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Manual de Aplicación

Conjuntos Generadores enfriados con Líquido

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ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

GARANTÍA 1 – INTRODUCCIÓN Generalidades Acerca de Este Manual Manuales Relacionados a la Aplicación Seguridad 2 – DISEÑO PRELIMINAR Generalidades Requerimientos de Potencia Requerimientos Generales Requerimientos Específicos Tipos y Capacidades del Sistema El Diagrama Unifilar Lineamientos para los Rangos de Potencia del Conjunto Generador Potencia En Espera Potencia Primaria Potencia de Carga Base (Potencia Continua) Dimensionamiento Consideraciones de la Ubicación Consideraciones para la Ubicación en el Exterior Consideraciones para la Ubicación en el Interior Consideraciones para la Selección del Combustible Combustible Diesel Combustible Biodiesel Gas natural LPG (Gas Licuado de Petróleo) Gasolina Combustibles Sustitutos Consideraciones Ambientales Ruido y Tratamiento del Ruido Niveles y Regulaciones del Ruido Regulaciones para las Emisiones del Escape del Motor Regulaciones para el Almacenamiento del Combustible Protección contra Incendios Cuestionario del Diseño Preliminar 3 – IMPACTO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN LA DIMENSIÓN DEL GENERADOR Generalidades Aplicaciones y Rangos de Servicio Rangos de Servicio del Conjunto Generador Aplicaciones Obligatorias y Opcionales Entendiendo las Cargas Requerimientos de Arranque y funcionamiento de las Cargas Secuenciado la carga por pasos Tipos de Cargas Características de la Carga

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Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

4 – SELECCIÓN DEL EQUIPO Generalidades Alternadores Voltaje Aislamiento y Capacidades Devanados y Conexiones Fundamentos y Excitación Motores Gobernadores Sistemas de Arranque del Motor Controles Basados en Relevadores Con Base Electrónica (Microprocesador) Electrónicos de “Autoridad Total” Opciones de Control Accesorios y Opciones Seguridades de los controles y Anunciadores Interruptores de Circuito de la Línea Principal Baterías y Cargadores de Batería Sistemas de Escape y Silenciadores Casetas (Cabinas) Configuraciones de Enfriamiento y Ventilación Alternas Sistemas de Mantenimiento del Nivel de Aceite Lubricante Dispositivos de Calentamiento para Conjuntos Generadores En Espera Tanques de Combustible (Diesel) Montaje de Aisladores de Vibración Equipo de Conmutación de Energía Necesidades Adicionales del Equipo 5 – DISEÑO ELÉCTRICO Generalidades Diseños Típicos del Sistema Eléctrico Lineamientos Generales Requerimientos Recomendaciones Sistemas Típicos de Bajo Voltaje Sistemas Típicos de Medio y Alto Voltaje Elegir un Transformador para el Generador Generadores Sencillos versus Paralelos Sistemas Combinados de Generador y Servicios Distribución de Energía Conexiones Eléctricas Generalidades Conexiones de Energía CA al Generador Conductores de Energía CA Carga con Factor de Potencia Adelantado Rev. mayo 2010

4-3 4-3 4-3 4-3 4-3 4-5 4-5 4-11 4-11 4-11 4-13 4-13 4-14 4-14 4-15 4-15 4-15 4-15 4-16 4-17 4-18 4-18 4-19 4-19 4-21 4-22 4-22 4-23 5-3 5-3 5-3 5-3 5-4 5-4 5-5 5-7 5-8 5-12 5-14 5-16 5-17 5-17 5-18 5-19 5-21

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Aterrizado del Sistema y el Equipo Coordinación Selectiva Falla y Protección de Sobre-Corriente con Conjuntos Generadores Dimensionar un Interruptor de Circuito del Generador de Línea Principal Fuentes del Conjunto Generador Protección de Sobrecargas de los Generadores Voltaje Medio, Todas las Aplicaciones 6 – DISEÑO MECÁNICO Cimentación y Montaje Montaje del Generador y Aislamiento de Vibraciones Medidas de la Cimentación Cimentación para el Aislamiento de la Vibración Aisladores de Vibración Resistencia a Terremotos Protección Contra Tirones del Cableado de Energía y Control Sistema de Escape Lineamientos Generales del Sistema de Escape Cálculo del Sistema de Escape Enfriamiento del Motor Requisitos Recomendaciones Generalidades Tipos de Sistemas de Enfriamiento Sistemas de Enfriamiento Suministrados de Planta Sistemas de Enfriamiento Suministrados No-de-Planta Refrigerante Altitud y Temperatura Ambiente Enfriamiento del Alternador Obstrucción del Sistema de Enfriamiento Calidad del Servicio Aplicaciones Móviles Enfriamiento del Motor Radiador Montado en Patín Radiador Remoto Sistema de Radiador Remoto con Tipo de Deaereación Radiador Remoto con Bomba de Enfriamiento Auxiliar Radiador Remoto con Pozo Caliente Enfriamiento del Motor de Circuito Múltiple – Radiadores Remotos Radiadores para Aplicaciones de Radiador Remoto Enfriamiento de Combustible con Radiadores Remotos Cálculos de Dimensionamiento para Tubería de Enfriamiento Ventilación Generalidades Requisitos Recomendaciones

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5-22 5-23 5-25 5-25 5-26 5-27 5-30 6-5 6-5 6-5 6-5 6-6 6-7 6-9 6-9 6-9 6-9 6-12 6-15 6-15 6-17 6-17 6-18 6-19 6-19 6-29 6-31 6-31 6-31 6-32 6-32 6-32 6-33 6-33 6-35 6-35 6-36 6-37 6-38 6-40 6-41 6-42 6-42 6-43 6-43


Determinando los Requisitos de Flujo de Aire Requisitos del Diseño de Entrada y Salida de la Ventilación del Cuarto Calculando el Área de Flujo Efectivo de Entrada/Salida Lineamientos para el Diseño de la Entrada y la Salida Presión Negativa en el Cuarto del Conjunto Generador Ventilación del Cárter del Motor Restricción del Flujo de Aire Ventilando Conjuntos Generadores Múltiples Operación de las Persianas Muros de Bloqueo Filtrado del Aire de Ventilación Altitud y Temperatura Ambiente Verificación del Sistema Lineamientos Generales Cálculos del Flujo de Aire Prueba en Campo de los Sistemas de Ventilación Ventilación del Radiador Montado en el Patín Ventilación con Aplicaciones de Intercambiador de Calor o Radiador Remoto Ejemplo del Cálculo del Flujo de Aire de Ventilación Suministro de Combustible Suministro de Combustible Diesel Tubería de Combustible Diesel Tanque de Combustible Sub-Base Tanques de Día Suministro de Combustible Gaseoso Calidad del Combustible Gaseoso Diseño del Sistema de Combustible del Conjunto Generador Diseño del Sistema de Combustible del Sitio Cálculos de Presión del Combustible Sistema de Combustible Gaseoso Reducir el Ruido en Aplicaciones del Conjunto Generador La Ciencia del Ruido Ruido del Conjunto Generador Estructura de Reducción – Ruido Transmitido Reducir el Ruido en el Aire Casetas con Atenuación del Sonido (Cabinas) Desempeño del Silenciador del Escape Protección Contra Incendios Diseño del Cuarto del Equipo Consideraciones Generales Instalaciones Arriba del Techo

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6-47 6-47 6-48 6-49 6-49 6-50 6-50 6-51 6-52 6-52 6-52 6-53 6-53 6-54 6-55 6-56 6-56 6-58 6-58 6-59 6-59 6-65 6-66 6-66 6-66 6-67 6-69 6-69 6-71 6-73 6-73 6-75 6-76 6-76 6-76 6-77 6-77 6-78 6-78 6-79

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7 – Cuestionario de Salud, Seguridad y Medio Ambiente

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Cuestionario para el Proyecto e Instalación

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Cuestionarios de Instalación – Abierto

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Cuestionarios de Instalación – Cerrado

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Cuestionario de Pre - Arranque

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Cuestionario de Arranque

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APÉNDICE A Dimensionamiento de Conjuntos Generadores con GenSizet Generalidades Parámetros del Proyecto Metiendo las Cargas Definición de Términos Cálculos Detallados de la Carga Cálculos Misceláneos de la Carga Metiendo las Cargas en Pasos Consideraciones de los Pasos de la Carga Lineamientos de la Secuencia en Pasos Recomendaciones y Reportes Reportes APÉNDICE B Arranque del Motor con Voltaje Reducido Una Comparación de los Métodos para el Arranque del Motor Arranque del Motor con Voltaje Pleno Arranque del Motor con Autotransformador, Transición Abierta Arranque del Motor con Autotransformador, Transición Cerrada Arranque del Motor con Reactor, Transición Cerrada Arranque del Motor con Resistencia, Transición Cerrada Arranque del Motor Delta-Estrella, Transición Cerrada Arranque del Motor con Devanado Partido, Transición Cerrada Arranque del Motor con Rotor Devanado Arranque del Motor Síncrono Nota de Aplicación General APÉNDICE C Voltajes y Suministros Mundiales APÉNDICE D Fórmulas Útiles APÉNDICE E Mantenimiento y Servicio Diario Semanal Mensual Semestral Anual APÉNDICE F Códigos y Estándares Estándares de Productos Relacionados Modificación de Productos APÉNDICE G Glosario APÉNDICE H Lista de Figuras APÉNDICE I Lista de Tablas Rev. mayo 2010

A-3 A-3 A-3 A-4 A-6 A-7 A-8 A-11 A-12 A-12 A-12 A-13 A-17 B-2 B-2 B-2 B-2 B-3 B-3 B-4 B-4 B-5 B-5 B-6 B-6 B-7 C-2 C-2 D-2 D-2 E-2 E-2 E-2 E-2 E-2 E-3 E-3 F-2 F-2 F-2 F-2 G-2 G-2 H-2 H-2 I-1 I-2

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Garantía Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Garantía: Este manual se publica únicamente para propósitos de información y no debe considerarse que incluya todo. Si se requiere de más información, consulte a Cummins Power Generation. La venta del producto mostrado o descrito en esta literatura está sujeta a los términos y condiciones descritos en las políticas apropiadas de venta de Cummins Power Generation u otros convenios contractuales entre las partes. Esta literatura no está pensada para ningún contrato ni lo amplía o se agrega a él. La única fuente que gobierna los derechos y reparaciones de cualquier comprador de este equipo es el contrato entre el comprador y Cummins Power Generation.

En ningún caso Cummins Power Generation será responsable con el cliente o el usuario en el contrato, de agravio (incluyendo negligencia), estricta responsabilidad legal o por otro lado de ningún daño especial, indirecto, incidental o resultante o pérdida sea la que fuere, incluyendo pero no limitado al daño o pérdida del uso del equipo, planta o sistema de potencia, costo o capital, pérdida de potencia, gastos adicionales en el uso de instalaciones de energía existentes, o reclamaciones contra el comprador o usuario por sus clientes resultantes del uso de la información, recomendaciones y descripciones contenidas en la presente.

NO SE HACE NINGUNA GARANTÍA, EXPRESA O IMPLÍCITA, INCLUYENDO LAS GARANTÍAS DE COMPATIBILIDAD PARA UN PROPÓSITO O COMERCIALIZACIÓN EN PARTICULAR, O LAS GARANTÍAS QUE SURJAN DEL CURSO DEL TRATO O USO, CON RELACIÓN A LA INFORMACIÓN, RECOMENDACIONES Y DESCRIPCIONES CONTENIDAS EN EL PRESENTE. Cada cliente es responsable del diseño y funcionamiento de los sistemas de su edificio. No podemos garantizar que las especificaciones de los productos de Cummins Power Generation son los apropiados y suficientes para sus propósitos. Usted debe estar satisfecho en cuanto a ese punto.

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CAPÍTULO 1 ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

1 – INTRODUCCIÓN Generalidades Acerca de Este Manual Manuales de Aplicación Relacionados Seguridad

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1 - INTRODUCCIÓN Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Generalidades El mundo está haciendo más y más dependiente de la electricidad. Los suministros de energía eléctrica son críticos casi para cualquier instalación y un suministro eléctrico confiable es vital a un número de instalaciones en aumento. Las instalaciones como los grandes edificios de oficinas y plantas, así como las instalaciones de telecomunicaciones, centros de datos y proveedores de servicio de Internet, dependen que la energía eléctrica esté disponible las 24 horas del día, siete días a la semana esencialmente sin interrupciones. Esta necesidad también está estimulada por la continua proliferación de computadoras electrónicas para el procesamiento de datos, control de procesos, sistemas de apoyo a la vida y las comunicaciones mundiales – de las cuales todas exigen un flujo continuo e ininterrumpido de energía eléctrica. Más allá de las preocupaciones por la confiabilidad, existen incentivos económicos en crecimiento que favorecen la instalación de conjuntos moto-generadores en el lugar. Como resultado, los conjuntos moto-generadores rutinariamente están siendo especificados para la construcción de edificios nuevos así como para actualizaciones. Proporcionan energía de emergencia en el caso de la falla del servicio de energía y se pueden usar para reducir el costo de la electricidad donde la estructura y política de la tarifa del servicio local, los hacen una opción viable. Debido a su importante papel, los conjuntos generadores deben especificarse y aplicarse de tal manera que proporcionen energía eléctrica confiable de la calidad y capacidad requeridas.

Acerca de este Manual Este manual describe la especificación y la aplicación de conjuntos generadores estacionarios, enfriados con líquido, a diesel y encendidos por chispa – conocidos en este manual como “conjuntos generadores”. Este manual consiste de siete secciones principales: Diseño Preliminar, Impacto de la Carga Eléctrica en el Dimensionamiento del Generador, Selección del Equipo, Diseño Eléctrico, Diseño Mecánico y el Apéndice.

El suministro eléctrico de energía primaria, tanto para comunidades remotas que no tienen el servicio de la red de energía eléctrica comercial, como para aquellos sitios donde la red de energía comercial por alguna razón no está disponible por periodos prolongados, también se está convirtiendo en un requisito, en lugar de un lujo, para muchos usuarios.

El Diseño Eléctrico cubre el diseño de la instalación del generador y los sistemas eléctricos relacionados, su interfaz con las instalaciones junto con los tópicos de la protección a la carga y al generador. El diseño eléctrico y la planeación del sistema de generación en el sitio es crítico para la operación apropiada del sistema y su confiabilidad.

El Diseño Preliminar describe las consideraciones preliminares para un proyecto de conjunto generador. Los requisitos para el equipo y la instalación varían dependiendo de las razones para tener el conjunto generador y la intención de su uso. Cuando se diseña una instalación de conjunto generador, revisar y entender estas razones es útil como el punto de inicio para el diseño del sistema y las opciones del equipo. El Impacto de la Carga Eléctrica en el Dimensionamiento del Generador explica los varios tipos de carga, sus características y su impacto en el tamaño del generador, operación y opciones de equipo del conjunto generador. También se cubre el tópico de la secuencia de la conexión de la carga. La Selección del Equipo explica las partes fundamentales de un conjunto generador y el equipo relacionado, sus funciones y las interrelaciones y los criterios para las opciones. Se tratan las características funcionales, los criterios para las opciones y el equipo opcional necesario.

Sin importar para qué se piensa usar la energía en el sitio, la confiabilidad del servicio del equipo en el sitio, el desempeño y la efectividad en costos son preocupaciones primarias de los usuarios. El propósito de este manual es el de proporcionar una guía para los diseñadores del sistema y las instalaciones para la selección del equipo apropiado para una instalación específica y, el diseño de las instalaciones, para que se satisfagan las necesidades de estos sistemas comunes.

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El Diseño Mecánico cubre el diseño de la instalación del conjunto generador y los sistemas mecánicos relacionados junto con su interfaz con las instalaciones. El diseño mecánico y la planeación del sistema de generación en el sitio es crítico para la operación del sistema y su confiabilidad. Los tópicos incluyen la cimentación y el montaje, sistemas de escape, sistemas de enfriamiento, ventilación, sistemas de combustible, reducción del ruido, protección contra incendios y el cuarto del equipo. El Apéndice contiene numerosos tópicos útiles que incluyen un resumen del programa para el dimensionamiento GenSize™ y el contenido del Power Suite. También se incluye una exposición del arranque del motor a voltaje reducido y útiles referencias de los voltajes en el mundo, referencias de mantenimiento, fórmulas, referencias de Códigos y Estándares y un glosario de términos. Este manual describe la aplicación de generadores estacionarios. Este manual no cubre la aplicación de generadores comerciales diseñados como estacionarios en aplicaciones móviles, los cuales generalmente se consideran ser una aplicación no anunciada. Cummins Power Generation (CPG) no aprueba ninguna aplicación móvil de sus generadores comerciales excepto en aquellas aplicaciones específicamente diseñadas y probadas por CPG. Si los distribuidores o clientes de CPG desean aplicar los generadores comerciales diseñados como estacionarios en otras aplicaciones móviles, entonces deben hacerlo sólo después de un extenso análisis, prueba y clara comunicación con el cliente usuario final con relación a las posibles limitaciones en la vida de uso o de diseño del generador. CPG no puede asegurar que los atributos del producto son los propios y suficientes para las aplicaciones móviles del cliente, por lo tanto, cada cliente debe quedar satisfecho por sí mismo en ese punto. Cada cliente es responsable del diseño y funcionamiento de su propia aplicación e instalación.

Manuales Relacionados a la Aplicación Toda instalación de conjunto generador requiere del equipo de transferencia de energía, bien sea interruptores de transferencia o conmutadores de paralelismo. El sistema apropiado para el trabajo y su aplicación apropiada son cruciales para obtener una operación confiable y segura. Los siguientes manuales de aplicación de Cummins Power Generation tratan los aspectos relacionados a los sistemas de energía en emergencia. Puesto que estos manuales cubren aspectos que exigen de decisiones que deben tomarse a principios del proceso del diseño, deberán revisarse junto con este manual. Manual de Aplicación T–011–Sistemas de Transferencia de Potencia Automáticos. Muchas aplicaciones utilizan múltiples fuentes de energía para mejorar la confiabilidad del sistema de energía eléctrica. Éstos a menudo incluyen tanto el servicio de la red pública como el conjunto generador para las cargas críticas. El T–011 cubre lo diferentes tipos de sistemas de transferencia de energía disponibles y las consideraciones para su uso y aplicación. Una cuidadosa consideración del sistema de conmutación de energía al inicio del proyecto le permitirá al diseñador ofrecer el servicio viable más económico y más confiable al usuario de las instalaciones. Manual de Aplicación T–016–Paralelismo y Conmutador de Paralelismo. El equipo de paralelismo hace que dos o más conjuntos generadores se comporten como un conjunto grande. Esto puede ser ventajoso económicamente, en especial cuando la carga total es mayor a 1000 kW. La decisión de usar conjuntos en paralelo debe hacerse en las etapas oportunas del diseño, especialmente si el espacio y la necesidad de expansiones futuras son factores críticos.

Una barra negra colocada a la izquierda del párrafo es una señal que el texto en ese párrafo ha cambiado o que el párrafo es nuevo desde la última versión.

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Seguridad La seguridad debe ser la preocupación primaria del ingeniero diseñador de las instalaciones. La seguridad involucra dos aspectos: la operación segura del propio conjunto generador (y sus accesorios) y la operación confiable del sistema. La operación confiable del sistema se refiere a la seguridad porque el equipo que afecta la vida y la salud a menudo depende del conjunto generador — como los sistemas de apoyo a la vida de los hospitales, iluminación de egreso de emergencia, ventiladores del edificio, elevadores, bombas contra incendio, vigilancia y comunicaciones. Consulte la sección de Referencias Técnicas para obtener información sobre los códigos eléctricos y de incendio para Norte América, Centroamérica y Europa. Los estándares y, los códigos en que se hace referencia a ellos, se actualizan periódicamente, exigiendo una revisión continua. El acatamiento de todos los códigos pertinentes es la responsabilidad del ingeniero de diseño de las instalaciones. Por ejemplo, algunas áreas pueden exigir un certificado de necesidad, permiso de uso del suelo, permiso de construcción u otros certificados específicos del sitio. Asegúrese de revisar con las autoridades gubernamentales locales al principio del proceso de planeación.

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NOTA: Si bien la información en este manual y los relacionados están pensados que sean exactos y útiles, no existe sustituto para el juicio de un profesional de diseño de instalaciones apto y con experiencia. Todo usuario final debe determinar si el conjunto generador seleccionado y el sistema de emergencia/enespera es apropiado o no para la aplicación.

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2 – DISEÑO PRELIMINAR Generalidades Requerimientos de Energía Requerimientos Generales Requerimiento Específicos Tipos de Sistemas y Rangos Sistemas de Emergencia Standby Requeridos Legalmente Standby Opcional Potencia Primaria Rasurado de Picos Recorte de Tarifa Carga Base Continua Co- Generación El Diagrama Unifilar Lineamientos para los Rangos de Potencia del Conjunto Generador Potencia Standby Potencia Primaria Potencia Primaria con tiempo Ilimitado de horas Potencia Primaria con tiempo Limitado de horas Potencia de Carga Base (Potencia Continua) Dimensionamiento Consideraciones para la Ubicación Consideraciones para la Ubicación en el Exterior Consideraciones para la Ubicación en el Interior Consideraciones para la Selección del Combustible Combustible Diesel Combustible Biodiesel Gas natural LPG (Gas Licuado de Petróleo) Gasolina Combustibles Sustitutos Consideraciones Ambientales Ruido y Tratamiento del Ruido Niveles y Regulaciones del Ruido Regulaciones para las Emisiones del Escape del Motor Regulaciones para el Almacenamiento del Combustible Protección contra Incendios Cuestionario del Diseño Preliminar

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2 - DISEÑO PRELIMINAR Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Generalidades Diseñar una instalación para un conjunto generador exige considerar los requerimientos del equipo y la instalación. Éstos varían dependiendo de las razones para tener el conjunto generador y la intención de su uso. Revisar y entender estas razones es un punto de inicio apropiado para las opciones de diseño y equipo del sistema.

Iluminación: Iluminación de salida para la evacuación, señales de salida iluminadas, iluminación de seguridad, luces de advertencia, iluminación en salas de operación, iluminación en elevadores, iluminación del cuarto del generador, etc.

Requerimientos de Potencia

Transporte: Elevadores para el uso del departamento de bomberos.

Requerimientos Generales La necesidad de generación de electricidad en el sitio de emergencia y Standby normalmente es inducida por instalaciones obligatorias para satisfacer los requerimientos del código de construcción y/o el riesgo de pérdida económica debida a la pérdida de la energía eléctrica. Las instalaciones obligatorias para energía de emergencia y Standby, acatan desde los requerimientos del código de construcción a los que hacen referencia los reglamentos de las autoridades federales, estatales, locales hasta de cualquier otro gobierno. Estas instalaciones se justifican en base a la seguridad de la vida humana, donde la pérdida del suministro de energía normal representaría peligros para la seguridad de la vida o la salud. Las instalaciones voluntarias de energía Standby por razones económicas típicamente se justifican con la atenuación del riesgo de la pérdida de servicios, datos y otros activos valiosos. Las instalaciones obligatorias y voluntarias de la generación en el sitio se pueden justificar en base a la reducción favorable de tarifas ofrecidas por los servicios eléctricos. El mismo sistema de generación en el sitio pueden usarse para ambas de estas necesidades generales, con tal que las necesidades de la seguridad de la vida tengan prioridad, p.ej. la capacidad del generador y las disposiciones de transferencia de carga. Requerimientos Específicos Una amplia gama de requerimientos específicos resultan en la necesidad de sistemas de generación de electricidad en el sitio. Algunas necesidades comunes se describen enseguida.

Energía de Control: Energía para el control de calderas, compresores de aire y otros equipos con funciones críticas.

Sistemas Mecánicos: Control de humo y ventiladores de presurización, tratamiento de agua residual, etc. Calentamiento: Calor critico para procesos. Refrigeración: Bancos de sangre, almacenamiento de alimentos, etc. Producción: Energía crítica para procesos en laboratorios, procesos de producción farmacéutica, etc. Acondicionamiento del Espacio: Enfriamiento para cuartos de equipo de computación, enfriamiento y calentamiento para gente vulnerable, ventilación de atmósferas peligrosas, ventilación de contaminantes o contaminación biológica, etc. Protección Contra Incendios: Bombas contra incendio, bombas de baja presión, alarmas y anuncios. Procesamiento de Datos: Sistemas UPS y de enfriamiento para evitar la pérdida de datos, pérdida de memoria, corrupción del programa. Apoyo a la Vida: Hospitales, casas de cuidado y otras instalaciones al cuidado de la salud. Sistemas de Comunicaciones: Servicio de emergencia (911), policía y estaciones de bomberos, sistemas de llamado público en edificios altos, etc. Sistemas de Señales: Control de Tránsito de ferrocarriles, barcos y aéreo.

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Tipos y Capacidades del Sistema Los sistemas de generación de energía en el sitio se pueden clasificar por el tipo y la capacidad del equipo de generación. El equipo de generación se clasifica usando las capacidades en-emergencia, primaria y continúa. Las definiciones de las capacidades son importantes para entender cuando aplicar el equipo. Por favor consulte los lineamientos de capacidad que siguen. El tipo del sistema de generación en el sitio y la capacidad apropiada a usar se basa en la aplicación. Vea la Tabla 2-1 y las descripciones de lo siguiente. Sistemas de Emergencia Los sistemas de emergencia generalmente se instalan según se exijan para la seguridad pública y sean obligatorios por ley. Típicamente están pensados para proporcionar energía e iluminación por periodos cortos para tres propósitos: permitir una evacuación segura de edificios, para equipo de apoyo a la vida y crítico para gente vulnerable o para sistemas de comunicaciones críticos e instalaciones usadas para seguridad pública. Los requisitos del código típicamente especifican la carga mínima del equipo al que se le va a dar servicio. Standby Exigido Legalmente Los sistemas Standby legalmente exigidos, generalmente se instalan como lo ordenan los requisitos legales para la seguridad pública. Estos sistemas típicamente están pensados para proporcionar energía e iluminación por periodos cortos donde son necesarios para evitar peligros o para facilitar las operaciones de combate de incendios. Los requisitos del código normalmente especifican la carga mínima del equipo al que se le va a dar servicio. Standby Opcional Los sistemas Standby opcionales generalmente se instalan donde la seguridad no está en riesgo, pero la pérdida de energía podría causar una pérdida económica comercial o de ingresos, interrumpir un proceso crítico o causar una inconveniencia o incomodidad. Estos sistemas típicamente se instalan en centros de datos, granjas, edificios comerciales e industriales y residencias. Al propietario del sistema se le permite seleccionar las cargas que se conectaran al sistema. Además de proporcionar una fuente de energía Standby en caso de la pérdida de un suministro de energía normal, los sistemas de generación en-sitio también se usan para los siguientes propósitos.

