mismo circuito de protección este tipo de controles proveen la medición de
velocidad y adicionalmente se realizan las siguientes funciones:
• Paro por sobrevelocidad
• Control de falla de arranque
• Control contra acción de motor de arranque cuando el motor esta operando.
• Lectura de revoluciones del motor RPM.
INTERRUPTOR TÉRMICO.- Este dispositivo se encarga de proteger al circuito
que alimenta al solenoide auxiliar de arranque, válvula solenoide combustible,
alarma de falla, regulador de voltaje y campos del alternador. Consta de un
elemento bimetalito de diferente coeficiente de dilatación. Al circular la corriente
excesiva por él, el calor producido por el paso de la corriente hace que el elemento
se deforme abriendo de esta manera un contacto que hace que se interrumpa la
corriente protegiendo de esta manera al circuito.
Al enfriarse el bimetal vuelve a tomar su forma original, pero queda detenido por
un trinquete permaneciendo el contacto abierto, basta oprimir el botón
restablecedor para volver a cerrar nuevamente el contacto no sin antes haber
buscando y corregido la falla que ocasiono la sobre corriente.
49
SISTEMA DE CONTROL DEL MOTOR DE ARRANQUE Y PROTECCIÓN DE LA
MÁQUINA.- El circuito de arranque y paro del motor de combustión interna esta
diseñado para el control de arranque, paro y protección del motor. Se alimenta con
corriente continua por medio de una batería de 12 o 24 volts, y consta de los
siguientes elementos:
Un interruptor de presión de aceite.
Un interruptor de temperatura.
Un interruptor de sobrevelocidad.
Un interruptor térmico del control maestro.
Una unidad llamada control maestro.
Un solenoide auxiliar de arranque.
Un solenoide de arranque.
Un motor de arranque.
Una válvula solenoide de combustible.
Un interruptor selector de 3 posiciones: Manual-fuera-automático.
Un contacto normalmente abierto del reloj programador.
Un contacto normalmente cerrado del relevador auxiliar.
Una lámpara indicadora de falla de arranque.
Una lámpara de fallas.
Una alarma de falla de arranque o de fallas.
CONTROL MAESTRO.- El control maestro es el que permite el arranque y
funcionamiento del motor de combustión interna si se cumplen las siguientes
condiciones; buena presión de aceite, temperatura de agua adecuada y rpm
normales.
Cuando cualquiera de estas condiciones no se cumplen, el control maestro
actuara para detener la maquina cerrando en todos los casos el suministro de
combustible al motor medio de la válvula solenoide de combustible. También se
encarga de desactivar el motor de arranque una vez que éste ha cumplido su
misión. Puede estar instalado junto al motor siempre y cuando tenga los
amortiguadores apropiados para evitar que la vibración lo dañe, de preferencia se
instala verticalmente a una distancia de unos 3 metros mas o menos del motor de
combustión interna, usando en ambos casos conductores flexibles con aislamiento
resistente al aceite y a la temperatura del motor y de un calibre tal que no
provoque una caída de tensión mayor de 25%. El control maestro esta compuesto
por los siguientes elementos:
Relevadores térmicos.
Relevadores magnéticos.
Interruptor térmico de protección del circuito
Una resistencia limitadora de corriente
Tablilla de terminales.
Todo esto montado sobre una misma base. Un arreglo común de los componentes
del control maestro se representa en el Anexo 22.
50
NOMENCLATURA DE CONTROLES,
SECUENCIA DE OPERACIÓN
COMPONENTES
ELÉCTRICOS
Y
Descripción funcional de cada control o componente que se da a continuación en
el diagrama eléctrico del circuito de arranque y paro del motor de combustión
interna representado en el Anexo 23 y Anexo 24.
M
.-
SMA .R1 .R2 .R3 .R4 .T0 .T1 .T2 .T3 .RLA .19RP .4R4 .LFA .LF .AF .IT
.-
IPA .-
ISV .R
.SS .ITCM .O
.Maestro
VSC .HR .RV .IC
.-
Motor de Arranque. Motor que impulsa al cigüeñal para propiciar el
arranque de la máquina
Solenoide de Arranque. Conecta y desconecta el motor de arranque a la
batería.
Solenoide Auxiliar de Arranque
Relevador Magnético de Ignición
Relevador Magnético de Falla de Arranque
Relevador Magnético de Paro
Relevador Térmico de Límite de Tiempo de intentos de Arranque
Relevador Térmico de Límite de Tiempo de Intentos de Arranque
Relevador Térmico de Intentos de Arranque
Relevador Térmico de Control de Baja Presión de Aceite
Relevador de Pulsos de Arranque
Contacto del Reloj Programador
Contacto del Relevador Auxiliar
Lámpara de Fallas de Arranque
Lámpara de Fallas
Alarma de Falla de Arranque o de Fallas. Alarma sonora que anuncia la
existencia de alguna falla (opcional).
Interruptor de Temperatura (Control de alta temperatura de agua)
Interruptor de seguridad que permite el grupo electrógeno se pare
cuando la temperatura del agua es peligrosa.
Interruptor de Presión de Aceite (Control de baja presión de aceite)
Interruptor que obliga a que el grupo electrógeno se pare cuando haya
falla en el sistema de lubricación del motor.
Interruptor de Sobrevelocidad
Resistencia
selector de Operación
Interruptor Térmico del Control Maestro
Interruptor de las Tablillas de Terminales con el Gabinete del control
Válvula Solenoide de Combustible
Horímetro
Regulador de Voltaje
Interruptor Centrífugo
51
En grupos electrógenos que no son estándar, es posible que se incluyan
componentes de control que no se citan aquí.
27N Relevador sensitivo de voltaje. Vigila que haya nivel de voltaje adecuado en la
línea de alimentación normal integrado en el control.
BP Interruptor de prueba. Permite energizar todo el sistema de arranque de
acuerdo a la programación.
16 Cargador de baterías. Mantiene cargada la batería del 95% al 100% de su
carga automáticamente.
52N Interruptor de suministro normal. Conecta la carga al sistema de suministro
comercial CFE.
52E Interruptor de suministro de emergencia. Conecta la carga al generador
cuando el está trabajando.
66 Reloj programador. Arranca en periodos determinados, asegurando que no
fallará cuando se necesite (opcional).
TRC Transformadores del circuito de control. Bajan el voltaje de 440V. a 220V. ó
110V. Se usan en circuitos alimentados a 440V.
VM Vóltmetro. Instrumento que nos indica el voltaje entre cualquiera de las fases
del generador.
AM Ampérmetro. Instrumento que nos indica la corriente que circula por cada fase
del generador a la carga.
CV Conmutador de vóltmetro. Instrumento selector de fases entre las cuales se
desea medir la tensión, nos conecta el vóltmetro entre 2 de las 3 fases.
CA Conmutador de ampérmetro. Instrumento selector de fase a la cual se desea
medir la corriente.
BAT Batería (almacén de energía eléctrica). Proporciona la energía al motor de
arranque para que este efectúe su trabajo.
52
SECUENCIA DE OPERACIÓN (CIRCUITO DE ARRANQUE Y PARO DEL
MOTOR)
ARRANQUE Y PARO AUTOMÁTICO.- La planta arranca automáticamente
cuando:
a) El selector de operación esta en la posición de automático y falle la
alimentación normal.
b) Actúe el reloj programador.
a) FALLA DE ALIMENTACIÓN NORMAL.- Al fallar la alimentación normal, el
relevador 4RA localizado en el circuito de control de transferencia y paro se
desenergiza cerrando de esta manera el contacto 4RA.
Al cerrarse el contacto 4RA se energizan inmediatamente el relevador magnético
de ignición R1, el relevador magnético de arranque R2 y el relevador térmico de
limite de tiempo de intentos de arranque T1.
Al energizarse el relevador magnético de ignición R1, cierra su contacto R1
haciendo de esta que se energice la bobina de la válvula solenoide de
combustible, permitiendo el paso de combustible hacia el motor.
Al energizarse el relevador el magnético de arranque R2, se cierra el contacto R2
que hace que se energicen el solenoide auxiliar de arranque y el relevador térmico
de intentos de arranque T2. El solenoide auxiliar de arranque cierra su contacto
permitiendo que se energice el solenoide de arranque que a su vez conecta el
motor de arranque.
Cuando el motor de arranque empieza a funcionar, el contacto normalmente
abierto del interruptor centrífugo cierra a las 300 rpm. Preparando con esto la falla
por baja presión de aceite al energizarse el relevador térmico de control de baja
presión de aceite. Si la presión de aceite es buena, el interruptor de baja presión
de aceite se abre y el relevador T3 se desenergiza. También se abre el contacto
normalmente cerrado desconectando el relevador R2 el cual are su contacto que
hace desactivar al solenoide auxiliar de arranque que abre el circuito del solenoide
de arranque desenergizando a su vez al motor de arranque sacándolo de
operación. El único relevador que queda energiza es el relevador de ignición R1
que mantiene abierta la válvula de combustible. De esta manera queda
funcionando el motor.
Al volver la energía normal y depuse de unos segundos, el relevador 4RA se
energiza abriendo el contacto 4RA e interrumpiendo la corriente al relevador R1,
cuyo contacto se abre desenergizando la bobina de la válvula solenoide de
combustible haciendo que esta se cierre para interrumpir el paso de combustible y
así para el motor automáticamente.
53
b) ACTUACIÓN DEL RELOJ PROGRAMADOR.- La planta también puede
arrancar aunque no falle la energía normal al cerrarse el contacto 19RP que es
controlado por reloj programador localizado en el circuito de control de
transferencia y paro. Como este contacto esta en paralelo con el contacto 4RA,
ocurre lo mismo que si fallara la alimentación normal
PROTECCIONES
El motor de combustión interna debe tener protecciones contra fallas que puedan
ocurrir en los diferentes sistemas que lo hacen funcionar óptimamente y que si
alguno de esto sistemas fallara, la maquina podría dañarse. El grupo electrógeno
cuenta con las siguientes protecciones:
Protección por fallas de arranque
Protección por baja presión de aceite
Protección por alta temperatura del refrigerante
Protección por sobrevelocidad.
El circuito de arranque y paro es el que manda el paro de la maquina cuando
ocurre cualquiera de estas fallas. Si la maquina no arranca al primer intento, el
control permite otros 3 ó 4 intentos mas hasta completar un minuto y medio de
intentos de arranque; después de estro el sistema de arranque se desconecta, la
luz de falla de arranque enciende la alarma y suena.
Si al arrancar la maquina la presión de aceite no llega a la adecuada,
generalmente entre 30 y 75 psi, la maquina se detiene. Si la temperatura de agua
de enfriamiento sobre pasa determinado limite, generalmente entre 74 y 90 ºC, el
circuito de arranque y paro envía una señal para detener la maquina, evitando con
esto que la maquina se dañe. A continuación se da la secuencia de operación de
las protecciones al equipo electrogeno:
PROTECCIÓN CONTRA FALLA DE ARRANQUE.- Si la maquina no arranco al
primer intento de arranque de la marcha, ya sea el solenoide de la válvula de
combustible esta quemado, los cables estén rotos, o cualquier otra causa; el
control maestro permitirá que el motor de arranque siga funcionando, intentando
arrancarla durante unos 30 segundos. Si durante este tiempo la maquina no
arranca, el control provee de un receso y vuelve a permitir otro intento de arranque
hasta complementar 4 intentos, después de los cuales el sistema de arranque se
desconecta, la luz de falla de arranque enciende y la alarma de fallas suena. La
secuencia de funcionamiento es como sigue:

Al no arrancar la maquina el relevador de arranque R2 permanece
energizado a través del contacto normalmente cerrado del interruptor
centrifugo de sobrevelocidad, esto hace que el contacto normalmente
abierto de R2 permanezca cerrado y mantenga energizado al relevador
térmico de intentos de arranque T2 que empieza a calentarse, y al
solenoide auxiliar de arranque.
54






También empieza a calentarse el relevador térmico de límite de tiempo de
intentos de arranque T1 que está conectado en paralelo con el relevador
R2.
Al calentarse lo suficiente (a los 30 segundos aproximadamente) el
relevador T2 cierra su contacto energizando al relevador de pulsos de
arranque RLA que a su vez cierra su contacto desenergizando parcialmente
al relevador R2 circulando la corriente a través del contacto RLA y la
resistencia limitadora de corriente R. Al desenergizarse parcialmente R2 se
abre el contacto R2 terminando de esta manera el primer intento de
arranque al desenergizarse el solenoide auxiliar de arranque. También se
desenergiza el relevador T2 que al enfriarse abre su contacto T2
desenergizando al relevador RLA haciendo que el contacto RLA se abra lo
que ocasiona que la corriente fluya a través del relevador R2 repitiendo otro
intento de arranque.
Después de dos intentos de arranque el relevador térmico T1 se calienta lo
suficiente y cierra su contacto que permite que se energice el relevador
térmico de límite de tiempo de intentos de arranque T0.
A los 4 intentos de arranque el relevador térmico T0 cierra su contacto T0
haciendo que se energice el relevador magnético de falla de arranque R3
que a su vez cierra sus dos contactos normalmente abiertos y abre su
contacto normalmente cerrado.
Un contacto al cerrarse conecta la luz de falla de arranque y sirve de sostén
para mantenerlo energizado, el otro contacto conecta la alarma. El contacto
normalmente cerrado al abrirse desconecta los relevadores de ignición R1 y
de arranque R2 terminando con esto los intentos de arranque.
La luz de falla de arranque permanece encendida y la alarma sonando. Se
tiene que pasar el interruptor selector a la posición “FUERA” para que la
alarma deje de sonar y la luz apagarse, ya que el relevador magnético R3
permanece energizado mientras el contacto 4RA o el contacto 19RP estén
cerrados, o el interruptor esté en la posición MANUAL.
PROTECCIÓN POR ALTA TEMPERATURA.- Esta se realiza por medio del
instrumento medidor de temperatura de refrigerante, el cual tiene un contacto que
es accionado mecánicamente y esta calibrado para que cuando se incrementa la
temperatura del refrigerante del motor el contacto cambie de estado, y mande paro
por alta temperatura, las terminales internas del instrumento son la aguja
indicadora y un tope ajustable, para que cuando se incremente la temperatura a
valores no aptos para la operación del motor mande paro del motor.
Cuando la temperatura del agua pasa de determinado valor, el contacto
normalmente abierto IT del control de temperatura, se cierra originando con esto
que encienda la luz de falla y que se energice el relevador de paro R4 que a la vez
cierra sus dos contactos normalmente abiertos uno de los cuales conecta la
alarma de fallas y esta comienza a sonar. El otro contacto al cerrarse hace que el
relevador R4 permanezca energizado. El contacto normalmente cerrado R4 se
abre desenergizándose el relevador R1 que abre su contacto interrumpiendo el
55
paso de corriente a la válvula solenoide de combustible cortando el suministro de
combustible a la maquina que se detiene por falla de combustible.
El relevador R4 permanece energizado, la luz de falla encendida y la alarma
sonando. Moviendo el interruptor selector a la posición “fuera” el relevador R4 se
desconecta, la luz se apaga y la alarma deja de sonar. Antes de pasar el
interruptor selector a la posición automático o manual, debe corregirse la falla que
ocasiono la alta temperatura de agua.
PROTECCIÓN POR BAJA PRESIÓN DE ACEITE.- Esta se realiza a través del
instrumento medidor de presión de aceite el cual tiene un contacto que es
accionado mecánicamente y esta calibrado para cuando se presente una caída de
presión este cambie de estado su contacto las terminales internas del instrumento
son la aguja indicadora y un tope ajustable el cual esta calibrado para que cierre
cuado la presión disminuya a valores no aptos para su operación mande el paro
del motor automáticamente.
Si por falta de aceite o cualquier otra razón hay baja presión de aceite (menos de
30 psi), el interruptor de presión de aceite IPA permanece cerrado. Esto hace que
el relevador T3 se mantenga energizado y su elemento térmico empiece a
calentarse. Después de unos 15 segundos, el contacto normalmente abierto T3 se
cierra por acción del calentamiento del bimetalito del relevador T3.
Al cerrarse el contacto T3 la luz de falla enciende y se energiza el relevador de
paro R4, que a su vez cierra sus contactos normalmente abiertos R4 y abre un
contacto normalmente cerrado.
Al cerrarse un contacto R4 se energiza la alarma de falla y esta empieza a sonar.
Al cerrarse el otro contacto R4 el relevador R4 se mantiene energizado. El
contacto normalmente cerrado R4 se abre lo que provoca que se desenergice el
relevador de paro R1 que a la vez abre el contacto R1 desenergizando la válvula
solenoide de combustible cortando así el paso de combustible provocando el paro
de la maquina. La luz de falla permanece encendida y la alarma sonando mientras
no se cambie el interruptor selector a la posición “fuera”.
Si se vuelve a poner el selector en la posición “automático” y la alimentación
normal aun no se restablece, se vuelve a repetir la misma secuencia quedando la
luz de falla encendida y la alarma sonando. Se tiene que llevar nuevamente el
interruptor a la posición “fuera” y corregir la falla por baja presión de aceite antes
de volver a pasar el selector a la posición “automático”.