Potencia Primaria Las instalaciones de potencia primaria usan la generación ensitio en lugar de un suministro de red pública, típicamente donde no se dispone de la energía de servicio. Un sencillo sistema de energía primaria utiliza cuando menos dos conjuntos generadores y un interruptor de transferencia para transferir el suministro a las cargas entre ellos. Uno u otro de los conjuntos generadores opera continuamente con una carga variable y el segundo conjunto generador sirve como respaldo en caso de una falla y para permitir el tiempo muerto para el mantenimiento requerido. Un reloj de conmutación entre el interruptor de transferencia alterna el conjunto generador líder a un intervalo predeterminado. Rasurado de Picos Las instalaciones para el rasurado de picos utilizan la generación en-sitio para reducir o allanar los picos de electricidad con el propósito de ahorrar dinero en los cargos por demanda de energía. Los sistemas de rasurado de picos requieren de un controlador que arranque y opere el generador en-sitio en los momentos apropiados para allanar las demandas pico del usuario. La generación instalada para propósitos Standby también puede usarse para el rasurado de picos. Reducción de Tarifa Las instalaciones para reducción de la tarifa usan generación en-sitio de acuerdo con los convenios de la tarifa de energía eléctrica con los servicios de electricidad públicos. A cambio de tarifas de energía favorables el usuario conviene operar los generadores y asume una cantidad de carga (kW) especificada por año. La generación instalada para propósitos de Standby también puede usarse para la reducción de tarifa. Carga de Base Continua Las instalaciones para carga de base continua usan generación en-sitio para suministrar energía (kW) constante típicamente por medio de equipo de interconexión con una red de servicio. Estas instalaciones normalmente son de los servicios de electricidad o están bajo su control. Co-Generación A menudo, la generación para carga de base continua se usa en la aplicación de Co-Generación. Puesto simplemente, la Co-Generación utiliza tanto la generación de electricidad directa como el calor de los desechos del escape para sustituir la Rev. mayo 2010

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energía suministrada por el servicio público. El calor de desecho se captura y cualquiera de los dos se usa directamente o se convierte en electricidad.

y/o al darle servicio al sistema. Estos diagramas describen los componentes principales como generador(es), equipo de transferencia de energía, relevadores de protección, protección a sobre-corriente y el esquema de conexiones en general. Debe desarrollarse un diagrama unifilar tan pronto como sea posible durante la planeación del proyecto para ayudar en el diseño del sistema. La Figura 2-1 es un diagrama unifilar típico de un sistema de generación básico. Lineamientos para los Rangos de Potencia del Conjunto Generador Los rangos de potencia de los conjuntos generadores las publican los fabricantes11. Estos rangos describen las condiciones máximas permisibles de carga de un conjunto generador. El conjunto generador ofrece un desempeño y vida aceptables (tiempo entre reparaciones) cuando se aplica de acuerdo con las capacidades publicadas. También es importante operar los conjuntos generadores a una carga mínima suficiente para lograr las temperaturas normales y quemar apropiadamente el combustible. Cummins Power Generation recomienda que un conjunto generador se opere a un mínimo del 30% de su capacidad mostrada en la placa de datos. Las siguientes explicaciones describen los tipos de capacidad usados por Cummins Power Generation. Las Figuras 2-2 a 25, asociadas, describen los niveles de carga (P1, P2, P3, etc.) y el tiempo a ese nivel de carga (T1, T2, T3, etc.) permitido bajo las diferentes capacidades.

Figura 2-1. Diagrama Unifilar Típico de un Sistema de Distribución Eléctrico. El Diagrama Unifilar Un diagrama unifilar del sistema eléctrico es un elemento importante para entender el sistema y el arreglo de las conexiones. Puede ser especialmente crítico para comunicar esa información durante la planeación, instalación, arranque

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Rango de Potencia en Standby La capacidad de potencia en Standby se aplica para energía de emergencia donde la energía se suministra por la duración de la interrupción de energía normal. Éste no dispone de la capacidad de sobrecarga sostenida (equivalente a Potencia de Paro de Combustible de acuerdo con ISO3046, AS2789, DIN6271 y BS5514). Esta capacidad se aplica en instalaciones a las que les da servicio una fuente de servicio público normal confiable. Esta clasificación sólo es aplicable a cargas variables con un factor de carga promedio de 70 por ciento durante 24 horas de la capacidad Standby por un máximo de 200 horas de operación por año. En instalaciones donde la operación es probable que exceda las 200 horas por año a carga variable o 25 horas por año al 100% de la capacidad, la capacidad de potencia primaria deberá ser aplicada. La capacidad Standby

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sólo es aplicable en emergencia y Standby donde el conjunto generador sirve como respaldo a la fuente de servicio público normal. Con esta capacidad no se permite la operación sostenida en paralelo con el servicio. Para las aplicaciones que requieran una operación sostenida en paralelo con el servicio, debe utilizarse la capacidad de potencia primaria o de carga base. Rango de Potencia Primaria La capacidad de potencia primaria se aplica cuando se suministra energía eléctrica en lugar de la energía comprada comercialmente. El número de horas de operación permisibles por año es ilimitado para aplicaciones de carga variable pero está limitada para aplicaciones de carga constante como se describe enseguida. (Equivalente a la Potencia Primaria de acuerdo con ISO8528 y Potencia de Sobre-Carga de acuerdo con ISO3046, AS2789, DIN6271 y BS5514). Potencia Primaria Tiempo de Operación Ilimitado La potencia primaria está disponible para un número ilimitado de horas de operación al año en aplicaciones de carga variable. Las aplicaciones que requieren de la operación en paralelo con algún servicio público con carga constante están sujetas a limitaciones de tiempo de operación. En aplicaciones de carga variable, el factor de carga promedio no debe exceder del 70 por ciento durante 24 horas de la Capacidad de Potencia Primaria. Se dispone de una capacidad de sobrecarga del 10 por ciento por un periodo de 1 hora en un periodo de operación de 12 horas, pero no debe exceder de 25 horas al año.

Figura 2-2. Capacidad de Potencia Standby.

Figura 2-3. Potencia Primaria con Tiempo de Operación Ilimitado.

Potencia Primaria Tiempo de Operación Limitado La potencia primaria está disponible para un número limitado de horas de operación al año en aplicaciones de carga constante como la intermitente, reducción de carga, rasurado de picos y otras aplicaciones que normalmente involucran la operación en paralelo con los servicio públicos. Los conjuntos

generadores pueden operar en paralelo con la fuente de servicio público a niveles de potencia que no excedan la Capacidad de Potencia Primaria. Debe hacerse notar que la vida del motor se reduce en la operación de carga alta constante. El tiempo de funcionamiento total de una capacidad de Potencia Primaria no debe superar las 500 horas por año.

Figura 2-4. Potencia Primaria con Tiempo de Operación Limitado.

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

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con relación al cálculo del dimensionamiento y las clases de información necesaria para los diferentes tipos de equipo de carga. Para propósitos de la estimación preliminar se pueden aplicar algunas reglas de oro conservadoras:

Figura 2-5. Potencia de Carga Base. Rango de Potencia de Carga Base (Rango de Potencia Contínua) La capacidad de potencia de carga base se aplica para suministrar potencia continuamente a una carga hasta el 100 por ciento de la capacidad base por horas ilimitadas. En esta capacidad no se dispone de capacidad de sobrecarga sostenida (equivalente a Potencia Contínua de acuerdo a ISO8528, ISO3046, AS2789, DIN6271 y BS5514). Esta capacidad se aplica en la operación de carga base del servicio público. En estas aplicaciones, los conjuntos generadores se operan en paralelo con una fuente de servicio público y se operan bajo cargas constantes por periodos prolongados. Dimensionamiento Es importante armar un programa de carga razonablemente exacto tan pronto como sea posible para presupuestar los costos del proyecto. Si no se dispone de toda la información del equipo de carga al principio del proyecto, se harán estimaciones y suposiciones para los primeros cálculos del dimensionamiento. Estos cálculos deben repetirse al disponer de información más exacta. Grandes cargas de motor, suministros de carga ininterrumpible (UPS, iniciales en inglés), impulsores de frecuencia variable, (VFD, sic ant.), bombas contra incendio y equipo de imágenes de diagnóstico médico tienen un efecto considerable en el dimensionamiento del conjunto generador y deben de observarse con detenimiento. Especificaciones estrictas en el desempeño de los transitorios, caídas de voltaje y frecuencia y tiempos de recuperación, durante el arranque del motor y la aceptación de la carga en bloque, también tienen un efecto considerable en el dimensionamiento. Vea la sección 3, Impacto de la Carga Eléctrica en el Dimensionamiento del Generador en este manual

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Motores – 1/2 HP por kW. UPS – 40% sobredimensionado para 1ø y 6 pulsos, o 15% sobredimensionado para 6 pulsos con filtros de entrada y 12 pulsos UPS. VFD – 100% sobredimensionado a menos que sea de ancho de pulso modulado, entonces 40% sobredimensionado. Cuando se aplica carga al conjunto generador, la división de las cargas en pasos o bloques discretos de carga pueden tener un efecto favorable en el tamaño del conjunto generador requerido. El uso de interruptores de transferencia múltiples o algún otro medio (relevadores de retraso de tiempo, PLC, etc.) serían necesarios para permitir que el voltaje y frecuencia del conjunto generador se estabilicen entre los pasos. Dependiendo de la carga total (generalmente arriba de los 500 kW), puede ser ventajoso poner conjuntos generadores en paralelo. Aunque es técnicamente posible, normalmente no es económicamente posible poner en paralelo conjuntos generadores cuando la carga total es de 300 kW o menos. Consideraciones para Ubicación Una de las primeras decisiones del diseño será determinar si la ubicación del conjunto generador será dentro de un edificio o fuera en un cuarto propio. El costo total y la facilidad de instalación del sistema de potencia depende de la distribución y el lugar físico de todos los elementos del sistema – conjunto generador, tanques de combustible, ductos de ventilación y persianas, accesorios, etc. Tanto para lugares interiores como exteriores, considere estos puntos: Montaje del conjunto generador. Localización del tablero de distribución y los interruptores de transferencia. Circuitos ramales para calentadores de refrigerante, cargador de batería, etc.

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Seguridad contra inundación, incendio, congelamiento y vandalismo. Contención de combustible y refrigerante accidentalmente derramado o fugas. Posible daño simultáneo de los servicios normales y de emergencia. Acceso de servicio para el mantenimiento e inspecciones generales. Acceso y espacio de trabajo para trabajo mayor como reparaciones o desmontaje/cambio de componentes. Acceso para prueba con banco de carga cuando se requiera por mantenimiento, el propio ejercicio o certificación. Consideraciones de la Localización Externa Ruido aéreo y tratamiento. Barreras de sonido pueden ser requeridas. Además, aumentar la distancia entre el conjunto generador y el área sensible al ruido disminuye el ruido percibido. A menudo se dispone de cubiertas acústicas y se pueden requerir para satisfacer las expectativas del cliente o las ordenanzas de ruido locales. Se puede requerir de una cubierta de protección de intemperie, como su nombre lo sugiere, para la protección contra el medio ambiente pero que también puede proporcionar un cierto nivel de seguridad así como un límite estético del conjunto generador. Arrancar y aceptar la carga y, hacerlo dentro de restricciones específicas de tiempo, en temperaturas de ambiente frío puede ser un problema. Los sistemas de emergencia como los definen los códigos requieren que se mantenga una temperatura ambiente alrededor del conjunto generador a niveles mínimos. Los ejemplos son el NFPA 110 que exige que la temperatura ambiente mínima alrededor del conjunto generador sea de 40 °F (4 °C) y, el CSA 282 el cual exige que esta temperatura mínima sea de 10 °C (50 °F). Mantener estos requisitos de temperaturas mínimas en una cubierta “muy ajustada” o algo similar puede ser difícil o imposible. Se puede requerir una caseta aislada o tal vez con calefacción. Una caseta que esté diseñada estrictamente para el tratamiento acústico contiene material de aislamiento pero puede no proporcionar suficiente aislamiento térmico. Las cubiertas unitarias de una sola pieza o las casetas con entrada normalmente están disponibles con aislamiento, persianas motorizadas o por gravedad y, calefactores si es necesario.

Se podrían requerir varios dispositivos de calefacción auxiliares para el arranque o para mejorar la aceptación de la carga, aún si la aplicación no es un sistema de emergencia. Se pueden necesitar calefactores para el refrigerante, baterías y hasta el aceite. Consulte la sección en este manual titulada Dispositivos de Calefacción Estándar para Conjuntos Generadores en la sección 4, Selección de Equipo para obtener información más detallada. Acondicionamiento y calentamiento del combustible. A temperaturas ambientales frías el combustible diesel se hace nebuloso, tapa los filtros y bombas o no fluye lo suficiente. Los combustibles mezclados se usan a menudo para tomar en cuenta este problema, sin embargo, el calentamiento del combustible puede exigir de una operación confiable. El aire salado en las regiones costeras puede causar problemas de corrosión en casetas de acero para generadores, bases patín y tanques de combustible instalados al aire libre. El uso de una caseta y patín de aluminio pueden ser una opción para el conjunto generador, siempre que los ofrezca CPG, se considera ser una práctica de instalación apropiada debido a la resistencia a la corrosión adicional, y por lo tanto, se requiere en aplicaciones en el exterior en regiones costeras, definidas como lugares a 60 millas o más cercanas a los cuerpos de agua salada. El acceso para servicio en reparaciones mayores, cambio de componentes (como el radiador y el alternador) o reparación general, debe considerarse en el diseño de las cubiertas y la localización de los conjuntos generadores cerca de otro equipo o estructuras. Si se requiere de trabajo mayor debido a las muchas horas de operación o el daño/falla de componentes mayores, el permitir el acceso es crítico. Estos accesos incluyen las cubiertas de acceso, paredes desmontables de la cubierta, espacios adecuados a estructuras cercanas y el acceso del equipo de apoyo requerido. Cercas de seguridad y barreras de visibilidad. Distancias a los límites de la propiedad. El escape del motor debe dirigirse lejos de las ventilas y aberturas del edificio. Aterrizado – Se pueden requerir de electrodos o anillos de aterrizado para un sistema por separado–derivado y/o el aterrizado del equipo. Protección contra rayos.

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Consideraciones de la Localización Interna Cuarto dedicado al generador – Para sistemas de potencia de emergencia, ciertos códigos pueden exigir que el cuarto del generador sea dedicado sólo para ese propósito. También considere el efecto que tendría el gran flujo del aire de ventilación en otro equipo en el mismo cuarto, como el equipo de calefacción del edificio. Capacidad a incendio de la construcción del cuarto – Los códigos especifican de una capacidad de resistencia al fuego mínimo de 1 a 2 horas. Consulte a las autoridades locales para ver los requisitos aplicables. Espacio de trabajo – El espacio de trabajo alrededor del equipo eléctrico normalmente se especifica por código. En la práctica, debe haber cuando menos tres pies (1 m) de espacio alrededor de cada conjunto generador. El alternador debe poder cambiarse sin desmontar todo el conjunto o algún accesorio. También, el acceso para el trabajo mayor (como la reparación general o el cambio de componentes como el radiador) debe permitirse desde el diseño de la instalación. Tipo de sistema de enfriamiento – Se recomienda un radiador montado en planta, sin embargo, el ventilador del radiador puede crear una significativa presión negativa en el cuarto. Las puertas de acceso, por lo tanto, deben abrirse hacia adentro del cuarto – o ser de persiana – para que se puedan abrir cuando el conjunto esté operando. Ver Enfriamiento del Generador en la sección Diseño Mecánico para ver las opciones adicionales de enfriamiento. La ventilación involucra grandes volúmenes de aire. Un diseño óptimo del cuarto toma aire de admisión directamente del exterior y lo descarga directamente al exterior a través de la pared opuesta. Se requerirán ventiladores para ventilación del cuarto en configuraciones de enfriamiento del conjunto generador opcionales que involucran intercambiadores de calor o radiadores remotos. Escape del motor – La salida de escape del motor debe estar tan alta como sea prácticamente posible en el lado de los vientos dominantes del edificio y dirigido lejos de las ventilas y aberturas de entrada del edificio. Almacenamiento y tubería de combustible – Los códigos locales pueden especificar métodos de almacenamiento de combustible dentro de los edificios y restringir las cantidades

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de almacenamiento de combustible. Se recomienda consultarlo al principio con el concesionario de Cummins Power Generation o el jefe de bomberos local. Se requiere del acceso para llenar los tanques de almacenamiento. Ver Selección de Combustible enseguida. Se recomienda incluir las medidas en el sistema de distribución eléctrica para la conexión de un banco de carga temporal para el generador. La localización dentro de un edificio debe permitir el acceso tanto para la entrega inicial del producto como para la instalación y, para darle servicio y mantenimiento posteriormente. El lugar lógico preferido de un conjunto generador en un edificio basándose en esto, es el piso, cerca de un lote de estacionamiento o el carril de acceso o en una rampa de estacionamiento abierta. Entendiéndose que éste es el mejor espacio del edificio, si está forzado a un lugar alterno, recuerde que se puede necesitar de equipo pesado para la colocación o el servicio mayor de la unidad. También, se necesitan las entregas de combustible, refrigerante, aceite, etc. a diversos intervalos. Un sistema de combustible es muy posible que se diseñe con tanques de suministro, bombas, líneas, tanques diarios, etc. pero los cambios de aceite lubricante y refrigerante pueden ser difíciles si los materiales tienen que llevarse a mano en barriles o cubetas. Las instalaciones en el techo, si bien son comunes, requieren de más consideración en la planeación y el diseño estructural. La vibración y el almacenamiento/entrega del combustible pueden ser problemáticos con instalaciones en el techo. Los lugares en el interior generalmente requieren de un cuarto dedicado con una construcción resistente al fuego. Proporcionar el flujo de aire requerido a un cuarto interior puede ser difícil. Los amortiguadores de fuego en la ductería a los cuartos interiores generalmente no se permiten. Idealmente el cuarto deberá tener dos muros opuestos para que el aire de admisión fluya sobre el conjunto generador y se descargue por el muro opuesto, en el lado extremo del radiador de la unidad.

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Las instalaciones de generador tienden a tener una amplia gama de condiciones climáticas. Si bien el producto puede diseñarse para funcionar efectivamente en la mayoría de estas condiciones, se requerirían algunas consideraciones adicionales para condiciones climáticas adversas. Como un ejemplo: Ambiente costero: La salinidad en el aire y la condensación debida a la mayor humedad pueden exigir de una atención adicional. Los calentadores para el alternador son indispensables en ambientes húmedos para mantener la humedad a raya. Debe hacerse notar que el propósito de un calentador de alternador es mantener fuera la humedad y no un artículo ‘sólo para clima frío’. Es importante evitar que se acumule al agua alrededor del generador. Se puede usar un diseño especial de persianas o deflectores para garantizar la vida y desempeño generador. Por favor consulte ‘acondicionamiento del ambiente’ después de la sección 4-3 de este manual. Climas Áridos/Polvorientos: El cuarto del generador debe mantenerse sin suciedad ni desechos. Las partículas de polvo y arena también plantean amenazas para el mantenimiento y operación de un generador. Se recomiendan características de protección como los filtros de tamizado para el aire de ventilación en el sitio de la instalación. Esto podría evitar el efecto de ‘chorro de arena’ causado por la alta velocidad de las partículas de arena al fluir sobre el generador y a través del radiador. Debe hacerse notar que tales filtros agregarían restricción al flujo de aire y requeriría de aberturas más grandes para que el aire entre y salga del sitio de la instalación. La restricción total, incluyendo los filtros, deben permanecer abajo de la restricción total permitida mencionada en la información técnica del generador. (Ver Restricción del Flujo de Aire, página 6-76). Si se instalan filtros en el sistema de ventilación, es apropiado un sistema para detectar filtros tapados. Si se usan filtros, debe haber medidas adecuadas para monitorear su condición y detectar filtros tapados. Se pueden instalar indicadores de caída de presión en el sistema de ventilación del cuarto. También pueden ser aceptables otras medidas. El espaciamiento de aletas en el núcleo del radiador y el número de hojas también se convierten en un criterio en climas polvorientos. Un alto número de aletas por pulgada

Altitud: Las grandes altitudes dan como resultado densidades de aire más bajas. Estas densidades más bajas disminuyen el rendimiento de los motores, alternadores, sistemas de enfriamiento por nombrar los más importantes. Por favor consulte la literatura específica del modelo para obtener información exacta de la disminución de la potencia. Los alternadores de medio y alto voltaje pueden estar restringidos a ciertas altitudes para evitar la descarga de la corona. Por favor póngase en contacto con su distribuidor Cummins para obtener una lista completa de opciones que se pueden recomendar para su sitio de trabajo. Consideraciones para la Selección de Combustible La selección de combustible de gas natural, diesel o LPG afectará la disponibilidad y dimensionamiento del conjunto generador. Considere lo siguiente: Combustible Diesel El combustible diesel se recomienda para aplicaciones de emergencia y Standby. Se recomienda el combustible diesel ASTM D975 Grado No. 2-D para obtener un buen comportamiento en el arranque y una vida máxima del motor. Consulte al distribuidor del fabricante del motor con relación al uso de grados alternos de combustible diesel para varios motores. Debe proporcionarse el almacenamiento de combustible en el sitio, sin embargo, el tanque no debe ser muy grande. El combustible diesel dura hasta dos años en almacenaje, por lo que el tanque de suministro debe dimensionarse para permitir la rotación del combustible basándose en el ejercicio y prueba programados en ese periodo. Puede necesitarse agregar un microbicida si la rotación del combustible es baja o si las condiciones de alta humedad estimulan el crecimiento de microbios en el combustible. Los microbios en el combustible pueden tapar los filtros y desactivar o dañar al motor. Climas fríos — Se debe usar combustible Premium Grado No. 1-D cuando las temperaturas ambiente están abajo del congelamiento. El calentamiento del combustible puede requerirse para evitar que los filtros se tapen cuando la temperatura cae a menos del punto de nebulización del

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combustible — aproximadamente 20 °F (– 6 °C) para No. 2-D y - 15 °F (– 26 °C) para No. 1-D. Se pueden aplicar requisitos a las emisiones. Vea las Consideraciones Ambientales. Combustible Biodiesel Los combustibles biodiesel se derivan de una amplia variedad de fuentes renovables como los aceites vegetales, grasas animales y aceites para cocinar. Colectivamente, estos combustibles se conocen como Ésteres de Metilo Ácido Graso (FAME, iniciales en inglés). Cuando se usa en motores diesel, típicamente se reducen el humo, la potencia y la economía de combustible. Si bien el humo se reduce, el efecto u otras emisiones varían, con la reducción de algunos contaminantes mientras otros aumentan. El combustible biodiesel es un combustible sustituto, queriendo decir que el desempeño y las emisiones del motor no se pueden garantizar cuando se opera con este combustible2. Una mezcla de combustible biodiesel de hasta el 5% de concentración por volumen con combustible diesel de calidad no debe causar problemas graves. Con una concentración arriba del 5% se serios problemas de operación podrían ser esperados. Cummins ni aprueba ni desaprueba el uso de mezclas de biodiesel. Consulte a Cummins para obtener información adicional. Gas Natural Para la mayoría de los sitios no se requiere de ningún almacenaje de combustible en sitio. El gas natural puede ser una opción de combustible económica donde sea pertinente, al flujo y presión requeridos. Un suministro de combustible LPG de respaldo en el sitio puede requerirse para sistemas de suministro de energía de emergencia. El gas natural de campo se puede usar con ciertos conjuntos generadores. Sin embargo, el análisis del combustible y la consulta con el fabricante del motor se requieren para determinar la eventual disminución de la potencia y si la composición del combustible llevaría a dañar el motor debido a una mala combustión, detonaciones o la corrosión. La detonación y el daño del motor pueden resultar cuando algunos servicios ocasionalmente agregan butano para mantener la presión de la línea. Los motores de gas natural exigen que esté limpio, seco y de tubería de calidad para

generar la potencia nominal y garantizar una vida del motor óptima. La estabilidad de la frecuencia de los conjuntos generadores con motor de chispa puede no ser tan buena como los conjuntos generadores con motor diesel. La buena estabilidad de la frecuencia es importante cuando se suministra a cargas de UPS. Climas fríos – En temperaturas ambiente abajo de 20 °F (–7°C) los motores con encendido de chispa generalmente arrancan más fácil y aceptan la carga más pronto que los motores diesel. NOTA: Cummins Power Generation no recomienda entubar gas natural de alta presión (5 psig [34 kPa]o más a los edificios. LPG (Gas Licuado de Petróleo) La disponibilidad local de LPG debe investigarse y confirmarse antes de seleccionar un conjunto generador de LPG. Se debe contar con almacenamiento de combustible en el sitio. El LPG se puede almacenar indefinidamente. La estabilidad de la frecuencia de conjunto generadores con motor de chispa puede no ser tan buena como los conjuntos generadores con motor diesel. Esta es una consideración importante cuando se suministra a cargas UPS. Climas fríos – Bien sea que el tanque de almacenamiento de LPG se tenga que dimensionar para proporcionar el índice de vaporización requerido a la temperatura ambiente más baja esperada, o que se tenga que proporcionar una toma de líquido con un calentador de vaporización. NOTA: Cummins Power Generation no recomienda entubar LPG de alta presión (20 psig [138 kPa o más], líquido o vapor, adentro de los edificios. Gasolina La gasolina no es un combustible adecuado para conjuntos generadores Standby estacionarios debido a la volatilidad y la vida en almacenaje. Combustibles Sustitutos En general, los motores diesel pueden operar con combustibles sustitutos con lubricidad aceptable durante periodos cuando el suministro de combustible diesel No. 2-D está limitado temporalmente. El uso de combustibles sustitutos puede

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

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afectar la cobertura de la garantía, desempeño del motor y las emisiones. Los siguientes combustibles sustitutos generalmente están dentro de los límites prescritos: Combustible diesel 1-D y 3-D. Combustóleo Grado No. 2 (combustible para calefacción) Combustible para turbina de aviación grado Jet A y Jet A1 (combustible para jet comercial) Combustible para turbina de gas no de aviación grado No. 1 GT y No. 2 GT Queroseno grado No. 1-K y No. 2-K. Consideraciones Ambientales Lo siguiente es un enfoque breve para evaluar problemas ambientales relacionados con el ruido, emisiones del escape y almacenamiento de combustible. Consulte el capítulo Diseño Mecánico para obtener información más completa. Ruido y Su Tratamiento El tratamiento del ruido, si se requiere, necesita considerarse al principio del diseño preliminar. Generalmente, los métodos de tratamiento del ruido agregan un costo considerable y aumentan el área física requerida para la instalación. Un conjunto generador es una fuente de ruido compleja que incluye el ruido del ventilador de enfriamiento, el ruido del motor y el ruido del escape. Un tratamiento del ruido efectivo tiene que tocar todas estas fuentes de ruido. Para la mayor parte, los métodos de tratamiento del ruido recomendados modifican o redirigen la ruta del ruido de la fuente del conjunto generador a la gente que lo escucha. Usar simplemente un silenciador de grado crítico puede o no hacer nada para reducir el nivel de ruido en un lugar específico. Como el ruido es direccional, se necesita considerar con cuidado el lugar, orientación y la distancia del conjunto generador con respecto a las líneas o lugares de la propiedad donde el ruido pueda ser objetable.

Tabla 2-2. Niveles de Ruido Exterior Representativos

Niveles de Ruido y Reglamentos En Norte América, los códigos estatales y locales establecen niveles de ruido máximos para áreas específicas. La mayoría de los reglamentos comunitarios especifican el nivel de ruido máximo permisible en la línea de propiedad. La Tabla 2-2 muestra algunos reglamentos de nivel de ruido externo representativos. El cumplir con los reglamentos de ruido exige entender el nivel de ruido ambiental y el nivel de ruido resultante con el conjunto generador operando a plena carga en ese ambiente. Los reglamentos de ruido también existen para proteger la audición del trabajador. Las personas que trabajan en cuartos de generador siempre deben usar protección auditiva mientras un conjunto generador esté operando. Reglamentos de Emisiones de Escape del Motor Los conjuntos generadores, sin importar la aplicación, pueden estar sujetos a los reglamentos de emisiones de escape del motor en un nivel local o nacional o en ambos. El cumplimiento de los reglamentos de emisiones normalmente requiere de permisos especiales. Ciertas localidades pueden tener designaciones especiales que requieren de motores con combustible gaseoso y/o estrategias de postratamiento de escape para diesel. Revise con la agencia de calidad del aire local a principios de la fase de diseño de cualquier proyecto para obtener los requisitos del permiso. La Tabla 2-3 muestra las regulaciones de emisión de los gases de escape de EPA para aplicaciones fuera de carretera. Observe por favor que estos valores de emisiones son los límites máximos basados en una prueba cargada de 5 ciclos y no son representativos de emisiones de ningún nivel de carga. Para valores de emisiones al 100%, 75%, 50% y 25% de carga, contacte por favor a su distribuidor local. También observe que los valores de las emisiones varían grandemente dependiendo de las condiciones del lugar tales como temperatura, humedad relativa, calidad del combustible, etc. Los factores de corrección convenientes pueden ser necesarios para predecir las emisiones en el lugar de la instalación, de los datos obtenidos en pruebas de experimentación. Reglamentos para el Almacenamiento de Combustible El diseño e instalación del tanque de suministro de combustible en muchas áreas están controlados por reglamentos que Rev. mayo 2010

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generalmente se redactan para dos propósitos por separado: protección ambiental y protección contra incendios. Debido a los reglamentos, su aplicación y excepciones del reglamento varían con el lugar, es necesario investigar y entender los requisitos locales. En Norte América, los reglamentos de protección ambiental generalmente existen a niveles tanto federal como estatal. Diferentes reglamentos se aplican a los tanques de almacenamiento de combustible subterráneo v.s. sobre el suelo. Estos reglamentos cubren los estándares de diseño y construcción, registro, prueba del tanque y detección de fugas. También cubren requisitos de cierre, preparación de los planes de prevención de derrames, medidas de responsabilidad financiera y cobertura del fondo fiduciario. Como regla general sujeto a la verificación local, las excepciones al reglamento se conceden para tanques de almacenamiento subterráneos y sobre el suelo que sirven a conjuntos generadores en-sitio donde 1) la capacidad de los tanques de almacenamiento de las instalaciones sea de 1,320 galones (500 Lts) o menos, 2) ningún tanque tiene una capacidad de más de 660 galones (250 Lts), y 3) el combustible se consume en las instalaciones (no se despacha).

Aún cuando una instalación esté exenta del reglamento debe reconocerse que los gastos de limpieza pueden ser muy altos aún para pequeñas cantidades de derrame de combustible que resulten de fugas, llenado de más, etc. La tendencia en el almacenamiento de combustible diesel para conjuntos generadores en el sitio tanto interiores como exteriores, ha sido hacia tanques certificados por terceros, de doble pared sobre el piso, en sub-base con detección de fuga y protección de sobre-llenado. Vea la Sección 6, Diseño Mecánico, para obtener más información sobre el diseño del sistema de combustible. Protección Contra Incendio En Norteamérica, los reglamentos de protección contra incendio típicamente adoptan o hacen referencia a uno o más de los estándares de la National Fire Protection Association (NFPA). Estos estándares cubren los requisitos para la capacidad de almacenamiento de combustible en interiores, lugares para el tanque de combustible, diques y las medidas de drenado seguro. Consulte el Estándar No. 37 NFPA, Instalación de Motores Estacionarios. Las autoridades de bomberos locales podrían tener más requisitos restrictivos o interpretaciones de los requisitos en los estándares nacionales.

De la tabla siguiente los requisitos en negro son iguales que para fuera de carretera; los requisitos en rojo son únicos para estacionarios.

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CUESTIONARIO DE DISEÑO PRELIMINAR Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

CUESTIONARIO DE DISEÑO PRELIMINAR

Gas Natural LPG

Tipo de Sistema

Suministro de Combustible – Diesel

Emergencia

Tanque Diario

Standby Legalmente Exigido

Tanque Sub-Base

Opcional Standby

Tanque Exterior

Opcional Standby

Suministro de Combustible – LP

Potencia Primaria

Extracción de Vapor

Rasurado de Picos

Extracción de Líquido

Reducción de Carga Carga Base Rango del Conjunto Generador

Caseta Protección contra Medio Ambiente

Standby

Acústica

Primaria

Gabinete con Entrada

Continua

Sobrepuesta

Tamaño del Conjunto Generador Unidad Sencilla ___ kW ___ kVA ___ FP Unidades en Paralelo ___# ___kW ___ kVA ___ FP

Región Costera Accesorios Conmutador de Paralelismo

Voltaje y Frecuencia del Conjunto Generador

Interruptor Automático de Transferencia

___ Voltaje ___ Hz

Cargadores de Batería

Monofásico

Interfase con la Red

Trifásico

Alarmas/Monitoreo Remoto

Ubicación

Interruptor(es) de Circuito

Interior

Módulos de Control de Paralelismo

Nivel de Piso

Silenciador

Nivel Superior

Aisladores de Vibración

Subterráneo

Requerimientos Especiales del Alternador

Exterior

Capacidad de Temperatura Reducida, 105 C 80 C

Nivel de Piso

RTD o Termistores

Techo

Sistema de Enfriamiento

Acceso Directo para Instalación/Servicio

Radiador Montado en la Unidad

Sí ___ No ___

Radiador Remoto

Combustible Diesel

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3 – IMPACTO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL GENERADOR Generalidades Aplicaciones y Capacidades de Servicio Capacidades de Servicio del Conjunto Generador Aplicaciones Obligatorias y Opcionales Mandatario por Código En-Espera (Standby) Opcional Primaria y Continua Entendiendo las Cargas Requerimientos para el Arranque y Operación de las Cargas Secuenciando por Pasos la Carga Tipos de Cargas Cargas de Iluminación Cargas de Aire Acondicionado Cargas de Motores Alta y Baja Inercia Más de 50 HP Métodos de Arranque Trifásicos Mandos de Frecuencia Variable (VFD) Letras del Código NEMA para Motor Diseño de Motor Trifásico Diseño de Motor Monofásico Suministro de Potencia Ininterrumpible a las cargas Cargas del Cargador de Batería Equipo Médico de Imágenes (Rayos X, escáner CAT, MRI) Aplicaciones de Bomba contra Incendio Características de la Carga Tolerancias del Voltaje y Frecuencia de la Carga Potencia Regenerativa Factor de Potencia (FP) de la Carga Cargas Monofásicas y Balanceo de Cargas

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3 – IMPACTO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL GENERADOR Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Generalidades Esta sección se enfoca en el impacto de las cargas en el dimensionamiento del conjunto generador. Es importante ensamblar un programa de la carga razonablemente exacto al principio de la fase del diseño de los proyectos de generación de potencia, porque la carga es el factor más importante en el dimensionamiento del generador. Si al principio del diseño del proyecto no se tiene disponible toda la información del equipo de carga necesaria para el dimensionamiento, los primeros cálculos del dimensionamiento se tendrán que basar en estimaciones y suposiciones. Esto debe continuarse con el re-cálculo cuando se disponga de información más real y precisa. Los diferentes tipos de cargas – motores, suministro de energía ininterrumpible (UPS), mandos de frecuencia variable (VFD), equipo de imágenes para diagnóstico médico y bombas contra-incendio, tienen influencias considerables y diferentes en el dimensionamiento del conjunto generador. Aplicaciones y Capacidades de Servicio Capacidades de Servicio del Conjunto Determinar las cargas que se requieren respaldar con un conjunto generador es una función del tipo de aplicación y el servicio requerido. Generalmente, existen tres clasificaciones de servicio para las aplicaciones de un conjunto generador, En-Espera (Standby), Primaria o Continua. Estas clasificaciones se definen en la Sección 2-6 de este manual véase Diseño Preliminar. Las capacidades disponibles para los conjuntos generadores varían de acuerdo con estas clasificaciones. Un conjunto generador usado en aplicaciones En-Espera (Standby) se usa como un respaldo para la fuente de energía primaria (servicio público) y se espera que no se use frecuentemente, por lo que la capacidad En-Espera (Standby) es la capacidad mas alta disponible para el conjunto generador. Los conjuntos de capacidad primaria se espera que operen durante horas ilimitadas y el conjunto generador se considera la fuente primaria de energía para cargas variables, por lo que la capacidad Primaria típicamente es cerca del 90% de la capacidad EnEspera (Standby). En las aplicaciones de servicio Continuo, se espera que el conjunto produzca la capacidad de salida por horas ilimitadas a carga constante (aplicaciones en las que el conjunto puede operarse en paralelo con una fuente de servicio público y con carga base), por lo que la capacidad Continua típicamente es cerca del 70% de la capacidad En-Espera

(Standby). La capacidad de poder con la carga del conjunto generador es una función de la vida esperada o del intervalo entre reparaciones mayores. Aplicaciones Obligadas y Opcionales Fundamentalmente, las aplicaciones del conjunto generador se pueden englobar en dos categorías básicas, las que son obligatorias por ley (exigidas legalmente) y aquellas que se desean por razones económicas (generalmente asociadas con la disponibilidad y confiabilidad de la energía). Estas categorías inducen un juego de opciones completamente diferentes cuando se tienen que tomar las decisiones con relación a qué cargas aplicar al conjunto generador. Mandatorias por Código. Estas aplicaciones típicamente son aquellas consideradas por las autoridades como de emergencia o en-espera (Standby) legalmente exigidas, donde la seguridad de la vida y el respaldo para la vida son lo más importante. Estos tipos de aplicaciones pueden estipularse en los códigos de edificios o códigos específicos para la seguridad de la vida y típicamente involucran las instalaciones tales como el cuidado de la salud (hospitales, sanatorios, clínicas), construcciones de alto riesgo y lugares de reunión (teatros, pasillos, instalaciones deportivas, hoteles). Típicamente, el conjunto generador proporciona energía de respaldo a las cargas como la iluminación de las salidas, ventilación, detección de incendios y sistemas de alarma, elevadores, bombas contra incendio, sistemas de comunicación de seguridad pública y aún procesos industriales donde la pérdida de energía crea un peligro a la seguridad de la vida o a la salud. Otros sistemas legalmente exigidos son obligatorios cuando se determina que la pérdida de la energía del servicio público normal constituye un peligro o impide las operaciones de rescate o del combate a incendios. Para determinar las cargas mínimas que el conjunto generador debe soportar, consulte con la autoridad local, los códigos y los estándares relacionados. En la mayoría de las aplicaciones se pueden aplicar cargas opcionales adicionales al generador, si las aprueba la autoridad local. En-Espera (Standby) Opcional Este tipo de instalación del sistema se ha convertido en el más frecuente al hacerse más crítica la disponibilidad de la energía. Estos sistemas energizan instalaciones como edificios

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industriales y comerciales y le dan servicio a cargas como calefacción, refrigeración, comunicación, procesamiento de datos y procesos industriales críticos. Los generadores a menudo se justifican donde la pérdida de la energía del servicio público podría causar incomodidad o la interrupción de procesos críticos amenazando los productos o el equipo de proceso. Primaria y Continua Las aplicaciones para los conjuntos generadores que suministran energía de servicio primario o continuo están prevaleciendo cada vez más en los países en desarrollo y en muchas aplicaciones de generación de energía distribuida. Existen muchas oportunidades con el servicio público por el lado de la generación y con los clientes del servicio por el lado del consumo. La desregulación y los reglamentos ambientales más estrictos tienen a las redes de servicio eléctrico buscando alternativas de producción de energía y las alternativas de distribución a la construcción de nuevas plantas centrales de generación como el rasurado de picos y estructuras de de tarifas interrumpibles para satisfacer el aumento en la demanda. Los clientes del servicio público están utilizando la generación en-sitio para reducir la demanda pico y continúan buscando las oportunidades de co-generación donde existe la demanda simultánea tanto de energía eléctrica como de térmica. En cualquier caso, uno debe estar consciente que los conjuntos generadores son una pequeña fuente de energía comparados con la fuente de servicio público normal y que las características de operación de la carga pueden tener un profundo efecto en la calidad de la energía si el generador no se dimensiona apropiadamente. Dado que un generador es una fuente de energía limitada, siempre que las cargas se conecten o desconecten de un generador, se deben esperar alteraciones del voltaje y la frecuencia. Estas alteraciones deben de mantenerse dentro de los límites aceptables para todas las cargas conectadas. Además, habrá distorsión de voltaje en la salida del generador cuando se conectan cargas no-lineales que producen corrientes armónicas. Esta distorsión puede ser considerablemente más grande cuando se opera con el generador que cuando la carga se alimenta del servicio/red y causará calentamiento adicional tanto en el generador como en el equipo de la carga si no se revisa. Por consiguiente, se necesitan generadores más grandes de lo requerido para suministrar energía adecuada a la carga operando para limitar las alteraciones de voltaje y frecuencia durante las transiciones

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por carga, para limitar la distorsión armónica donde se da servicio a cargas no-lineales como las computadoras, UPS y VFD. Los programas de computadora para dimensionar generadores ahora permiten la selección precisa de conjunto generadores y proporcionan un mayor nivel de confianza para comprar un sistema lo suficientemente grande para sus necesidades – y no más grande. Si bien la mayoría de los ejercicios de dimensionamiento de conjunto generadores se llevan a cabo mejor con programas de dimensionamiento como el GenSize de Cummins Power Generation (Ver Apéndice A) – o con la ayuda del representante del fabricante – sigue siendo aleccionador saber de qué se trata el seleccionar el conjunto generador correcto para su aplicación. Además de la carga conectada, muchos otros factores afectan el dimensionamiento del conjunto generador, los requisitos de arranque de las cargas tales como motores y sus cargas mecánicas, desbalance de cargas monofásicas, cargas nolineales como equipo UPS, restricciones en la caída de voltaje, cargas cíclicas, etc. Entendiendo las Cargas Requisitos de Arranque y funcionamiento de las cargas La potencia requerida por muchos tipos de cargas pueden ser considerablemente mayores cuando se arranca la carga que la requerida para la operación de estado estable continuo (la mayoría de las cargas manejadas con motor que no emplean algún tipo de equipo de arranque suave). Algunas cargas también requieren de potencia pico mayor durante la operación que mientras funcionan (equipo de soldadura y de imágenes médicas, por ejemplo). Otras cargas (cargas no-lineales como UPS, computadoras, VFD y otras cargas electrónicas) causan excesiva distorsión al generador a menos que el generador esté dimensionado más grande de lo que se requiere para energizar la carga. La fuente de energía debe ser capaz de suministrar todos los requerimientos de energía para operación de la carga. Durante las condiciones de operación de arranque o de carga pico, las transiciones repentinas de la carga pueden causar perturbaciones en el voltaje y la frecuencia, dañinos para la carga conectada o ser lo suficientemente grandes para evitar Rev. mayo 2010


un arranque con éxito o la operación apropiada de la carga si el generador está sub-dimensionado. Si bien algunas cargas son muy tolerantes con las perturbaciones de voltaje y frecuencia transitorias en un corto tiempo, otras cargas son muy sensibles. En algunos casos, el equipo de carga puede tener controles de protección que hacen que la carga se apague bajo estas condiciones. Aunque no es crítico, otros efectos como la atenuación de luces o la subida momentánea de los elevadores, puede ser, cuando menos, inquietante. Un conjunto generador es una fuente de energía limitada tanto en términos de la potencia del motor (kW) como de los voltamperios (kVA) del generador, sin importar el tipo de sistema de excitación. Debido a esto, los cambios en la carga causan excursiones de transitorios tanto en el voltaje como en la frecuencia. La magnitud y duración de estas excursiones se ven afectadas por las características de la carga y el tamaño del generador con relación a la carga. Un conjunto generador es una fuente de impedancia relativamente alta cuando se compara con el típico transformador del servicio publico. Vea más información en la Sección 4, Selección del Equipo. Secuenciado por Pasos de la Carga En muchas aplicaciones, puede ser recomendable limitar la cantidad de carga que se conecta al conjunto generador o se arranca con él, en un momento determinado. Las cargas se escalonan comúnmente en secuencia de pasos para reducir los requerimientos de arranque y, así, el tamaño del generador requerido. Esto exige el control de la carga y del equipo para conmutar la carga al generador1. Para este propósito, comúnmente se usan interruptores de transferencia múltiples. Los interruptores de transferencia individuales se pueden ajustar para conectar las cargas en momentos diferentes usando los ajustes de transferencia de retraso de tiempo estándar para escalonar las cargas. Se recomienda un retardo de tiempo de unos cuantos segundos entre los pasos de la carga, para permitir que el generador estabilice el voltaje y la frecuencia. Esto, por supuesto, querrá decir que cualquier emergencia o cargas legalmente requeridas necesitarán conectarse primero para satisfacer los requerimientos legales. Las cargas que requieran de una potencia de arranque mayor, como las cargas de motores grandes, deben arrancarse mientras se conecta una carga mínima. Las cargas de UPS se pueden dejar al final ya que la carga de UPS se está soportada por baterías.

Con esos antecedentes básicos, se tratan enseguida las características de operación de las cargas individuales. Tipos de Carga Cargas de Iluminación Los cálculos de iluminación son muy directos, una suma del wattaje de la lámpara o dispositivo o el wattaje requerido para los circuitos de iluminación, más el wattaje requerido para los balastos. Los tipos comunes de iluminación común Incandescente – ensamble de lámpara tipo foco estándar que típicamente usan filamento de tungsteno, Fluorescente – una lámpara de gas ionizado inducida con balastra – también aplica para iluminación con descarga de gas, y de descarga de sodio de baja presión, sodio de alta presión, etc. Las Tablas 3-1 y 3-2 tienen algunos datos útiles y representativos.

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

Tabla 3-2. Energía con Balasto Cargas de Aire Acondicionado Las cargas de aire acondicionado generalmente se especifican en toneladas. Para estimar los requisitos de carga en kilovatios, se utiliza una conversión de 2 HP/ton como una estimación muy conservadora de la carga total para una unidad de baja eficiencia. Si quiere un tamaño más exacto y conoce las cargas del motor del componente individual en el equipo de A/A, súmelas individualmente y obtenga un factor de demanda para las cargas que es posible que arranquen simultáneamente. 1 Cummins Power Generation ofrece sistemas de control de carga en cascada con base en la red.

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Cargas de Motores Existe una amplia variedad de tipos de motor y tipos de cargas conectadas a esos motores, cada una de las cuales afecta las características de arranque y operación del motor. Enseguida se tratan las cuantiosas diferencias y características y sus efectos en la definición del dimensionamiento del conjunto generador. Baja y Alta Inercia El momento de inercia de una masa rotatoria, como la de un motor y su carga, es una medida de su resistencia a la aceleración con el par motor de arranque. El par motor (torque) de arranque exige más potencia (SkW) del conjunto generador que la carga en la operación. Sin embargo, en lugar de tener que hacer cálculos, normalmente es suficiente el caracterizar las cargas de manera amplia como cargas de alta inercia o cargas de baja inercia con el propósito de determinar la potencia necesaria para arrancar y acelerar las cargas de motor. Por lo tanto, las cargas con baja inercia son aquellas que se pueden acelerar cuando se puede asumir un factor de servicio de 1.5 o menos, mientras que las cargas con alta inercia son aquellas en donde se debe asumir un factor de servicio mayor de 1.5. También debe asumirse un factor de servicio mayor para cargas mecánicamente desbalanceadas o pulsantes. La Tabla 3-3 muestra las categorías de las cargas comunes.

Tabla 3-3. Resumen de Inercia rotatoria * Ventiladores o bombas excepcionalmente grandes que trabajan contra altos cabezales, pueden no calificar como cargas de baja inercia. Si no está seguro, asuma que son de alta inercia. ** Las cargas con alta inercia incluyen cargas mecánicamente pulsantes y desbalanceadas. 2 Las curvas de caída de voltaje para el equipo de Cummins Power Generation están disponibles en el CD de la Biblioteca Power Suite.

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Más de 50 HP Un motor grande que se arranca a través de la línea con un conjunto generador representa una carga de baja impedancia mientras está en la condición de rotor bloqueado o en la condición inicial de parado. El resultado es una corriente alta repentina, típicamente seis veces la corriente nominal (en operación). La alta corriente repentina hace que el voltaje del generador caiga. Esta caída de voltaje está compuesta de la caída de voltaje transitoria instantánea y la caída de voltaje de recuperación. La caída de voltaje transitoria instantánea ocurre en el instante en que el motor se conecta a la salida del generador y es estrictamente una función de las impedancias relativas del generador y del motor. La caída de voltaje instantánea es la caída de voltaje predicho por las curvas de caída de voltaje publicadas en las hojas de datos del alternador2. Estas curvas de caída dan una idea de lo que se puede esperar para la caída instantánea, suponiendo que la frecuencia sea constante. Si el motor del generador se hace lento debido al alto requerimiento de kW de arranque, la caída del voltaje transitorio puede exagerarse mientras la característica de igualación de par del regulador de voltaje atenúa la excitación del alternador para ayudar al motor del generador a recuperar la velocidad. Enseguida de la detección de la caída de voltaje transitorio instantáneo, el sistema de excitación del generador responde aumentando la excitación para recuperar el voltaje nominal – al mismo tiempo que el motor está acelerando a la velocidad de operación (asumiendo que el motor desarrolla suficiente par). El par del motor, para motores de inducción, es directamente proporcional al cuadrado del voltaje aplicado. La aceleración del motor es una función de la diferencia entre el par del motor y los requisitos de par de la carga. Para evitar tiempo de aceleración excesivos, o que el motor se pare, el generador debe recuperar el voltaje nominal tan rápido como sea posible. La manera en la cual el voltaje del generador se recupera es una función de los tamaños relativos del generador y del motor, la potencia del motor de combustión (capacidad en kW) y la capacidad de forzar la excitación del generador. Varios milisegundos después de la caída de voltaje transitorio inicial, el regulador de voltaje aplica el voltaje de fuerza total al excitador del generador resultando en una acumulación de la corriente Rev. mayo 2010


del campo principal de acuerdo con el excitador y las constantes de tiempo del campo principal. Los componentes del conjunto generador están diseñados y empatados para lograr el tiempo de respuesta más corto posible mientras se mantiene la estabilidad del voltaje y evitar la sobrecarga del motor de combustión. Los sistemas de excitación que responden muy rápido o que son muy “rígidos” en realidad pueden sobrecargar al motor de combustión cuando se arrancan motores eléctricos grandes. Dependiendo de la severidad de la carga, el generador debe recuperar el voltaje nominal en varios ciclos, o cuando mucho, en pocos segundos. Para aplicaciones de arranque de motores, tanto la caída de voltaje transitorio inicial como el voltaje de recuperación necesitan considerarse. Un generador debe dimensionarse para que no exceda la caída de voltaje transitorio inicial especificado para el proyecto, y para que se recupere a un mínimo del 90 por ciento del voltaje de salida nominal aplicando los kVA plenos del rotor bloqueado del motor. Así, el motor puede entregar aproximadamente el 81 por ciento (0.9 x 0.9 = 0.81) de su par nominal durante la aceleración, lo que se ha comprobado ser lo adecuado para la mayoría de las aplicaciones de arranque. En lugar de las especificaciones singulares del proyecto, una caída de voltaje de arranque del 35% se considera aceptable en una situación de arranque de motor de un conjunto generador. Varios tipos de arrancadores de motor de voltaje reducido están disponibles para reducir los kVA de arranque de un motor en aplicaciones donde es aceptable el par de motor reducido. Reducir los kVA de arranque del motor puede reducir la caída de voltaje, el tamaño del conjunto generador y proporcionar un arranque mecánico suave. No obstante como se explica enseguida, se debe tener cuidado cuando se aplican estos arrancadores a los conjuntos generadores. Métodos de Arranque Trifásicos Existen varios métodos disponibles para arrancar motores trifásicos, como se sumarizan en la Tabla 3-4 y elaborados como en el Apéndice C – Arranque de Motores con Voltaje Reducido. El método de arranque más común es el directo, arranque a través de la línea (voltaje pleno). Los requerimientos de arranque del motor se pueden reducir aplicando algún tipo de arrancador de voltaje reducido o de estado sólido, dando como resultado un conjunto generador recomendado más

pequeño. Sin embargo, se debe tener cuidado cuando se aplican estos métodos de arranque de voltaje reducido. Como el par del motor es una función del voltaje aplicado, cualquier método que reduzca el voltaje del motor también reduce el par durante el arranque. Estos métodos de arranque sólo se deben aplicar a cargas de motor de baja inercia a menos que se pueda determinar que el motor produzca el par adecuado para acelerar durante el arranque. Adicionalmente, estos métodos de arranque pueden producir muy altas corrientes repentinas cuando hacen la transición de arranque a operación (si la transición ocurre antes que el motor alcance la velocidad de operación), resultando en requerimientos de arranque que se aproximan a un arranque con toda la línea. Si el motor no alcanza la velocidad de operación cerca de la nominal antes de la transición, pueden ocurrir excesivas caídas de voltaje y frecuencia cuando se emplean estos arrancadores con los conjuntos generadores. Si está inseguro cómo reaccionarán el arrancador y la carga, asuma un arranque a través de la línea. Mandos de Frecuencia Variable (VFD) De todas las clases de carga no lineal, los mandos de frecuencia variable, que se usan para controlar la velocidad de motores de inducción, inducen la mayor distorsión en el voltaje de salida del generador. Se requiere de alternadores más grandes para evitar el sobrecalentamiento del alternador debido a las corrientes armónicas inducidas por el mando de frecuencia variable, y para limitar la distorsión del voltaje del sistema al bajar la reactancia del alternador. Por ejemplo, las cargas convencionales de VFD de tipo de inversor de fuente de corriente en un generador deben ser menos de aproximadamente el 50 por ciento de la capacidad del generador para limitar la distorsión de harmónicos total a menos del 15 por ciento. Más recientemente, los VFD de tipo de Ancho de Pulso Modulado se han hecho más efectivos en los costos e inducen sustancialmente armónicas más bajas. El alternador sólo necesita sobredimensionarse cerca de un 40% para estos mandos.

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* - Estos son porcentajes o factores de corriente de operación, la cual depende del valor de las resistencias en serie agregadas a los devanados del rotor. Tabla 3-4. Métodos de Arranque con Voltaje Reducido y Características Para aplicaciones de mando de velocidad variable, dimensione el conjunto generador a la capacidad total de la placa de datos del mando, no a la capacidad de la placa de datos del motor impulsado. Las armónicas pueden ser mayores con el mando operando a carga parcial y puede ser posible que un motor más grande, hasta la capacidad total del mando, se pudiera instalar en el futuro. Letra del código de Motor NEMA En Norte América, el estándar NEMA para motores y generadores (MG1) designa las gamas aceptables para los kVA de arranque del motor con Letras de Código de la “A” a la “V”. El diseño del motor debe limitar los kVA de arranque (rotor bloqueado) a un valor dentro de la gama especificada por la Letra de Código marcada en el motor. Para calcular los kVA de arranque del motor, multiplique los caballos de potencia del motor por el valor en la Tabla 3-5 que corresponda con la Letra de Código. Los valores en la Tabla 3-5 son los promedios de las gamas especificadas de los valores para las Letras de Código.

Diseño del Motor Trifásico En Norte América, los motores de diseño tipo B, C o D son de inducción jaula de ardilla trifásicos clasificados por la NEMA (National Electrical Manufacturers Association) con respecto a un valor máximo para la corriente de rotor bloqueado y valores mínimos para el par del rotor bloqueado, par de recuperación y par de ruptura. Los motores de tipo de Alta Eficiencia son de inducción de jaula de ardilla trifásicos de eficiencia muy alta con valores mínimos de par similares a los motores de diseño tipo B, pero con mayor corriente de rotor bloqueado y mayor eficiencia nominal a plena carga. Vea la Tabla 3-6 para obtener los valores estándar nominales para los motores de Diseño B, C y D y de Alta Eficiencia. Diseño de Motor Monofásico Vea la Tabla 3-7 para obtener los valores estándar nominales para los motores de inducción monofásicos. Cargas de UPS´s Suministro de energía Ininterrumpible. Una fuente de poder ininterrumpible estática (UPS, iniciales en inglés) utiliza rectificadores controlados de silicio (SCR) u otros dispositivos estáticos para convertir voltaje de CA en voltaje de CD. El voltaje de CD se usa para producir voltaje de CA por medio de un circuito inversor a la salida del UPS. El voltaje de CD también se usa para cargar las baterías, el medio de almacenamiento de energía del UPS. Los SCR conmutables en la entrada inducen corrientes armónicas en el alternador del conjunto generador. Los efectos de estas corrientes incluyen el calentamiento adicional del devanado, reducen la eficiencia y distorsionan la onda de CA. El resultado es un requerimiento de un alternador más grande para una salida dada en kW del generador. Los dispositivos UPS también pueden ser sensibles a la caída de voltaje y las excursiones de la frecuencia. Cuando el rectificador se está rampeando hacia arriba, pueden ocurrir oscilaciones relativamente amplias en la frecuencia y el voltaje sin interrumpir la operación. Sin embargo, una vez que se activa la derivación, tanto la frecuencia como el voltaje deben estar muy estables o una condición de alarma ocurrirá.