PROTECCIÓN POR SOBREVELOCIDAD.- Para el caso de los grupos
electrógenos manuales esta protección es a través de bomba de combustible la
cual se ajusta de fabrica (protección mecánica en la bomba de combustible) para
evitar que sobre pase las revoluciones permitidas.
56
Para el caso ser manuales con control basado en microprocesador, como es el
caso de las semiautomáticas y automáticas, el control integra un circuito de
protección por sobrevelocidad
NOTA: En motores provistos de inyección electrónica, el ECU (unidad de control
electrónico), cuenta con esta protección, propia del motor donde el ECU, esta
monitoreando la velocidad y en caso de sobre pasar la velocidad máxima de
operación del motor este es apagado por el ECU. Los valores de paro por
sobrevelocidad pueden variar de acuerdo al fabricante del motor.
Cuando la maquina adquiere velocidad arriba de lo normal (1800 rpm si este es el
caso), ya sea porque el gobernador se haya dañado, el interruptor centrifugo de
arranque y paro por sobrevelocidad cierra el contacto ISV haciendo encender la
luz de falla y energizando el relevador de paro R4 continuando la misma
secuencia que en los anteriores.
Como se podrá notar, en todos los casos de fallas, la máquina se detiene al
suspenderse el suministro de combustible, no importando de que naturaleza sea la
falla.
57
2.6 SISTEMA DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA.
El sistema de transferencia automática se usa en los grupos electrógenos
automáticos, ya que estas deben:
Arrancar el grupo electrógeno cuando falle la energía de suministro normal.
Alimentar la carga.
Salir del sistema (grupo electrógeno) cuando la energía normal se restablece.
Parar el grupo electrógeno.
Todo en forma automática.
Este sistema se usa en aquellos lugares en que la falla de energía eléctrica puede
causar graves trastornos, pérdidas económicas considerables ó pérdidas de vidas.
Se componen de dos partes:
a) El interruptor de transferencia.
b) El circuito de control de transferencia.
58
2.7 SECCION DE TRANSFERENCIA Y PARO.
La sección de transferencia y paro, tiene las funciones: de ordenar al
interruptor de transferencia que conecte la carga con la línea normal o con la línea
de emergencia, la de retrasar la retransferencia (pasar la carga de la línea de
emergencia a la línea normal) para asegurar que el voltaje de la línea normal se
estabilice evitando operaciones innecesarias del interruptor de transferencia; una
vez realizada la retransferencia, manda una señal al circuito de arranque y paro,
para que se pare el grupo electrógeno después de haber trabajado un corto
tiempo en vacío.
INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA.- Consiste en un gabinete, donde se
encuentran alojados los interruptores que se en cargan de realizar la transferencia.
(Cambio de Posición de los interruptores ON/OFF), estos operan eléctrica o
mecánicamente, además de ser capaz de manejar toda la energía del generador;
incluyendo la de la línea, que puede interrumpir la corriente que pasa en forma
continua, así como los picos que sucedan sin dañarse. Algunos interruptores de
transferencia, van equipados con protección térmica y magnética, interruptor
puede ser o no ajustable. Para proteger al generador así como a las líneas y carga
en caso de algún corto circuito o una sobrecarga constante.
CARACTERÍSTICAS GENERALES:
La función de estos interruptores es la de conectar las líneas de energía de
emergencia a la carga, cuando la alimentación normal falla, y hacer el cambio a
normal cuando se restablece el servicio normal. Deben tener la suficiente
capacidad de manejar toda la energía proporcionada por el generador e
interrumpir la máxima corriente que necesita la carga y que puede ser
proporcionada por el generador. Los dos interruptores de que consta el tablero de
transferencia están interconectados de tal manera que solamente un interruptor
permanece cerrado al mismo tiempo evitando con esto daños al equipo. Esto se
logra mediante el empleo de un bloqueo mecánico y un bloqueo eléctrico.
El bloqueo mecánico consiste de un mecanismo de chicote actuado en un extremo
por medio de un sistema de levas conectadas mecánicamente a las flechas de
cierre de los interruptores. Cuando un interruptor cierra, jala el otro extremo del
chicote y actúa una leva que opera el mecanismo de disparo del interruptor
contrario y mantiene bloqueado el mecanismo que cierra los contactos. El bloqueo
eléctrico se logra a través de 2 contactos del relevador de carga RC uno
normalmente abierto y otro normalmente cerrado colocados en el circuito de
control de cada interruptor. De esta manera se anula la posibilidad de que los dos
interruptores cierren al mismo tiempo.
En el Anexo 25 se representa un sistema alimentado de la línea general y una
planta de emergencia a través de un interruptor de transferencia.
59
TIPOS DE INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA:




La elección del tipo de interruptor a usar depende de la cantidad de
corriente a manejar; y esta corriente va en función de la capacidad del
generador.
Para generadores de hasta 250 Amp. Se usa un juego de 2 contactores.
Para generadores de hasta 1000 Amp. se usa interruptores
termomagnéticos en caja moldeada con protección magnética.
Para capacidades mayores, se usa interruptores electromagnéticos en aire.
SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA
De acuerdo a los requerimientos del cliente, se seleccionan el tipo de interruptores
de transferencia, mas adecuado, de modo que éstos forman parte integral de cada
unidad cuando salen de fábrica.
INTERRUPTORES DE TRANSFERENCIA ELECTROMAGNÉTICO EN AIRE
Se analizan únicamente los interruptores electromagnéticos en aire por ser los que
se amolda a los circuitos anteriores de Capacidad Industrial. Esta compuesto de:
2 Interruptores electromagnéticos en aire
2 Transformadores de control 220/110 v.a.c.
2 Fusibles de protección
1 Lámpara verde de “Normal”
1 Lámpara roja de “Emergencia”
Este tipo de interruptor puede ser de montaje fijo o montaje removible. En los
montajes fijos las terminales de línea y carga se atornillan firmemente a zapatas
de conexión o a barras conductoras del tablero. Los interruptores de montaje
removible van montados en una cuna o base fija equipada con terminales para
conectarse a las barras del tablero y contactos auxiliares para la conexión con el
equipo de control eléctrico. Estos interruptores se pueden sacar de su base o cuna
para ser examinados o probados o bien para intercambiarse con otros aparatos el
mismo tipo. Todos los interruptores de este tipo efectúan su cierre mediante la
energía almacenada en un resorte y están equipados con una palanca para
comprimir o cargar manualmente icho resorte. El resorte se puede cargar
eléctricamente por medio de un motor universal montado en el interruptor. El
interruptor consta de 4 unidades principales que son:
a)
b)
c)
d)
Mecanismo de operación
Sistema de contactos principales
Sistema de interrupción y
Sistema de protección
60
a) MECANISMO DE OPERACIÓN.- Esta diseñado para recibir energía mecánica
ya sea a través de la palanca o a través del motor eléctrico, almacenarla al
comprimirse el resorte, y liberarla a los contactos para cerrar el interruptor cuando
se requiera. Existen dos tipos de mecanismos de operación:
 Manual.- Para control de operación local,
 Eléctrico.- Sirve tanto para control de operación remota, como para
operación local.
En ambos mecanismos se emplea la acción de un sistema de energía almacenada
para obtener un control efectivo e la velocidad de cierre, la cual es independiente
de quien y como opere el interruptor. El sistema de energía almacenada consiste
básicamente de un resorte especialmente diseñado el cual se carga al ser
comprimido y se descarga al ser liberado para que accione el mecanismo de
cierre.
OPERACIÓN MANUAL.- Para operar manualmente el interruptor se cuenta con la
manija localizada en el frente del interruptor, el botón de cierre manual y el botón
de disparo manual.
Procedimiento para el cierre del interruptor
1. Jalar la palanca hacia afuera y déle un giro de 180° en sentido contrario al
firo de las manecillas el reloj.
2. Empujar la palanca hacia adentro para embragar.
3. Girar la palanca 180° en el sentido de las manecillas del reloj, esta
operación puede realizarse en dos giros de 90°, ya que un trinquete evita
que el resorte se libere. La palanca de be quedar en la misma posición que
al principio.
4. El indicador pasa de la posición “Descargado” a la posición “cargado”
cuando el resorte queda comprimido completamente.
5. Desembragar la palanca haciéndola hacia atrás y que quede libre antes de
cerrar el interruptor.
6. Oprimir el botón “cerrar”. El indicador deberá cambiar e la posición “OFF a
la posición “ON”. El indicador “Cargado” “Descargado” pasa a la posición
“Descargado”.
Con esto el interruptor queda cerrado y el resorte descargado.
APERTURA.- Para abrir manualmente el interruptor basta oprimir el botón de
“Disparo” localizado a la izquierda de la manija. Este botón esta acoplado a una
varilla que opera directamente sobre las aletas de la flecha de disparo.
OPERACIÓN ELÉCTRICA.- Para la operación eléctrica se requiere un motor
eléctrico, un solenoide de cierre, un solenoide de disparo, un interruptor de limite
que conecta o desconecta al motor y dos botones pulsadores mediante los cuales
se manda señal de tensión a los solenoide de cierre y de disparo.
61
Mediante el motor, se carga el resorte para almacenar la energía de cierre.
Cuando el resorte queda totalmente cargado, una leva que es movida por el
cigüeñal de la guía del resorte, acciona el interruptor de límite abriéndolo
desconectando de esta manera el motor.
El interruptor se cierra cuando se libera el resorte por la acción del dispositivo de
cierre en derivación, el que opera cuando se activa el solenoide de cierre ya sea
con el botón local de cierre eléctrico o mediante un contacto remoto. El interruptor
puede abrirse eléctricamente energizando el solenoide de disparo por medio de un
contacto remoto o usando el botón eléctrico que se encuentra en la cubierta del
aparato. Normalmente el motor opera para cargar el resorte inmediatamente
después que el interruptor abre, a fin de que este quede preparado para un cierre
inmediatamente.
b) SISTEMA DE CONTACTOS PRINCIPALES consta de:
 Ensamble de dedos para enchufar, si la unidad es de montaje removible; ó
zapatas, si la unidad es de montaje fijo
 Contactos principales estacionarios y
 Contactos principales móviles.
Los contactos, están plateados electrolíticamente para reducir la elevación de
temperatura. Los interruptores con capacidad hasta de 3000 amp. Utilizan
contactos de enchufe de tipo segmentado que llevan resortes individuales.
Los interruptores de 600 amperes, utilizan un juego de 6 segmentos por polo. El
de 1600 amp. Usa 12 segmentos por polo. El de 3000 amp. Utiliza 2 juegos de
contactos de 1600 amp. por polo.
Los contactos principales fijos, son de cobre plateado electrolíticamente. En las
caras de los contactos fijos se encuentran soldadas las placas de contacto que
son de aleación plata-tungsteno.
Cada polo de los contactos principales móviles esta formado por varios segmentos
individuales de cobre con placas de contacto de cobre con placas de contacto de
plata-tungsteno y cada segmento esta totalmente aislado eléctricamente de los
demás y del propio soporte de los contactos. Cada segmento de contacto lleva
dos resortes de compresión para obtener presiones de contacto lo suficiente
elevadas para romper películas corrosivas o de polvo y así disminuir la resistencia
de contacto.
c) SISTEMA DE INTERRUPCIÓN.- Esta formado por las cámaras de arqueo y por
los contactos de arqueo fijo y móvil. Tienen la función de interruptor el arco que se
produce al abrir el circuito. Los interruptores de este tipo son de doble apertura; es
decir, que cuando el interruptor abre, los primeros en separase son los contactos
principales mientras que los contactos de arqueo continúan cerrados
transfiriéndose la corriente al circuito de arqueo, esto impide que los contacto
62
principales se flameen y por lo tanto evitan el calentamiento entre contactos
cuando el interruptor vuelva a abrir. Los contactos de arqueo comienzan a
separarse durante la segunda parte del ciclo de apertura, después de establecida
la separación necesaria en los contactos principales que elimina el arqueo entre
ellos. Por lo tanto, son los contactos de arqueo los que interrumpen la corriente y
es en estos contactos donde se produce el arco.
Los contactos de arqueo fijo y móvil, son de cobre con pastillas de contactos de
alto contenido de tungsteno. Las partes superiores de estos contactos son curvas
con el objeto de formar un deflector que extienda el arco entro e las cámaras de
arqueo. Las cámaras de arqueo constan de dos cubiertas laterales, dos placas de
acero colocadas a los lados internos de las cubiertas de la cámara, y una serie de
placas colocadas dentro de la cámara.
Los contactos de arqueo fijos y móviles quedan colocados entro de la cámara. Al
establecerse el arco entre los contactos de arqueo, la corriente del arco magnetiza
las placas de acero colocadas en las cubiertas laterales de la cámara de arqueo.
La temperatura y el campo magnético de las placas desplazan el arco hacia
adentro de la cámara, en donde, al entrar en contacto con las placas deflectoras
de la cámara de arqueo, se divide en pequeños arcos. En la ascensión del arco
por las placas deflectoras, el arco se extiende y se enfría hasta que se extingue.
d) SISTEMA DE PROTECCIÓN.- Esta integrado por:
 Un relevador transistorizado de sobrecorriente,
 Cuatro sensores de corriente y
 Una bobina de disparo.
RELEVADOR TRANSISTORIZADO DE SOBRECORRIENTE.- Actúa sobre el
mecanismo de disparo del interruptor cuando la corriente del circuito excede a la
corriente de calibración del relevador. Dependiendo de los ajustes escogidos, es
disparo pude ser instantáneo o a tiempo diferido. La energía para operara el
circuito de disparo se obtiene del mismo circuito protegido, según se muestra en el
diagrama.
Los sensores de corriente proporcionan las señales al relevador, este las registra,
detecta sobrecargas o fallas, y determina la operación del interruptor de acuerdo
con los ajustes a los que se encuentra calibrado. El relevador produce una sola
señal de corriente directa la cual es proporcional a la magnitud de la máxima
corriente detectada en las líneas. Esta señal se compara con una referencia
preajustada. Dependiendo de la diferencia en la comparación, el relevador actúa
de la siguiente forma:


Si la señal de los sensores es menor que la referencia escogida, el
relevador no ejerce ninguna función aparte de la detección.
Si la señal excede el valor de referencia ajustada, se activa inmediatamente
el circuito de disparo. El circuito de disparo actúa a su vez al control de
63

tiempo y después del tiempo ajustado se energiza el switch estático del
relevador excitando a la bobina de disparo abriendo de esta manera el
interruptor.
Cuando el interruptor abre desaparece inmediatamente la señal, el
relevador se restablece y desconecta el circuito de disparo.
El relevador tiene cuatro elementos de disparo:
 Instantáneo.- ajustable de 4 a 12 veces la calibración del sensor.
 Tiempo corto.- ajustable de 2 a 10 veces la calibración el sensor y ajustable
en 4 valores de tiempo de 0.11 a 0.45 segundos.
 Tiempo largo.- ajustable para valores de corriente de 0.7 a 1.3 veces la
calibración del sensor y entre 2 y 30 segundos.
 Falla a tierra.- ajustable para valores de corriente e 0.2 a 0.75 veces la
calibración del sensor en tiempos que van de 0.08 seg. A 0.32 segundos.
El ajuste se efectúa accionando manualmente una serie e perillas instaladas al
frente del relevador tomando como referencia los datos que aparecen en la tabla
localizada en la tapa frontal el relevador.
SENSORES DE CORRIENTE.- Los sensores de corriente o transformadores de
corriente van montados en cada una e las barras principales el interruptor
correspondiente a cada polo del aparato. El cuarto sensor va colocado fuera del
interruptor, en el neutro, conectados según se muestra en el diagrama del Anexo
26. Los sensores dan una señal proporcional a la corriente primaria y suministran
la energía necesaria para operar el relevador transistorizado y a la bobina de
disparo. Cada sensor trae varias derivaciones para ajustarlos a diferentes valores
de corriente.
BOBINA DE DISPARO.- Va montada en el mecanismo del interruptor, entre los
dos laterales del mecanismo de cierre debajo de la leva de disparo. Cuando el
relevador detecta una condición anormal en el circuito, que requiera la apertura el
interruptor, cierra el circuito de la bobina energizándola, haciendo que el vástago
se mueva accionando la aleta de disparo el interruptor provocando así su apertura,
representada en el Anexo 27.
64
DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL DIAGRAMA LINEAL DEL
INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA ELECTROMAGNÉTICO EN AIRE
(ANEXO 28):
L1, L2, L3
1L, 2L, 3L
T1, T2, T3
TC1, TC2
BCN
BCE
BAN
BAE
MN
ME
IAN
IAE
N1,N2,N3
N
E1,E2,E3
E
V
R
RP
F1,F2
Líneas de alimentación normal
Líneas de alimentación de emergencia
Líneas de carga
Transformadores de control 440 – 220/110 VCA
Bobina de cierre normal
Bobina de cierre de emergencia
Bobina de apertura normal
Bobina de apertura de emergencia
Motor del interruptor normal
Motor del interruptor de emergencia
Interruptor de la aleta de apertura de normal
Interruptor de la aleta de apertura de emergencia
Contactos del interruptor de normal
Contactos Auxiliares Del Interruptor Normal
Contactos del interruptor de emergencia
Contactos auxiliares el interruptor e emergencia
Luz piloto verde de normal.