Tabla 3-5. Factores de Multiplicación Correspondientes a las Letras de Código

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Los problemas antiguos de incompatibilidad entre los conjuntos generadores y los dispositivos estáticos UPS llevaron a múltiples interpretaciones incorrectas acerca del dimensionamiento de los conjuntos generadores para este tipo de carga. En el Rev. mayo 2010


pasado, los proveedores de UPS recomendaban sobredimensionar el conjunto generador dos o tres veces la capacidad del UPS, pero aún entonces algunos problemas persistieron. Desde entonces, la mayoría de los fabricantes de UPS han tomado en cuenta los problemas de incompatibilidad y ahora es más efectivo en costos exigir que los dispositivos UPS sean compatibles con el conjunto generador que sobredimensionar significativamente el generador. Cuando se dimensiona un generador use la capacidad de la placa de datos del UPS, aunque el propio UPS pueda no estar totalmente cargado, más la capacidad de carga de la batería. El UPS típicamente tiene una capacidad de carga de batería del 10 al 50 por ciento de la capacidad de su UPS. Si las baterías están descargadas cuando el UPS esté operando con el conjunto generador, éste debe ser capaz de suministrar tanto la carga de salida como la carga de la batería. La mayoría de los UPS tienen un límite de corriente ajustable. Si este límite se ajusta al 110% – 150% de la capacidad del UPS, esa es la carga pico que el conjunto generador necesita suministrar inmediatamente después de una interrupción de la energía del servicio público. Una segunda razón para usar la capacidad total del UPS es que cargas adicionales hasta de la capacidad de la placa de datos se pueden agregar al UPS en el futuro. Lo mismo se aplica a los sistemas UPS redundantes. Dimensione el conjunto generador para las capacidades combinadas de placa de datos de los dispositivos individuales UPS en las aplicaciones donde, por ejemplo, un UPS se instala para respaldar otro y los dos están en línea siempre con el 50 por ciento de la carga o menos.

La mayoría de los dispositivos UPS tienen una función limitadora de corriente para controlar la carga máxima que el sistema puede aplicar a su fuente de poder, lo cual se expresa como un porcentaje de la capacidad de carga plena del UPS. La carga total que el UPS aplica a su fuente de poder está controlada por ese valor limitando el índice de carga de su batería. Si, entonces, la carga máxima está limitada al 125 por ciento y el UPS está operando al 75 por ciento de la capacidad nominal, la carga de la batería está limitada al 50 por ciento de la capacidad del UPS. Algunos dispositivos UPS reducen el índice de carga de la batería a un valor menor durante el tiempo en que el conjunto generador está energizando al UPS.

Debido a que son cargas no lineales, el equipo UPS induce armónicas en la salida del generador. Los dispositivos UPS equipados con filtros de entrada de armónicas tienen corrientes armónicas más bajas que los que no están equipados así. Los filtros de armónicas deben reducirse o apagarse cuando la carga en el UPS es pequeña. Si no, estos filtros pueden causar un factor de potencia adelantado en el conjunto generador. Vea Carga con Factor de Potencia Adelantado en la sección Diseño Mecánico. El número de rectificadores (pulsos) también dicta el grado requerido de sobre-dimensionamiento del alternador. Un rectificador de 12 pulsos con un filtro de armónicas da como resultado el conjunto generador recomendado más pequeño.

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

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Tabla 3-7. Default de Motor Monofásico: Código NEMA, EFF, SPF, RPF Cargas del Cargador de Batería Los Cargadores de Batería típicamente usan rectificadores controlados de silicio (SCR). Un cargador de baterías es una carga no lineal, que exige un alternador sobre-dimensionado para tener capacidad para el calentamiento adicional y minimizar

la distorsión del voltaje causada por las corrientes armónicas inducidas por el cargador de baterías. El número de rectificadores (pulsos) dicta el grado de sobre-dimensionamiento del alternador requerido. Un rectificador de 12 pulsos da como resultado un conjunto generador recomendado más pequeño.

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Equipo de Imagen Médica (Rayos X, Cat Scan, MRI) El equipo de imagen como los Rayos X, Cat Scan y MRI producen características de arranque y funcionamiento singulares que deben considerarse cuando se dimensiona un conjunto generador. La carga pico en kVA (kVP x ma) y la caída de voltaje permisible son los factores esenciales para dimensionar un conjunto generador para aplicaciones de imagen médica. Dos factores adicionales deben entenderse para todas las aplicaciones de imagen médica. Primero, cuando el equipo de imagen médica se energiza con un conjunto generador, la imagen puede ser diferente que cuando se energiza con una línea de servicio público comercial. La razón de esto se debe a la diferencia en las características de caída de voltaje. Como lo ilustra la Figura 3-1, la caída tiende a ser constante cuando el servicio público es la fuente de poder y, es mayor y más variable cuando un conjunto generador es la fuente. El intento del regulador de voltaje del conjunto generador de regular el voltaje también afecta la característica de la caída de voltaje.

Aplicaciones de Bomba Contra Incendio3 Se deben aplicar consideraciones especiales a las bombas contra incendio debido a su condición crítica y los requerimientos especiales del código. El Código Eléctrico Nacional Norteamericano (NEC) contiene los requisitos que limitan la caída de voltaje al 15 por ciento cuando se arrancan bombas contra incendio. Este límite se impone para que los arrancadores de motor no se desconecten durante las condiciones prolongadas de rotor bloqueado y para que los motores de bomba contra incendio entreguen el par adecuado para acelerar las bombas a las velocidades nominales para obtener las presiones y flujos nominales de la bomba. El conjunto generador no tiene que dimensionarse para proporcionar indefinidamente los kVA de rotor bloqueado del motor de la bomba contra incendio. Eso daría como resultado un conjunto generador sobredimensionado, lo cual podría llevar al mantenimiento y confiabilidad debido a que se tendría un conjunto generador sub-utilizado.

Segundo, entre el momento en que el operador hace el ajuste para la imagen y que toma la imagen, no debe haber grandes cambios de carga del encendido o apagado de los elevadores o el aire acondicionado. El equipo de imagen médica normalmente está diseñado para energizarse con la fuente de servicio público. La mayoría del equipo, sin embargo, tiene un compensador de voltaje de línea, ajustable bien sea por el instalador o por el operador. En aplicaciones donde el conjunto generador es la única fuente de energía, el compensador de voltaje de línea se puede ajustar para la caída de voltaje esperada con el conjunto generador. Cuando el equipo de imagen médica se ha ajustado para la energía de servicio público, el conjunto generador tendrá que reproducir la caída de voltaje del servicio público tanto como sea posible. De la experiencia pasada, se pueden esperar imágenes satisfactorias cuando la capacidad en kVA del generador (alternador) es cuando menos 2.5 veces los kVA pico del equipo de imagen. Se puede esperar una caída de voltaje del 5 al 10 por ciento cuando se dimensiona con esta base. Los kVA pico y los kVA requeridos del conjunto generador para equipo de imagen de capacidad variada se mencionan en la Tabla 3-8.

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

Tabla 3-8. Requisitos del Conjunto Generador para Aplicaciones de Imagen Médica

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

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Siempre que se use un arrancador de voltaje reducido para un motor de bomba contra incendios, sin importar el tipo, deje la capacidad del generador para un arranque a través de la línea. El controlador de la bomba contra incendio incluye bien sea un medio manual-mecánico, manual-eléctrico o automático para arrancar la bomba a través de la línea en caso que el controlador no funcione. La capacidad adicional de generación se puede manejar, si es práctico, proporcionando controles automáticos para desechar carga en cargas conectadas de baja prioridad para que la capacidad ociosa del conjunto generador para la bomba contra incendio, en todo caso, se pueda usar para las mismas cargas. Los controles deben ajustarse para desechar carga antes de arrancar la bomba contra incendio. Otra opción es la de considerar una bomba contra incendio con motor diesel en lugar de una bomba con motor eléctrico. La economía generalmente favorece las bombas con motor eléctrico, pero el ingeniero de protección contra incendios puede preferir el mando de un motor diesel. De esa manera, el sistema de protección a incendios y el sistema de energía de emergencia se mantienen completamente separados. Algunos ingenieros y aseguradoras creen que esto mejora la confiabilidad de ambos sistemas. El costo de un interruptor de transferencia para la bomba contra incendio se evitaría. El conjunto generador no tiene que dimensionarse para proporcionar los kVA de rotor bloqueado del motor de la bomba contra incendio indefinidamente. Eso podría dar como resultado un conjunto generador sobre-dimensionado, lo cual podría presentar problemas de mantenimiento y confiabilidad al ser sub-utilizado.

Características de la Carga Tolerancias de Voltaje y Frecuencia de la Carga La Tabla 3-9 resume la tolerancia que varias cargas tienen a los cambios en voltaje y frecuencia. Potencia Regenerativa La aplicación de conjuntos generadores a cargas que tienen mandos de motor-generador (MG) como los elevadores, grúas y polipastos, requieren el tratamiento de potencia regenerativa. En estas aplicaciones, el descenso del elevador o polipasto se frena con el motor-generador que “bombea” energía eléctrica de regreso a la fuente para que la absorba. La fuente de servicio público normal fácilmente absorbe la energía “regenerada” porque esencialmente es una fuente de poder ilimitada. La energía producida por la carga sencillamente sirve a otras cargas reduciendo la carga real en el servicio (red). Un conjunto generador, por otro lado, es una fuente de poder aislada que tiene capacidad limitada para absorber la potencia regenerativa. La absorción de potencia regenerativa es una función de los caballos de fuerza de fricción del motor de combustión a velocidad gobernada, los caballos de fuerza del ventilador, la fricción del generador, las pérdidas del devanado y el núcleo (la potencia requerida para mantener el voltaje nominal de salida del generador). La capacidad de potencia regenerativa del conjunto aparece en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador recomendado y es, típicamente, un 10 a 20 por ciento de la capacidad de potencia del conjunto generador. (El generador impulsa el motor de combustión, el cual absorbe la energía a través de las pérdidas por fricción).

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Si el voltaje no se recupera al 90 por ciento, los dispositivos de protección de bajo voltaje pueden bloquearse, los dispositivos de sobre-corriente pueden interrumpirse, los arrancadores de voltaje reducido pueden bloquearse o escalonarse y los motores pueden detenerse o no tener una aceleración aceptable. Tabla 3-9. Tolerancias Típicas de Voltaje y Frecuencia

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Una capacidad insuficiente de potencia regenerativa para la aplicación puede dar como resultado una excesiva velocidad de descenso del elevador y la sobre-velocidad del conjunto generador. NOTA: Las cargas regenerativas excesivas pueden causar que el conjunto generador se sobre-revolucione y se apague. Las aplicaciones que son más susceptibles de este tipo de problema son los edificios pequeños donde el elevador es la carga principal para el conjunto generador. Generalmente, el problema de la regeneración se puede resolver asegurándose haya otras cargas conectadas que absorban la potencia regenerativa. Por ejemplo, en edificios pequeños donde el elevador es la carga principal, la carga de la iluminación debe transferirse al generador antes de transferir el elevador. En algunos casos los bancos de carga auxiliar con controles de carga pueden necesitarse para ayudar a absorber las cargas regenerativas. Factor de Potencia (FP) de la Carga Las inductancias y capacitancias en los circuitos de carga CA hacen que el punto en el cual la onda de corriente sinusoidal pasa por cero se atrase o adelante al punto en el cual la onda de voltaje pasa por cero. Las cargas capacitivas, motores sincrónicos sobre-excitados, etc. provocan un factor de potencia adelantado, donde la corriente adelanta al voltaje. Un factor de potencia atrasado, donde la corriente se atrasa al voltaje, es el caso más típico y es el resultado de la inductancia en el circuito. El factor de potencia es el coseno del ángulo con el cual la corriente se adelanta o se atrasa del voltaje, donde un ciclo sinusoidal completo es de 360 grados. El factor de potencia normalmente se expresa como una cifra decimal (0.8) o como un porcentaje (80 %). El factor de potencia es la relación de los kW a los kVA. Por lo tanto:

Las cargas reactivas que causan un factor de potencia adelantado pueden ser problemáticas, dañando los alternadores, las cargas o haciendo que se dispare el equipo de protección. Las fuentes más comunes de factores de potencia adelantados son los sistemas UPS con carga ligera que usan filtros de armónicas para la línea de entrada o dispositivos para la corrección del factor de potencia (bancos de capacitores) que se usan con los motores. La carga con factor de potencia adelantado debe evitarse con los conjuntos generadores. La capacitancia del sistema que se convierte en una fuente de excitación del generador y de pérdida del control de voltaje puede convertirse en un problema. Siempre conecte y desconecte del sistema los capacitores de corrección de factor de potencia con la carga. Vea Cargas con Factor de Potencia Adelantado en la sección Diseño Eléctrico. Cargas Monofásicas y Balanceo de Cargas Las cargas monofásicas deben distribuirse tan uniformemente como sea posible entre las tres fases de un conjunto trifásico para utilizar plenamente la capacidad del generador y limitar el desbalanceo del voltaje. Por ejemplo, un desbalanceo de cargas monofásicas tan pequeño como un 10 por ciento puede requerir limitar la carga balanceada trifásica a no más del 75 por ciento de la capacidad nominal. Para ayudar a evitar el calentamiento y la falla prematura del aislamiento en motores trifásicos, el desbalanceo del voltaje debe mantenerse debajo del 2 por ciento. Vea Cálculo de Desbalance de Carga Monofásica Permisible en la sección Diseño Eléctrico.

kW = kVA x FP Tome en cuenta que los conjuntos generadores trifásicos son para cargas con un FP de 0.8 y los monofásicos para cargas con un FP de 1.0. Las cargas que producen factores de potencia menores a los cuales los generadores están capacitados pueden hacer que GenSize recomiende un alternador más grande o conjunto generador para darle servicio a la carga apropiadamente. Rev. mayo 2010

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4 – SELECCIÓN DEL EQUIPO Generalidades Alternadores Voltaje Bajo Voltaje Medio Voltaje Aislamiento y Capacidades Devanados y Conexiones Reconectable Rango Amplio Rango Extendido Rango Limitado Arranque Incrementado de Motor Fundamentos y Excitación Generadores Auto-Excitados Generadores Excitados Por Separado Carga Transitoria Curvas de Saturación del Generador Respuesta del Sistema de Excitación Respuesta de Arranque del Motor kVA de Rotor Bloqueado Caída sostenida de Voltaje Respuesta a la Falla Temperaturas del Devanado por Corto Circuito Motores de Combustión Gobernadores Gobernadores Mecánicos Gobernadores Electrónicos Sistemas de Arranque del Motor de Combustión Arranque con Baterías Reubicación de las Baterías de Arranque Arranque con Aire comprimido Controles Base Relevador Base Electrónica (Microprocesador) Electrónicos de “Plena Autoridad” Opciones de Control Accesorios y Opciones Control de Seguridad y Anunciadores Interruptores de Circuito de Línea Principal Interruptores Encapsulados Cajas de Entrada Interruptores de Circuito Múltiples Baterías y Cargadores de Baterías Sistemas de Escape y Silenciadores

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Casetas (Cabinas) Protección al Clima Acústico De Acceso Regiones Costeras Configuraciones Alternativas de Enfriamiento y Ventilación Capacidades del Sistema de Enfriamiento Alternativas de Enfriamiento Remoto Radiador Remoto Intercambiador de Calor Sistemas de Mantenimiento del Nivel de Aceite Lubricante Dispositivos de Calentamiento para Conjuntos Generadores en Standby Arranque en Frío y Aceptación de la Carga Calentadores de Refrigerante Calentadores de Aceite y Combustible Calentadores Anti-Condensación Tanques de Combustible (Diesel) Tanques de día Tanques Sub-Base Montaje en Aisladores de Vibración Equipo para Conmutación de Energía Dispositivos Requeridos para el Paralelismo del Conjunto Generador Necesidades de Equipo Adicional

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4 - SELECCIÓN DEL EQUIPO Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Generalidades Cuando se ha tomado la decisión en cuanto al tamaño del(os) conjunto(s) generador(es) y la secuencia de carga, la tarea de elegir el equipo para el trabajo puede comenzar. Esta sección trata de la variedad de equipo del conjunto generador para lograr una instalación completa y funcional. Se tratan las características de funcionalidad, criterios de selección, alternativas y el equipo opcional necesario. Alternadores Voltaje Bajo Voltaje La aplicación determina en gran manera el voltaje del conjunto generador seleccionado. En aplicaciones de emergencia y en-espera (Standby), el voltaje de salida del generador normalmente corresponde al voltaje de utilización de las cargas. Los voltajes más usados comercialmente y las configuraciones de la conexión están disponibles como opciones estándar con los fabricantes de alternadores. Algunos voltajes raramente usados pueden requerir devanados especiales lo cual puede exigir considerables tiempos de entrega para producirse. La mayoría de los alternadores tienen un ajuste de voltaje de al menos ± 5 % del voltaje nominal especificado para permitir el ajuste a requisitos específicos del sitio. Vea la Tabla de Voltajes en el Mundo en el Apéndice B. Medio Voltaje1 En aplicaciones de potencia primaria o carga base o cuando las condiciones generales de la aplicación son conducentes, los conjuntos generadores de medio voltaje (de más de 600 V) se están usando con más frecuencia. Generalmente, los medio voltajes deben considerarse cuando la salida excede a los 2,000 A de un generador de bajo voltaje. Otro criterio que induce al uso de medio voltaje es el tamaño/capacidad del equipo de conmutación de potencia y la cantidad de conductores requeridos para bajo voltaje. Mientras el equipo de medio voltaje es más caro, los conductores requeridos (en el orden de 10-20 veces menos ampacidad) combinados con menos conduit, estructuras de soporte y tiempo de instalación, pueden compensar el alto costo del alternador.

Aislamiento y Capacidades Generalmente, los alternadores en el orden de los 20 kW a 2,000 kW tienen un aislamiento del devanado NEMA Clase F o Clase H. El aislamiento Clase H está diseñado para resistir mayores temperaturas que el Clase F. Las capacidades de alternador se conocen en términos de los límites de elevación de temperatura. Los alternadores con aislamiento Clase H tienen capacidades de salida en kW y kVA que permanecen dentro de elevaciones de temperatura de la clase de 80 °C, 105 °C, 125 °C y 150 °C arriba de un ambiente de 40 °C. un alternador operado a su capacidad de 80 °C durará más que a su capacidad de temperatura más alta. Los alternadores con menor elevación de temperatura nominal para una capacidad de conjunto generador dada dan como resultado un arranque de motor mejorado, menos caídas de voltaje, mayor capacidad de carga no-lineal o desbalanceada, así como mayor capacidad por falla de corriente. La mayoría de los conjuntos generadores de Cummins Power Generation tienen más de un tamaño de alternador disponible, haciendo posible igualar una amplia gama de aplicaciones. Muchos alternadores para un conjunto generador específico tienen capacidades múltiples como 125/105/80 (S, P, C). Esto quiere decir que la opción de alternador operará a un límite de temperatura diferente dependiendo de la capacidad del conjunto generador, o sea, permanecerá dentro de la elevación de temperatura de 125 °C En-Espera (Standby), 105 °C de elevación en Primaria y dentro de los 80 °C de elevación en capacidad Continua. Lineamientos Adicionales Acondicionamiento Ambiental Con cualquier ambiente salino, la posibilidad de depósitos de cloruro de sodio en los devanados, superficies de metal sin tratamiento (no necesariamente sólo ferroso), etc., lleva a dos temas relacionados: – Corrosión y atracción higroscópica de la humedad llevando a que el aislamiento se vea comprometido. Es importante quitar tanta humedad de la atmósfera en el gabinete del generador como sea posible, tanto al momento de un ingreso potencial de humedad como también subsecuentemente, cuando pueda ocurrir la condensación. Las persianas deben diseñarse con persianas que atrapen la lluvia que ofrezcan una ruta tortuosa con una velocidad de

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

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admisión tan baja como sea posible, permitiendo que las gotas de humedad se unan en la admisión. Esto deja una cantidad residual de humedad y la mayoría debe evitarse que tengan contacto directo con la parte trasera del alternador por medio de un deflector. El alternador debe permitírsele tomar su aire del aire que está pasando por la máquina, en el sentido correcto para evitar la recirculación, no el aire que se dirige a la máquina. De esta manera, se crean rutas tortuosas adicionales dando oportunidades adicionales para la coalescencia y precipitación de la humedad antes que entre al alternador. La creación de rutas tortuosas adicionales puede hacer que suba la restricción del flujo de aire y se recomienda el modelar del flujo de aire antes de hacer la construcción. El gabinete debe contener calentadores de espacio, dimensionado para dar una elevación de temperatura cuando menos de 5 °C arriba del ambiente y controlada en la temperatura y el punto de rocío. Considere el aire acondicionado para el gabinete del motor para cuando el clima esté caliente y húmedo ya que éste puede reducir en efecto la humedad sin calentar indebidamente el ambiente dentro del gabinete. Una vez más, controlar el aire acondicionado usando una mezcla de controles de temperatura y del punto de rocío economizará la carga eléctrica. Los calentadores anti-condensación entre los alternadores son obligatorios en esta aplicación, deben conectarse a una fuente eléctrica de tamaño adecuado y, deben estar activos cuando las condiciones sean tales que puede haber condensación y, sólo cuando el generador esté estacionario. El gabinete debe contar con persianas que se abran con resorte y se cierren con motor y éstas deben cerrarse tan pronto sea posible después de apagar la máquina, consistente con evitar la acumulación de temperatura anormal. Todas las partes del gabinete deben estar bien sea galvanizadas o recubiertas con polvo o pintadas con pintura resistente a la sal para evitar la corrosión y se debe poner cuidado particular con las áreas donde se pueda atrapar la humedad. Agua dentro del gabinete Es vital que el agua no entre al gabinete y no se permita se “encharque” bajo el alternador ya que el flujo de aire de admisión elevaría la turbulencia bajo la máquina y puede permitir gotas de agua, posiblemente contaminadas con aceite, combustible, refrigerante y sal que entren a la máquina. Si el agua puede

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quedar bajo el alternador, considere incluir un deflector para evitar que las micro-gotas sean arrastradas a la admisión de aire del alternador. Protección del Devanado En ciertas gamas de alternadores CGT se puede ofrecer un tratamiento de impregnación para ambientes rigurosos que presta protección adicional al devanado para la humedad. Este proceso se aplica sólo al estator principal. Este tratamiento adicional da como resultado en una disminución de cerca del 3-5 % de las capacidades continuas pico (elevaciones 150/163), aunque no existe una disminución intrínseca de este proceso para capacidades de base continua (elevaciones 105/125). Esto no debe considerarse como algo ‘en lugar de’ para el tratamiento ambiental anterior, es un ‘tanto como’. Existe un costo adicional para este tratamiento ya que aumenta el tiempo y materiales de la impregnación. Protección de las partes internas con metal desnudo CGT puede proporcionar un tratamiento adicional de superficies de metal desnudo en la máquina. Esto incluye la flecha y varios componentes montados en la flecha y el barril de la máquina. Hay un costo adicional para este tratamiento. Operación La máquina debe dimensionarse y los controles del sistema programados de tal forma que el alternador opere con suficiente carga para garantizar que los devanados alcancen y mantengan una temperatura cuando menos de 100 °C. Esta temperatura debe lograrse en las condiciones más frías que se puedan encontrar en el sitio. Esto ayudará a mantener los devanados en una condición sin humedad y ayudará a alejar la humedad de los devanados. Carga No-Lineal Debido a la predominancia de cargas no-lineales en estos sitios, CGT recomienda que si se utilizan máquinas P7x, que se especifiquen como PE7 (el diseño de generación empotrado de la máquina). Los diseños de alternadores PE7 pueden alojar mejor los altos factores de cresta que pueden existir en estas aplicaciones. La máquina debe dimensionarse con capacidad clase F. Lo que resultará en una disminución pero significará menos efecto de calentamiento en el laminado, hermanado con una reactancia de la máquina efectiva menor, dando por lo tanto una mejor forma de onda. Rev. mayo 2010


Filtros CGT no recomienda filtros en las aplicaciones donde el ingreso de agua es el problema – los filtros deben usarse para quitar sólo polvos secos. Los filtros rápidamente se anegan en agua lo cual restringe la admisión de aire y después del apagado, el agua contenida en el filtro tiende a hacer la atmósfera entre el alternador muy húmeda lo cual fomenta el crecimiento de moho. Régimen de Mantenimiento Un programa de corridas mensuales donde el alternador se mantiene a la temperatura de operación normal (devanados cuando menos a 100 C) por 4 horas o más ayudará a mantener los devanados en una condición sin humedad y desalienta la formación del moho. Devanados y Conexiones Los alternadores están disponibles en varias configuraciones de devanados y conexiones. Entender algo de la terminología usada ayuda a tomar la opción que mejor se adapte a una aplicación.

Rango Extendido Este término hace referencia a los alternadores diseñados para producir un rango más amplio de voltajes que el rango amplio. Donde uno de rango amplio puede producir nominalmente 416-480 voltios, uno de rango extenso puede producir 380480 voltios. Rango Limitado Como el nombre lo indica, los alternadores de rango limitado tienen un ajuste de rango de voltaje nominal muy limitado (por ejemplo 440-480 voltios) o pueden estar diseñados para producir sólo un voltaje nominal específico y una conexión como 480 voltios en estrella. Arranque del Motor Aumentado Este término se utiliza para describir un alternador más grande o uno con características especiales del devanado para producir una capacidad más alta de corriente de arranque del motor. Aunque como se menciona anteriormente, la capacidad aumentada de arranque del motor también se logra escogiendo un alternador con límite de elevación de temperatura menor. Fundamentos de Excitación

Reconectables Muchos alternadores están diseñados con salidas individuales de los devanados de fase por separado que se pueden reconectar a configuraciones Estrella o Delta. Éstos a menudo se conocen como alternadores de 6 puntas. A menudo, los alternadores reconectables tienen seis devanados por separado, dos en cada fase, que se pueden reconectar en serie o en paralelo, en configuraciones estrella o delta. Estos se conocen como reconectables de 12 puntas. Estos tipos de alternadores se producen principalmente por flexibilidad y eficiencia en la manufactura y se conectan y prueban en planta en la configuración deseada. Rango Amplio Algunos alternadores están diseñados para producir una amplia gama de voltajes nominales de salida como el rango de 208 a 240 o de 190 a 220 voltios con sólo un ajuste del nivel de excitación. Cuando se combinan con la característica reconectable, se les llama Reconectables de Rango Amplio.

Es deseable entender los fundamentos de los generadores de CA y de los sistemas de excitación del generador con respecto a la respuesta de cargas transitorias, interacción del regulador de voltaje con la carga, la respuesta del sistema de excitación a las fallas de salida del generador. Un generador convierte la energía mecánica de rotación en energía eléctrica. Consiste esencialmente de un rotor y un estator, como se muestra en la sección transversal de la Figura 4-1. El rotor lleva el campo del generador (aparece como de cuatro polos), el cual gira con el motor de combustión. El campo se energiza con una fuente CD llamada excitador, el cual se conecta a las líneas “+” y “–“ de los devanados del campo. El generador se construye de tal manera que las líneas de fuerza del campo magnético cortan perpendicularmente los devanados del estator cuando el motor hace girar el rotor, induciendo un voltaje en los elementos del devanado del estator. El voltaje en un elemento del devanado se invierte cada vez que cambia la polaridad (dos veces cada revolución en un

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generador de cuatro polos). Típicamente un generador tiene cuatro veces mas “ranuras del devanado” como se muestra y está “enrollado” para obtener una salida sinusoidal, alterna monofásica o trifásica.