Luz piloto roja de emergencia
Reloj programar
Fusibles de protección
SECUENCIA
DE
OPERACIÓN
DE
TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA EN AIRE.
LOS
INTERRUPTORES
DE
PRIMER CASO.- El circuito se encuentra desenergizado los dos interruptores
están abiertos se alimenta al sistema por vez primera.
 Al haber energía normal se energiza inmediatamente el transformador TC1
induciendo un voltaje en el secundario. En el circuito de control de
transferencia y paro, después del tiempo de retransferencia se energiza el
relevador auxiliar RC lo que hace que se cierre el contacto RC-1 y se abra el
contacto RC-4. al abrir este contacto evita que se energice el circuito del
interruptor de emergencia actuando como un bloqueo eléctrico.
 Al cerrarse el contacto RC-1 se energiza inmediatamente la bobina de cierre
BCN del interruptor normal. La lámpara verde enciende. Al energizarse BCN
se cierra el contacto BCN lo que hace que el motor del interruptor normal MN
empiece a funcionar cargando el resorte el cual al final e su carrera se
destraba ya que la bobina de cierre se encuentra energizada, cerrando los
contactos principales N1, N2 y N3. También cambian de posición los
contactos auxiliares N. Al abrirse el contacto N en serie con el motor MN lo
desconecta.
65
 El contacto normalmente cerrado N en serie con la lámpara roja se abre
bloqueando eléctricamente la lámpara.
 El contacto normalmente abierto N en serie con la bobina de apertura se
cierra y también actúa el bloqueo mecánico cerrando el interruptor IAE e
impidiendo que el interruptor IAN cierre para lograr con esto que no actúen al
mismo tiempo las dos bobinas de apertura. Con esto queda preparada la
bobina e apertura de normal BAN para abrir el interruptor normal cuando la
planta empiece a generar.
 Y así permanece el circuito con el relevador de cierre BCN y el reloj
programador energizado, la lámpara verde encendida, la carga conectada a
las líneas L1, L2 y L3 a través de los contactos N1, N2 y N3 del interruptor de
normal.
SEGUNDO CASO.- La alimentación normal falla.
 Al fallar la alimentación normal el relevador auxiliar del circuito de control de
transferencia y aro se desenergiza cerrando el contacto RC-4 y abriendo el
contacto RC-1.
 Abrir el contacto RC-1 se bloquea eléctricamente el circuito del interruptor
normal impidiendo que por cualquier causa se energice la bobina e cierre del
interruptor normal cuando la bobina de cierre del interruptor de emergencia
esta energizada.
 La bobina de cierre BCN se desenergiza abriendo el contacto BCN que esta
en serie con el motor de normal bloqueándolo eléctricamente.
 Al cerrarse el contacto RC-4 se da continuidad al circuido del interruptor de
emergencia y al producir el generador el voltaje adecuando se energiza a
través del transformador de control TC2 la bobina de apertura del interruptor
normal BAN y al bobina de cierre del interruptor de emergencia BCE.
 Al energizarse la bobina BAN acciona el mecanismo de apertura abriendo los
contactos principales N1, N2 y N3 y los contactos auxiliares N vuelven a su
posición anterior. Al cerrar el contacto normalmente cerrado N en serie con el
motor del interruptor de normal, queda listo para que empiece a funcionar
cuando llegue la alimentación normal y cargar el resorte.
 Al cerrar N en serie con la lámpara roja de emergencia, esta se enciende. Al
abrir N en serie con la bobina de apertura del interruptor normal, la
desenergiza puesto que ya ha cumplido con su misión. Al mismo tiempo
actúa el bloqueo mecánico abriendo el interruptor IAE y cerrando el
interruptor IAN.
 Al energizarse la bobina de cierre del interruptor de emergencia BCE se
cierra su contacto BCE, lo cual hace que se energice el motor del interruptor
de emergencia ME que empieza a cargar el resorte. Al final de su carrera y
como la bobina de cierre BCE esta energizada, el resorte se destraba y cierra
los contactos E1, E2 y E3, conectando así la carga al generador e
emergencia.
66
 Al cerrarse el interruptor de emergencia los contactos auxiliares E cambian
de posición:
1. Al abrir el contacto E en serie con el motor del interruptor de
emergencia ME lo desconecta pues su única función es comprimir el
resorte para el cierre del interruptor.
2. Al abrir el contacto normalmente cerrado E en serie con la lámpara
verde la bloquea eléctricamente.
3. Al cerrar el contacto normalmente abierto en serie con la bobina de
apertura del interruptor de emergencia BAE, deja listo el disparo del
interruptor de emergencia para cuando se normalice la alimentación.
 En el circuito permanece energizado el transformador e control TC2, la
bobina de cierre BCE, el reloj programador y la lámpara roja encendida. Los
contactos principales E1, E2 y E3 del interruptor de emergencia permanecen
cerrados alimentando la carga conectada a las terminales T1, T2 y T3 a
través de 1L1, 1L2 y 1L3.
TERCER CASO.- Se restablece la alimentación normal.
 Al volver la alimentación normal inmediatamente se energiza el trasformador
TC1 a través de L2 y L3. después de determinado tiempo el relevador de
control RC se desenergiza lo que ocasiona que se abra el contacto RC-4 y se
cierre el contacto RC-1.
 Al abrir el contacto normalmente cerrado RC-4 se desenergiza el circuito del
interruptor de emergencia aunque el transformador TC2 sigue energizado
puesto que el generador permanece funcionando otros cuatro minutos.
 La bobina de cierre BCE se desenergiza abriendo su contacto y la lámpara
roja se apaga. Al cerrarse el contacto RC-1 se energiza inmediatamente la
bobina de cierre de normal BCN y la bobina e apertura de emergencia BAE.
Al energizarse la bobina de apertura del interruptor de emergencia BAE,
acciona el mecanismo e apertura abriendo los contactos principales E1, E2 y
E3 y los contactos auxiliares E cambian de posición.
 Al abrir el contacto E en serie con la bobina de apertura BAE se energiza. Al
cerrar el contacto E en serie con la lámpara verde, la enciende. Al cerrar el
contacto E en serie con el motor del interruptor de emergencia ME, se
prepara al interruptor para cuando vuelva a fallar la alimentación normal.
 Se libera el bloqueo mecánico abriendo el microinterruptor IAN. Al
energizarse la bobina de cierre del interruptor normal BCN se cierra el
contacto normalmente abierto BCN energizando al motor MN tensando el
resorte del interruptor que al final de su ciclo se destraba cerrando los
contactos principales N1, N2 y N3 conectando así la carga a la energía
normal.
67
Al cerrarse el interruptor, los contactos auxiliares N cambian de posición:
 Al abrirse el contacto N en serie con el motor, lo desconecta.
 Al abrirse el contacto N en serie con la lámpara roja, bloquea la
alimentación a la lámpara.
 Al cerrar N en serie con la bobina de apertura del interruptor de normal,
prepara al circuito par cuando falle la alimentación normal.
 Actúa el bloqueo mecánico a través del chicote y el microinterruptor IAE se
cierra dejando listo el disparo para la apertura del interruptor normal cuando
falle la alimentación.
68
2.8 SECCIÓN DE CONTROL DE VOLTAJE DE LA LÍNEA.
Tiene como función “vigilar” que exista el voltaje adecuado (208, 220, 380,
440, 480) según sea el caso, en las líneas de alimentación de normal y mandar la
señal de arranque y transferencia cuando el voltaje baja al 88% de su valor
nominal o cae a cero. Cuando el voltaje se restablece mínimo al 93% del valor
nominal, lo detectan y mandan otra señal que indica un ciclo de programación de
retransferencia y de la carga, al sistema normal y paro de la máquina.
CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA.
Este circuito es el que detecta la presencia, ausencia, bajo voltaje por medio del
supervisor de voltaje y manda la señal al circuito de arranque y paro del motor de
combustión interna para el arranque o paro del motor según sea el caso. También
manda la señal por medio del relevador de carga, al interruptor de transferencia
para que conecta la carga a emergencia en caso de que falle la alimentación
normal y haga la retransferencia de carga cunado la alimentación normal vuelva.
Por medio del relevador de tiempo de retransferencia, retarda la retransferencia de
carga de emergencia a Normal unos 4 minutos depuse de haber llegado la
alimentación normal, con el objeto de dar tiempo a que el voltaje llegue a su valor
correcto. Cuatro minutos después de haberse efectuado la retransferencia, actúa
el relevador de tiempo de paro y manda la señal al circuito de arranque y paro del
motor de combustión interna para el paro de la maquina, dándole así tiempo
suficiente para disipar el calor. Este circuito también realiza las siguientes
funciones: Mantener cargado el acumulador a través del mantenedor de carga y
efectuar un simulacro de falla para comprobar que todo funciona correctamente.
COMPONENTES.- Este circuito para realizar sus funciones se alimenta de dos
fases de la alimentación normal, es decir a 220 volts, a excepción del supervisor
de voltaje que recibe las 3 fases y el neutro. Consta de los siguientes elementos:
SUPERVISOR DE VOLTAJE.
RELEVADOR DE CARGA.
RELEVADORES DE TIEMPO.
RELEVADOR AUXILIAR.
SECCIÓN DE PRUEBA.
FUSIBLES DE PROTECCIÓN.
CARGADOR AUTOMÁTICO DE BATERÍAS.
SUPERVISOR DE VOLTAJE
Es un circuito electrónico cuya función es detectar voltajes de corriente alterna en
1,2 o 3 fases ajustables a diferentes valores de alto y bajo voltaje con operación
de contactos e indicación luminosa. Cuando el voltaje es el adecuado, el
dispositivo cierra un contacto y cunado el voltaje falla, baja, o sube, el dispositivo
abre el contacto. A continuación se presentan 2 marcas de supervisores de voltaje
con sus especificaciones generales, procedimiento de ajuste y conexiones.
69
ESPECIFICACIONES GENERALES:
Marca
Modelo
Alimentación
Respuesta
Detección
Contactos
Ajuste bajo voltaje (min.)
Ajuste bajo (max.)
Ajuste alto voltaje
No. De fases
Temperatura máxima de operación
IMILE,S.A.
BCH-Al
100-150 VCA
0.003 Seg.
127-220 VCA
127 Volts 10 Amps.
175-210 V
190-225 V
225-260 V
1,2 ó 3
60 ºC
PROCEDIMIENTO DE AJUSTE:
1. Gire suavemente los tres ajustes en el sentido de las manecillas del reloj
hasta el tope.
2. Puentee las terminales L1, L2 y L3 y conéctelas a una fuente de voltaje de
C.A. variables de 150 volts como máximo.
3. Posicione la fuente hasta que el voltímetro indique el mínimo voltaje de
operación requerido en la línea con carga. Gire suavemente en sentido
inverso del avance de las manecillas del reloj el ajuste de bajo voltaje
mínimo hasta que el indicador correspondiente encienda.
4. Ajuste el voltaje de la fuente variable al voltaje deseado de conexión de la
línea. Gire suavemente el botón de ajuste de bajo voltaje máximo en contra
del avance de las manecillas del reloj hasta que el indicador
correspondiente encienda.
5. Ajuste el voltaje de la fuente variable al voltaje máximo de operación que
permite la carga. Gire suavemente el ajuste de alto voltaje en contra del
avance de las manecillas del reloj, hasta que el indicador correspondiente
encienda.
6. Desconecte los puentes, voltímetro y fuente y conecte el dispositivo de
acuerdo a cualquiera de los diagramas de conexión. En el Anexo 29 y 30 se
representan este supervisor de voltaje.
70
ESPECIFICACIONES GENERALES:
Modelo
No. de fases
Conexión
Alimentación
Contactos
Temperatura de operación
Gabinete
Protección
Peso
Fabricación
Dimensiones
Ajuste de bajo voltaje desoperar
Operar
Ajuste de alto voltaje desoperar
SBA-D220
3
Delta
220 VCA
6 Amps.
62 ºC
Metálico de sobreponer
Interferencia y ruidos
1.450 kgs.
Nacional
Altura 170 mm.,
Ancho 115 mm.
Profundidad 55 mm.
170-215 V
190-235 V
220-270 V
PROCEDIMIENTO DE AJUSTE
1. Gire el ajuste DESOPERAR hasta el tope máximo. Gire los ajustes de
operar y de alto voltaje hasta el tope máximo.
2. Conectar las terminales FL1, FL2 y FL3, a una fuente de voltaje trifásica
variable.
3. Ajuste de conexión de la línea en bajo voltaje: coloque la fuente variable al
voltaje deseado de conexión de la línea; gire lentamente el ajuste OPERAR
hacia min. Hasta que el indicador etiquetado “Contacto Activado” encienda.
4. Ajuste de desconexión de la línea por bajo voltaje: Coloque la fuente
variable al voltaje deseado de desconexión de la línea, gire lentamente el
ajuste DESOPERAR hacia MAX. Hasta que el indicador se apague.
5. Ajuste de desconexión de la línea por alto voltaje: Coloque la fuente
variable al voltaje deseado de desconexión. Gire lentamente el ajuste ALTO
VOLTAJE hacia MIN. Hasta que el indicador se apague.
6. Desconecte voltímetro y fuente, y conecte el dispositivo a las tres fases y
neutro como se representa en el Anexo 31.
71
RELEVADOR DE CARGA.- Es un relevador electromagnético consistente de una
bobina, núcleo, armadura y cuatro juegos de contactos; dos normalmente abiertos
y dos normalmente cerrados. Al energizarse la bobina, los contactos normalmente
abiertos se cierran y los contactos normalmente cerrados se abren. Este relevador
es el que se encarga de dar la señal para la transferencia y retransferencia.
RELEVADOR DE TIEMPO.- Se encargan de retardar el proceso de
retransferencia después de haber llegado la alimentación normal y retardar el paro
de la maquina unos cuatro minutos después de trabajar en vacio, es decir, que el
motor de combustión interna continua funcionando otros cuatro minutos después
de haberse efectuado la retransferencia.
Estos relevadores funcionan por medio de un motor síncrono. Al excitarse el
relevador, el motor síncrono, a través de un engranaje, gira un volante de
maniobra en un ángulo proporcional al tiempo de retardo ajustado.
Simultáneamente un electroimán conecta el contacto instantáneo y tensa el
contacto de retardo de tiempo. Al finalizar el tiempo de retraso ajustado cae una
palanca en una ranura del volante de maniobra, acciona al contacto de retardo
pretensado y abre el acoplamiento entre el engranaje y el volante de maniobra.
Mientras dura la excitación, el motor sigue en marcha; el estado de maniobra se
conserva. Al tener lugar la desexcitación, el electroimán hace que los contactos de
conmutación y el volante de maniobra vuelvan a su posición inicial, mientras que
el acoplamiento permanece abierto para asegurar el retroceso rápido del volante
de maniobra. Durante el transcurso del tiempo, una aguja unida al volante de
maniobra inicial indica el tiempo que falta para la conmutación. Estos relevadores
tiene 2 contactos de conmutación, uno de acción retardada y uno de acción
instantánea y de los cuales solo se usa el de acción retardada ajustado a un
tiempo de 4 minutos.
RELEVADOR AUXILIAR.- Es un relevador magnético de acción instantánea
consistente en una bobina y 4 juegos de contactos, dos normalmente abiertos y
dos normalmente cerrados de los cuales se usan uno normalmente abierto y 2
normalmente cerrados. Este relevador es el que permite que se energice y
desenergice el circuito de arranque y paro del motor de combustión interna para el
arranque y paro de la maquina. También desconecta al relevador de tiempo de
paro una vez que éste ha cumplido su misión.
SECCIÓN DE PRUEBA.- Como los grupos electrógenos automáticas de servicio
pueden llegar a no funcionar cuando más se les necesita, se incluye en las
unidades de transferencia, un interruptor de prueba que hace que arranque,
trabaje y pare; con lo cual permite al operador estar seguro de que la máquina
está en condiciones de operación y al mismo tiempo localizar fallas que pueden
ser corregidas oportunamente.
El interruptor de prueba es un interruptor de un polo y dos posiciones. Se usa para
efectuar un simulacro de falla cuando se desee comprobar que todo el sistema
funciona correctamente. Al accionar manualmente el interruptor se interrumpe la
72
continuidad al circuito de transferencia y paro simulando con esto una ausencia de
energía, por lo que la maquina arranca y la transferencia a emergencia se efectúa.