Figura 4-1. Sección Transversal de un Generador de Cuatro Polos El voltaje inducido en cada elemento del devanado depende de la intensidad de campo (la cual podría representarse por una mayor densidad de las líneas de fuerza), la velocidad a la cual las líneas de fuerza cortan los elementos del devanado (rpm) y la “longitud de las placas”. Por lo tanto, para variar el voltaje de salida de un generador de un tamaño y velocidad de operación dados, es necesario variar la intensidad de campo. Esto se hace con el regulador de voltaje, el cual controla la corriente de salida del excitador. Los generadores están equipados con sistemas de excitación auto-excitados o excitados por separado (PMG). Generadores Auto-Excitados El sistema de excitación de un generador auto-excitado se energiza, vía el regulador de voltaje automático (AVR), derivando la energía de la salida del generador. El regulador de voltaje detecta el voltaje y frecuencia de salida del generador, las compara con los valores de referencia y luego suministra una salida CD regulada a los devanados de campo del excitador. El campo del excitador induce una salida CA en el rotor del excitador, que está en la flecha giratoria del generador impulsada por el motor de combustión. La salida del excitador se rectifica con diodos giratorios, también en la flecha del generador, para suministrar CD para el rotor principal (campo del generador). El regulador de voltaje aumenta o disminuye la corriente del

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excitador al detectar cambios en el voltaje y frecuencia de salida debido a los cambios en la carga, aumentando o disminuyendo la intensidad de campo del generador. La salida del generador es directamente proporcional a la intensidad de campo. Consulte la Figura 4-2. Típicamente, un sistema de excitación del generador autoexcitado es el menos caro disponible con un fabricante. Proporciona buen servicio bajo todas las condiciones de operación cuando el conjunto generador se dimensiona apropiadamente para la aplicación. La ventaja de un sistema auto-excitado sobre un sistema excitado por separado es que el auto-excitado inherentemente se está auto-protegiendo bajo condiciones simétricas de corto circuito ya que el campo se “colapsa”. Debido a esto, un interruptor de circuito de línea principal para proteger el generador y los conductores del primer nivel de distribución puede considerarse no necesario, reduciendo aún más el costo del sistema instalado. Las desventajas de un sistema auto-excitado son: Pudiera ser necesario seleccionar un generador más grande para proporcionar un desempeño aceptable de arranque del motor. Las máquinas auto-excitadas dependen del magnetismo residual para energizar el campo. Si el magnetismo residual no es suficiente, será necesario aplicar voltaje al campo con una fuente de energía CD. Podría no soportar las corrientes de falla lo suficiente para disparar los interruptores de circuito posteriores.

Figura 4-2. Generador Auto-Excitado

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Figura 4-3. Generador con Excitación por Separado (PMG) Generadores con Excitación por Separado El sistema de excitación de un generador con excitación por separado es similar al de un generador auto-excitado excepto que un generador de imán permanente (PMG) por separado localizado en el extremo de la flecha del generador principal energiza el regulador de voltaje. Consulte la Figura 4-3. Como es una fuente de poder por separado, el circuito de excitación no se ve afectado por las cargas en el generador. El generador es capaz de soportar dos o tres veces la corriente nominal por aproximadamente diez segundos. Por estas razones, los sistemas de excitación del generador con excitación por separado se recomiendan para aplicaciones donde son necesarios una capacidad mejorada de arranque del motor, buen rendimiento con cargas no-lineales o un desempeño de corto circuito de duración prolongada. Con este sistema de excitación es necesario proteger al generador de las condiciones de falla porque el generador es capaz de operar hasta que se destruya. El Sistema de Control Power Command® con AmpSentry™ ofrece esta protección regulando la corriente de corto circuito sostenida y apagando el conjunto generador en el caso que la corriente de falla persista pero antes de que se dañe el alternador. Vea Diseño Eléctrico para obtener más información sobre este tema. Carga Transitoria Un conjunto generador es una fuente de energía limitada tanto en términos de la potencia del motor de combustión (kW) como de los voltamperios (kVA) del generador, sin importar el tipo de sistema de excitación. Debido a esto, los cambios de la carga causarán excusiones transitorias tanto en el voltaje como en la frecuencia. La magnitud y duración de estas excursiones se ven afectadas principalmente por las características de la carga y el tamaño del alternador relativo con la carga. Un conjunto generador es una fuente relativamente de alta impedancia cuando se compara con un transformador típico de la red pública.

Un perfil de voltaje típico en la aplicación y remoción de la carga aparece en la Figura 4-4. En el lado izquierdo de la gráfica el voltaje de estado estable sin carga está siendo regulado al 100 por ciento del voltaje nominal. Cuando se aplica una carga el voltaje cae inmediatamente. El regulador de voltaje detecta la caída de voltaje y responde aumentando la corriente de campo para recuperar el voltaje nominal. El tiempo de recuperación del voltaje es la duración entre la aplicación de la carga y el regreso del voltaje al rango de la regulación de voltaje (mostrada como 2%). Típicamente, la caída de voltaje inicial va del 15 al 45 por ciento del voltaje nominal cuando el 100 por ciento de la carga nominal del conjunto generador (a un FP de 0.8) se aplica en un solo paso. La recuperación del nivel de voltaje nominal ocurre en 1-10 segundos dependiendo de la naturaleza de la carga y el diseño del conjunto generador. La diferencia más significativa entre un conjunto generador y el servicio público (red) es que cuando se aplica una carga repentinamente a un servicio público (red) típicamente no existe una variación de frecuencia. Cuando se aplican cargas a un conjunto generador las rpm (frecuencia) de la máquina caen. La máquina debe detectar el cambio en la velocidad y reajustar su consumo de combustible para regularla a su nuevo nivel de carga. Hasta que se logre la concordancia de la carga nueva y el consumo de combustible, la frecuencia será diferente de la nominal. Típicamente, la caída de frecuencia va del 5 al 15 por ciento de la frecuencia nominal cuando se agrega el 100 por ciento de la carga nominal en un paso, La recuperación puede llevar varios segundos.

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

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Nota: No todos los conjuntos generadores pueden aceptar una carga en bloque de 100% en un paso. El desempeño varía entre conjuntos generadores debido a las diferencias en las características del regulador de voltaje, respuesta del gobernador, diseño del sistema de combustible, aspiración del motor (natural o turbocargado) y cómo los motores y generadores están hermanados. Una meta importante en el diseño del conjunto generador es la de limitar las excursiones de voltaje y frecuencia a niveles aceptables. Curvas de Saturación del Generador Las curvas de saturación del generador grafican el voltaje de salida del generador para varias cargas al cambiar la corriente del devanado de campo principal. Para el generador típico mostrado, la curva A de saturación sin carga cruza la línea de voltaje nominal del conjunto generador cuando la corriente de campo es aproximadamente de 18 A. En otras palabras, aproximadamente 18 A de corriente de campo se requieren para mantener el voltaje de salida del generador sin carga. La curva B de saturación a plena carga muestra que se requieren aproximadamente 38 A de corriente de campo para mantener el voltaje nominal de salida del generador cuando el factor de potencia a plena carga es de 0.8. Vea la Figura 4-5.

Figura 4-5. Curvas Típicas de Saturación del Generador

Figura 4-6. Características de Respuesta del Sistema de Excitación

Respuesta del Sistema de Excitación La corriente de campo no se puede cambiar instantáneamente en respuesta al cambio de carga. El regulador, el campo de excitación y el campo principal tienen constantes de tiempo que se tienen que agregar. El regulador de voltaje tiene una respuesta relativamente rápida, mientras que el campo principal tiene una respuesta significativamente más lenta que el campo de excitación porque es muchas veces más grande. Debe hacerse notar que la respuesta de un sistema auto-excitado será aproximadamente la misma que la de un sistema excitado por separado porque las constantes de tiempo para los campos principal y de excitación son los factores significativos en este aspecto y son comunes para ambos sistemas.

Respuesta al Arranque del Motor Cuando se arrancan los motores, ocurre una caída del voltaje de arranque lo cual consiste en principio en una caída instantánea del voltaje más una caída de voltaje como resultado de la respuesta del sistema de excitación. La Figura 4-7 ilustra estos dos componentes que juntos, representan la caída de voltaje de transición. La caída de voltaje instantánea sencillamente es, el producto de la corriente del rotor bloqueado del motor por la reactancia sub-transitoria del conjunto generador. Esto ocurre antes de que el sistema de excitación pueda responder aumentando la corriente de campo y por lo tanto, no se ve afectada por el tipo de sistema de excitación. A esta caída de voltaje inicial puede seguirla otra caída causada por la función de “igualación de par torsionalr” del regulador de voltaje el cual “atenúa” el voltaje para descargar al motor de combustión si detecta una desaceleración significativa de éste. Un conjunto generador debe estar diseñado para optimizar el tiempo de recuperación mientras que evita la inestabilidad o forzamiento del motor de combustión.

La sobre-excitación está diseñada considerando todos los componentes del sistema de excitación para optimizar el tiempo de recuperación. Debe ser suficiente para minimizar el tiempo de recuperación, pero no demasiado como para llevar a la inestabilidad (sobre-regulación) o superar al motor de combustión (el cual es una fuente de poder limitada). Vea la Figura 4-6.

kVA del Rotor Bloqueado La corriente de arranque del motor (rotor bloqueado) es cerca de seis veces la corriente nominal y no cae significativamente sino hasta que el motor casi alcanza la velocidad nominal como se muestra en la Figura 4-8. Esta gran corriente “repentina” del motor causa que el voltaje del generador caiga. También,

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la potencia requerida del motor de combustión para arrancar el motor sube a cerca de tres veces la potencia nominal del motor cuando éste alcanza aproximadamente el 80 por ciento de la velocidad nominal. Si el motor de combustión no tiene tres veces la potencia nominal del motor el regulador de voltaje “disminuye” el voltaje del generador para quitarle carga al motor de combustión a un nivel que lo pueda soportar. Mientras que el torque del motor sea siempre mayor que el torque de la carga durante el periodo de aceleración, el motor podrá acelerar la carga a velocidad plena. Una recuperación al 90 por ciento del voltaje nominal (81 por ciento del torque del motor) es usualmente aceptable porque da como resultado sólo un ligero aumento en el tiempo de aceleración del motor.

Figura 4-8. Características Típicas de Arranque de Motor a través de la Líneas (Se supone un 100% de Voltaje Nominal en las Terminales del Motor)

Figura 4-7. Caída de Voltaje Transitorio

Caída de Voltaje Sostenida Enseguida de la relativamente corta (típicamente menos de 10 ciclos pero tanto como varios segundos), pero abrupta caída de voltaje transitoria pronunciada existe un periodo sostenido de recuperación del voltaje como se muestra en la Figura 49. Los kVA máximos de arranque del motor en la Hoja de Especificación del conjunto generador son los kVA que el generador puede mantener y aún recuperarse al 90 por ciento del voltaje nominal, como se muestra en la Figura 4-10. Debe hacerse notar que esto es sólo el desempeño combinado del alternador, excitador y AVR. El desempeño de arranque del motor de un conjunto generador en particular, depende del motor de combustión, gobernador y el regulador de voltaje así como del generador.

Figura 4-9. Caída de Voltaje Sostenida

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excitación por separado puede sostener un corto directo porque no depende del voltaje de salida del generador para la energía de excitación.

Figura 4-10. Gráfica Típica NEMA de Generador de Caída de Voltaje Transitorio c. kVA de Arranque del Motor Respuesta a la Falla La respuesta a la falla de corto circuito de generadores autoexcitados y excitados por separado es diferente. Un generador auto-excitado es conocido como generador de “campo colapsante” porque el campo se colapsa cuando las terminales de salida del generador se ponen en corto (bien sea corto trifásico o corto L-L sensado a través de las fases). Un generador excitado por separado puede mantener el campo durante un corto circuito porque la excitación proviene de un generador de imán permanente por separado. La Figura 4-11 muestra la respuesta típica de la corriente de corto circuito simétrica trifásica de generadores auto-excitados y excitados por separado. La corriente de corto circuito inicial nominalmente es de 8 a 10 veces la corriente nominal del generador y es una función recíproca de la reactancia sub-transitoria del generador, 1/X”d. Para los primeros pocos ciclos (A), prácticamente no hay diferencia en la respuesta entre los generadores autoexcitados y excitados por separado porque siguen la misma curva de decremento de corriente de corto circuito al disiparse la energía del campo. Después de los primeros pocos ciclos (B), un generador auto-excitado continúa siguiendo la curva de decremento de corto circuito hasta prácticamente corriente cero. Un generador con excitación por separado, debido a que la energía del campo se deriva independientemente, puede mantener de 2.5 a 3 veces la corriente nominal con una falla trifásica aplicada Este nivel de corriente se puede mantener aproximadamente por 10 segundos sin dañar el alternador. La Figura 4-12 es otra forma de visualizar la diferencia en la respuesta a una falla trifásica. Si el generador es auto-excitado, el voltaje y la corriente se “colapsan” a cero cuando la corriente aumenta más allá de la inflexión de la curva. Un generador de

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Temperaturas del Devanado en Corto Circuito El problema a considerar en sostener la corriente de corto circuito es que el generador podría dañarse antes de que el interruptor de circuito se dispare para eliminar la falla. Las corrientes de corto circuito pueden rápidamente sobrecalentar los devanados del estator del generador. Por ejemplo, un corto L-N desbalanceado en un generador con excitación por separado diseñado para mantener tres veces la corriente nominal da como resultado una corriente de cerca de 7.5 veces la corriente nominal. A ese nivel de corriente, suponiendo una temperatura inicial del devanado de cerca de 155 C, puede tomar menos de cinco segundos para que los devanados alcancen los 300 C – la temperatura aproximada a la cual ocurre un daño inmediato y permanente en los devanados. Un corto L-L desbalanceado toma unos pocos segundos mas para hacer que los devanados alcancen 300 C y un corto trifásico balanceado le lleva un poco más de tiempo. Vea la Figura 4-13. También vea Protección del Alternador en la sección Diseño Eléctrico.

Figura 4-11. Respuesta al Corto Circuito Trifásico Simétrico

Figura 4-12. Capacidad de Corto Circuito

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por ciento de caída de velocidad desde sin carga hasta plena carga inherente al diseño. Este tipo de sistema es generalmente el más económico y es apropiado para aplicaciones donde la caída de la frecuencia no es un problema para las cargas a las que se les da servicio. Algunos, pero no todos los conjuntos generadores disponen de gobernación mecánica opcional.

Figura 4-13. Temperaturas Aproximadas del Devanado en Corto Circuito Como el lector puede ver en esta larga subsección sobre los fundamentos y la excitación, sólo dos formas básicas de sistemas de excitación influencian una amplia variedad de características de desempeño. La operación en estado estable, condiciones transitorias, arranque del motor, respuesta a la falla y más se ven afectadas por este sistema. Estos efectos característicos son importantes en los estudios de desempeño del sistema. Enseguida está un breve resumen de las dife rentes características de los sistemas auto-excitados y de excitación por separado. Auto-excitado Caídas de Voltaje Más Altas Campo Colapsante Detección Promedio Monofásica Menor Tolerancia a Cargas No Lineales Menor Capacidad de Arranque de Motor Excitado Por Separado Menores Caídas de Voltaje Corriente de Falla sostenida Detección RMS Trifásica Mejor Inmunidad a la Carga No-Lineal Mejor Arranque del Motor Motores Gobernadores Gobernadores Mecánicos Los gobernadores mecánicos, como su nombre lo indica, controlan el combustible del motor basándose en la detección mecánica de las RPM del motor por medio de contrapesos o mecanismos similares. Estos sistemas exhiben cerca del 3-5

Gobernadores Electrónicos Los gobernadores electrónicos se utilizan para aplicaciones donde se requiere de la gobernación isócrona (caída cero) o donde se especifica la sincronización activa y equipo de paralelismo. Las RPM del motor normalmente las detecta un sensor electromagnético y la dosificación de combustible la controlan solenoides activadas por circuitos electrónicos. Estos circuitos, ya sean controladores auto-contenidos o sean parte de un controlador del conjunto generador con un microprocesador, utilizan algoritmos sofisticados para mantener el control preciso de la velocidad (y también la frecuencia). Los gobernadores electrónicos permiten que los conjuntos generadores se recuperen más rápido de los pasos de la carga transitoria de lo que lo hacen los gobernadores mecánicos. Los gobernadores electrónicos deben usarse siempre que las cargas incluyan equipo UPS. Los motores modernos, especialmente motores a diesel con sistemas de dosificación de combustible electrónicos de autoridad total, están disponibles solamente con sistemas de gobernación electrónica. La demanda o los requisitos de la regulación para lograr aumentar la eficiencia del combustible, bajas emisiones de escape y otras ventajas, requieren el control preciso proporcionado por estos sistemas. Sistemas de Arranque del Motor de Combustión Arranque con Batería Los sistemas de arranque con batería para conjuntos generadores comúnmente son de 12 y 24 voltios. Típicamente, usando con los conjuntos más pequeños sistemas de 12 voltios y con máquinas más grandes de 24 voltios. La Figura 4-14 ilustra las conexiones típicas de marcha-batería. Considere lo siguiente al seleccionar o dimensionar las baterías y el equipo relacionado:

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Las baterías deben tener a capacidad suficiente ( Amperios de Arranque en Frío [CCA, iniciales en inglés] ) para proporcionar al motor de arranque la corriente indicada en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador. Las baterías pueden ser, bien sea de plomo–ácido o de níquel–cadmio. Deben estar designadas para este uso y puede que tengan que ser aprobadas por la autoridad local que tenga la jurisdicción. Un alternador impulsado por motor de combustión con regulador de voltaje automático integrado normalmente se provee para recargar las baterías durante la operación. Para la mayoría de los sistemas de potencia con conjuntos generadores, es recomendable o requerido un cargador de baterías auxiliar de tipo flotante, energizado por la fuente de energía normal, es deseable o se requiere para mantener las baterías totalmente cargadas cuando el conjunto generador no está operando. Los cargadores de batería de flotación son requeridos para sistemas de emergencia en Standby. Los códigos comúnmente especifican un máximo de tiempo de carga de batería. La siguiente regla general puede ser usada para dimensionar cargadores de batería auxiliares: Amperes Requeridos Carga de Batería

= 1.2 x Amper-Hora de la Batería Horas de Carga Requeridas

Ejemplo de cálculo: Un conjunto generador tiene un sistema de arranque de 24 VCD a energizarse con dos baterías de 12V conectadas en serie (Figura 4-14). La longitud total del cable es de 375 pulgadas, incluyendo el cable entre las baterías. Hay seis conexiones para cable. Calcule el calibre del cable requerido como sigue: 1. Suponga una resistencia de 0.0002 para el contacto del solenoide de la marcha (RCONTACTO). 2. Suponga una resistencia de 0.00001 para cada conexión de cable (RCONEXIÓN), total de seis. 3. Basándose en la fórmula en la que: Resistencia del Cable Máxima Permisible = 0.002 – RCONEXIÓN – RCONTACTO = 0.002 – 0.0002 – (6 x 0.00001) = 0.00174 4. Consulte la Figura 4-15 para obtener las resistencias AWG (American Wire Gage) del cable. En este ejemplo, como se ve en las líneas punteadas, el tamaño de cable más pequeño que se puede usar es 2 cables AWG #1/0 en paralelo.

Los códigos locales pueden exigir calentadores de batería para mantener una temperatura minima de batería de 50 F (10 C) si el conjunto generador está sujeto a temperaturas ambiente de congelamiento. Vea información adicional en Accesorios y Opciones (esta sección), dispositivos de Calentamiento para Conjuntos Generadores en Standby. Los conjuntos generadores estándar comúnmente incluyen cables para batería y se dispone de anaqueles para batería. Reubicación de las Baterías de Arranque Si las baterías están montadas a una distancia alejadas de la marcha que lo que los cables estándar lo permiten, los cables deben diseñarse en consecuencia. La resistencia total, de los cables más las conexiones, no deben dar como resultado una caída de voltaje excesiva entre la batería y el motor de arranque. Las recomendaciones del motor son que la resistencia total del circuito de la marcha, los cables más las conexiones, no debe exceder de 0.00075 para sistemas de 12V y 0.002 para sistemas de 24 V. Vea el siguiente cálculo de ejemplo.

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Figura 4-14. Conexiones Típicas del Motor de Arranque Eléctrico (Se muestra sistema de 24 V)

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Figura 4-15. Resistencia vs. Longitud para Varias Medidas de Cable AWG

Todas las marchas disponibles con Cummins Power Generation tienen una capacidad máxima de presión de 150 psig (1035 kPa). Los tanques de aire (receptores) deben contar con una válvula de drenado del tipo de tornillo y asiento cónico (otros tipos no son confiables y son una fuente común de fugas de aire). La humedad puede dañar los componentes de la marcha. Todas las válvulas y accesorios en el sistema deben diseñarse para el servicio de arranque neumático en motores a diesel. Las conexiones para tubería deberán ser del tipo de sello seco y deben tener sellador en la rosca. La cinta teflón no se recomienda ya que no evita que se afloje la rosca y puede ser una fuente de desechos que pueden tapar las válvulas. NOTA: Las baterías, aunque de una capacidad mucho menor, aún se requerirán para el control del motor de combustión y los sistemas de monitoreo cuando se usa el arranque neumático. Controles

Figura 4-16. Arreglo Típico de Tubería para una Marcha Neumática Arranque Neumático Los sistemas de arranque para el motor con aire comprimido están disponibles para algunos conjuntos generadores más grandes. El arranque con aire puede preferirse para algunas aplicaciones de potencia primaria asumiendo que el aire comprimido esté disponible fácilmente. La Figura 4-16 muestra un arreglo típico de tubería para un sistema de arranque neumático. Los siguientes puntos deben ser considerados para determinar el equipo necesario cuando instale un sistema de arranque con aire: Debe consultarse al fabricante del motor de combustión para obtener las recomendaciones con relación a la medida de la manguera de aire y el volumen mínimo del tanque requerido para cada segundo al dar marcha. El tamaño del tanque depende del tiempo de marcha mínimo requerido.

Con Base en Relevador Hasta hace unos pocos años los sistemas de control con base en relevador eran comunes casi en todos los conjuntos generadores. Se pueden diseñar para proporcionar bien sea arranque manual o totalmente automático más las funciones básicas de protección del generador. Pueden incluir suficiente equipo para satisfacer los requisitos del código local para conjuntos generadores. Los sistemas con base en relevador (vea la Figura 4-17) controlan el arranque del motor de combustión y las funciones de operación, monitorean las funciones de falla del motor y del alternador o de un rendimiento fuera de especificación y proveen los instrumentos de medición y anunciación para la interfase con el usuario. Funciones tales como el control de voltaje del alternador se realizan con una tarjeta de circuito AVR por separado. De manera similar, un circuito del controlador por separado opera la gobernación electrónica y otro equipo opcional. Existen numerosas características opcionales disponibles para mejorar el desempeño y el control, para agregar funcionalidad a tareas especiales como la interfase con el equipo de paralelismo y para monitorear las funciones del equipo adicional como los tanques de combustible, refrigerante o las baterías. Rev. mayo 2010

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combustión, control del alternador y las funciones de monitoreo de un control basado en relevadores totalmente equipado, más la gobernación electrónica y la regulación de voltaje junto con muchas características y capacidades adicionales. El monitoreo total de las características eléctricas de salida, kW, kVA, kVAR, sobre y bajo voltaje, potencia inversa y más, permiten el control total del sistema productor de energía.

Figura 4-17. Tablero de Interfase de Control de Dos Hilos Algunos conjuntos generadores están equipados con sistemas de control híbridos de relevador/estado sólido (vea la Figura 4-18). Estos controles proporcionan más funcionalidad que los sistemas basados en relevador puros, pero aún están limitados en su habilidad para proporcionar un control complejo o interfaces de operación avanzadas. Figura 4-19. Sistema de Microprocesador Power Command

Figura 4-18. Tablero de Interfase de Control Detector 12™ Electrónico con Base en Microprecesador Los días modernos exigen de un alto nivel de desempeño, funcionalidad mejorada, control de sistemas sofisticados e interfaces con la red requieren de la capacidad de los sistemas de control con base en microprocesadores. La era de los microprocesadores y computadoras ha permitido el desarrollo de controles con base en microprocesadores electrónicos totalmente integrados como la serie de controles Power Command (vea la Figura 4-19) de Cummins Power Generation. El sistema Power Command integra la operación del motor de

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Electrónicos de “Autoridad Total” Los diseños avanzados del motor de combustión incorporan sofisticados sistemas de entrega de combustible, ignición o control de sincronización de la inyección, y monitoreo y ajuste activos del desempeño. Estos sistemas y funciones se requieren para lograr la eficiencia en el combustible y bajas emisiones de escape. Los motores de “autoridad total” como a menudo se les llama, exigen igualmente sofisticados sistemas con microprocesadores para operar y controlar estas funciones. Una versión más avanzada del control Power Command incorpora la capacidad del control dinámico del motor con características y funciones de la versión previamente mencionada, más muchas características agregadas (vea la Figura 4-20). En conjuntos generadores con motores de combustión electrónicos con “autoridad total”, este tipo de sistema de control avanzado es una parte integral del paquete motor–generador y no hay opción para sistemas de control basados en relevador u otros.

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y datos de servicio, los sistemas pueden enfrentarse contra las limitaciones de capacidad de estos tipos de sistema de control.

Figura 4-20. Control Electrónico de Autoridad Total Power Command Opciones de Control El equipo opcional para los sistemas de control electrónico incluyen todas las funciones necesarias para controlar y monitorear múltiples conjuntos generadores en paralelo unos con otros y con los servicios de la red pública. También se dispone de controles tipo intermedio para actualizar a paralelo. La capacidad de interfase con lredes disponible para estos tipos de control puede ser una característica importante a considerar como equipo opcional. La capacidad de red ofrece el monitoreo y control remoto del conjunto generador así como la integración a los sistemas del edificio y de automatización de la energía. También se dispone de paquetes de relevadores opcionales para el control del equipo periférico. Accesorios y Opciones Seguridad del Control y Anunciadores Los sistemas de control y monitoreo con base en relevadores disponibles en muchos conjuntos generadores pueden incluir múltiples alarmas de precaución y apagado para la protección del motor/generador. El equipo opcional es comúnmente requerido para el monitoreo completo o el anuncio remoto así como la medición de CA en el conjunto. Se requiere de equipo adicional si se desean la comunicación de red, pero comúnmente tiene capacidad limitada. Con el advenimiento del complejo motor electrónico y los requerimientos del control del alternador más el aumento en los niveles de diagnóstico

Los sistemas electrónicos de control y monitoreo, que a menudo son equipo estándar en muchos conjuntos generadores, incluyen un menú completo de alarmas de precaución y apagado para proteger el equipo motor/generador y transmitir estas alarmas. Algunas de estas alarmas las selecciona o programa el cliente. Todas las alarmas se pueden mostrar en el tablero de control o en un lugar remoto. El anuncio remoto se logra a través de varios medios: 1. Salidas de contacto de relevador para alarmas comunes o individuales. 2. Tableros de anunciador específicamente diseñados para el sistema de control, operados por varios tipos de interfaces de red. 3. Comunicación a través de las Redes del Área Locales (LAN) o de conexiones de módem a lugares de monitoreo remotos usando programas con base en PC. Los códigos pueden requerir diferentes niveles de anuncios para diferentes tipos de aplicación. Los códigos críticos para seguridad de la vida (U.S. NFPA 110 Nivel 1) o todos los demás de emergencia/Standby (U.S. NFPA 110 Nivel 2) y equivalentes especifican los anuncios mínimos requeridos para esas aplicaciones. Otros códigos pueden tener también requisitos específicos. Consulte los códigos individuales vigentes para ver los requerimientos de anunciadores. El control Power Command de Cummins Power Generation está diseñado para satisfacer o exceder estos tipos de requisitos y numerosos estándares adicionales. (Consulte la hoja de especificaciones del control Power Command para ver los detalles). Interruptores de Circuito de la Línea Principal (Breakers) Los interruptores de circuito tanto del tipo de encapsulado como del de circuito de potencia se pueden usar en los conjuntos generadores. Los interruptores encapsulados en caja moldeada generalmente están disponibles montados directamente en el conjunto generador. Sin embargo, muchos interruptores de circuito deberán montarse en gabinetes por separado montados en un muro o pedestal. Los tamaños pueden ir desde los 10 hasta los 2500 A y son adecuados para montarse en una caja de salida directamente en el conjunto Rev. mayo 2010

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generador. Los interruptores de circuito de potencia están disponibles en tamaños desde los 800 hasta los 4,000 A y son más grandes, de operación más rápida y considerablemente más caros que los interruptores encapsulados en caja moldeada. Los interruptores de circuito de potencia comúnmente se montan en un tablero independiente enseguida del conjunto generador en lugar de montarlo sobre el conjunto debido a su tamaño y a la susceptibilidad de dañarse con la vibración. Cuando se necesitan para un proyecto interruptores de línea principal, la especificación del proyecto debe incluir el tipo de interruptor, tipo de unidad de disparo y la base de la capacidad (continua o no-continua). Vea la sección Diseño Eléctrico para obtener más información con relación a las opciones de interruptores de circuito. Interruptores Encapsulados en caja moldeada. En los casos donde se desea un medio de desconexión pero no se requiere de la protección para el generador o los conductores (p.ej., esta protección se consigue con el AmpSentry™ o usando un generador auto-excitado), un interruptor encapsulado se usa a menudo en lugar de un interruptor de circuito. Estos interruptores tienen los mismos contactos y mecanismos de conmutación que los interruptores de circuito pero no detectan la corriente de disparo. El interruptor también provee un lugar de conexión y los bornes para la conexión de los conductores de carga. Cajas de Entrada Una caja de entrada esencialmente es una caja de interruptor de circuito sin un CB. Si no se necesita o desea un interruptor de circuito, la caja de entrada proporciona espacio adicional para la entrada, ruteo y conexión de conductores. Interruptores de Circuito Múltiples A menudo se requieren interruptores múltiples y están disponibles de planta en la mayoría de los conjuntos generadores. Las opciones estándar disponibles son de dos interruptores de circuito montados (excepto con el alternador más grande). En ciertos alternadores y conjuntos generadores sencillamente no es práctico o no hay espacio para montar gabinetes de interruptores de circuito. Consulte a los representantes del fabricante para obtener la disponibilidad sobre el equipo específico. Se pueden considerar órdenes especiales para montar tres o más interruptores en algunos conjuntos generadores pero comúnmente esto induce al uso

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de un tablero de distribución independiente o montado en un muro. Baterías y Cargadores de Baterías Tal vez el sub-sistema más crítico, en un conjunto generador, es el sistema de baterías para el arranque del motor de combustión y el control del conjunto generador. La selección apropiada y el mantenimiento de las baterías y los cargadores de baterías es esencial para la confiabilidad del sistema. El sistema consiste de las baterías, soportes para batería, un cargador de batería energizado con la fuente de energía normal cuando está en Standby y un alternador para la carga de baterías impulsado por el motor, el cual recarga las baterías y proporciona energía de CD para el sistema de control cuando el conjunto generador está en operación. Cuando se ponen en paralelo conjuntos generadores, los bancos de batería para los conjuntos individuales a menudo están en paralelo para proporcionar la energía de control para el sistema de paralelismo. El fabricante del sistema de paralelismo siempre debe determinar la conveniencia del sistema de potencia de control del motor para este servicio ya que la caída de voltaje del banco de baterías puede alterar algunos sistemas de control de paralelismo y requerir el uso de una estación de baterías por separado para el equipo de paralelismo. Las baterías deben localizarse tan cerca del conjunto generador como sea posible, para minimizar la resistencia del circuito de arranque. La ubicación debe permitir un servicio fácil de las baterías y minimizar la exposición al agua, suciedad y aceite. Un gabinete para baterías debe proporcionar amplia ventilación para que los gases explosivos que salen de las baterías se puedan disipar. El banco de baterías deberá estar situado lejos de las fuentes de calor, así como de las altas temperaturas ambiente para no reducir la vida útil de las baterías. Los códigos en zonas sísmicas exigen anaqueles para batería que tengan características especiales para evitar que se derrame el electrolito de la batería y la ruptura durante un terremoto. El diseñador de los sistemas deberá especificar el tipo de sistema de baterías (comúnmente limitado a plomo–ácido o NiCad como se explica adelante) y la capacidad del sistema de baterías. La capacidad requerida del sistema de baterías depende del tamaño del motor de combustión (cilindrada), refrigerante mínimo para el motor, temperaturas esperadas del Rev. mayo 2010


aceite lubricante y las baterías (vea Dispositivos para Calentamiento en Standby para Conjuntos Generadores enseguida), la viscosidad del aceite lubricante recomendada por el fabricante y el número y duración de ciclos requeridos de ciclos de marcha2. El proveedor del conjunto generador debe poder hacer las recomendaciones basándose en esta información.