Al cerrar el interruptor y habiendo energía normal, el circuito se energiza, la
retransferencia se realiza y la maquina se detiene después de un tiempo
preestablecido. Esta prueba nos permite localizar fallas para corregirlas
oportunamente y con esto mantener la continuidad del servicio. Estos ejercicios,
nos permiten cerciorarnos de que el equipo electrógeno va a funcionar en forma
adecuada cuando haya una falla de energía. Esta operación se puede llevar acabo
de manera programada o mediante un reloj programador.
FUSIBLES DE PROTECCIÓN.- Estos fusibles protegen a los componentes del
circuito contra sobrecargas y cortocircuitos que por cualquier causa pudieran
ocurrir.
CARGADOR AUTOMÁTICO DE BATERÍAS.- Una de las fallas frecuentes de
arranque del grupo electrógeno, es la falla de energía de las baterías, lo cual es
debido a que éstas se descargan solas cuando están inactivas, acelerándose éste
proceso en climas extremos (demasiado frió ó demasiado calor). Para evitar una
posible falla de arranque por falta de energía, se incluye en los circuitos de control
un cargador de baterías, el cual tiene por objeto mantener siempre en óptimas
condiciones de operación a los acumuladores de los grupos electrógenos.
Este dispositivo es el que se encarga de mantener cargado el acumulador cuando
el motor de combustión interna no esta funcionando. Al fallar la energia normal
que es de donde se alimenta el cargador, el acumulador se carga por medio del
alternador que es movido por el motor de combustión interna. Se alimenta de las
fases L1 y L3 de la alimentación normal. Consta de un transformador reductor, un
circuito de rectificación, selector para voltaje en el secundario de 12 y 24 volts c.d.,
un filtro consistente en un capacitor, fusible y elemento térmico de protección. El
cargador de baterías por medio del transformador reduce el voltaje de entrada de
c.a. de 220 volts a un voltaje de 12 volts convirtiéndolo en voltaje de corriente
directa por medio de los diodos rectificadores y filtrándolo por medio de los diodos
rectificadores y filtrándolo por medio del capacitor para tener un voltaje de salida
de c.d. con una forma de onda mas plana.
De esta manera el cargador suministra al acumulador la corriente directa
necesaria para mantenerlo cargado. La batería esta permanente conectada a las
terminales positiva y negativa del cargador y este a su vez también esta
permanentemente conectado a las líneas L1 y L3 de la alimentación normal. El
mantenedor de batería carga los acumuladores y los mantiene del 95% al 100%
de su carga total, cuando la máquina no está operando. Esta unidad está
conectada a la línea de energía normal (C.A. 127V.) bajando el voltaje y
rectificando la corriente para efectuar su trabajo de carga, de los acumuladores.
73
DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL CIRCUITO DE CONTROL DE
TRANSFERENCIA Y PARO.
SV.-Supervisor de voltaje
L1, L2, L3, N.-Líneas de alimentación normal
F1, F2.-Fusibles de protección
RTT.-Relevador de tiempo de retransferencia
RC.-Relevador de carga.
RTP.-Relevador de tiempo de paro
RA.-Relevador auxiliar
CB.-Cargador de baterías
En el Anexo 32 se representa el diagrama lineal del circuito de control y
transferencia y paro.
SECUENCIA DE OPERACIÓN
El circuito se presenta desenergizado, por lo tanto no hay alimentación normal. La
planta de emergencia se encuentra trabajando.
PRIMER CASO.- Regresa la energía normal.
 Al presentarse la energía el supervisor de voltaje detecta la presencia de
voltaje y si el voltaje es del valor adecuado, el contacto SV se cierra,
permitiendo que se desenergice inmediatamente el relevador de tiempo de
retransferencia RTT. Así permanece el circuito durante 4 minutos, hasta que
el contacto de tiempo RTT se cierra, energizando con esto el relevador de
carga RC el cual abre el contacto RC-2 desconectando al relevador RTT; al
mismo tiempo el contacto RC-3 se cierra para permitir que el relevador Rc
permanezca energizado.
 En el circuito del interruptor de transferencia se abre el contacto RC-4 que
actúa como bloqueo eléctrico del circuito de control del interruptor de
emergencia. El contacto RC-1 se cierra permitiendo con esto que el circuito
de control del interruptor normal se energice, este relevador es el que permite
hacer la retransferencia.
 Al mismo tiempo que se energiza el relevador RC, se energiza también el
relevador de tiempo RTP. Después de cuatro minutos de haber operado el
relevador de carga RC y haberse efectuado la retransferencia, se cierra el
contacto de tiempo normalmente abierto RTP permitiendo que el relevador
auxiliar RA se energice. Este relevador cierra su contacto RA-3 que le sirve
de sostenimiento para mantenerlo energizado.
 El contacto normalmente cerrado RA-2 abre desconectando al relevador RTP
que ya ha cumplido su misión.
 El contacto RA-1 que pertenece al circuito de arranque y paro del motor de
combustión interna, se abre, desenergizando este circuito, provocando el
paro del motor de combustión interna.
74
 El relevador RA es el que envía la señal a través de su contacto RA-1, para
el arranque y paro del motor de combustión interna.
 En el circuito permanecen funcionando el supervisor de voltaje SV, el
relevador de carga RC, el relevador auxiliar RA y el cargador de baterías.
SEGUNDO CASO.- Falla la alimentación normal.
 Al fallar la alimentación normal se desenergiza el supervisor de voltaje
abriendo su contacto.
 También se energizan los relevadores RC y RA cuyos contactos cambian de
posición. Al cerrarse el contacto RC-2 se prepara el relevador RTT para
cuando vuelva la alimentación normal.
 El contacto de sostenimiento RC-3 abre.
 En el circuito del interruptor de transferencia el contacto RC-1 abre
impidiendo que el interruptor de alimentación normal se energice mientras el
interruptor de emergencia esta energizado.
 Al cerrarse el contacto RC-4 localizado en el circuito del interruptor de
transferencia permite que se energice el circuito del interruptor de
emergencia cuando la planta empiece a generar cerrando los contactos del
interruptor de emergencia y así transferir la carga de Normal a Emergencia.
 El relevador RA al desenergizarse cierra su contacto RA-1 localizando en el
circuito de arranque y paro lo que hace que este circuito se energice
permitiendo arrancar el motor de combustión interna.
 Como se ve, al fallar la alimentación normal inmediatamente arranca la
maquina y se hace la transferencia en cuanto el generador empieza a
producir voltaje nominal.
 El circuito de control de transferencia y paro queda completamente
desenergizado.
TERCER CASO.- Probando el sistema.
 Cuando se quiera efectuar una prueba para comprobar que todo funciona
correctamente, simplemente se acciona el interruptor IP lo que provoca que
se desenergice el circuito simulando una falla de energía ocurriendo
exactamente lo mismo que en el segundo caso.
 Al cerrar manualmente el interruptor IP el circuito se vuelve a energizar
simulando la llegada de la energía normal efectuando la misma secuencia
que en el primer caso.
75
CARGAS.
La clasificación de los interruptores de transferencia, se hace atendiendo
principalmente al rango de corriente que puede conducir o manejar, siendo el
rango máximo el expresado, en forma continua. Además del rango máximo
mencionado, se ha de tomar en cuenta, la máxima capacidad interruptiva y de
corriente de arranque.
Muchos tipos de carga, demandan más corriente al arranque que en servicio, por
ejemplo: Los motores demandan cinco veces aproximadamente la corriente
nominal al arranque. Más importante aún, las lámparas incandescentes demandan
18 veces su corriente normal durante el primer instante de operación (0.3 seg.).
Por lo tanto los contactos deberán de tener la capacidad térmica adecuada para
soportar éstas corrientes, de lo contrario se soldarían.
La máxima capacidad interruptiva es la corriente máxima que puede ser
interrumpida en un tiempo determinado por los contactos al abrirse y marcan un
rango el cual no es suficiente requisito para el interruptor, si no que debe ser
capaz de interrumpir mayores corrientes inductivas, como por ejemplo, la del rotor
bloqueado.
El arco que se produce depende del tipo de carga; inductiva, resistiva ó capacitiva,
ya que no es igual el efecto. Algunos fabricantes especifican sus equipos,
haciendo diferencias si se trata de cargas inductivas (motores) ó lámparas de
tungsteno solamente.
VELOCIDAD DE OPERACIÓN.
Se entiende por velocidad de operación, el tiempo que el control utiliza por
transferir la carga de la alimentación del servicio normal (que falló) al servicio de
emergencia.
El tiempo de interrupción solamente, no tiene mayor importancia, comparado con
el tiempo que tarda en arrancar (5 a 10 seg.). Pero en la transferencia, éste tiempo
si puede llegar a ser importante. La velocidad de retransferencia de los
interruptores de transferencia es aproximadamente de 50 milisegundos para
capacidades menores de 400 Amps. y de 300 milisegundos como mínimo para
capacidades mayores.
En ambos casos, para formar una idea apenas se alcanza a apreciar como un
destello ó parpadeo de luz. Cuando falla la energía comercial, siempre existe un
tiempo de ausencia de energía, o sea mientras arranca y se hace la transferencia
de 5 a 10 seg. Lo cual depende de la capacidad.
Si nuestro caso fuera el de equipos como computadoras ó equipos en hospitales
que no pueden tolerar una interrupción “tan prolongada”, se deberá complementar
el equipo automático con una unidad de continuidad con lo que se puede reducir la
interrupción de la energía hasta 0.017 seg. que es menos de un ciclo en 60 Hz.
76
Si lo que se requiere es eliminar es el tiempo de ausencia en la retransferencia lo
que se necesita implementar es un sistema de Sincronía, de esa manera
eliminamos el corte de energía en la retransferencia de la siguiente forma:
1.-El sensor de voltaje detecta el retorno de normal, y da la señal al control para
que inicie el proceso de sincronía.
2.-Cuando los parámetros eléctricos, son idénticos a los la red eléctrica, el control
cierra los dos interruptores comienza a pasar la carga a la red.
3.-El grupo electrógeno pasa la carga de forma controlada (en rampa), según
kW/s, programados en el control a la red. Después de que no tiene carga, el
control abre el interruptor de emergencia, y comienza el periodo de
enfriamiento. Con lo que evitamos el corte de energía en la retransferencia.
77
2.9 SECCIÓN DE INSTRUMENTOS.
A fin de monitorear la tensión, la frecuencia, la corriente, el número de horas
de operación del grupo electrógeno y la energía suministrada, se han incorporado
varios instrumentos que nos miden dichos parámetros de la máquina. Los
instrumentos nos informan del funcionamiento del grupo electrógeno y nos
determinan si es normal ó no. Los instrumentos que se proporcionan con el grupo
electrógeno son de acuerdo al tipo ya sea, manual, semiautomática o automática,
o de acuerdo a especificación por parte del servicio. Estos instrumentos se pueden
localizar al frente del tablero de control del grupo electrógeno y son:
a) Voltímetro.
b) Amperímetro
c) Frecuencíometro
d) Horómetro
e) Conmutador de Voltímetro.
f) Conmutador de Amperímetro.
VÓLTMETRO.
Este instrumento mide el voltaje de salida entre fases del generador y por medio
del conmutador, es posible obtener las lecturas del voltaje entre dos de cualquiera
de las tres fases.
AMPERÍMETRO.
Este instrumento mide la corriente que proporciona el generador a la carga en
cada fase. Está conectado al conmutador del amperímetro, por medio de éste es
posible medir la corriente en cada fase con un mismo instrumento. El rango del
amperímetro se selecciona de acuerdo a la potencia.
FRECUENCÍOMETRO.
Este instrumento mide la frecuencia eléctrica que produce el generador, tanto la
frecuencia como las r.p.m. del motor son importantes, pues existen algunos
equipos eléctricos que no trabajan adecuadamente cuando no existe la frecuencia
nominal del equipo.
HOROMETRO.
En éste instrumento se registra el número de horas que ha operado, pudiendo
aplicar de esta forma el programa de mantenimiento preventivo a la máquina en el
tiempo adecuado, así como, diagnosticar si necesita revisiones mayores.
CONMUTADOR DE AMPERMETRO Y CONMUTADOR DE VOLTMETRO.
A través de estos dos instrumentos, es posible tener un sólo amperímetro y un
solo voltímetro y realizar lecturas en las tres fases de salida del generador, tanto
de corriente como de voltaje respectivamente.
En el Anexo 33 se representan los componentes de la sección de instrumentos.
78
2.10 CALCULO DE SELECCIÓN DEL GENERADOR.
Uno de los problemas que se presentan a la hora de elegir un grupo electrógeno
para mover determinados motores es decidir su potencia. Los catálogos e
informaciones técnicas que proporcionan los fabricantes de grupos electrógenos
dan la potencia nominal del grupo con un cos φ normal, generalmente el 0.8, es
decir, señalan cuanta es la carga máxima que se puede conectar al grupo. El
dimensionado del generador no se debe hacer en función de la intensidad nominal
del motor o motores que se van a conectar, porque en el momento del arranque
de un motor asíncrono consume una intensidad mucho mayor que la nominal.
La potencia del generador se calcula en función de la carga que se le va a
conectar. Para ello emplearemos una fórmula que da un resultado bastante fiable,
teniendo en cuenta que no todos los motores tienen la misma facilidad de
arranque. En casos muy especiales habrá que sobredimensionar el generador o
consultar con su fabricante, quien nos dará una respuesta concreta al problema.
SELECCIÓN DEL MOTOR DIESEL DE ARRASTRE EN FUNCIÓN DEL
ALTERNADOR UTILIZAR.
La potencia nominal del motor Diesel (HP) debe ser suficiente para que el
generador pueda trabajar a sus características nominales y a plena carga con un
cos ө = 0.8, a una temperatura ambiente igual o inferior a 40 °C y a una altitud
máxima sobre el nivel del mar de 1000 m. Los valores de la tabla son
aproximados, por lo que se recomienda utilizarlos como datos orientativos.
Por ejemplo:
Un generador de 20 kVA necesita un motor Diesel para que esté genere a su
potencia nominal. Para que esto pueda accionarse, se realiza la siguiente
operación.
Potencia requerida en HP= 20 kVA = 25 HP
0.8
Por lo tanto, para que el generador alcance una carga máxima de 20 kVA con un
cos ө = 0.8 el motor debe dar al menos 25 HP.
FACTORES DE CORRECCIÓN PARA TEMPERATURAS Y ALTITUDES.
Los datos que los fabricantes indican en sus manuales de instrucciones y
catálogos respecto a las características de los alternadores, siempre son referidos
a características nominales en unas condiciones normales de funcionamiento; así
consideran, en general, que:
El cos ө es igual o superior a 0.8.
La temperatura ambiente de trabajo no excede los 40 °C.
Son utilizados a una altitud que no sobrepasa los 1000 metros sobre el nivel del
mar.
79
No obstante, todo esto no siempre se puede cumplir pues existen ocasiones en
que los alternadores son utilizados en ambientes cuya temperatura es superior a
la fijada, en determinados lugares que sobrepasan los 1000 metros de altitud, no
pudiendo proporcionar el generador la potencia reflejada en su placa de
características. En el Apéndice B esta representada una tabla de los factores de
corrección de temperatura y de altitud.
Cuando se sobrepasan estas condiciones normales de trabajo hay que aplicar
unos factores de corrección que multiplican a la potencia nominal del generador,
obteniéndose así la potencia máxima que se pueden demandar en esas
condiciones, de acuerdo con la formula:
Pmax = Pnom * ftemp * faltitud
Donde:
Pmax = potencia máxima en kVA
Pnom = potencia nominal en kVA
Ftemp = factor de corrección para temperaturas superiores a 40 °C
Faltitud = factor de corrección para altitudes superiores a los 1000 metros.
SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA
Para la selección del generador, se requieren interruptores electromagnéticos para
proteger cada una de las cargas conectadas al generador. Los interruptores
electromagnéticos, evitan que una variación de corriente dañe los equipos,
mismos que se tienen contemplados es estos ejemplos. La selección del
interruptor de transferencia, se hará teniendo en cuenta la ampacidad de cada
carga.
I
W
Ef
Cos ө
I
= Corriente en Amperes (Medida del Interruptor en amperes).
= Potencia o carga en Amperes.
= Tensión o voltaje entre fases (el común es 220 volts).
= Factor de potencia (F.P.) de 0.8 a 0.9.
W
3 E f cos 
80
CALCULO DE
INDUSTRIAL.
SELECCIÓN
DE
GENERADORES
DE
CAPACIDAD
a) USO INDUSTRIAL DE 175 A 350 KW. SELECCIÓN DE UN GENERADOR
EN CONJUNTO CON UN MOTOR DIESEL PARA UN MODELO ESTÁNDAR A
UN EDIFICIO. En este ejemplo, se integrara un sistema de emergencia a un
circuito ya establecido, mismos valores se tomaron arbitrariamente.
Actualmente, la confiabilidad en el suministro de la energía eléctrica a edificios, no
es del 100% como fuera a desearse cuyos requerimientos e importancia sea
relevante para la operación de sus servicios, debido a las fallas frecuentes que se
tengan en el circuito alimentador a ese edificio. El ejemplo, da una alternativa para
tener la confiabilidad deseada. Dicha alternativa seria una planta de emergencia o
grupo electrógeno, la cual operaria en forma inmediata al ocurrir falla, evitando con
esto disturbios en el equipo electrónico como de cómputo, maquinas de escribir
eléctricas, aire acondicionado, alumbrado interior, etc., que incide en el
rendimiento del personal. Así como la seguridad y capacitación del personal para
que funcionen y operen dentro de las normas y códigos de confort, higiene y
conservación del medio ambiente.
Al edificio lo contemplaremos con los servicios de oficinas generales, desde los 2
transformadores que alimentan cada uno, a un tablero general. El término de
oficinas generales, se estima que es la que se encarga de mantener y conservar
en condiciones óptimas, el uso y servicio de las instalaciones, maquinaria, y
equipos. El diagrama unifilar, es el esquema o cuadro que muestra el arreglo y la
interconexión entre las fuentes de energía eléctrica y los distintos dispositivos que
integran un sistema de distribución y utilización de energía eléctrica.
Para este ejemplo, el suministro de energía eléctrica será de emergencia desde el
tablero de transferencia, cuyos circuitos transferirán la alimentación a los tableros
A, B, C, D, E, F, G, H, e I, instalados estratégicamente en cuatro plantas
contempladas para este ejemplo del edificio. En la instalación eléctrica a alimentar
por un generador, se efectúa un censeo de las cargas de emergencia que no se
deben interrumpir, en este ejemplo se citan en distintas áreas de instalación:
Planta baja
Primer piso
Segundo piso
Tercer piso
Cuarto piso
Total=
21000
42000
35000
40000
15000
153000
watts
watts
watts
watts
watts
watts
De acuerdo con los datos de las cargas, se considera el 30% para ampliaciones
futuras, por lo tanto tendría un total de 198,900 watts, se seleccionara una planta
de emergencia arriba de esta capacidad, de acuerdo al catalogo de potencia
industrial de la empresa suministradora del equipo, en este caso tomamos como
ejemplo la capacidad de 200 kw.
81
PLANTA BAJA.- Esta área se controlara por dos tableros: el tablero “A” con carga
de 10,000 watts y el tablero “B” con carga de 11,000 watts.
SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR TERMOMÁGNETICO.
Tablero “A”
W = 10,000 watts
Ef
= 220 volts
F.P. = 0.8
I
W
3 E f cos 
I
10000
3 (220)(0.8)
I  32.8 amps.
Tomando en consideración el valor de la corriente de 32.8 amperes,
seleccionamos un interruptor termomágneticos de 3P x 40 Amperes.
Tablero “B”
W = 11,000 watts
Ef
= 220 volts
F.P. = 0.8
I
W
3 E f cos 
I
11000
3 (220)(0.8)
I  34.77 amps.
Tomando en consideración el valor de la corriente de 34.77 amperes,
seleccionamos un interruptor termomágneticos de 3P x 40 Amperes.
PRIMER PISO.- Esta área se controlara por dos tableros: el tablero “C” con carga
de 20,000 watts y el tablero “D” con carga de 22,000 watts.
SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR TERMOMÁGNETICO.
Tablero “C”
W = 20,000 watts
Ef
= 220 volts
F.P. = 0.8
I
W
3 E f cos 
I
20000
3 (220)(0.8)
I  65.60 amps.
Tomando en consideración el valor de la corriente de 65.6 amperes,
seleccionamos un interruptor termomágneticos de 3P x 70 Amperes.
82
Tablero “D”
W = 22,000 watts
Ef
= 220 volts
F.P. = 0.8
I
W
3 E f cos 
I
22000
3 (220)(0.8)
I  72.16 amps.
Tomando en consideración el valor de la corriente de 72.16 amperes,
seleccionamos un interruptor termomágneticos de 3P x 80 Amperes.
SEGUNDO PISO.- Esta área se controlara por dos tableros: el tablero “E” con
carga de 12,000 watts y el tablero “F” con carga de 23,000 watts.
SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR TERMOMÁGNETICO.
Tablero “E”
W = 12,000 watts
Ef
= 220 volts
F.P. = 0.8
I
W
3 E f cos 
I
12000
3 (220)(0.8)
I  49.20 amps.
Tomando en consideración el valor de la corriente de 49.2 amperes,
seleccionamos un interruptor termomágneticos de 3P x 50 Amperes.
Tablero “F”
W = 23,000 watts
Ef
= 220 volts
F.P. = 0.8
I
W
3 E f cos 
I
23000
3 (220)(0.8)
I  75.44 amps.
Tomando en consideración el valor de la corriente de 75.44 amperes,
seleccionamos un interruptor termomágneticos de 3P x 80 Amperes.
83
TERCER PISO.- Esta área, se controlara por dos tableros uno con carga de
18,000 watts y otro con carga de 22,000 watts.
SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR TERMOMÁGNETICO.
Tablero “G”
W = 18,000 watts
Ef
= 220 volts
F.P. = 0.8
I
W
3 E f cos 
I
18000
3 (220)(0.8)
I  59.04 amps.
Tomando en consideración el valor de la corriente de 59.04 amperes,
seleccionamos un interruptor termomágneticos de 3P x 60 Amperes.
Tablero “H”
W = 22,000 watts
Ef
= 220 volts
F.P. = 0.8
I
W
3 E f cos 
I
22000
3 (220)(0.8)
I  72.16 amps.
Tomando en consideración el valor de la corriente de 72.16 amperes,
seleccionamos un interruptor termomágneticos de 3P x 80 Amperes.
CUARTO PISO.- Esta área, se controlara por un tablero para una carga de 15,000
watts.
SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR TERMOMÁGNETICO.
Tablero “I”
W = 15,000 watts
Ef
= 220 volts
F.P. = 0.8
I
W
3 E f cos 
I
15000
3 (220)(0.8)
I  49.20 amps.
Tomando en consideración el valor de la corriente de 49.2 amperes,
seleccionamos un interruptor termomágneticos de 3P x 50 Amperes.
84
TABLERO DE TRANSFERENCIA.
De acuerdo con los datos de las cargas, se considera el 30% para ampliaciones
futuras y se selecciono una planta de emergencia de 200 kw.
SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA.
KW
Ef
Cos ө
N
= Potencia neta del generador en kW.
= Tensión o voltaje entre fases (el común es 220 volts).
= Factor de potencia (F.P.) de 0.8 a 0.9.
= Rendimiento
Medida del Interruptor en Amperes 
I
kW
3 E f cos N
200,000
3 2200.80.9
I  728.97 amps.
Por lo tanto, se utiliza un interruptor de transferencia de 3P x 800 Amps.
85
b)
USO INDUSTRIAL MAYOR DE 400 A 2500 KW.
SELECCIÓN DE UN GENERADOR EN CONJUNTO CON UN MOTOR DIESEL
PARA UN MODELO ESTÁNDAR DE USO INDUSTRIAL MAYOR.
En este ejemplo, se integra un generador a un sistema ya establecido
correspondiente a una industria. Tomaremos valores estimados de acuerdo a un
uso industrial, a nuestro circuito le integraremos 74 motores eléctricos, estos
constan de:
3
14
3
7
22
8
2
7
4
1
3
motores de 1/3 HP
motores de 1 HP
motores de 11/2 HP
motores de 2 HP
motores de 3 HP
motores de 5 HP
motores de 71/2 HP
motores de 10 HP
motores de 15 HP
motor de 25 HP
motores de 50 HP.
Todos estos motores trabajaran con un voltaje de 440 Volts, en un sistema
trifásico a 3 hilos, en este tipo de sistema, no existe desbalance entre fases por
ser carga balanceada equivalente, y se considera la misma corriente por
conductor.
Este grupo de motores les asignaremos sus valores en Watts, de acuerdo a la
tabla de equivalencias del Apéndice D de motores eléctricos, la cual se apega a
los requerimientos que establece la Comisión Federal de Electricidad y la corriente
nominal, estos datos se toman de la placa de datos del propio motor. De acuerdo
a lo anterior, el grupo de motores tiene los siguientes valores:
Capacidad del motor
0.33
HP
1.00
HP
1.50
HP
2.00
HP
3.00
HP
5.00
HP
7.50
HP
10.00 HP
15.00 HP
25.00 HP
50.00 HP
Equivalencia en Watts
355 Watts
953 Watts
1418 Watts
1844 Watts
2726 Watts
4490 Watts
6577 Watts
8674 Watts
12860 Watts
21188 Watts
40000 Watts
Corriente nominal
069
Amps.
1.90
Amps.
2.70
Amps.
3.60
Amps.
5.00
Amps.
7.90
Amps.
11.00 Amps.
15.00 Amps.
22.00 Amps.
36.00 Amps.
68.00 Amps.
86
Carga conectada
La carga que se requiere para la utilización en los siguientes sistemas de
alumbrado, contactos y fuerza, es la siguiente:
3
14
3
7
22
8
2
7
4
1
3
motores de 1/3 HP
motores de 1 HP
motores de 11/2 HP
motores de 2 HP
motores de 3 HP
motores de 5 HP
motores de 71/2 HP
motores de 10 HP
motores de 15 HP
motor de 25 HP
motores de 50 HP.
355
953
1418
1844
2726
4490
6577
8674
12860
21188
40000
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Total
=
1,035
= 13,342
=
4,254
= 12,900
= 59,972
= 35,920
= 13,154
= 60,718
= 51,440
= 21,188
= 120,000
= 393,923
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
Watts
CARGA TOTAL DE LOS MOTORES
Convirtiéndolo a kW= 393,923 watts = 393.923 kW
1000
Para el cálculo del interruptor termomagnético para cada uno de los motores,
aplicaremos un factor de selección (FS) que va desde 140 a 400 por ciento.
Previendo un incremento en la corriente al arranque del motor aplicamos un factor
de selección del 150 por ciento.
Capacidad del motor
0.33
HP
1.00
HP
1.50
HP
2.00
HP
3.00
HP
5.00
HP
7.50
HP
10.00 HP
15.00 HP
25.00 HP
50.00 HP
Corriente nominal
069 x1.5=
1.90 x1.5=
2.70 x1.5=
3.60 x1.5=
5.00 x1.5=
7.90 x1.5=
11.00 x1.5=
15.00 x1.5=
22.00 x1.5=
36.00 x1.5=
68.00 x1.5=
x
FS en amps.
1.03 Amps.
2.85 Amps.
4.05 Amps.
5.40 Amps.
7.50 Amps.
11.85 Amps.
16.50 Amps.
22.50 Amps.
33.00 Amps.
54.00 Amps.
102.00 Amps.
Estos motores tendrán interruptor termomagnético
de 3x15 amps. Para el de 0.33,1,1.5,2 y 3 HP
de 3x20 amps. Para el de 5 HP
de 3x30 amps. Para el de 7.5 HP
de 3x40 amps. Para el de 10 HP
de 3x50 amps. Para el de 15 HP
de 3x70 amps. Para el de 25 HP
de 3x125 amps. Para el de 50 HP
87
Calculo del interruptor de los tableros “A” y “B”.
Interruptor No. 1 (capacidad 50 amps.)
Carga total= Tablero “A” + Tablero “B”
Carga total= 3255 + 5047.5
Carga total= 8302.5 Watts


 8302.5 
W
1.25 In  
In  
1.25 In  30.26 amps.
 3 E f F .P. 



3
220
0
.
9




Interruptor termomagnético trifásico
Capacidad 40 amps. – 220 Calculo del interruptor de los tableros “C” y “D”.
Carga total= Tablero “C” + Tablero “D”
Carga total= 6217.5 + 11972.5
Carga total= 18,190 Watts


 18,190

W
1.25 In  
In  
1.25 In  53.04 amps.



3
220
0
.
9
 3 E f F .P. 




Interruptor termomagnético trifásico
Capacidad 60 amps. – 220 –
Calculo del interruptor de los tableros “E” y “F”.
Carga total= Tablero “E” + Tablero “F”
Carga total= 13500 + 12000
Carga total= 25,500 Watts


 25,500 
W
1.25 In  
In  
1.25 In  74.35 amps.
3 2200.9 
 3 E f F .P. 



Interruptor termomagnético trifásico
Capacidad 80 amps. – 220 Total de cargas conectadas al generador:
393.923 kW + 8.3 kW + 18.19 kW + 25.5 kW = 445.913 kW
Agregado para ampliaciones futuras:
445.9 kW + 30% =579.6869 kW ≈ 580 kW
88
Convirtiéndolo a kVA:
kVA= 580 kW = 644.44 kVA
0.9
De acuerdo con los datos de las cargas, se considera el 30% para ampliaciones
futuras y se selecciono una planta de emergencia como ejemplo de 750 kVA, de
acuerdo a la tabla presentada en el Apéndice C.
SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA.
Medida del Interruptor en Amperes 
kVA x1000
3 x Vf
I
750 x1000
3 x 440
I  984.11 amps.
Por lo tanto, se utiliza un interruptor de transferencia de 3P x 1000 Amps.
89
3.0 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL GENERADOR DE CORRIENTE
ALTERNA
Para que el generador funcione eficientemente es necesario mantenerlo
siempre limpio, seco y con los baleros adecuadamente lubricados. Además se
deben tomar en cuenta los siguientes aspectos: El generador debe estar
correctamente acoplado con la maquina impulsora. Cerciorarse de que la
demanda o carga no exceda la capacidad del generador, ya que una carga
excesiva produce calentamiento y esto acorta la vida del generador.
Comprobar que haya suficiente aire para ventilación y mantener los conductos de
aire libras de polvo y cuerpos extraños. Cerciorarse de que la velocidad sea la
correcta para obtener una frecuencia de salida correcta.
MANTENIMIENTO PREVENTIVO.
El mantenimiento preventivo consiste en la práctica de inspeccionar y limpiar el
generador y de eliminar pequeñas fallas en su operación antes de que estas se
conviertan en averías serias. Un programa de mantenimiento preventivo debe
abarcar lo siguiente:
LIMPIEZA.
Cuando la inspección de la unidad indique la necesidad de una limpieza, proceda
a limpiar tanto el generador como los controles de la siguiente manera:
a) LIMPIEZA EXTERNA.
Utilizando un paño limpio y libre de hilos limpie las superficies externas del
generador y del panel de control del generador, si este esta incorporado a la
unidad. Limpie las acumulaciones de suciedad que sean difíciles de remover
utilizando un solvente o detergente apropiados limpie todas la entradas de
ventilación con una aspiradora o usando aire filtrado a una presión de 25 o 40
libras por pulgada cuadrada.
b) LIMPIEZA INTERNA.
Limpie el interior del generador con una aspiradora o utilizando aire seco y filtrado
a una presión de 25 a 40 lb/plg2. limpie las acumulaciones de grasa en los
embobinados que sean difíciles de remover utilizando nafta si es que el lugar esta
ventilado y no existen llamas o chispas.
PROTECCIÓN DE LOS EMBOBINADOS
Los generadores que operen intermitentemente en ambientes muy húmedos se
deben proteger con calentadores de espacios y los que se ponen en operación
después de haber sido sometidos a temperaturas muy bajas se deben calentar
lentamente a fin de evitar una excesiva condensación. Si la unidad estuvo en un
lugar muy húmedo, se debe revisar la resistencia de aislamientos de los
embobinados antes de poner el generador en operación.
90
PRUEBA DE RESISTENCIA ELÉCTRICA DEL AISLAMIENTO
Esta prueba es de gran ayuda para determinar la presencia de humedad, aceite,
polvo, corrosión, daños o deterioro del aislamiento. Se aplica también para el
control del proceso de secado. La resistencia de aislamiento es la oposición de
Megohms que presenta el aislamiento al paso de la corriente directa al aplicarle un
voltaje de corriente directa; en los generadores de 220 o 440 volts, el valor de este
voltaje puede ser de 500 volts de c.d. aplicado con un aparato denominado
Megóhmetro durante un tiempo dado medido a partir de la aplicación del mismo;
generalmente este tiempo es de un minuto.
La suciedad, humedad y temperatura del embobinado son factores que afectan la
prueba de resistencia de aislamiento disminuyendo su valor; por lo tanto, para
tener una lectura correcta se debe limpiar la superficie del aislamiento, efectuar las
pruebas a temperaturas superiores a las de rocío y convertir cada medición a una
temperatura base de 40 °C. La prueba consisten en conectar le instrumento a
través del aislamiento que se va a probar, operarlo durante 60 segundos y anotar
la lectura final con objeto de poder efectuar comparaciones bajo la misma base
con los datos de prueba existentes y futuros. La disminución de la resistencia de
aislamiento con respecto a lecturas anteriores nos indica que la presencia de
humedad, aceite, suciedad o el deterioro del aislamiento por altas temperaturas,
ha aumentado u por lo tanto debemos tomar las medidas necesarias para evitar
que la resistencia de aislamiento siga medidas necesarias para evitar que la
resistencia de aislamiento siga disminuyendo a un nivel peligroso.