Los sistemas con baterías NiCad (níquel–cadmio) a menudo se especifican donde se esperan temperaturas ambiente extremadamente altas o bajas porque su desempeño se ve menos afectado por las temperaturas extremas que las baterías de plomo–ácido. Los sistemas de baterías NiCad son considerablemente más caros que los de baterías plomo–ácido pero tienen una vida de servicio más prolongada.

Las baterías de plomo–ácido son el tipo más comúnmente usado para conjuntos generadores. Son relativamente económicas y ofrecen buen servicio en temperaturas ambiente entre 0 F (–18 C) y 100 F (38 C). Las baterías de plomo–ácido se pueden recargar con cargadores de batería convencionales que se pueden montar al muro cerca del conjunto generador o en un interruptor de transferencia automático (si el conjunto generador NO es parte de un sistema de paralelismo). El cargador debe dimensionarse para recargar el banco de baterías en aproximadamente 8 horas mientras que proporciona todas las necesidades de energía para el control del sistema.

Una desventaja mayor de los sistemas de baterías NiCad es que el desecho puede ser difícil y caro porque los materiales de la batería se consideran peligrosos. También, las baterías NiCad requieren de cargadores especiales para llevarlas al nivel de carga plena. Estos cargadores deben proveerse con filtros para reducir la “fluctuación del cargador” la cual puede alterar los sistemas de control del motor y el generador.

Una batería de plomo–ácido puede ser de válvula regulada (sellada libre de mantenimiento) o inundada (húmeda) tipo celda. Las baterías libres de mantenimiento soportan mejor la falta de mantenimiento pero no se monitorean ni se les puede dar mantenimiento fácilmente como a las baterías de celda inundada. Las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula son particularmente propensas a sufrir daños debido a las tensiones térmicas, y no deben ser utilizadas como un reemplazo de la ventilación para las baterías de plomo-ácido que requieren riego frecuente. En cambio, el cargador o la temperatura ambiente de funcionamiento, debe ser investigada y corregida. Todas las baterías de plomo–ácido exigen que se carguen en el sitio de trabajo antes de su uso inicial. Aún las baterías sin mantenimiento no retienen la carga indefinidamente. Las baterías de celda inundada requieren de la adición de electrolito en el lugar de trabajo subiendo aproximadamente el 50 por ciento de la condición de totalmente cargada un poco después de agregar el electrolito. Se debe utilizar agua destilada, el agua destilada aumenta de 500 a 5000 veces más la conductividad del electrolito.

Sistemas de Escape y Silenciadores Dos elementos primarios inducen las opciones del sistema de escape y silenciador, el nivel de ruido, por supuesto, y adaptar el movimiento relativo entre el sistema de escape y el conjunto generador. Los reglamentos sobre el ruido o las preferencias son los primeros puntos a considerar en las opciones del silenciador. Las opciones del sistema de escape y silenciador dependen, obviamente, de si el conjunto generador está en el interior o el exterior. Una caseta protectora clima exterior suministrada por el fabricante del conjunto generador comúnmente tendrá varias opciones de silenciador y normalmente con el silenciador montado en el techo. Las opciones de silenciador a menudo se catalogan como industriales, residenciales o críticas dependiendo de su atenuación. Las casetas acústicas normalmente incluyen un sistema de silenciador integral como parte de todo el paquete acústico. Para obtener más información sobre el ruido y para entender los niveles de sonido vea la Sección VI Diseño Mecánico. Un elemento clave con relación al sistema de escape total es que el conjunto generador vibra, o sea, se desplaza con respecto a la estructura en la que se aloja. Por lo tanto, se requiere de una pieza de tubo de escape flexible en la salida de escape del conjunto generador. Los sistemas internos con 2 Las aplicaciones de la NFPA 110 exigen bien sea dos ciclos de marcha continuos de 45 segundos con un periodo de descanso entre ellos o dos ciclos de tres periodos de marcha de 15 segundos con 15 segundos de descanso entre ellos.

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tramos largos de tubo de escape también requieren de márgenes para la dilatación y evitar dañar tanto el sistema de escape como los múltiples de escape del motor o turbocargadores. Otra consideración para el equipo del sistema de escape es con relación a la medición de las temperaturas de los gases de escape. El sistema de escape del motor puede tener termocoples y equipo de monitoreo para medir con exactitud la temperatura de escape del motor con el propósito del diagnóstico de servicio o para verificar que el motor esté operando al nivel de carga suficiente para evitar problemas de operación por carga ligera. Vea el Apéndice E. Mantenimiento y Servicio para obtener más información. Las casetas generalmente se pueden categorizar en tres tipos, casetas con protección en intemperie (algunas veces conocido como ajustado), acústico y Walk-in o de acceso. Los nombres son obvios. Protección en Intemperie A veces conocidas como ajustadas, estas casetas protegen y pueden asegurar el conjunto generador, a menudo disponibles con cerrojos y llave. Las persianas incorporadas o los paneles perforados permiten la ventilación y el flujo de aire de enfriamiento. Poca, si es que alguna atenuación de sonido se logra y algunas veces puede haber ruido inducido por la vibración. Estos tipos de cubiertas no retienen el calor o mantienen la temperatura arriba de la de ambiente. Acústicas Las casetas con atenuación de sonido se basan específicamente en una cierta cantidad de atenuación de ruido o en una capacidad publicada de nivel de sonido externo. Los niveles de ruido deben especificarse a una distancia específica y para comparar los niveles de ruido deben de convertirse a la misma distancia base. La atenuación de sonido conlleva a material y espacio para estar seguros que los dibujos del perfil de la unidad aplicados incluyen la información apropiada de la caseta acústica. Mientras que algunos diseños de estas casetas exhiben alguna capacidad de aislamiento para mantener el calor, esto no es la intención de su diseño. Si se requiere del mantenimiento de

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temperaturas arriba de la ambiente, una caseta con acceso es necesaria. Casetas Walk-in o de Acceso El término engloba una amplia variedad de casetas que se fabrican según las especificaciones individuales del cliente. A menudo incluyen la atenuación de sonido, interruptores de potencia, equipo de monitoreo, iluminación, sistemas contra incendios, tanques de combustible y otro equipo. Estos tipos de casetas se construyen tanto como para alojar, unidades individuales y como unidades integrales con grandes puertas o paneles removibles para el acceso de servicio. Estas casetas se pueden fabricar con aislamiento y capacidad para calefacción. Regiones Costeras Otra consideración con relación a los gabinetes es si la unidad está en una región costera. Una región costera se define como dentro de 60 millas de un cuerpo de agua salada. En estas áreas las cubiertas de acero, aún cuando estén especialmente recubiertas, patines, tanques de combustible, etc. son más susceptibles a la corrosión de los efectos del agua salada. El uso opcional de casetas de aluminio y patines para generadores (donde se ofrezcan) son recomendados en regiones costeras. Nota: La localización de casetas para exterior (especialmente casetas acústicas) dentro de edificios no es una práctica recomendada por dos razones principales. Una, la caseta acústica utiliza la capacidad de restricción del ventilador para lograr la reducción del sonido por medio de la restricción de la ventilación. Por lo tanto, hay muy poca capacidad de restricción o ninguna restante para algún ducto de aire, persianas u otro equipo que invariablemente agrega restricción. Dos, los sistemas de escape de las casetas para exteriores no son necesariamente sistemas sellados, esto es, tienen uniones de juntas deslizantes con abrazaderas en lugar de conexiones roscadas o bridadas. Estas conexiones con abrazaderas pueden dejar que el escape se salga al cuart Alternativas de Enfriamiento y Configuraciones de Ventilación Los motores enfriados con líquido se enfrían bombeando refrigerante (una mezcla de agua y anti-congelante) a través de los pasajes en el bloque de cilindros del motor y las cabezas por medio de una bomba impulsada por el motor. El motor,

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bomba y radiador o el intercambiador de calor líquido–líquido forman un sistema de enfriamiento cerrado y a presión. Se recomienda que siempre que sea posible, el conjunto generador incluya este tipo de radiador montado en planta para el enfriamiento y ventilación del motor. Esta configuración da como resultado el menor costo del sistema, la mejor confiabilidad del sistema y el mejor desempeño del sistema en general. Aún más, el fabricante de estos conjuntos generadores puede probar el prototipo para verificar el desempeño del sistema. Capacidades del Sistema de Enfriamiento La mayoría de los conjuntos generadores de Cummins Power Generation disponen de capacidades opcionales del sistema de enfriamiento en los modelos de radiadores montados de fábrica. A menudo se dispone de sistemas de enfriamiento diseñados para operar en una temperatura ambiente de 40 C a 50 C. Revise las hojas de especificación de la unidad individual para ver el desempeño o la disponibilidad. Estas capacidades tienen una restricción estática máxima asociada con ellas, vea Ventilación en la sección Diseño Mecánico para obtener más información sobre el tema. NOTA: Tenga cuidado cuando compare las capacidades del sistema de enfriamiento que se base en la temperatura ambiente no en el aire–en–radiador. Una capacidad de aire–en–radiador restringe la temperatura del aire que fluye al radiador y no permite que la temperatura del aire aumente debido a la energía calorífica irradiada del motor y el alternador. El sistema catalogado con el ambiente considera este aumento de temperatura en su capacidad de enfriamiento. Alternativas de Enfriamiento Remoto En algunas aplicaciones, la restricción del flujo de aire podría ser muy grande, debido a largos ductos por ejemplo, para un radiador con ventilador impulsado por el motor proporcione el flujo de aire requerido para enfriamiento y ventilación. En tales aplicaciones, y donde el ruido del ventilador es de importancia, debe considerarse una configuración que involucre un radiador remoto o un intercambiador líquido–líquido. En estas aplicaciones, aún se requiere de un gran volumen de flujo de aire de ventilación para remover el calor rechazado por el motor, generador, silenciador, tubería de escape y otro equipo para mantener la temperatura del cuarto del generador a niveles apropiados para que el sistema opere adecuadamente.

Radiador Remoto Una configuración de radiador remoto requiere de un diseño cuidadoso del sistema para proporcionar el enfriamiento adecuado del motor. Se debe poner mucha atención a los detalles tales como las limitaciones de fricción y cabezal estático de la bomba de refrigerante del motor y a la deareación apropiada, llenado y drenado del sistema de refrigerante, así como la contención de cualquier fuga de anti-congelante. Intercambiador de Calor Una configuración de intercambiador de calor líquido–líquido requiere de mucha atención para diseñar el sistema que provea el medio para el enfriamiento del intercambiador de calor. Debe hacerse notar que los reglamentos de conservación del agua y ambientales pueden no permitir que se use el agua de la ciudad como medio de enfriamiento y que en regiones con riesgo sísmico el agua de la ciudad podría interrumpirse durante un terremoto. Vea la sección Diseño Mecánico para obtener información más detallada con relación a las alternativas de enfriamiento. Sistemas de Mantenimiento del Nivel de Aceite Los sistemas de mantenimiento del aceite lubricante pueden ser deseables para aplicaciones donde el conjunto generador esté operando bajo condiciones de potencia primaria o en aplicaciones en Standby no atendidas que podrían operar durante más del número normal de horas. Los sistemas de mantenimiento del nivel de aceite no prolongan el intervalo de cambio de aceite del conjunto generador, a menos que también se agregue al sistema un filtrado especial. Dispositivos de Calentamiento para Generadores en Standby Arranque en Frío y Aceptación de la Carga Una preocupación crítica del diseñador del sistema es el tiempo que le lleva al sistema de potencia de emergencia o en Standby para detectar una falla de energía, arrancar el conjunto generador y transferir la carga. Algunos códigos y estándares para sistemas de energía de emergencia estipulan que el conjunto generador debe poder tomar todas las cargas de emergencia en un periodo de diez segundos de la falla de la energía. Algunos fabricantes de conjuntos generadores limitan la capacidad de

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rendimiento de arranque en frío a un porcentaje de la capacidad en Standby del conjunto generador. Esta práctica reconoce que en muchas aplicaciones, sólo una porción de la carga total conectable es carga de emergencia (las cargas no-críticas se permite que se conecten después), y que es difícil arrancar y lograr la aceptación de la carga total con conjuntos generadores diesel. El criterio de diseño de Cummins Power Generation para el arranque en frío y la aceptación de la carga es que el conjunto generador debe ser capaz de arrancar y tomar todas las cargas de emergencia hasta la capacidad de Standby en un periodo de diez segundos de la falla de energía. Este nivel de desempeño asume que el conjunto generador se localiza dentro de una temperatura ambiente de 40 °F (4 °C) y que el conjunto está equipado con calentadores de refrigerante. Esto debe lograrse instalando el conjunto generador en un cuarto o caseta con calefacción. Los casetas para el exterior, con protección al medio ambiente (incluyendo los llamados “ajustados”) generalmente no están aislados y hacen difícil mantener un conjunto generador caliente en temperaturas ambiente más frías. Abajo de los 40 °F (4 °C) y hasta – 25 °F (– 32 °C), la mayoría de los conjuntos generadores de Cummins Power Generation arrancarán pero pueden no aceptar la carga en un paso en diez segundos. Si se debe instalar un conjunto generador en una caseta sin calentar en un lugar con bajas temperaturas ambiente, el diseñador debe consultar con el fabricante. El operador de las instalaciones es responsable de monitorear la operación de los calentadores de refrigerante del conjunto generador (para este propósito la NFPA 110 exige una alarma por baja temperatura) y obtener el grado óptimo de combustible para las condiciones ambientales. Los conjuntos generadores en aplicaciones de energía de emergencia se requiere que arranquen y acepten todas las cargas de emergencia en 10 segundos después de la falla de energía. Los calentadores de refrigerante del motor comúnmente son necesarios aún en ambientes cálidos, especialmente con conjuntos generadores diesel, para satisfacer tales requisitos. 3 Nota del Código US: Para sistemas de energía de emergencia Nivel 1, la NFPA 110 exige que el refrigerante del motor se mantenga a un mínimo de 90 °F (32 °C). La NFPA 110 también exige que se proporcione el monitoreo de la falla del calentador en forma de una alarma de baja temperatura del motor.

La NFPA 110 tiene requisitos específicos para sistemas Nivel 1 (donde la falla del sistema puede resultar en una lesión grave o la pérdida de la vida): Los calentadores de refrigerante se exigen a menos que el ambiente del cuarto del generador nunca caiga a menos de 70 °F (21 °C). Los calentadores de refrigerante se exigen para mantener el bloque de cilindros del motor a no menos de 90 °F (32 °C) si el ambiente del cuarto del generador puede bajar a 40 °F (4 °C), pero nunca menos. El desempeño a temperaturas menores no está definido. (A menores temperaturas ambiente el conjunto generador puede no arrancar en 10 segundos o puede no poder tomar la carga tan rápido. También, las alarmas de baja temperatura pueden señalar problemas porque el calentador de refrigerante no está manteniendo la temperatura del bloque de cilindros a un nivel lo suficientemente alto para obtener un arranque de 10 segundos). Se requieren calentadores de batería si el ambiente del cuarto del generador puede caer a menos de 32 °F (0 °C). Se requiere de una alarma para baja temperatura en el motor. Los calentadores de refrigerante y de batería deben energizarse con la fuente normal. Calentadores de Refrigerante Se requiere de calentadores de refrigerante del motor controlados con termostato para lograr un arranque rápido y una buena aceptación de la carga en conjuntos generadores que se usan en aplicaciones de emergencia o Standby3. Es importante entender que el calentador de refrigerante típicamente está diseñado para mantener el motor lo suficientemente caliente para lograr un arranque y toma de la carga rápida y confiable, no para calentar el área alrededor del conjunto generador. Así que, además del calentador de refrigerante en el motor, el aire ambiente alrededor del conjunto generador debe mantenerse a un mínimo de 40 °F (10 °C)4. Si el espacio ambiental alrededor del conjunto generador no se mantiene a esta temperatura, se deben dar las consideraciones para el uso de un tipo especial de combustible o de calentamiento de éste (para generadores a diesel), calentadores del alternador, calentadores del control y calentadores de batería.

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

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La falla del calentador de refrigerante o la reducción de la temperatura ambiente alrededor del motor no necesariamente evitara que el motor arranque, pero afecta el tiempo que le toma al motor arrancar y qué tan rápido se puede añadir la carga al sistema de potencia en el sitio. Comúnmente se agregan funciones de alarma por baja temperatura del motor a los conjuntos generadores para alertar a los operadores de este potencial problema de operación del sistema. Los calentadores de agua del bloque de cilindros (vea la Figura 4-21) son un punto de mantenimiento, por lo que se espera que el elemento de calentamiento se requiera cambiar en algún momento durante la vida de la instalación. Para cambiar el elemento calentador sin drenar todo el sistema de enfriamiento del motor, se debe contar con válvulas de aislamiento para el calentador (u otros medios). Los calentadores de agua del bloque de cilindros pueden operar a temperaturas considerablemente más altas que las líneas de refrigerante del motor, por lo que es deseable usar mangueras de silicón de alta calidad o mangueras con malla para evitar la falla prematura de las mangueras de refrigerante asociadas con el calentador de agua del bloque de cilindros. Se debe tener cuidado en el diseño de la instalación del calentador de refrigerante para evitar que curvas elevadas en la trayectoria de la manguera pudieran resultar en bolsas de aire que causen que el sistema se sobrecaliente y falle. Los calentadores de refrigerante del motor normalmente operan cuando el conjunto generador no está operando, así que se conectan a la fuente de energía normal. El calentador debe desactivarse siempre que el conjunto generador esté en operación. Esto se puede hacer con cualquier número de medios, tales como un interruptor de presión de aceite o con la lógica del control del conjunto generador.

Figura 4-21. Instalación del Calentador del bloque de cilindros. Note la Válvula de Aislamiento del Calentador, el tipo de Manguera y la ruta de la Manguera. Calentadores de Aceite y Combustible Para aplicaciones donde el conjunto generador estará expuesto a bajas temperaturas ambiente (menos de 0 °F [– 18 °C]), también pueden ser necesarios calentadores para aceite lubricante, línea de combustible, calentadores para el filtro de combustible con la finalidad de evitar que se forme cera en el sistema de combustible. Calentadores Anti-Condensación Para aplicaciones donde el conjunto generador va a estar expuesto a humedad alta o temperaturas fluctuantes alrededor de la distribución, calentadores para el generador y la caja de control son recomendados para evitar la condensación. La condensación en la caja de control, en los circuitos de control o en los devanados del generador pueden causar corrosión, deterioro de los circuitos y del aislamiento de los devanados del generador y aún causar corto circuitos y la falla prematura del aislamiento. Rev. mayo 2010

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Tanques de Combustible (Diesel) Tanques de día Los tanques en o cerca del conjunto generador del cual el generador toma el combustible se llaman tanques de día (aunque no necesariamente contienen suficiente combustible para la operación de un día). Estos se usan por conveniencia o cuando no es práctico tomarlo directamente del sistema de almacenamiento primario de combustible. La distancia al tanque primario, la altura arriba o abajo o el tamaño del tanque primario son razones para usar un tanque de día. Todos los motores diesel tienen limitaciones con la capacidad de levante del combustible (o restricción de succión del combustible), el cabezal de presión de combustible (tanto en el suministro como en el retorno) y la temperatura de suministro. El combustible se transfiere del tanque primario al tanque de día usando una bomba de transferencia a menudo controlada con un sistema automático utilizando sensores de nivel en el tanque de día. Si el tanque es pequeño, el retorno de combustible se bombea al tanque primario para evitar el sobrecalentamiento. Vea los sistemas de combustible en la sección Diseño Mecánico. Tanques Sub-Base Comúnmente más grandes que el tanque de día, estos tanques se construyen ya sea en el marco base del conjunto generador o construidos para que el chasis del conjunto generador pueda ser montado directamente sobre de él. Estos tanques mantienen una cantidad de combustible para un número determinado de horas de operación especificadas como de 12 o 24 horas. Los tanques sub-base son a menudo de doble pared, incorporando un tanque secundario alrededor del tanque contenedor de combustible con el propósito de contener el combustible en caso de una fuga en el tanque primario. Muchos reglamentos locales exigen la contención de combustible secundario como la construcción de doble pared junto con el monitoreo total de los contenedores primario y secundario. Montaje en Aisladores de Vibración Para reducir las vibraciones que se transmiten al edificio o a la estructura de montaje, a menudo los conjuntos generadores son montados sobre aisladores de vibración. Estos aisladores vienen en estilos de resorte o cojín de hule, siendo los más comunes el tipo de resorte. El desempeño del aislamiento de las vibraciones generalmente es del 90 % o más y comúnmente

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excede el 95 %. La capacidad de peso y la ubicación correcta son críticos para el desempeño. En el caso de conjuntos generadores más grandes con tanques sub-base los aisladores frecuentemente se colocan entre el tanque y el marco base. Equipo de Conmutación de Energía El equipo de transferencia o conmutación de la energía como los interruptores de transferencia o conmutadores de paralelismo, si bien no son materia de este manual, son una parte esencial del sistema de potencia en Standby. Se menciona aquí para acentuar la importancia de considerarlo en las decisiones acerca de este equipo a principios del proyecto. El esquema de la conmutación de la energía para un proyecto se relaciona directamente con la capacidad del conjunto generador (vea Diseño Preliminar), la configuración del control y el equipo accesorio que se puede requerir para el conjunto generador. Para obtener información más específica con relación a este tema, consulte los otros manuales de aplicación: T011 – Sistemas de Transferencia de Potencia y T016 – Paralelismo y Conmutadores para Paralelismo. Dispositivos Requeridos para Paralelismo del Conjunto Generador Los conjuntos generadores en aplicaciones de paralelismo deben equiparse con lo siguiente para mejorar el desempeño y proteger el sistema de fallas que normalmente ocurren: Supresores de paralelismo para proteger el sistema de excitación del generador de los efectos del paralelismo fuera de fase. Protección por pérdida de campo que desconecta el conjunto del sistema para prevenir posibles fallas del sistema. Protección de potencia inversa que desconecta el conjunto del sistema para que la falla del motor no cause una condición de potencia inversa que pudiera dañar el conjunto generador o desactivar el resto del sistema. Gobernación electrónica isócrona para permitir el uso de sincronizadores activos y equipo de compartición de la carga isócrona. Equipo para controlar la salida de potencia reactiva del conjunto generador y compartir la carga apropiadamente con otros conjuntos generadores en operación. Esto pudiera incluir compensación de corriente cruzada o controles de caída reactiva.

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Controlador VAR/FP para controlar activamente la potencia reactiva de salida del conjunto generador en aplicaciones de paralelismo con el servicio de la red pública. Los controles basados en relevadores o relevadores/estado sólido requieren agregar equipo para lograr los requisitos anteriores. Desde el punto de vista de la conveniencia y confiabilidad, es deseable un control integrado por un microprocesador que contiene todas las funciones antedichas (tal como el sistema del control Power Command de Cummins Power Generation). Necesidades de Equipo Adicional En ciertas aplicaciones, como la potencia primaria o continua, medio voltaje, en paralelo con el servicio público y otras, equipo adicional puede ser deseable o requerido y está generalmente disponible como opcional o una orden especial. Algunas de éstas incluyen: RTD, dispositivos de medición de temperatura de resistencias en los devanados del alternador para monitorear la temperatura del devanado directamente. Termistores en las vueltas finales del alternador para monitorear la temperatura del devanado. CT´s diferencial para monitorear el rompimiento del aislamiento del devanado. Monitoreo y protección de la falla a tierra. Pirómetros para medir la temperatura del escape. Sistemas de recirculación de las emanaciones del respiradero del cárter del motor.