La resistencia mínima de aislamiento aceptable APRA que una maquina funcione
esta dada por la siguiente formula:
Resistencia mínima
En Megohms
=voltaje nominal de la maquina + 1000
1000
Así que la resistencia de aislamiento mínima para un generador de 440 volts seria
de 1.4 Megohms. Se debe checar la resistencia de aislamiento del estator rotor,
armadura y campos de la excitatriz.
PROCEDIMIENTO DE PRUEBA DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO.
a) PREPARACIÓN DE LA MAQUINA PARA LA PRUEBA
1. Limpiar y secar la superficie del aislamiento antes de efectuar la prueba.
2. La temperatura del devanado debe estar por encima del punto de rocío
para evitar condensación de la humedad en la superficie del aislamiento.
3. Descargar completamente toda carga residual antes de efectuar la prueba,
conectando los devanados a tierra cuando menos 10 minutos antes de la
prueba.
4. Desconectar todo equipo externo a la maquina.
91
5. Siempre que sea posible, se deben separar las fases y probarlas
separadamente ya con ella se puede hacer una comparación del valor de la
resistencia de aislamiento entre las mismas, que es muy útil para la
evaluación de la condición presente y futura de los devanados, aparte de
que la prueba de todas las fases a la vez tiene el inconveniente de que
únicamente se prueba el aislamiento a tierra y se omite la prueba del
aislamiento entre fases.
b) PREPARACIÓN DEL EQUIPO DE PRUEBA.
1. Colocar el instrumento sobre una base firme y nivelada.
2. Verificar el infinito del aparato operándolo manualmente con la manivela o
por medio de motor según sea el caso. La aguja debe marcar infinito.
3. Verificar los cables de prueba conectando estos al aparato y operándolo.
Los cables deben estar separados. La aguja debe marcar infinito y si no es
así probablemente los cables estén defectuosos.
4. Verificar el cero del aparato conectando los dos cables en corto circuito y
operando el aparato, la aguja deberá indicar cero de lo contrario existe un
problema en los cables o el aparato esta defectuoso.
5. Si el aparato paso satisfactoriamente las pruebas indicadas arriba, conecte
el cable marcado “L” a la terminal del devanado a probar y el cable marcado
“T” a la carcaza de la maquina. Verificar que este cable esta haciendo
buena tierra. Opere el aparato y gire el switch de descarga a la posición
“Test”. Tome la lectura a los 60 segundos.
Al terminar la prueba ponga fuera de servicio el instrumento, regrese el switch de
descarga a su posición inicial y aterrice nuevamente el equipo probando durante
un tiempo cuando menos igual al de prueba. Después de esto proceda a
desconectar el aparato. En la hoja de registro de pruebas se debe anotar el voltaje
de prueba, marca del aparato, el valor de la resistencia de aislamiento así como la
temperatura de la maquina. Si el aislamiento no pasa la prueba de resistencia el
generador se debe someter a un proceso de secado.
SECADO DE EMBOBINADO.
El generador se debe secar utilizando lámparas de calor o calentadores de barras,
la temperatura no debe exceder de 75 °C. Otro método que puede ser usado es el
calor interior. En los casos en que se utilice un horno, se debe usar uno con
circulación forzada de aire, no uno de tipo radiador, ya que estos causan el
sobrecalentamiento de algunas de las piezas del generador antes de que las
piezas más remotas adquieran una temperatura satisfactoria. El método de calor
interior consiste en producir calor haciendo circular una corriente en los
embobinados del estator cortocircuitando las terminales de salida. Esta corriente
no debe ser mayor que la corriente nominal de placa del generador, el valor
deseado de esta corriente se logra controlando por medio de un reóstato la
corriente de excitación e ir aumentando gradualmente esta corriente hasta obtener
en las terminales de salida cortocircuitadas, la corriente deseada. El tiempo
92
necesario de secado se puede determinar parando el generador periódicamente y
medir la resistencia de aislamiento. Se recomienda llevar a cabo este
procedimiento a intervalos de una hora. Cuando la resistencia de aislamiento de
los devanados sea lo suficientemente elevada y no varíe durante un periodo de 4
horas, cese el procedimiento de secado.
PRUEBA DE CORTOCIRCUITO EN EL EMBOBINADO DEL ESTATOR.
Utilice un robador de inducidos de tipo de interiores y pruebe cada uno de los
embobinados del estator. Ponga el probador de inducidos en el estator y coloque
una placa delgada de metal, similar a una sierra de metal, paralela a las ranuras
del núcleo. Conecte el probador de inducidos y explore las superficies del núcleo
que estén a una distancia aproximadamente igual a la distancia entre polos del
probador. Continúe probando cada muesca del núcleo hasta que todos los
embobinados hayan sido probados. Si un embobinado tiene un cortocircuito, la
placa de metal vibrara al ser colocada lugar correspondiente.
LUBRICACIÓN DE LOS RODAMIENTOS
1.- RODAMIENTOS DE BOLA SELLADOS.- La mayoría de los generadores de
menos de 75 Kva. Con estatores de 14 pulgadas de diámetro o menos, cuentan
con rodamientos de bolas sellados. Este tipo de rodamientos se engrasan de
fábrica y en general pueden ser utilizados por varios años sin engrasarse de
nuevo. Si por alguna razón se decide engrasarlos, desensamble la maquina y
llene de grasa los cojinetes hasta la mitad de su capacidad utilizando una grasa
para rodamiento de alta calidad que sea capaz de operar satisfactoriamente
dentro de un limite igual a la temperatura a la cual opera el generador mas 250 °F.
2.- RODAMIENTOS REENGRASADLES.- La mayoría de los generadores de mas
de 75 Kva. Con un estator mayor de 18 pulgadas, cuentan con cojinetes
reengrasables de bolas. Lubrique los rodamientos de acuerdo a las instrucciones
adjuntas al generador. Como regla general un generador nuevo con balero
lubricado por grasa, no necesita relubricación por 2 años o 9000 horas de
operación desde la instalación inicial; después de esto, los baleros deben ser
lubricados anualmente o cada 4,500 horas de servicio. Si al inspeccionar el
depósito de grasa, se observa contaminada o sucia, cámbiela por grasa nueva.
REMOCIÓN DE LOS RODAMIENTOS
Remueva la placa lateral para exponer los rodamientos. Utilice un extractor para
sacar el rodamiento del eje. Proteja el extremo del eje con una tapa. Si se piensa
utilizar de nuevo el rodamiento, asegúrese de que el extractor aplique presión
solamente contra el anillo interior del rodamiento.
INSTALACIÓN DE LOS RODAMIENTOS
Caliente el rodamiento a una temperatura entre 220 y 250 colocándola en un
horno limpio. Luego utilice un tubo de fibra o de metal suave para empujar el
rodamiento a su posición. Asegúrese de aplicar presión solamente a anillo interior
93
del cojinete. Empuje el cojinete sobre el eje hasta que el anillo interior tope con el
resalto en el eje. Una vez el rodamiento haya enfriado, proceda a ensamblar el
generador.
PROBANDO LOS RECTIFICADORES ROTATIVOS DE LAS EXCITATRICES
SIN ESCOBILLAS UTILIZANDO UN ÓHMETRO.
Si se sospecha de la existencia de una falla en los rectificadores, remueva la
cubierta de los rectificadores y pruébelos con un óhmetro de la siguiente forma:
 Remueva la arandela y la tuerca que fijan el rectificador al disipador de
calor remueva el conductor del diodo y luego saque el rectificador.
 Luego conecte los cables de un óhmetro a través del rectificador. Ponga
atención a la lectura del óhmetro. Luego intercambie la posición de las
líneas del óhmetro. El óhmetro debe indicar una resistencia muy baja con
sus cables conectados en una forma y una resistencia muy elevada al estar
estos colocados al contrario.
 Si el óhmetro indica una resistencia baja en ambas direcciones, el
rectificador tiene un cortocircuito. Si la resistencia es elevada en ambas en
ambas direcciones, el rectificador está abierto.
 Sustituya los rectificadores que estén defectuosos con rectificadores con las
mismas con las mismas características de los rectificadores instalados de
fábrica. Al ordenar rectificadores de repuesto incluya el modelo y número de
la excitatriz, así como el número de serie del generador.
PROBANDO LOS RECTIFICADORES ROTATIVOS DE LAS EXCITATRICES
SIN ESCOBILLAS UTILIZANDO UNA LÁMPARA DE PRUEBA.
Si no se cuenta con un óhmetro, los rectificadores se pueden probar utilizando una
lámpara de prueba constituida por un bulbo incandescente y dos baterías de
linterna.
Remueva el rectificador como se muestra anteriormente.
Conecte las líneas del probador en una dirección a través del rectificador.
Luego intercambie la posición de las líneas. La luz debe encenderse al
estar las líneas en una posición y permanecer apagada al estar estas
colocadas al contrario.
Si la luz enciende con las líneas colocadas en cualquier posición, el
rectificador tiene un cortocircuito. Si la luz no enciende con las líneas en
cualquier posición, el rectificador está abierto.
94
PROBANDO EL PROTECTOR CONTRA SOBRE VOLTAJES UTILIZANDO UNA
LÁMPARA DE PRUEBA.
Desconecte uno de los conductores y efectué la prueba utilizando la lámpara. Esta
no debe encender al ponerse sus conductores en cualquier posición a través del
protector de sobre voltaje. De encender la lámpara, esto indicara que el protector
tiene un cortocircuito. Reemplace el protector con otro con las mismas
características que el protector instalado de fábrica. Ordene el protector por medio
de su número de pieza. Incluya el número de serie del generador. Luego de
reemplazar el protector de sobre voltaje asegúrese de que todos sus conductores
estén correctamente colocados.
REMOCIÓN DEL ENSAMBLE DEL INDUCIDO DE LA EXCITATRIZ Y DEL
RECTIFICADOR ROTATIVO.
El siguiente procedimiento describe la remisión de los ensambles de los inducidos
de las excitatrices y de los rectificadores rotativos los cuales tienen el rectificador
rotativo montado ya sea dentro o fuera del ensamble del inducido de la excitatriz.
Remueva en una sola pieza el ensamble del inducido de la excitatriz y el puente
rectificador rotativo. Lleve esto a cabo siguiendo las siguientes instrucciones:
1.Remueva la cubierta de la excitatriz. Desconecte los conductores de las
terminales (-) y (+) del campo del alternador, los cuales se encuentran en
los disipadores de calor del rectificador rotativo. Remueva el tornillo y la
arandela que fijan el inducido de la excitatriz.
2.El inducido de la excitatriz se desliza ajustadamente sobre el eje del
generador. Si no es posible extraer el inducido manualmente utilice un
extractor instalado de la manera descrita en el paso anterior.
Precaución: No jale el ensamble del rectificador rotativo aplicando fuerza al
embobinado del inducido de la excitatriz.
3.Instale una tapa para poder proteger el centro del eje. Lleve esto a cabo
utilizando los agujeros roscados que se encuentran en el extremo de la
camisa del inducido de la excitatriz.
4.Enganche un extractor de rodamientos a la placa de metal y jale el ensamble
del inducido y el rectificador para afuera del eje.
95
3.1 INSTALACIÓN DEL ENSAMBLE DEL INDUCIDO DE LA EXCITATRIZ Y
DEL RECTIFICADOR ROTATIVO.
El siguiente procedimiento describe la instalación de los ensambles de los
inducidos de las excitatrices y rectificadores rotativos los cuales tienen instalados
el rectificador rotativo ya sea dentro o fuera del inducido de la excitatriz. Instale en
inducido de la excitatriz y el rectificador rotativo de la manera indicada en las
siguientes instrucciones generales:
1. Si debido a un ajuste muy estrecho sobre el eje, no es posible instalar
manualmente el ensamble rotativo del inducido de la excitatriz y el
rectificador, utilice un accesorio como el descrito en el paso (2).
Nota:
Usualmente, es posible introducir en forma manual el ensamble del inducido de la
excitatriz y del rectificador rotativo en el eje hasta casi hacerla llegar a su posición
final: luego se debe proceder a asentar el inducido de la excitatriz golpeando su
manga con un martillo de cabeza blanda.
Precaución:
Asegúrese de golpear solamente la manga del inducido, no su embobinado o el
rectificador.
Si el inducido de la excitatriz es alineado y fijado en su posición por medio de una
llave removible, asegúrese antes de comenzar a instalar el inducido de la excitatriz
en el eje del generador de que la llave este en la posición correcta y de que su
muesca en la manga del inducido de la excitatriz este correctamente alineada con
la llave.
Si al alinear y fijar el inducido de la excitatriz en el eje la unidad utiliza en lugar de
una llave removible una uña de alineamiento en la manga del inducido de la
excitatriz y una muesca en el eje del generador, asegúrese de que la uña y la
muesca este correctamente alineada y encajada.
2. Introduzca el inducido de la excitatriz y el puente rectificador en el eje.
Enrosque un perno en el eje del generador. Instale arandelas de amplio
diámetro y encamine una tuerca en el perno. Luego proceda a introducir el
inducido de la excitatriz y el rectificador rotativo para adentro del eje
haciendo girar la tuerca del perno.
3. Instale el tornillo y la arandela que fijan el inducido de la excitatriz, conecte
los conductores de campo del alternador a las terminales (+) y (-) ubicadas
en los disipadores de calor del rectificador. Instale la cubierta de la
excitatriz.
96
3.2 REMOVIENDO Y REEMPLAZANDO EL ENSAMBLE DEL ESTATOR DE
LA EXCITATRIZ.
De ser necesario remover el estator de la excitatriz, refiérase al
procedimiento de desensamblaje del generador y luego remueva el estator de
acuerdo a las siguientes instrucciones generales:
a. Si remueva la cubierta de la excitatriz y el inducido de la excitatriz.
b. Desconecte los conductores F1 y F2 del campo de la excitatriz. Remueva
cualquier abrazadera que asegure los conductores del campo al bastidor de
la excitatriz, al bastidor del generador o a la placa lateral.
c. Remueva la excitatriz del generador y remueva la placa lateral. Refiérase al
procedimiento de desensamblaje del generador. Revise si se encuentran
instaladas algunas planchitas de calza en el rodamiento de la placa lateral.
De haber incorporadas algunas de estas, asegúrese de volverlas a instalar
al armar de nuevo el generador.
d. Remueve los tornillos que aseguran tanto el bastidor como el estator de la
excitatriz a la placa lateral.
e. Ensamble del estator de la excitatriz invirtiendo el procedimiento de
desensamblaje.
Nota: Instale el estator de la excitatriz con sus conductores del campo hacia la
placa lateral.
97
3.3 RESTAURANDO EL MAGNETISMO REMANENTE.
La corriente directa necesaria para magnetizar el campo del generador se
obtiene de la excitatriz. Al arrancar el generador, las líneas magnéticas producto
de magnetismo remanente de las piezas polares inducen un flujo de corriente en
el inducido de la excitatriz. El magnetismo remanente de las piezas polares de la
excitatriz puede ser perdido o eliminado ya sea por una inversión momentánea de
las conexiones del campo, por un fuerte campo magnético neutralizador
proveniente de cualquier fuente o a causa de no operar la unidad por un largo
tiempo.
A fin de restaurar la pequeña cantidad de magnetismo remanente necesario para
iniciar la acumulación de voltaje, conecte una batería de entre 6 y 32 voltios al
circuito del embobinado de la excitatriz. Normalmente una batería de entre 6 y 12
voltios es suficiente. Si los embobinados del campo tienen una resistencia
eléctrica elevada (75 – 100 ohmios) es posible que se requiera hacer uso de una
batería de más alto voltaje. Conecte la batería y el campo instantáneo de la
siguiente manera:
a.Desconecte el conductor de campo F2 de la excitatriz de la terminal F2.
b.Conecte el conductor positivo de la batería al conductor F2.
c.Produzca un campo instantáneo tocando la terminal F1 del circuito del
embobinado del campo con el conductor negativo de la batería.
d.Desconecte los cables de la batería.
e.Conecte de nuevo el conductor del campo F2 a la terminal F2 y F1 a la
terminal F1.
f.Arranque la unidad y observe la acumulación del voltaje. Vuelva a aplicar el
campo momentáneo (Pasos (a) hasta (e) arriba mencionados) en caso de
que el voltaje del generador no suba.
Nota: Si se invierte la polaridad de la excitatriz al producir el campo instantáneo,
se puede esto corregir intercambiando los conductores de batería.
98
4.0 MANTENIMIENTO CORRECTIVO DEL GENERADOR DE CORRIENTE
ALTERNA
Es importante tomar en cuenta que toda maquina inventada y construida por
el hombre esta sujeta a falla por diversas circunstancias, que pueden ser
inherentes, o por causas derivadas de su operación.
Ya que el generador es una maquina compuesta de partes mecánicas, eléctricas y
electrónicas podemos decir entonces que son estas las que se encuentran sujetas
a fallas.
4.1 POSIBLES FALLAS EN GENERADORES ELÉCTRICOS Y SUS CAUSAS
MÁS FRECUENTES.