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5 – DISEÑO ELÉCTRICO Generalidades Diseños Típicos del Sistema Eléctrico Lineamientos Generales Requerimientos Recomendaciones Sistemas Típicos de Bajo Voltaje Sistemas Típicos de Medio y Alto Voltaje Elegir un Transformador para el Generador Transformadores Tipo Seco VPI – Impregnado con Presión de Vacío Resina Fundida Transformadores Llenos de Líquido Aceite Mineral Alto Punto de Inflamación Transformadores Tipo Montado en Soportes Configuración del Devanado Capacidad Medio de Enfriamiento Cambio de Bornes Impedancia Conexión Generadores Sencillos c. Paralelos Riesgos Sistemas Combinados de Generador y Servicios (Red publica) Protección de Generadores en Paralelo con el Servicio (red) Distribución de Energía Seleccionar un Sistema de Distribución Conexiones Eléctricas Generalidades Aislamiento de Vibraciones Áreas Sísmicas Cableado de Control Circuitos de Ramal Accesorio Conexiones de Energía CA al Generador Interruptores de Circuito Encapsulados Montados al Generador (Termo magnético o de Estado Sólido) Interruptor (Encapsulado) Montado al Generador Terminales del Generador Conductores de Energía CA Cálculos de Caída de Voltaje Desbalanceo de Carga Monofásica Permisible Carga con Factor de Potencia Adelantado Aterrizado del Sistema y el Equipo Aterrizado del Sistema (Conexión a tierra) Rev. mayo 2010

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Aterrizado Físico Aterrizado de Impedancia (Resistencia) No Aterrizado Aterrizado del Equipo (Conexión a tierra) Coordinación Selectiva Recomendación para la Localización del Equipo Protección de falla y Sobre-Corriente con Conjuntos Generadores Dimensionar un Interruptor de Circuito del Generador de Línea Principal Fuentes del Conjunto Generador Protección de Sobrecargas de los Generadores Zona de Protección Sistemas de Emergencia/Standby 600 V y Menos Interruptor de Circuito del Generador Diseño Inherente, Fallas Balanceadas Controles Power Command y AmpSentry Indicación/Protección de Falla a Tierra Potencia Primaria e Ininterrumpible, 600 V y Menos Medio Voltaje, Todas las Aplicaciones Protección de Sobrecarga en Generadores a Medio Voltaje

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5 - DISEÑO ELÉCTRICO Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Generalidades La planeación y el diseño eléctrico del sistema de generación en el sitio es crítico para la operación y confiabilidad apropiados del sistema. Este capítulo cubre el diseño de la instalación del generador y los sistemas eléctricos relacionados, su interfase con las instalaciones y los tópicos relacionados a la protección de la carga y el generador. Un elemento clave para entender y comunicar el diseño del sistema eléctrico es un diagrama unifilar como el descrito en la Figura 2-1. La instalación eléctrica del conjunto generador y sus accesorios debe seguir el Código Eléctrico en uso por las autoridades de inspección local. La instalación eléctrica deben hacerla electricistas/contratistas aptos, calificados y con experiencia.

el mejor que pueda ser para un servicio ininterrumpible y definitivamente no es el mismo tipo de diseño de sistema como puede haberse visto en una aplicación de potencia primaria. Las diferencias de configuración en línea son fáciles de ver. Por ejemplo, en aplicaciones primarias los generadores están “arriba” en el sistema de distribución mientras en Standby y especialmente en aplicaciones de emergencia los generadores están conectados a las cargas hacia el "fondo" del sistema de distribución. Los puntos de transferencia de potencia en las aplicaciones primarias tienden a estar arriba de la distribución, conmutando grandes bloques de carga, a menudo con pares de interruptores de circuito mientras que los sistemas de emergencia y Standby a menudo utilizan interruptores de transferencia localizados más abajo del sistema.

Esta sección ofrece ejemplos de los diseños típicos de sistemas eléctricos que se usan en bajo, medio/alto voltaje en aplicaciones de generación de energía en sitio. Incluye descripciones de los diferentes métodos de generación de medio voltaje como el uso de transformadores en configuraciones de generador sencillo y múltiple. Si bien es imposible mostrar cada combinación, a menudo se usan los diseños presentados en esta sección.

Otras diferencias son más sutiles. La protección en un sistema Standby se minimiza en favor de una mayor confiabilidad mientras que en la potencia primaria tendemos a desplazarnos hacia un mayor énfasis en la protección del equipo. La coordinación a menudo es de mayor interés en las aplicaciones de emergencia. En las aplicaciones Standby el agrupamiento de las cargas comúnmente se pudiera hacer basándose en su localización dentro de las instalaciones, mientras que en las aplicaciones de emergencia, el agrupamiento se basa en la prioridad del servicio.

Varios de los diseños presentados incluyen capacidades de paralelismo y se proporciona un breve abordaje de los méritos y riesgos asociados con el paralelismo.

En cualquier diseño del sistema, los códigos y estándares locales tendrán un impacto significativo en el diseño total del sistema, componentes y otros detalles de la aplicación.

Más información sobre el paralelismo de los generadores es contenida en el Manual de Aplicación Cummins Power Generation T–016, el cual está disponible a solicitud.

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

Debido a que el uso de transformadores está muy generalizado para la generación de energía a medio voltaje, hemos incluido un tópico sobre estos dispositivos y los factores que se involucran al escoger el transformador correcto.

Esta sección está pensada para cubrir estos puntos principales y otros detalles, para proporcionar una guía general en el diseño del sistema de potencia.

Diseños Típicos del Sistema Eléctrico

Lineamientos Generales Los Diseños del Sistema Eléctrico tienden a variar considerablemente basándose en las necesidades o las funciones primarias del equipo de generación de potencia en la aplicación. Un diseño de sistema que está optimizado para situaciones de servicio de emergencia generalmente no será

En vista de las amplias diferencias en las aplicaciones, instalaciones y condiciones, los detalles del cableado y protección de sobre-corriente del sistema de distribución eléctrica para la generación en el sitio, deben dejarse a juicio

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de ingeniería. Existen sin embargo, algunos lineamientos a considerar en el diseño. El diseño de la distribución eléctrica para los sistemas de generación de emergencia en el sitio, debe minimizar las interrupciones debidas a los problemas internos como sobrecargas y fallas. Los subconjuntos de este proveen la coordinación selectiva de los dispositivos protectores de sobre-corriente y decidiendo sobre el número y localización del equipo de transferencia usado en el sistema. Para proporcionar protección a las fallas de energía internas, el equipo de transferencia debe localizarse tan cerca como sea práctico al equipo que utiliza la carga. Separación física de los alimentadores del generador de los alimentadores del cableado normal para evitar la posible destrucción simultánea como resultado de una catástrofe localizada como un incendio, inundación o fuerza de corte. Desvío-aislado del interruptor de transferencia para que se les pueda dar mantenimiento o repararse sin interrumpir el equipo de carga crítica. Previsiones para bancos de carga permanentes o para facilitar la conexión temporal de bancos de carga sin interrumpir el cableado permanente, como un interruptor alimentador de refacción convenientemente localizado, para permitir el ejercicio del conjunto generador bajo una carga sustancial. NOTA: Los bancos de carga instalados enfrente del radiador del generador deben ser soportados por el piso u otra estructura del edificio, no del radiador o del adaptador del ducto. Estos componentes del generador pueden no estar diseñados para soportar el peso o voladizo del banco de carga. Circuitos para discriminación de carga o los sistemas de carga prioritaria en caso de reducir la capacidad del generador o la pérdida de una unidad en los sistemas en paralelo. Protección contra incendio de los conductores y el equipo para funciones críticas, como bombas contra incendio, elevadores para el uso del departamento de bomberos, iluminación de egreso para evacuación, desalojo de humo o ventiladores de presurización, sistemas de comunicación, etc. La seguridad y accesibilidad de los conmutadores y tableros con dispositivos de sobe-corriente y equipo de transferencia en el sistema de distribución del generador en el sitio.

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Previsiones para la conexión de generadores temporales (conjuntos generadores de renta portátiles) por periodos cuando el conjunto generador instalado permanentemente está fuera de servicio o cuando interrupciones prolongadas de la energía normal lo hacen necesario para proporcionar energía a otras cargas (aire acondicionado etc.). Requerimientos En el equipo de sistemas complejos que forma el sistema de distribución puede estar bajo propiedades múltiples. La propiedad y la responsabilidad de la operación deberá estar claramente definida y a la cual se debe apegar. (vea Distribución de Potencia, página 5-21). Recomendaciones Más información sobre el paralelismo de los generadores se trata en el Manual de Aplicación Cummins Power Generation T–016, el cual está disponible a solicitud. (Vea Diseños Típicos de Sistemas Eléctricos, página 5 – 3). Los códigos y estándares siempre se deben consultar antes de emprender cualquier trabajo de diseño o modificación. (Vea Diseños Típicos de Sistemas Eléctricos, página 5 – 3). Cuando evalúe el costo total de la posesión, lo crítico de la instalación impactara en la decisión del grado de redundancia que se integre al sistema. Algunos códigos y estándares locales exigen servicio continuo para las cargas legalmente requeridas y la naturaleza crítica de algunas instalaciones pueden requerir medidas de servicio similares. Si los conjuntos generadores están en paralelo, el costo de mantenimiento y el tiempo muerto temporal asociado con los conjuntos generadores temporales se pueden evitar. Estas consideraciones también pueden impactar sobre el número de conjuntos requeridos para la instalación. (Vea Generadores Sencillos contra Paralelos, página 5–17). Aunque a primera vista de la más económica, una solución de generador sencillo también es la menos versátil y puede ser menos eficiente, particularmente con cargas parciales. En aplicaciones de potencia primaria, los conjuntos generadores diesel de alta velocidad pueden ofrecer un costo de ciclo de vida total menor, debido a la mayor eficiencia y el menor costo de mantenimiento que las máquinas de

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menor velocidad más grandes. (Vea Generadores Sencillos contra Paralelos, página 5–17). Los generadores que están en paralelo con el servicio público por menos de 5 minutos al mes a manudo no requieren incorporar protección por pérdida de servicio. Sin embargo, el riesgo de daño que se puede causar en el caso de una falla de servicio momentáneo debe evaluarse y tomarse la decisión apropiada (Vea Sistemas Combinados de Generador y Servicio Público, página 5–19). Sistemas Típicos de Bajo Voltaje Muchos diseños de diferentes sistemas son posibles, pero para obtener la mayor confiabilidad, los sistemas se configuran típicamente para que el conjunto generador se conecte en bajo voltaje, con el número mínimo de transformadores e interruptores de circuito entre el conjunto generador y la carga a la que se le da servicio. Las leyes locales, a menudo, exigen que las cargas de emergencia estén eléctricamente separadas de las cargas que no son de emergencia, y darles preferencia en el servicio para que las sobrecargas que resulten en las cargas no de emergencia se desechen, porque esto ofrece la mayor confiabilidad del servicio a las cargas más críticas en el sistema. En la mayoría de los casos se requiere de un conductor neutro; ya que muchas cargas y sus controles en bajo voltaje son monofásicas, requiriendo un conductor de retorno. Se debe considerar con cuidado la necesidad de un aterrizado neutro para el sistema y los requisitos de conmutación del neutro. Este diseño pudiera usarse también en aplicaciones pequeñas de potencia primaria.

Figura 5 – 1. Conjunto Generador Dándole Servicio a Cargas Comunes

Los conjuntos generadores comúnmente se suministran con un interruptor principal que va montado en el conjunto generador y el servicio a las cargas se proporcionar a través de un tablero de distribución por separado como se muestra en la Figura 5–1. Se requiere que los generadores se suministren con protección de Sobre-corriente, y que se puede proporcionar de muchas formas, lo cual incluye un interruptor montado en el tablero de distribución, como se muestra en la Figura 5–1. Generalmente se requiere protección de sobre-corriente de los conjuntos generadores, pero la protección por corto circuito no. (es decir, no se requiere que haya protección de corto circuito entre el generador y el interruptor principal). El significado de esto es que la protección puede localizarse en el conjunto generador o en un tablero remoto. Si el interruptor de circuito del conjunto generador se omite, aún el código puede requerir un interruptor de desconexión en el conjunto generador, para proporcionar un punto de aislamiento o desconexión. Consulte los códigos y estándares locales para obtener los requisitos para la desconexión o aislamiento del generador.

Figura 5–2. Conjuntos Generadores Múltiples Dándole Servicio a Cargas Comunes La Figura 5–2 muestra una aplicación similar con generadores en paralelo sustituyendo el conjunto generador sencillo. En esta situación los conjuntos generadores se pueden seleccionar específicamente para ser de múltiples tamaños para permitir minimizar el consumo de combustible en un sitio igualando con cuidado la capacidad del equipo en operación con las cargas del sistema. El uso de conjuntos generadores de tamaños no similares puede requerir de arreglos específicos de aterrizado del sistema (Conexión a tierra). Vea la sección 5.5 para obtener información más detallada sobre los requisitos del aterrizado Conexión a tierra). La Figura 5–3 representa un diagrama de transferencia de potencia de un conjunto sencillo para un suministro de servicio Rev. mayo 2010

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público (red) en bajo voltaje, como se puede utilizar en muchas aplicaciones domésticas, comerciales e industriales pequeñas. Un interruptor de transferencia automático (ATS), el cual puede utilizar contactores, interruptores de circuito o un módulo de transferencia dedicado, se usa para transferir el suministro eléctrico a la carga del servicio al generador. Se usan a menudo un generador de tres polos e interruptores de circuito del servicio o interruptores con fusibles, para limitar el nivel de falla presente en el ATS. El ATS puede ser un dispositivo de 3 polos (sólido, neutro no conmutado) o de 4 polos (neutro conmutado). Típicamente, se usa el equipo ATS de 4 polos en aplicaciones donde es necesario aislar el neutro del suministro del neutro del generador. La selección de equipo con neutro conmutado puede estar relacionada con las consideraciones de seguridad o si el sistema requiere incorporar dispositivos de detección de falla a tierra. Debe consultarse al proveedor del servicio público para confirmar el tipo de sistema de aterrizado usado en la alimentación del sistema de distribución del servicio en el sitio, y verificar que los arreglos de aterrizado propuestos en el sitio del cliente sean apropiados. Los interruptores de transferencia de potencia y los conjuntos generadores no deben conectarse a un servicio público antes de esta revisión (y la aprobación del servicio público, si lo exige la ley local).

Observe que algunos códigos y estándares locales exigen el uso de múltiples interruptores de transferencia debido a los requisitos para aislar las cargas de emergencia de las cargas en Standby. En estos casos, los interruptores de transferencia se pueden localizar en el lado de la carga del tablero de distribución del servicio, y el conjunto generador también puede necesitar un tablero de distribución cuando los interruptores alimentadores del equipo ATS no se pueden montar en el conjunto generador. Sistemas más grandes pueden utilizar unidades múltiples de ATS y la protección localizada cerca de las cargas. Éstos se consideran a menudo ser más confiables que aquellas que emplean un solo ATS grande, porque las fallas en el sistema de distribución son más probables que ocurran hacia el lado de la carga de un sistema de distribución y el uso de interruptores múltiples resultarían en que el sistema se interrumpiera menos cuando ocurriera una falla. Para obtener más información sobre los productos ATS y sus aplicaciones, consulte el Manual T–011 de Cummins Power Generation. La Figura 5–4 ilustra un diseño adecuado para instalaciones más grandes, particularmente donde se le da servicio a múltiples edificios con la instalación de un mismo generador. En este sistema, se usan tres unidades ATS, alimentadas por un servicio común y un sistema generador. Este esquema se puede adaptar después para operar desde sistemas de servicio por separado. Comúnmente se usan dispositivos de cambio de cuatro polos o interruptores con fusible. Cada ATS tiene detección automática de falla de servicio y envía una señal de arranque al sistema generador y cambia al suministro del generador cuando está dentro de una tolerancia aceptable. Este diagrama permite construir un sistema de generación versátil y se puede adaptar rápidamente a conjuntos múltiples.

Figura 5–3. Aplicaciones Standby de Conjunto Generador Sencillo

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adicionales. Los sistemas en HV/MV comúnmente se configuran como de tres hilos; ya que raramente hay cargas monofásicas. El neutro en HV/MV no se distribuye y normalmente se aterriza (conectado a tierra) tan cerca de la fuente como sea práctico. La impedancia se puede insertar dentro la conexión tierraneutro para limitar la magnitud de la corriente de la falla a tierra, la cual puede tomar la forma de una resistencia o un reactor. Para obtener más información sobre el tema del aterrizado del neutro consulte el Capítulo 5.5.

Figura 5–4. Aplicaciones de Conjuntos Generadores Múltiples, ATS Múltiples Sistemas Típicos de Medio o Alto Voltaje La generación de energía de medio (MV) o alto voltaje (HV) es usado típicamente donde la capacidad de energía causa que la corriente a LV (bajo voltaje) exceda los límites prácticos. En un sentido práctico, esto ocurre cuando la capacidad del sistema excede los 4000 A o más. También podría ser deseable cuando la energía tuviera que ser distribuida a puntos a una distancia significativa del conjunto generador. Los generadores sencillos de más de 2.5 MVA y los generadores en paralelo de más de 2 MVA son buenos ejemplos del equipo que comúnmente se considera para aplicación de MV. Los alternadores de MV no son económicamente prácticos a menos de aproximadamente 1000 kW. A niveles de menos de 1000 kW, probablemente sea deseable considerar el uso de una máquina de bajo voltaje con un transformador elevador. Cuando se diseñe una instalación en MV o HV, se debe considerar la capacitación y la calificación del personal que opere el sistema debido al mayor nivel de precauciones de seguridad requeridas con estos sistemas. La Figura 5–5 muestra un esquema de generador sencillo para una instalación de Potencia Primaria que puede emplear generadores HV/MV sencillos o múltiples. El sistema ilustrado por sencillez muestra un transformador de carga sencillo; sin embargo, se pueden agregar transformadores de carga

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

Figura 5–6. Esquema HV/MV para Generadores / Suministros de Servicio y Cargas Múltiples. Rev. mayo 2010

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La Figura 5–6 ilustra un esquema HV/MV para una instalación grande como un edificio alto o un centro de cómputo. El esquema tiene suministros múltiples que son comúnmente operados en el modo de servicio / Standby. Hay un suministro de red pública y el generador unidos a la barra y el interruptor de circuito, y estos pueden ser configurados para permitir el paralelismo entre el servicio y los generadores cuando cualquiera está suministrando a la carga. En este tipo de aplicación se debe considerar con cuidado el aterrizado. En muchos casos probablemente se requiera de impedancia al neutro o controles para limitar la intensidad del campo del alternador durante las fallas monofásicas. Este es un sistema altamente adaptable que se usa ampliamente en todo el mundo. La incorporación del generador a la barra unión e interruptor de circuito, permite que los generadores se pongan en paralelo fuera de la línea. Esto da como resultado una rápida sincronización y aceptación de la carga. Además, los generadores se pueden probar fuera de línea ayudando en los procedimientos de mantenimiento y de hallazgo de fallas.

MV tenga referencia y éste se pueda conectar por medio de una impedancia a la tierra es la práctica común pero algunos sistemas exigen otros arreglos de aterrizado. Una buena referencia de estas medidas en el Estándar IEEE 142 – “Prácticas Recomendadas IEEE para el Aterrizado de un sistema de Potencia Industrial y Comercial”. Esta configuración es rápidamente adaptable para combinaciones de generador / transformador múltiples que pueden ser de tamaño desigual. Los transformadores de capacidad y de configuración del devanado idéntico se pueden operar con los puntos estrella en pares. Cuando se usan transformadores de tamaño diferente, sus puntos estrella pueden ser acoplados sólo cuando el fabricante del transformador confirme la operación. Cuando se conectan en paralelo transformadores de tamaños no similares sólo el neutro de un transformador debe conectarse.

Donde muchos transformadores están siendo energizados por el sistema, se debe tener cuidado de garantizar escoger el esquema de protección de sobre-corriente apropiado. En sistemas que alimentan una barra en anillo, se debe tener cuidado para estar seguro que el equipo del generador pueda proveer la corriente energizadora necesaria para el sistema sin el molesto disparo de los dispositivos de protección. Para obtener más información sobre los tipos de protecciones de sobre-corriente y otra protección relacionada,consulte la sección 5.8. Figura 5–7. Generador de Bajo Voltaje para Aplicación MV/HV La Figura 5–7 describe un generador LV que se usa en una aplicación MV. Un transformador elevador es usado, permitiendo usar un generador LV estándar en lugar de un generador MV especialmente fabricado. En este caso, el par generador–transformador es tratado esencialmente como un generador MV. Los sistemas LV y MV deben tratarse como sistemas eléctricos independientes y es muy importante notar la configuración de los devanados del transformador ya que esto es una fuente común de error. Debe escogerse un devanado en delta para el lado LV – esto ayuda a limitar la tercera armónica y permite que el punto estrella del generador sea el único punto de referencia para el sistema LV. El devanado MV debe ser estrella configurado para permitir que el sistema

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Escoger un Tranformador de Generador Los transformadores de clase distribución vienen en varias configuraciones. Generalmente un transformador se clasifica por su aplicación y por su medio de enfriamiento. En todas las clases el criterio de diseño para los transformadores está gobernado por la ANSI C57.12. Basándose en la aplicación, las dos amplias categorías son el tipo Subestación y el tipo Pedestal.

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Tipo Subestación – Un transformador usado en una línea de conmutador que típicamente cierra pares tanto a un interruptor de medio voltaje o interruptor en el lado primario como a un interruptor de bajo voltaje o ensamble de conmutador en el lado secundario. Un transformador de subestación debe localizarse en un área confinada que esté restringida al acceso público. Esto se debe al hecho que los transformadores tipo subestación no son a prueba de alteraciones y permiten el acceso a las partes energizadas, ventiladores, etc. Los transformadores tipo subestación se pueden subdividir más de acuerdo con su medio de enfriamiento. Existen dos tipos de transformadores de subestación – Tipo Seco Lleno con líquido Transformadores Tipo Seco Existen dos categorías principales de transformadores Tipo Seco – VPI y resina moldeada. VPI – Impregnado con Presión de Vacío Este es el transformador tipo seco convencional que se ha fabricado en las últimas décadas. La clase de aislamiento estándar es de 220 °C, con una elevación de temperatura de 150 °C sobre un ambiente de 30 °C (AA). Como una opción se han agregado ventiladores lo que permiten un aumento del 33% en los kVA de salida nominales (típicamente enunciados como AA/FA en el rango de kVA). Este es el transformador tipo seco menos caro. Los transformadores tipo seco convencionales sólo deben usarse en aplicaciones de operación continua. Los devanados, aunque están encapsulados con un material tipo barniz, son susceptibles a la humedad. Resina Moldeada Otra categoría de los transformadores tipo seco son los de resina fundida. Los transformadores de resina fundida caen en dos subcategorías – fundición plena y unicast. Transformadores de Moldeo completo: En un transformador de moldeo completo cada devanado individual se encapsula completamente con una resina epoxica de fibra de vidrio. Esto se logra usando una cámara de vacío para arrastrar la resina epoxica a través de los

devanados. El resultado es que el epóxi actúa tanto como un medio aislante dieléctrico como que permite una resistencia mecánica superior durante condiciones de falla. La clase de aislamiento estándar es de 185 °C, con una elevación de temperatura de 80 o 115 °C arriba de 30 °C ambiente. Como una opción (FA) se pueden agregar ventiladores los cuales permiten hasta un 50% de aumento en los kVA de salida nominales sobre la base de una capacidad AA. Los transformadores de resina moldeada son el transformador tipo seco más caro; sin embargo, la humedad no es un problema con los transformadores de moldeo completo por lo que son apropiados para aplicaciones energizadas no-continuas. Transformadores Unicast: Ésta es una variación del diseño de moldeo completo. En lugar de encapsular totalmente cada devanado individual en epoxi, los núcleos primario y secundario se sumergen en epoxi formándose una capa de epoxi en el exterior de las bobinas primaria y secundaria. Los devanados individuales se aíslan típicamente con mucho barniz como el transformador tipo seco convencional. La clase de aislamiento estándar es de 185 °C, con un aumento en la temperatura de 100 °C sobre un ambiente de 30 °C (AA). Como una opción se pueden agregar ventiladores (FA) lo cual permite un aumento del 33 % en los kVA de salida. Transformadores Llenos con Líquido Los transformadores llenos con líquido usan el aceite como el medio dieléctrico. A diferencia de los tipos secos convencionales son impermeables a la humedad porque los devanados están completamente cubiertos con el aceite dieléctrico. Sin embargo, los transformadores llenos con líquido requieren de sistemas de protección contra incendio si se usan en el interior. Aceite Mineral Alto Punto de Combustión Aceite Mineral El menos caro de los aceites de relleno es el aceite mineral. Los transformadores llenos de líquido tienen una elevación de temperatura estándar de 55 °C sobre un ambiente de 30 °C. Se dispone de opciones para 55/65 °C lo cual permite un Rev. mayo 2010

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aumento del 12% sobre la capacidad nominal en kVA. Se puede aplicar aire de enfriamiento forzado lo cual entrega un adicional 15 a 25 % de aumento sobre la capacidad nominal en kVA. Alto Punto de Combustión Los fabricantes típicamente ofrecen bien sea silicón R–Temp (Cooper Industries) o Dow Corning 561 como líquidos de alto punto de combustión. Más y más, los líquidos están bajo el escrutinio de la EPA como peligro ambiental (como el PCB) y como resultado tienden a entrar y salir del favor en el mercado. Transformadores Tipo Pedestal Los de Pedestal se construyen con los mismos estándares ANSI como se mencionan para transformadores tipo Subestación. Sin embargo, los de Pedestal son sinónimos de un tipo especial de construcción. Típicamente, esto quiere decir con compartimientos y a prueba de alteraciones. Las aplicaciones más comunes para los de Pedestal son afuera en áreas no restringidas donde el público puede tener acceso al equipo y lo tiene. Los de Pedestal no están disponibles con una opción de enfriamiento con ventilador ya que esto anularía la construcción a prueba de alteraciones. Con mucho, los más comunes de Pedestal se llenan con líquido. Esto permite algo de capacidad de sobrecarga sin la necesidad de ventiladores. Además de las clasificaciones anteriores, la opción del transformador de potencia para generador está gobernada por varios factores:

desde el devanado de voltaje más bajo, éste se esperaría que fuera Estrella (Ye) conectado con un medio para el punto común entre los tres devanados (el punto de la estrella) que se conecte a tierra. Para un transformador elevador, donde la carga se está suministrando del devanado del voltaje más alto, éste otra vez se esperaría que se conectara en Estrella (Ye). En muchas regiones un grupo típico de vectores de devanado del transformador pueden aparecer como Dyn11, indicando que el transformador tiene un devanado MV/HV conectado en delta y un devanado de voltaje bajo conectado en ye con el punto de la estrella disponible para la conexión. El ‘11’ indica un desfase de 30 grados en sentido contrario a las manecillas del reloj, como se ve en la posición de las 11 en la carátula del reloj. Otras conexiones comunes son YNd11 (devanado MV/HV conectado en ye con neutro disponible, devanado LB conectado en delta con un desfase en sentido contrario a las manecillas del reloj), Dyn1 y YNd1 (como antes pero con desfase en sentido a las manecillas del reloj), y YNyn0 (MV/HV en ye y devanados LV) todos con puntos neutros fuera y desfase cero. La letra de designación ‘Z’ representa un devanado en zigzag, mientras que tres grupos de letras indicarían que se tiene un devanado terciario. Los grupos de vector más comúnmente usados se muestran enseguida – El grupo de vector identifica la conexión de los devanados y la relación de fase de los fasores de voltaje asignados a ellos. Consiste de letras de código que especifican la conexión de los devanados de fase y un número de código que define el desplazamiento de la fase.

Configuración del devanado Capacidad Medio de enfriamiento Cambiador de bornes Impedancia Conexión Configuración del Devanado La configuración del devanado generalmente está gobernada por la necesidad de referir el sistema eléctrico a tierra. Convencionalmente, los sistemas eléctricos se aterrizan en la fuente, y por lo tanto, el devanado del transformador que está actuando como la fuente de poder para un sistema eléctrico se espera que se provea con un punto de referencia. Así, para un transformador reductor, donde las cargas se suministran

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Tabla 5 – 1. Configuraciones de Devanado Capacidad Los transformadores generalmente se ofrecen con una Capacidad Máxima Continua (CMR) y una Capacidad de Emergencia Continua (CER). La opción de la capacidad depende del las expectativas del ciclo de servicio del transformador y el sistema eléctrico. Los transformadores de capacidad CMR generalmente son más voluminosos y más costosos que las unidades CER; sin embargo, el transformador CER tiene una vida limitada si se saca partido de los límites CER, debido a la mayor elevación de la temperatura. En general, se recomienda escoger transformadores de capacidad CMR para generadores que actúan como la fuente de poder primaria. Los transformadores con capacidad CER se pueden aplicar en Standby dado que no se exceda el ciclo de servicio establecido por el fabricante del transformador. Los transformadores se catalogan en kVA y las ganancias útiles en la capacidad se pueden hacer si se operan a factores de potencia cercanos a la unidad (1.0). Medio de Enfriamiento Muchos transformadores usan aceite como un medio de enfriamiento y aislamiento. Los transformadores llenos con aceite generalmente son más compactos, pero más pesados que sus contrapartes de resina moldeada y aislamiento de aire y pueden soportar severas condiciones ambientales. A menudo se incorporan ventiladores para ayudar en la disipación del calor. El enfriamiento del transformador se clasifica como: Aceite natural / Aire natural (ONAN) Aceite forzado / Aire natural (OFAN) Aceite forzado / Aire forzado (OFAF) El aceite es inflamable y puede causar una grave contaminación del ambiente si no se contiene; por lo tanto, los transformadores llenos de aceite deben instalarse dentro de un área de contención que puede almacenar hasta el 110% de la capacidad total del transformador. A menudo se provee alarma para bajo nivel de aceite, ventilas para explosión, protección para detección de la temperatura del devanado y del aceite y para la evolución del gas en los transformadores enfriados con aceite.