Es frecuente que el abuso en la utilización o el descuido exagerado al que
muchas ocasiones se encuentran expuestas sean en su mayoría una de las casas
principales de falla. A continuación se agrupan de la siguiente forma:
FALLAS DE SELECCIÓN
FALLAS DE FABRICACIÓN
FALLAS DE INSTALACIÓN Y ACOPLAMIENTO
FALLAS DE OPERACIÓN Y APLICACIÓN
FALLAS DE MANTENIMIENTO Y VIDA ÚTIL
FALLAS DE SELECCIÓN
Las fallas que provoca una mala selección de la unidad pueden ser sin duda
alguna de las más importantes que puedan presentarse. De acuerdo con un
análisis de necesidades o requerimientos se determina la unidad correcta o la que
más llene dichos requerimientos. La información que se le proporcione al
fabricante es de vital importancia para que se surta la unidad correcta.
Las especificaciones mínimas necesarias son:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
POTENCIA
FACTOR DE POTENCIA
FRECUENCIA DE OPERACIÓN
VELOCIDAD O POLOS
VOLTAJE DE SALIDA
FASES
TIPO DE ENCIERRE
FORMA DE ACOPLAMIENTO
KW
HZ
RPM
VCA
Para un mejor abundamiento sobre este tema se recomienda ver el capitulo
anterior “selección” con objeto de evitar fallas al equipo.
99
FALLAS DE FABRICACIÓN
Aunque en las empresas modernas que son fabricantes de quipo eléctrico se ha
incluido con toda seriedad con diferentes caracteres de autoridad lo que se conoce
como DEPARTAMENTO DE CONTROL DE CALIDAD y aunque una de las
funciones primordiales es vigilar que durante la fabricación de dichos equipos se
cumpla totalmente con las especificaciones proporcionadas por l Departamento
Diseñador, en cuanto a cartas de proceso, materiales a utilizar y pruebas o
inspecciones al equipo de acuerdo con las necesidades de la selección, es posible
aunque muy poco frecuente que existan errores en fabricación con desviaciones
mayores que las tolerancias normalmente aceptadas. Ejemplo de esto en una
parte electromagnética podría ser, utilizar en lugar de un calibre de alambre
magneto #18 AWG uno de #21 AWG, que introduciría mas resistencia al
devanado provocando mas perdidas eléctricas y reduciendo a su vez la capacidad
de conducción de corriente eléctrica que podría provocar fallas a futuro.
FALLAS DE INSTALACIÓN Y ACOPLAMIENTO.
La instalación y acoplamiento de los generadores es un aspecto de lo más
importante antes de la puesta en marcha para operación normal. De una buena
instalación y acoplamiento de un generador bien elegido depende la vida útil de
este mismo. En cuanto a las fallas de instalación y acoplamiento podemos decir
que mecánicamente se pueden evitar ensamblando la unidad de acuerdo con las
normas y especificaciones al respecto.
Entre otros casos podemos decir que la cualidad principal de un buen ensamble
mecánico consiste básicamente en cuidar que:
a) Los ejes de centros de las flechas del generador y primo-motor sean
paralelos y colineales.
b) Los sistemas mecánicos que se utilicen para lograr el acoplamiento entre
generador y primo-motor sean totalmente seguros y bien aplicados. Como
ejemplo de esto pede ser la tortillería que tendría que ser de acero de alta
resistencia y no del tipo normal que podría provocar fallas.
c) El sistema de amortiguación de vibraciones es sumamente importante, ya
que de no evitar o reducir tanto la frecuencia como la amplitud de los
mismos podría provocar resonancia dañando seriamente los
acoplamientos.
En cuanto a la instalación y acoplamiento desde el punto de vista eléctrico
podemos decir que en su mayoría las fallas se peden evitar observando que:
a) La carga aplicada a las terminales del generador no exceda de la estipulada
en placa.
Una sobrecarga mayor que la estipulada por el fabricante ó los que citan las
normas, seria fatal para el generador.
b) La conexión adecuada de las terminales eléctricas del generador que van a
la carga es de primera importancia, cosa que se debe de realizar de
acuerdo con los diagramas proporcionados por el fabricante y también de
100
acuerdo con el código de instalaciones eléctricas que rija en el momento.
Los elementos de transmisión y los de unión en las conexiones eléctricas
deben de ser de capacidad adecuada de acuerdo con la potencia y voltajes
tomando en cuenta todo el tiempo la distancia que separa al generador de
la carga. El no tomar muy en cuenta los anteriores factores pueden
conducir a fallas tales como sobrecalentamientos en las líneas llegando a
provocar inclusive incendios que peden acarrear mas graves
consecuencias.
c) Los elementos de protección suelen jugar un papel muy importante por lo
que todo el tiempo un profesional de acuerdo con las características del
generador y los de3 la carga a alimentar debe elegir los elementos
correctos.
FALLAS DE OPERACIÓN Y APLICACIÓN.
Si se modifican las condiciones y valores de la carga conectada y aplicada al
generador, después de que se ha puesto en marcha es muy posible que surjan
problemas, si estos cambios no se efectúan de una manera programada y prevista
de anteriores. Esto quiere decir que si a un generador con una carga original
balanceada de un determinado valor le seguimos conectando cargas eléctricas
totalmente fuera de lo pre-establecido podremos llegar al caso de que se
provoque una falla por ejemplo de desbalanceo de voltaje de salida y muy
posiblemente de sobrecalentamiento.
El sobrecalentamiento también pueda provenir de que se opere el generador a
baja frecuencia. Esto principalmente repercute en los devanados tanto de rotor del
generador. Durante la operación del equipo es cuando normalmente se detectan
los errores de selección, fabricación, instalación, acoplamiento y aplicación. Es
importante que durante la operación se efectúen pruebas de regulación de voltaje
con carga plena para determinar si existen problemas de variación apreciable de
velocidad y verificar si el primo-motor es de la capacidad adecuada al generador.
También es conveniente medir la amplitud y frecuencia de vibración del grupo M-G
para prevenir futuras fallas mecánicas.
FALLAS DE MANTENIMIENTO Y VIDA ÚTIL
Los generadores eléctricos de c.a. sin escobillas tienen la importantísima
particularidad de que casi no requieren mantenimiento debido a que no tiene
partes rozantes sujetas a alta fricción. Como su nombre lo indica son sin escobillas
y conmutadores segmentados que aparte de reducir la eficiencia por el concepto
de generación de calor por contacto al momento de girar la flecha, reducen la vida
útil de la unidad provocando cambios frecuentes de estas partes, además de
aumentar al costo de la inversión inicial, el costo por mantenimiento preventivo y
correctivo.
LA ÚNICA PARTE DEL GENERADOR ELÉCTRICO DE C.A. SIN ESCOBILLAS,
QUE ESTÁ SUJETA A ROZAMIENTO MECÁNICO DURANTE LA OPERACIÓN,
SON LOS RODAMIENTOS TIPO ANTIFRICCIÓN PRELUBRICADOS DE
FÁBRICA.
101
Por lo tanto desde el punto de vista mecánico puede pensarse que el
mantenimiento único que se le debe dar al generador es el cambio de rodamiento
una vez que llega a su término de vida útil de los rodamientos, que de acuerdo con
el tamaño puede ser de 16,000 a 20,000 Hs. De trabajo continuo. Es normal
seleccionar los rodamientos para operar con carga nominales de 2 a 3 veces de
capacidad sobrada, para garantizar el producto.
La vida útil de un generador de C.A. síncrono sin escobillas depende de la menor
vida útil de las partes componentes de ese sistema. Cuando se ha llegado a este
punto, esto se convierte en otra parte de falla; solo basta decir que esto se
presenta mucho después que rentablemente la unidad se ha amortizado.
Es importante que exista personal competente para que periódicamente haga
revisiones al equipo en operación para corroborar que dicho equipo se encuentra
en condiciones aceptables de utilización y a la vez que evito costosos paros.
102
4.2 DETERMINACIÓN DE CAUSAS DE LAS AVERÍAS.
La determinación de las averías se generan debido a causas en el proceso
de trabajo y estas pueden ser:
POSIBLES CAUSAS CUANDO NO SE PRODUCE VOLTAJE
Fusibles o seguros abiertos (en los casos en que se muestrea el voltaje del
lado de la carga).- Revise los fusibles o seguros.
Sobrevoltaje, dispositivos de protección contra sobrecarga abiertos, (de
incorporarse estos dispositivos).- Revise la unidad a fin de encontrar la causa
de las condiciones anormales. Revise la placa de especificaciones del generador
para asegurarse de estar operando dentro de la capacidad nominal de la unidad.
Campo de la excitatriz abierto.- Revise que el campo y sus conductores tengan
conductores tengan continuidad. (Utilice un óhmetro o puente wheatstone). Si se
encuentran algunas bobinas abiertas, remueva el ensamble del campo de la
excitatriz y envíe el ensamble a la fábrica para que sea reparado.
Se ha perdido el magnetismo residual en las piezas polares de la excitatriz y
se ha instalado un modelo de regulador de voltaje el cual requiere de la
aplicación de un campo instantáneo para permitir que el voltaje del
generador se eleve a su nivel nominal.- Mueva el potenciómetro de ajuste
manual a su pinto de máxima resistencia eléctrica. Aplique un campo instantáneo
colocando una fuente de voltaje continuo a través de las terminales F1 y F2. Vea
“Restaurando el magnetismo remanente”. Si el tipo de regulador siendo usado
requiere de la aplicación de un voltaje instantáneo, instale un sistema automático
de aplicación de campo instantáneo.
Embobinado del estator abierto.- Revise la continuidad del embobinado. Envíelo
a la fábrica de encontrarse abierto.
Rectificadores manuales abiertos.- Revise los rectificadores y reemplace los
diodos averiados o bien el ensamble del rectificador.
Circuito de ajuste del voltaje abierto.- Revise la continuidad del potenciómetro.
Reemplácelo si se encuentra averiado.
Regulador de voltaje averiado.- Refiérase al manual del regulador y corrija el
problema
Conductores de salida del generador en corto circuito.- separe los
conductores.
Rectificador rotativo abierto.- Revise los dimidos y reemplace los que estén
averiados.
103
Campo del generador abierto.- Revise la continuidad del campo. De estar este
defectuoso, envíelo a la fabrica para que sea reparado.
Corto circuito en el protector contra sobrevoltajes.- Remplace el protector
Corto circuito en los rectificadores rotativos.- revise los rectificadores y
reemplácelos de tener un corto circuito o estar abiertos.
Corto circuito en el inducido de la excitatriz.- Revise el inducido. Reemplácelo
si se encuentra en corto.
Corto circuito entre los conductores del inducido de la excitatriz y los del
campo del generador.- Revise el circuito y efectué las reparaciones que sean
necesarias.
POSIBLES CAUSAS CUANDO SE PRODUCE BAJO VOLTAJE
Regulador de voltaje defectuoso (si se utiliza).- Revise el regulador. Ajústelo o,
de estar muy averiado, reemplácelo.
Se requiere hacer uso de un aplicador automático de campo instantáneo.Póngase en contacto con el proveedor. Describa el modelo del regulador de
voltaje empleado en la unidad.
Diodos del rectificador estacionario defectuoso.- revise el ensamble del
rectificador. Reemplace los diodos que se encuentran averiados.
Ajuste incorrecto del reóstato de control de voltaje.- ajuste el reóstato.
Sobrecarga.- Reduzca la carga. En los generadores de 3 conductores y los
trifásicos de 4 conductores, la corriente de carga debe estar balanceada entre los
conductores y no debe exceder el valor nominal especificado para cada conductor
del generador.
Perdidas en los conductores.- Instale conductores de mayor grosor.
Conexiones de alta resistencia eléctrica (las conexiones se calientan).Efectué mejores conexiones.
Corto circuito en el campo.- Revise los embobinados del campo. Si se encuentra
algún corto circuito, envié el rotor a la fábrica para que sea reparado.
Bajo factor de potencia (en caso de utilizarse un motor eléctrico).- Reduzca la
carga inductiva del motor. Algunos motores de corriente alterna utilizan la misma
corriente independiente de su carga. No utilice motores con mayor caballaje del
necesario para impulsar la carga mecánica.
104
Campo debilitado debido a operación a temperaturas muy elevadas.- Mejore
la ventilación del generador. Se puede aumentar la corriente de campo siempre
que la temperatura nominal de operación que aparece indicada en la placa de
especificaciones no sea excedida.
Nivel incorrecto o frecuencia del motor, causando así una reducida
velocidad de operación (en caso de utilizarse un motor eléctrico).- Revise el
voltaje del motor y corrija cualquier deficiencia. Refiérase a la placa de
especificaciones del motor.
Sobrecarga.- Reduzca la carga al valor nominal.
Cojinete defectuoso.- Reemplace el cojinete.
Baja velocidad de operación debido a un ajuste incorrecto de la correa (de
utilizarse este tipo de transmisión).- Ajuste la correa. De estar muy gastada,
reemplácela revise que las poleas sean las apropiadas.
Velocidad incorrecta debido a una avería ya sea en el regulador, sistema de
ignición o en el carburador del motor (de utilizarse un motor de explosión).Efectué las revisiones y reparaciones del caso.
POSIBLES CAUSAS CUANDO SE PRODUCE VOLTAJE FLUCTUANTE.
Regulador de voltaje defectuoso.- Revise el regulador. Repárelo o reemplácelo
de estar averiado.
Velocidad fluctuante del motor.- Sise utiliza un motor eléctrico, revise la
frecuencia y el nivel de su voltaje de entrada. En los sets impulsados por motor de
explosión, revise el regulador del motor.
Conexiones internas o de la carga flojas.- Mejore las conexiones.
Generador sobrecargado.- Reduzca la carga al valor nominal
Voltaje de excitación fluctuante.- Revise el circuito de excitación y corrija
cualquier avería.
POSIBLES CAUSAS
EXCESIVO
CUANDO
SE
PRODUCE
VOLTAJE
DE
SALIDA
Excesiva velocidad de operación.- Corrija la velocidad del motor.
Ajuste incorrecto ya sea del reóstato de control del voltaje o del regulador de
voltaje.- Ajuste el reóstato y/o el regulador de voltaje.
105
POSIBLES CAUSAS CUANDO SE PRODUCE SOBRECALENTAMIENTO
Rejillas o ductos de ventilación obstruidas.- limpie las rejillas y los ductos.
Cojinetes secos o defectuosos.- Reemplace los cojinetes averiados.
Acoplamientos desalineados o, en los sets con transmisiones de correa,
excesiva tensión de la correa.- corrija la alineación del acoplamiento o el ajuste
de la correa.
Embobinado del generador en corto circuito o conectado a tierra.- Revise si
existen cortos en los embobinados. Remplace el rotor de estar este defectuoso o
envíelo a la fábrica para que sea reparado.
POSIBLES CAUSAS CUANDO SE PRODUCE VIBRACIÓN
Rodamientos defectuosos o secos.- Reemplace los rodamientos averiados.
Alineamiento incorrecto del generador y el motor.- corrija el alineamiento del
set.
Generador montado de manera defectuosa.- Revise el montaje y corríjalo de
ser necesario.
Transferencia al generador de vibraciones externas.- Aísle el generador de la
fuente de vibración instalado amortiguadores de amortiguadores de vibración,
tanto en las patas del generador como del motor.
106
4.3 INSTRUMENTOS QUE SE UTILIZAN PARA EL MANTENIMIENTO DE UN
GENERADOR ELÉCTRICO.
Amperímetro.- Instrumento que se utiliza para medir el consumo de energía
eléctrica.
Voltímetro.- Instrumento que se utiliza para medir la diferencia de potencial entre
dos (Voltaje).
Megohmetro.- Instrumento para medir la resistencia de aislamiento de los
devanados que están alojados en el estator del generador.
Ohmetro.- Instrumento para medir la resistencia de un conductor eléctrico.
107
4.4 INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS.
Se prevén disminuir los elevados costos eléctricos que se pueden generar en
los procesos tanto internos como externos y así como también disminuir los altos
costos que se puedan generar por mal funcionamiento de los Generadores de
Corriente Alterna de Capacidad Industrial.
Se pueden obtener un número mayor de fases incrementando el número de
bobinas en la armadura, pero en la práctica de la ingeniería eléctrica
108
ANALISIS CRÍTICO DE LOS DIFERENTES ENFOQUES
Durante el desarrollo de la tesina “CRITERIOS DE SELECCIÓN DE
GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA DE CAPACIDAD INDUSTRIAL” se
dejan ver los diferentes puntos de vista u opciones a enfocarse para hacer una
comparación precisa y lograr una optima selección de un generador de acuerdo a
los requerimientos o necesidades.
Estas distintas opciones empiezan a complicar el entendimiento de las personas
que estén abordando este tema. Ya que un autor expone el tema de manera muy
amplia y profunda, con términos científicos que la mayoría de los lectores no
alcanzan a entender claramente. Mientras que por otro lado, hay autores que
plantean y explican el mismo tema de manera mas fácil y practica, a modo que
resulte mas fácil de entender a todo tipo de lectores
Debido a esta situación, con este trabajo se pretende que el lector adquiera un
amplio criterio en la selección de generadores de corriente alterna de capacidad
industrial impulsado por una maquina motriz que en conjunto es llamado equipo
electrógeno, dejando entre ver que es una buena selección debido al tipo de
acoplamiento por ser directo evita vibraciones, y utilizando un motor diesel por ser
redituable en combustible, seguridad y en precio en comparación con otros de
capacidad industrial comercial.
109
CAPITULO III
CONCLUSIONES
De acuerdo a los CRITERIOS DE SELECCIÓN DE GENERADORES DE
CORRIENTE ALTERNA DE CAPACIDAD INDUSTRIAL, se obtuvieron las
siguientes conclusiones:
1. La corriente alterna se utiliza más que la directa, porque su producción y
transporte y la modificación de sus características (diferencia de potencial e
intensidad de la corriente), son más sencillas y baratas.
2. Corriente alterna en la práctica se usa mucho, y se caracteriza porque el
sentido en que los electrones se transmiten o se mueven, se invierte
muchas veces en cada segundo.
3. Este tipo de corriente alterna es ventajosa para la transmisión de potencia
eléctrica, por lo que la mayoría de los generadores eléctricos son de este
tipo.
4. En su forma más simple, un generador de corriente alterna se diferencia de
uno de corriente continua en sólo dos aspectos: los extremos de la bobina
de su armadura están sacados a los anillos colectores sólidos sin
segmentos del árbol del generador en lugar de los conmutadores, y las
bobinas de campo se excitan mediante una fuente externa de corriente
continua más que con el generador en sí.
5. El generador de corriente alterna, envía un señal de salida senoidal con
voltajes de -v a +v y el generador de corriente directa genera una señal de
salida constante no variativa la cual se mantiene en un rango de voltaje.
6. Un generador con una fuente motriz diesel es más duradero que otro tipo
de combustible (gas natural, propano o gasolina).
7. Un generador diesel o grupo electrógeno, tiene un costo de adquisición más
bajo comparado con uno a gas natural.
8. El mantenimiento del grupo electrógeno de combustible diesel también es
más bajo que uno a gasolina o gas natural.
110
9. En cuanto a la seguridad, los Equipos electrógenos también son más
substanciales.
10. El diesel utilizado en un Equipo electrógeno no es inflamable ya que debe
ser comprimido para poder encenderse.
11. Los Equipos electrógenos son más confiables ya que funcionan con
ignición a compresión y los generadores a gas natural con ignición a chispa.
111
BIBLIOGRAFÍA
El Libro Práctico de los Generadores, Transformadores y Motores Eléctricos
Enríquez Harper Gilberto
Editorial Limusa, 2005
Análisis y Diseño de Sistemas Eléctricos para Plantas Industriales
Lazar, Irwin
Limusa, 1988
Proteccion de Sistemas de Potencia e Interruptores
Ravindranath, B
Limusa, 1980
Protecciones en las Instalaciones Eléctricas Evolución y Perspectivas
Paulino Montané Sangrá
Boixareu, 1991
Máquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia
Théodore Wildi, Rodolfo Navarro Salas, Luis Mauro Ortega González
Pearson Educación, 2007
Manual Práctico de Electricidad para Ingenieros
Donald G. Fink, H. Wayne Beaty, John M. Carroll
Reverte, 1984
Máquinas Eléctricas y Transformadores
Irving l. Kosow
Reverte, 1992
Curso Moderno de Máquinas Eléctricas Rotativas;
Manuel Cortes Cherta
Reverte, 1995
Lecciones de Electricidad
Ney - Louis, Jean Ney G Autor Louis Ney G Louis
Marcombo, 1977
ENLACES DE INTERNET :
http://www.ilustrados.com/publicaciones/EEVpEVykApuIOSsOoj.php
http://www.monografias.com/trabajos36/maquinas-electricas/maquinaselectricas2.shtml#maquinsincronicas
http://www.ilustrados.com/publicaciones/EEVpEVykApuIOSsOoj.php
http://www.geocities.com/angoca3/genera/generador.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico_sin_escobillas
http://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_electr%C3%B3geno
http://www.cfe.gob.mx/es/InformacionAlCliente/conocetutarifa/disposiciones
complementarias/2008/6/
http://www.lfc.gob.mx/ttarifaenergia32Pag1
112
REPRESENTACION ESQUEMATICA DE LA LEY DE FARADAY
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ANEXO 1
REPRESENTACION ESQUEMATICA DEL USO DE ARROLLAMIENTOS PARA
GENERAR UN CAMPO MAGNETICO
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ANEXO 2
REPRESENTACION DE LA FORMA DE ONDA SENOIDAL
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ANEXO 3
ROTOR CILÍNDRICO
ROTOR CILINDRICO
ROTOR DE POLOS SALIENTES
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ANEXO 4
ACOPLAMIENTO DE UN GENERADOR DE UN RODAMIENTO AL MOTOR
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ANEXO 5
DESVIACIÓN PERMISIBLE DEL VOLANTE Y DEL REBAJO PARA LOS
DISCOS DE IMPULSIÓN.
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ANEXO 6
PRUEBA DE ALINEACIÓN ANGULAR DE LAS FLECHAS DEL MOTOR Y DEL
GENERADOR DESPUÉS DE INSTALAR EL ACOPLAMIENTO.
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ANEXO 7
CONEXIÓN PARA OBTENER 440/254 VOLTS
CONEXIÓN ESTRELLA SERIE
Unir: 10 con 11 y 12
Conectar 1 a F1
2 a F2
3 a F3
4 con 7
5 con 8
6 con 9
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ANEXO 8
CONEXIÓN PARA OBTENER 220/127 VOLTS
CONEXIÓN ESTRELLA PARALELO
Unir: 4, 5, 6
10,11 y 12
7 con 1
8 con 2
9 con 3
Conectar 1 a L1
2 a L2
3 a L3
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ANEXO 9
CONEXIÓN PARA OBTENER 254 VOLTS
CONEXIÓN DELTA SERIE
Unir: 12 con 1
10 con 2
11 con 3
7 con 4
8 con 5
9 con 6
Conectar F1 a L1
F2 a L2
F3 a L3
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ANEXO 10
CONEXIÓN PARA OBTENER 127 VOLTS
Unir: 1, 7, 6 y 12
2, 8, 4 y 10
3, 9, 5 y 11
Conectar F1 a L1
F2 a L2
F3 a L3
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ANEXO 11
DIAGRAMA DE BLOQUES DEL GENERADOR
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ANEXO 12
DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL CIRCUITO ELECTRICO DEL GENERADOR
C.A. SIN ESCOBILLAS
1.2.3.4.5.6.7.-
Regulador de Voltaje
Inductor de la Excitatriz
Inducido de la Excitatriz
Puente Rectificador
Inductor de Generador
Inducido del Generador
Alimentación al Regulador
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ANEXO 13
DIAGRAMA DE BLOQUES DEL REGULADOR
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ANEXO 14
GENERADOR ELECTRICO ESTACIONARIO
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ANEXO 15
PARTES DEL MOTOR
Sistemas que componen el motor:
a) Sistema de combustible.
b) Sistema de admisión de aire.
c) Sistema de enfriamiento.
d) Sistema de lubricación.
e) Sistema eléctrico.
f) Sistema de arranque.
g) Sistema de protección.
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ANEXO 16
COMPONENTES DEL GENERADOR.
El generador síncrono de corriente alterna esta compuesto de:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Inductor principal.
Inducido principal.
Inductor de la excitatriz.
Inducido de la excitatriz.
Puente rectificador trifásico rotativo.
Regulador de voltaje estático.
Caja de conexiones.
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ANEXO 17
UBICACIÓN TIPICA DE LOS COMPONENTES EN LOS GRUPOS
ELECTROGENOS.
ELEMENTO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
DESCRIPCIÓN
Panel de control
Placa de datos montada en generador
Filtros de aire
Soporte de baterías y baterías
Motor/es de arranque
Alternador
Bomba de combustible
Turbo
Radiador
Guarda del ventilador
Motor de combustión interna
Carter
Bomba para drenar el aceite de carter
Base estructural
Amortiguador
Generador
Interruptor
Regulador de voltaje
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ANEXO 18
SISTEMA DE CONTROL EN MAQUINAS MANUALES (SISTEMA BASICO)
1. Medidor de Amperes (conmutado por selector)
2. Selector para la medición de amperes por fase
3. Llave
4. Medidor de presión de aceite
5. Medidor de temperatura de refrigerante
6. Medidor de amperes de batería
7. Medidor de combustible
8. Horometro
9. Selector para la medición de voltaje por fase
10. Fusibles
11. Medidor de voltaje (conmutador o selector).
12. Medidor de frecuencia.
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ANEXO 19
DIAGRAMA LINEAL DEL MOTOR DE ARRANQUE Y SOLENOIDES
Elementos:
SAA.-Solenoide auxiliar de arranque
SM.-Solenoide de arranque
MA.-Motor de arranque
R2.-Relevador magnético de arranque
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ANEXO 20
DIAGRAMA ELÉCTRICO DEL INTERRUPTOR DE SOBREVELOCIDAD.
C1.-Terminal común del microinterruptor 1
NC1.-Contacto normalmente cerrado del microinterruptor 1
NA1.-Contacto normalmente abierto del microinterruptor 1
NA2.-contacto normalmente abierto del microinterruptor 2
C2.-Terminal del microinterruptor 2
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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA - ELECTRICA
TESINA “CRITERIOS DE SELECCIÓN DE GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA DE
CAPACIDAD INDUSTRIAL”
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ARTURO IVAN GONZALEZ PONCE
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ESCALA
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ANEXO 21
LOCALIZACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL CONTROL MAESTRO
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ANEXO 22
DIAGRAMA ELÉCTRICO DEL CIRCUITO DE ARRANQUE Y PARO DEL
MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
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ANEXO 23
DIAGRAMA ELÉCTRICO DEL CIRCUITO DE ARRANQUE Y PARO DEL
MOTOR DE COMBUSTIÓN ELÉCTRICA
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ANEXO 24
DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE UN SISTEMA ALIMENTADO DE LA LÍNEA
GENERAL Y DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA A TRAVÉS DE UN
INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA.
INTERRUPTOR DE
TRANSFERENCIA
PLANTA
DE
EMERGENCIA
ALIMENTACIÓN
NORMAL
CARGA
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ANEXO 25
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
e)
e)
TRANSFERENCIA ABB INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICOS
TRANSFERENCIA ABB CONTACTORES
TRANSFERENCIA THOMSON INTERRUPTORES TERMOMAGNÉTICOS
TRANSFERENCIA ABB INTERRUPTORES ELECTROMAGNÉTICOS
TRANSFERENCIA MASTERPACT INTERRUPTORES
ELECTROMAGNÉTICOS
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ANEXO 26
DIAGRAMA DE ALAMBRADO DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN
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ANEXO 27
DIAGRAMA LINEAL DEL INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA
ELECTROMAGNÉTICO EN AIRE
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ANEXO 28
SUPERVISOR DE VOLTAJE MODELO BCH-A1
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ANEXO 29
PROCEDIMIENTO DE AJUSTE:
1.-
2.
CONEXIÓN PARA 2 FASES, SE UNEN LAS TERRMINALES L2 CON L3.
CONEXIÓN PARA UNA FASE. SE UNEN LAS TERMINALES L1, L2 Y L3
CONEXIÓN TRIFÁSICA
EN CUALQUIER TIPO DE CONEXIÓN, EL VOLTAJE ENTRE LINEA Y TIERRA
NUNCA DEBERA DE SER MAYOR DE 160 VOLTS.
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ANEXO 30
SENSITIVO DE VOLTAJE MOD. SBA-D220
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ANEXO 31
DIAGRAMA LINEAL DEL CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA Y
PARO.
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ANEXO 32
a)
d)
b)
e)
c)
f)
LOS INSTRUMENTOS QUE SE PROPORCIONAN
ELECTRÓGENOS SON:
a) VÓLTMETRO.
b) AMPÉRMETRO
c) FRECUENCÍMETRO
d) HOROMETRO
e) CONMUTADOR AMPÉRMETRO.
f) CONMUTADOR VÓLTMETRO.
EN
LOS
GRUPOS
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ANEXO 33
APÉNDICE A
APÉNDICE B
FACTOR DE CORRECCIÓN POR ALTITUD DE TEMPERATURAS
SUPERIOR A LOS 1000 °C
FACTOR DE CORRECCIÓN EN AMBIENTES DE TEMPERATURAS
SUPERIOR A LOS 40 °C
APÉNDICE C
Factor de potencia 80 %
8
6.4
208
V
17.5
9.4
7.5
26.1
12.5
10
34.7
33
30.1
19.2
18.2
16.6
16.2
15.1
12
18.7
15
52
49.5
45
28.8
27.3
24.9
24.4
22.5
18
kVa
kW
220
V
16.5
24.7
15.2
380
V
9.6
400
V
9.1
440
V
8.3
450
V
8.1
480
V
7.6
600
V
6.1
22.6
14.3
13.6
12.3
12
11.3
9.1
240V
2400
V
3300
V
4160
V
25
20
69.5
66
60.2
38.4
36.4
33.2
30.1
24
6
4.4
3.5
31.3
37.5
25
30
87
104
82.5
99
75.5
90.3
48
57.6
45.5
54.6
41.5
49.8
40.5
48.7
37.8
45.2
30
36
7.5
9.1
5.5
6.6
50
40
139
132
120
77
73
66.5
65
60
48
12.1
8.8
7
62.5
75
93.8
100
125
156
187
219
250
312
375
438
500
625
750
875
100
0
112
5
125
0
156
3
187
5
218
8
250
0
281
2
313
0
375
0
437
5
50
60
75
80
100
125
150
175
200
250
300
350
400
500
600
700
173
208
261
278
347
433
520
608
694
866
1040
1220
1390
1735
2080
2430
165
198
247
264
330
413
495
577
660
825
990
1155
1320
1650
1980
2310
152
181
226
240
301
375
450
527
601
751
903
1053
1203
1504
1803
2104
96
115
143
154
192
240
288
335
384
480
576
672
770
960
1150
1344
91
109
136
146
182
228
273
318
364
455
546
637
730
910
1090
1274
83
99.6
123
133
166
208
249
289
332
415
498
581
665
830
996
1162
81
97.5
120
130
162
204
244
283
324
405
487
568
650
810
975
1136
76
91
113
120
150
188
225
264
301
376
451
527
602
752
902
1052
61
72
90
96
120
150
180
211
241
300
361
422
481
602
721
842
15.1
18.1
22.6
21.1
30
38
45
53
60
75
90
105
120
150
180
210
10.9
13.1
16.4
17.6
21.8
27.3
33
38
44
55
66
77
88
109
131
153
8.7
10.5
13
13.9
17.5
22
26
31
35
43
52
61
69
87
104
121
800
2780
2640
2405
1540
1460
1330
1300
1203
962
241
176
139
900
3120
2970
2709
1730
1640
1495
1460
1354
1082
271
197
156
3470
3300
3009
1920
1820
1660
1620
1504
1202
301
218
174
4350
4130
3765
2400
2280
2080
2040
1885
1503
376
273
218
5205
4950
4520
2880
2730
2490
2440
2260
1805
452
327
261
5280
3350
3180
2890
2830
2640
2106
528
380
304
6020
3840
3640
3320
3240
3015
2405
602
436
348
6780
4320
4095
3735
3645
3400
2710
678
491
392
7520
4800
4560
4160
4080
3765
3005
752
546
435
9040
5760
5460
4980
4880
4525
3610
904
654
522
1055
0
6700
6360
5780
5660
5285
4220
1055
760
610
100
0
125
0
150
0
175
0
200
0
225
0
250
0
300
0
350
0
4.4
5.2
500
0
400
0
1204
0
7680
7280
6640
6480
6035
4810
1204
872
695
145
APÉNDICE D
Potencia
indicada
En Hp
1/20
1/16
1/8
1/6
1/4
1/3
0.50
0.75
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
5.00
7.00
7.50
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
40.00
50.00
* EQUIVALENCIA DE MOTORES ELÉCTRICOS
Comisión Federal de
LUZ Y FUERZA DEL
Electricidad
CENTRO, S. A.
Motores
Motores
Monofásicos
Trifásicos
Monofásicos
Trifásicos
watts
watts
watts
watts
60
60
80
80
150
150
202
202
293
264
293
264
395
355
395
355
527
507
527
507
780
740
780
740
993
953
993
953
1 480
1 418
1480
1418
1 935
1 844
1935
1844
2 390
2 290
2390
2 290
2 766
2 726
2766
2 726
3 182
3 182
4 490
4 490
6 293
6 293
6 577
6 577
8 674
8 674
12 860
12 860
16 953
16 953
21 188
21 188
24 725
24 725
32 609
32 609
40 756
40 756
Para motores de más de 50 HP, multiplíquense los HP por 800 watts para obtenes
la carga a considerar
* Equivalencias correspondientes a páginas Web de dichas compañías proveedoras de luz.