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Cambiadores de Bornes Los transformadores a menudo se proveen con bornes, comúnmente en el devanado de voltaje más alto, para permitir ajustar el voltaje de salida, normalmente con el transformador aislado. Los valores de bornes comunes son ± 5%, ± 2.5% y 0. Los Cambiadores de Bornes pueden ser útiles en un transformador para generador si el voltaje del sistema del servicio público se está operando hacia el extremo alto o bajo de la gama permitida y se requiere un generador para ponerse en paralelo con el sistema. Los cambiadores de bornes en el circuito están disponibles pero generalmente son costosos. A menudo existen situaciones donde la red HV está siendo operada considerablemente arriba del voltaje nominal. Usando un cambiador de bornes en el transformador del generador se puede evitar que el generador exceda su voltaje nominal cuando se exporta bajo estas condiciones. Impedancia En el caso que se estimen altos niveles de fallas, el aumentar la impedancia del transformador puede proporcionar una solución efectiva en costo, especialmente en aplicaciones de horas corridas limitadas. Se debe tener cuidado para garantizar que el aumento en el voltaje en el transformador no cause que un generador opere fuera de su gama de voltaje permitida, o prohíba el igualar y la sincronización del voltaje. Consulte el fabricante del conjunto generador si se espera que el voltaje esté a más del 5% del nominal bajo cualquier condición de operación. Conexión El tipo de conexión de cable a cada devanado debe escogerse con relación a los cables que se instalen. Esto es particularmente cierto en circuitos de alto voltaje, donde se pueden requerir técnicas de terminación especiales y en circuitos de bajo voltaje donde se conecta un gran número de cables. Una opción básica entre las cajas de cables llenas de compuesto y aisladas con aire está disponible y se pueden obtener varias combinaciones para permitir la conexión de una amplia gama de cables y de técnicas de terminación. La entrada del cable normalmente es por abajo; si se planea la entrada del cable por arriba, se debe tener cuidado de garantizar que el ingreso de la humedad se evite.

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Al optar por el transformador, es vital que los puntos anteriores se consideren con relación a las condiciones ambientales del sitio, lo cual debe incluir factores como el calentamiento solar y del aterrizado así como la temperatura y la humedad. Generadores Sencillos contra Paralelos El paralelismo es la operación sincronizada de dos o más conjuntos generadores conectados a una barra común para proveer energía a cargas comunes como aparece en la Figura 5–8. Al decidir si se debe instalar un generador sencillo o generadores múltiples existen varios factores a considerar, tales como: Confiabilidad Desempeño Costo Tipos de carga Tamaño del Generador y del Cuarto Eficiencia Variación de la carga Flexibilidad

Figura 5–8. Generadores en Paralelo La confiabilidad es el factor primario en la decisión de usar el paralelismo en la mayoría de las aplicaciones de emergencia/Standby, como los hospitales, centros de computación y estaciones de bombeo; donde la confiabilidad de la Fuente de Poder es importante ya que las cargas conectadas son críticas. En estos casos, el uso de conjuntos generadores múltiples y la prioridad de las cargas del sistema permiten que a las cargas más críticas se les dé servicio a costa de las cargas menos críticas. En los sistemas donde las Rev. mayo 2010


cargas se requieren para la operación apropiada; se proporcionan conjuntos generadores redundantes, Para que la falla de un conjunto generador no desactive las instalaciones. El paralelismo normalmente requiere de la habilidad de secuenciar las cargas en pasos y la habilidad para desechar o discriminar cargas para permitir que los conjuntos generadores operen dentro de sus capacidades de carga en el caso de la falla de un generador. Una instalación de conjuntos múltiples debe dimensionarse para permitir que un conjunto generador salga del sistema para mantenimiento de rutina o reparación sin poner en peligro el suministro a la carga.

NOTA: Cuando se evalúa el costo total de propiedad, lo crítico de la instalación impacta en la decisión en el grado de redundancia que se integra en el sistema. Algunos códigos y estándares locales exigen servicio continuo para las cargas requeridas legalmente y la naturaleza crítica de algunas instalaciones puede requerir medidas de servicio similares. Si los conjuntos generadores se ponen en paralelo, se puede evitar el costo de mantenimiento y el tiempo muerto temporal asociado con los conjuntos generadores temporales. Estas consideraciones también pueden impactar en el número de conjuntos requeridos para la instalación.

El desempeño del sistema de potencia en el sitio puede ser más como el servicio público cuando los generadores están en paralelo, porque la capacidad de los conjuntos generadores agregados con relación a las cargas individuales es mucho mayor de lo que sería con conjuntos generadores sencillos dándole servicio a cargas separadas. Como la capacidad de la barra es mayor, se minimiza el impacto de las cargas transitorias aplicadas a los conjuntos generadores con cargas individuales.

El tamaño del generador y del cuarto pueden ser factores críticos y pueden forzar una decisión hacia instalaciones de uno solo o múltiples conjuntos. Un solo conjunto generador típicamente es considerablemente más pesado que una máquina correspondiente usada en una situación de paralelismo. Para instalaciones en el techo o donde el conjunto debe maniobrarse hacia un sótano u otro espacio confinado esto puede ser prohibitivo, llevando a una decisión hacia generadores más pequeños y más ligeros. Sin embargo, el espacio para el acceso y el mantenimiento deben dejarse entre las máquinas de una instalación múltiple y éstas inevitablemente necesitan más volumen del cuarto por kilovatio eléctrico generado.

El Costo. En general, múltiples conjuntos generadores en paralelo cuestan más que un solo generador de la misma capacidad, a menos que el requerimiento de la capacidad fuerce el diseño a máquinas en operación de menos de 1500 rpm. El costo de un sistema debe evaluarse como el costo total de propiedad y debe tomar en cuenta factores tales como el espacio disponible en el edificio, conductos y tuberías adicionales, distribución de los cables, requisitos de conmutación y un control del sistema para múltiples instalaciones. La confiabilidad requerida y el beneficio que esto acarrea deben establecerse contra el aumento en costo. El costo del mantenimiento es un factor clave con conjuntos generadores que operan en esquemas de potencia primaria o de cogeneración. Aunque un solo conjunto grande puede tener aparentemente un costo de capital alto, esto puede atenuarse por otros factores asociados con los costos de instalación de un sistema de generadores múltiples.

La eficiencia es un factor vital si el esquema de generación de energía está produciendo la potencia de la carga base o se está usando para la reducción de la tarifa o la co-generación. La versatilidad del sistema de paralelismo, que permite que los conjuntos generadores operen en carga óptima y eficiencia máxima a menudo compensa los costos de instalación más altos iniciales en un tiempo corto en situaciones de potencia primaria. La carga es crítica para decidir sobre el tipo de instalación requerida. Un solo generador típicamente es la opción más económica para cargas a menos de aproximadamente 2000 kW ya que el costo del control de paralelismo y del equipo de conmutación es significativo cuando se compara con el costo del generador. Para instalaciones pequeñas pero esenciales, donde la protección de dos generadores es esencial pero el costo del equipo de paralelismo es prohibitivo; una instalación Standby mutua puede ser una buena alternativa, donde un generador actúa como Standby para el otro. Vea el T–011, Manual de Aplicación del Interruptor de Transferencia, para

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obtener más información sobre este diseño. Para cargas más grandes, la opción es menos directa y alrededor de 2–3 MW, se dispone de soluciones usando conjuntos generadores únicos o múltiples. Arriba de 3 MW, la opción casi siempre es de instalaciones de generador múltiple. NOTA: Aunque a primera vista más económica, una solución de un generador único también es la menos versátil y puede ser menos efectiva en costo, particularmente con cargas parciales y en instalaciones de horas de operación prolongadas. En aplicaciones de potencia primaria, los conjuntos generadores diesel de alta velocidad pueden ofrecer un menor costo de ciclo de vida en general, debido a la mayor eficiencia y menor costo de mantenimiento que las máquinas más grandes de menor velocidad. La variación de la carga debe considerarse en cualquier decisión de la aplicación de un generador ya que muchas aplicaciones exhiben grandes diferencias entre el perfil de carga de día y de noche y entre el verano y el invierno. Una instalación de manufactura grande puede tener una carga diurna de 2–3 MW; pero en la noche, a menos que se use para una aplicación de proceso continúo, la carga puede caer a sólo unos pocos cientos de kW o aún menos. Instalar un generador grande único en esta aplicación podría llevar a muchas horas de operación con carga ligera, lo cual es perjudicial para el motor. Una instalación típica de este tipo podría usar cuatro generadores de 1000 kW, con un generador de 500 kW en un esquema en paralelo, donde la carga diurna usa tres o cuatro conjuntos y donde en la noche, sólo el conjunto más pequeño es requerido para operar. Las cargas transitorias tienen un gran efecto en el tamaño requerido de un generador y es importante tomar en cuenta todas las combinaciones de las cargas transitorias y de estado estable en cualquier cálculo para garantizar que se mantenga la calidad de la energía. Fíjese que algunas cargas presentan un factor de potencia adelantado para los conjuntos generadores, y esto también requiere ser considerado en el dimensionamiento del conjunto generador y en la secuencia de operación del sistema. La herramienta para el dimensionamiento de la aplicación ‘GenSize’ de Cummins es útil en estos casos y se puede acceder a ella con nuestros distribuidores.

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La flexibilidad puede ser una consideración importante donde una instalación puede cambiar en el futuro. Una instalación de conjunto generador sencillo normalmente es difícil de cambiar, mientras que a una instalación de conjuntos múltiples se pueden agregar conjuntos con relativa facilidad, dado que esa tolerancia se haya tomado en el diseño inicial. Riesgos Existen riesgos asociados con la operación en paralelo de los conjuntos generadores; tanto entre los conjuntos como con el suministro del servicio público y estos riesgos deben balancearse con los beneficios. Los riesgos son: Donde no se ha proporcionado una buena discriminación de carga o donde la carga se mantiene a un alto nivel, existe el riesgo de que, si un generador falla, el resto de los generadores en el sistema es posible que no puedan soportar la carga del sistema. La discriminación de carga siempre debe incorporarse en un esquema de generación en paralelo y la capacidad de reserva en cualquier momento durante la operación debe corresponder con la cantidad de carga que se puede aceptar si un generador operando falla. No todos los generadores se pueden poner en paralelos – si conjuntos de diferente fabricante o de un tamaño significativamente diferente van a estar en paralelo, consulte al distribuidor Cummins local antes de proceder. Cuando está en paralelo con el servicio público, el generador en efecto se convierte en parte del sistema de servicio. Si la operación en paralelo con el suministro del servicio se especifica, se requiere de protección adicional para cuidar la interconexión del generador y del sistema de servicio público. Esta protección comúnmente la especifica y la aprueba el proveedor del servicio público. Siempre consulte los códigos y estándares locales cuando considere la operación en paralelo con el servicio público. Generador y Sistemas de Servicio público Combinados Los generadores pueden operar en paralelo con el suministro de servicio público para habilitar: El cambio de carga sin interrupción del servicio al generador y viceversa. Rev. mayo 2010


Rasurado de picos Picos Co-generación El cambio sin interrupción entre el generador y el servicio público se puede lograr con el uso de un ATS de transición cerrada (sin interrupción) o con paralelismo convencional y rampeando la carga. En el ATS de transición cerrada el conjunto generador es operado a una frecuencia ligeramente diferente a la del servicio público para que la relación de fase entre el generador y el servicio público cambie constantemente. Cuando las fuentes están sincronizadas, están conectadas por un periodo de menos de 100 ms por medio de un sencillo dispositivo de revisión de sincronización. Mientras que este sistema elimina la interrupción total de la energía cuando están conmutando entre las fuentes vivas, no elimina los disturbios causados por los cambios en carga repentinos en las dos fuentes. Los disturbios se pueden minimizar (pero no eliminar) usando interruptores múltiples en un sistema, para que cualquier interruptor sólo cambie la carga un pequeño porcentaje de la capacidad del generador. Cuando se usa un conmutador convencional para el cambio, el generador se sincroniza y se pone en paralelo activamente con el servicio público; y la carga cambia suave y relativamente lenta de uno al otro controlando el combustible y los ajustes de excitación del (los) generador(es). Estos sistemas se pueden usar para transferir la carga del servicio público al generador y viceversa. Los sistemas de sincronización digitales a menudo pueden operar sobre una amplia gama de voltajes y frecuencias, permitiendo el paralelismo con un servicio que opera aún fuera de niveles de operación aceptables. Sin embargo, se debe tener cuidado para asegurarse que el equipo de protección no se dispare durante el proceso de sincronización. Los generadores para el rasurado de picos o de servicio para picos normalmente operan por periodos prolongados en paralelo con el suministro de servicio público y se debe tener cuidado al seleccionar la correcta capacidad de servicio, normalmente ‘Continuo’ o ‘Limitado’ para este propósito. Esta opción está gobernada por el tiempo a operar por año. Para obtener más información sobre las capacidades vea la sección 4. Los generadores usados para el rasurado de picos generalmente se arrancan para corresponder con los periodos de tarifa alta para reducir la carga pico y se pueden configurar

para aceptar una carga fija o para permitir que el servicio público acepte una porción fija de la carga, con el generador suministrando la variación. Los generadores para servicio de picos tienden a operar a la salida máxima cuando se requiere y la electricidad se vende al servicio público en los momentos de gran demanda. El rasurado de picos también se puede emprender haciéndose cargo completamente de la carga del sitio en una transferencia sin interrupción y desconectando el servicio público completamente. Consulte los códigos y estándares locales antes de proceder con cualquier diseño o trabajo de modificación. Protección para Generadores en Paralelo con el Servicio Público (Red) Tome en cuenta que donde un sistema generador se está operando en paralelo con el suministro del servicio público, los dos sistemas se combinan, y cualquier incidente en el sistema público puede también involucrar a los generadores. Los requisitos para la protección de la operación en paralelo con el servicio público son muy variables de acuerdo al tipo de sistema que está instalado y las características del sitio y el sistema de distribución del servicio público. Adicionalmente, los códigos y estándares regionales pueden variar entre los proveedores del servicio público. Consulte a las autoridades locales antes de proceder con el diseño para cualquier interface de paralelismo con el servicio público. Los conjuntos generadores que operan en paralelo con el servicio público típicamente se proveen con relevadores de revisión de sincronización (25), protección de sub/sobre voltaje (59/27), potencia invertida con relación a la red (32), protección de sobre-corriente (51), protección a la pérdida de protección de red y de sobre/sub frecuencia (81O/U). Se puede ingresar la falla de diodo pero no es requisito por el estatuto. En muchas regiones también se requiere el equipo para detectar una condición ¨”aislada” y desconectar los generadores. Una condición aislada ocurre cuando falla la energía del servicio público mientras un sistema de generadores está conectado, y el sistema de protección no detecta la falla y desconecta el sistema del generador. Como resultado, el sistema de generador puede energizar no sólo las cargas pretendidas, sino también el sistema de distribución del servicio público y otras cargas de los clientes. Esto causa un peligro para los trabajadores del servicio, puede desorganizar los dispositivos de protección del Rev. mayo 2010

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sistema de distribución del servicio, y puede resultar en el daño al equipo del servicio público y propiedad del cliente. El equipo anti-isla varía con la naturaleza de la aplicación, la región del mundo, y los códigos y estándares locales. Por ejemplo, en Europa la protección anti-isla comúnmente incluye el índice de cambio de frecuencia (ROCOF) y la protección al cambio vectorial. Este equipo puede especificarse cuando se opera más de 5 minutos por mes en paralelo con la red pública. En los EE.UU., los requisitos varían considerablemente por estado. El equipo ROCOF y de cambio vectorial trabajan ambos analizando la rotación del vector de voltaje y detectando un cambio, bien sea en la frecuencia (Hz/s) o en grados/s. También pueden usarse otras protecciones como kVAr invertidos y la corriente direccional. Vea el T–016 para obtener más información sobre los requisitos de interconexión. Otra información útil está en el IEEE1547, Estándar para Interconectar Recursos Distribuidos con Sistemas de Potencia Eléctrica. Las siguientes designaciones ANSI se usan para las funciones de protección anteriores: 25 – Revisión de sincronización 27 – Sub-voltaje 32 – Potencia Invertida 40 – Falla del Campo (kVAR invertidos) 51 – Sobre-corriente de Tiempo CA 59 – Sobre-voltaje 78 – Desplazamiento Vectorial 81 OU – Sobre/sub frecuencia / ROCOF El sistema de protección también debe garantizar que la calidad del suministro del servicio público a otros clientes se mantenga, sin importar la condición del servicio. Los dispositivos de protección pueden requerir las mismas funciones o similares que las del lado del generador del sistema, pero a menudo tendrán ajustes muy diferentes. Consulte con el proveedor del servicio público para coordinar los requisitos y ajustes del equipo y los requisitos para puesta en marcha antes de poner en paralelo un conjunto generador con cualquier servicio público. NOTA: Los generadores que se ponen en paralelo con el servicio público por periodos cortos a menudo no se les exige

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que incorporen la protección de pérdida de servicio. Sin embargo, el riesgo de daño que se puede causar en el caso de una falla del suministro de servicio momentánea debería evaluarse y tomar la decisión apropiada. Distribución de Potencia El equipo de Distribución de Potencia toma el suministro único de potencia del servicio público, generador en el sitio o una combinación de los dos, y lo divide en pequeños bloques para su utilización. A los usuarios residenciales, comerciales y pequeños industriales comúnmente el servicio público les da el servicio y lo mide en el voltaje de utilización. A las propiedades más grandes normalmente se les suministra y se les mide con la energía a granel a voltaje medio o aún alto y éste se baja al voltaje de utilización según se requiera en el sitio. Los esquemas de distribución normalmente consisten de cuatro niveles o menos: Suministro a granel en HV Transformación y distribución a granel a MV Transformación y distribución a granel a LV Distribución final y utilización a LV Un sitio puede tener los cuatro niveles o uno solo, dependiendo de las circunstancias. Seleccionar un Sistema de Distribución El esquema de distribución se selecciona de acuerdo con un número de criterios que incluyen: Requisitos de disponibilidad de la energía Tamaño del sitio (área y energía total a ser distribuida) Distribución de la carga (equipo y densidad de la energía) Requisitos de flexibilidad de la instalación En muchas instalaciones pequeñas, la distribución y la generación se llevan a cabo al voltaje de utilización sin requisitos de transformación. Sin embargo, para sitios más grandes, las densidades de alta potencia pueden exigir que la distribución a MV se emprenda en el sitio, con redes LV individuales más pequeñas establecidas en el punto de utilización. La Figura 2.9 muestra un número de posibilidades para la incorporación de generación de energía en un sistema eléctrico más grande, como unas instalaciones industriales mayores. Rev. mayo 2010


Por claridad, el diagrama se ha simplificado para omitir tales características como anillo–red MV, etc., que son comunes en tales situaciones. En Norte América las funciones de transferencia de potencia generalmente se requiere que se provean por medio de interruptores de transferencia catalogados en lugar de pares de interruptores, como se muestra en este dibujo. Es este ejemplo el suministro de entrada al predio está a medio o alto voltaje, típicamente 10–40 kV y éste normalmente lo disminuye y mide el servicio público en una subestación a menudo cerca del lindero del sitio. El suministro al cliente normalmente es de voltaje medio bien sea a 10–14 kV o 20–24 kV dependiendo de la región. Es, por lo tanto, la fuente de energía primaria y de distribución a varias áreas del sitio, y a menudo, es de voltaje medio para reducir el tamaño del cable y las pérdidas. La generación de energía a granel se puede instalar en este punto – también a medio voltaje – para proveer energía en Standby a todo el sitio; con la posibilidad de cogeneración y de recuperación de calor. Esto puede involucrar varios generadores grandes, con una capacidad total de hasta 10 MW o aún más. Para predios individuales en el mismo sitio, el suministro se toma a MV y se baja a LV para su utilización en subestaciones individuales, las cuales pueden tener segregadas las cargas LV esenciales y no-esenciales. La generación en Standby se puede proveer a este nivel, a LV y típicamente suministra a las cargas esenciales sólo durante una interrupción de energía.

Figura 5 – 9. Muestra de Sistema de Distribución HV/MV/LV El esquema para suministrar a cargas críticas usando un generador más pequeño para respaldar el sistema generador a granel también se muestra en este diagrama. Consulte la sección 5.5 para ver el tratamiento de las conexiones de aterrizado y del neutro. Consulte la sección 5.6 para obtener más detalles acerca del conmutador, sus varios tipos y los accesorios que vienen con los interruptores. Conexiones Eléctricas Generalidades Aislamiento de la Vibración Todos los conjuntos generadores vibran durante la operación normal, un hecho sencillo que debe ser tratado. Se diseñan bien sea con aisladores integrados o todo el patín se monta sobre aisladores de resorte para permitir el movimiento y aislar las vibraciones del edificio u otras estructures. El mayor movimiento también puede ocurrir con el cambio de carga repentina o en un evento de falla y durante el arranque y apagado. Por lo tanto, todas las conexiones al conjunto generador, mecánicas y eléctricas, deben poder absorber el movimiento de la vibración y los movimientos de arranque/apagado. Los circuitos de salida de energía, función de control, anuncios y de accesorios requieren de líneas flexibles Rev. mayo 2010

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trenzadas u conduit flexible entre el conjunto generador y el edificio, estructura de montaje o cimentación. Los cables largos y tiesos no proporcionan suficiente habilidad para doblarse aún siendo considerablemente flexibles. Esto también es cierto en algunos tipos de conduit, por ejemplo ciertos conduit a prueba de líquido que son muy tiesos. También recuerde que los cables o conduit no son compresibles a lo largo por lo que la flexibilidad en esa dimensión debe adecuarse con suficiente longitud, compensaciones o dobleces. Aún más, los puntos de conexión eléctrica en el conjunto generador – bujes, barras, bloques terminal, etc. – no están diseñados para absorber estos movimientos y sus esfuerzos relacionados. Esto es otra vez, especialmente notable en cables tiesos grandes o conduit “flexible” tieso. El no permitir suficiente flexibilidad resultará en el daño de gabinetes, líneas, cables, aislamiento o puntos de conexión. Nota: Simplemente agregar conduit flexible o cableado puede no dar la suficiente capacidad de absorber el movimiento de vibración de un conjunto generador. Los cables y conduit flexible varían en la flexibilidad y no se dilatan o comprimen. Esta condición puede tomarse en cuenta incluyendo cuando menos un doblez entre el gabinete de salida del generador y la estructura (piso de cemento, canal, pared, etc.) para permitir el movimiento tridimensional. Áreas Sísmicas En áreas con riesgo de sismo, se requieren de prácticas de instalación eléctrica especiales, incluyendo el montaje sísmico del equipo. La masa, centro de gravedad y las dimensiones de montaje del equipo se indican en los dibujos del perfil. Cableado de Control El cableado de control CA y CD (al equipo de control remoto y los anuncios remotos) deben tenderse en conduit separado de los cables de energía para minimizar la interferencia del circuito de energía en el circuito de control. Deben usarse conductores trenzados y una sección de conduit flexible para las conexiones en el conjunto. Circuitos del Ramal de Accesorios Deben proveerse los circuitos ramales para todo el equipo accesorio necesario para la operación del conjunto generador.

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Estos circuitos deben alimentarse bien sea de las terminales de carga de un interruptor de transferencia automático o de las terminales del generador. Los ejemplos de accesorios incluyen la bomba de transferencia de combustible, bombas de refrigerante para radiadores remotos y las persianas motorizadas para la ventilación. Los circuitos ramal, alimentados del tablero de potencia normal, deben proveerse para el cargador de batería y los calentadores de refrigerante, si se usan. Vea la Figura 5–10. Conexiones de Energía CA en el Generador Verifique la coincidencia apropiada del número de conductores por fase y su tamaño con las capacidades de borne publicadas de los equipos (interruptores de circuito e interruptores de transferencia). Un dispositivo de desconexión principal (conmutador/interruptor de circuito) debe supervisarse y prepararse para activar una alarma cuando se abra. Algunos proveedores activan una alarma “no en auto” cuando el CB está abierto. Las opciones de conexión en el generador pueden incluir lo siguiente: Interruptores de Circuito Encapsulados Montados en el Generador (Termomagnético o Estado Sólido) Las conexiones se pueden hacer a un interruptor de circuito montado en el generador. El interruptor de circuito seleccionado debe contar con la capacidad de interrupción adecuada basándose en la corriente de corto circuito disponible. Con un conjunto generador sencillo la corriente de corto circuito simétrica del primer ciclo máxima disponible típicamente está en el orden de 8 a 12 veces la corriente nominal. Para un generador específico es igual a recíproco del generador por la reactancia sub-transitoria unitaria o 1/X”d. Para el cálculo use la tolerancia mínima de la reactancia sub-transitoria de los datos del fabricante del generador específico. Interruptor de Desconexión (Encapsulado) Montado en el Generador Las conexiones se pueden hacer en un interruptor de desconexión montado en el generador. Esto es permisible donde el generador incluye medios inherentes de protección Rev. mayo 2010


de sobre-corriente, como el Power Command. El interruptor no está pensado para interrumpir corrientes de nivel de falla, teniendo una capacidad de interrupción suficiente sólo para las corrientes de carga. Terminales del Generador Las conexiones se pueden hacer a las terminales del generador donde no se requiere de un interruptor de circuito o interruptor de desconexión montado al generador y donde el generador incluye un medio inherente de protección de sobrecarga.

ponerse al extremo de la carga de los conductores de suministro del generador (por ejemplo, interruptores de paralelismo en el conmutador de paralelismo o interruptor principal en un tablero de distribución) y aún proveer protección de sobre-carga a los conductores. Si el conjunto generador no lo suministra la planta con un interruptor de línea principal, la ampacidad de los conductores de fase de CA instalados en campo desde las terminales de salida del generador al primer dispositivo de sobre-corriente deben ser cuando menos del 115 % de la corriente nominal a plena carga, sin las disminuciones por temperatura o altitud. La ampacidad de los conductores puede ser del 100% de la corriente a plena carga nominal si el conjunto generador está equipado con Power Command. El fabricante del conjunto generador especifica la capacidad línea–amperio de un conjunto generador específico al voltaje específico requerido. Si se desconoce, calcúlelo usando una de las siguientes fórmulas:

Donde: ILÍNEA = Corriente de Línea (A). kW = Capacidad del generador en kW . kVA = Capacidad del generador en kVA. VL–L = Voltaje entre líneas nominal. Vea los esquemas (a) y (b) en la Figura 5–11. La longitud del tendido a los conductores del borne del generador al primer dispositivo de sobre-corriente debe mantenerse tan corta como sea posible (generalmente no más de 25 – 50 pies). Figura 5 – 10. Control Típico de Conjunto Generador y Cableado Accesorio Conductores de Energía CA La salida de CA del conjunto generador se conecta a los conductores instalados en campo dimensionados según lo requieran las corrientes de la carga, la aplicación y los códigos. Los conductores de las terminales del generador al primer dispositivo de sobre-corriente se consideran conductores de borne y se permite tenderlos por distancias cortas sin protección de corto circuito. Un interruptor de circuito del generador puede

NOTA: Si el generador se provee con líneas, su tamaño puede ser menor que el requerido para los conductores instalados en campo porque las líneas del generador tienen aislamiento tipo CCXL o similar para alta temperatura de 125 C o más.

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Ejemplo de cálculo: Calcule el porcentaje de caída de voltaje en 500 pies de cable de cobre 1/0 AWG en conduit de acero alimentando una carga trifásica, 100 kW, 480 V, (entre líneas) imponiendo un FP (Factor de Potencia) de 0.91.

Donde: Figura 5 – 11. Ampacidad del Alimentador Si el conjunto generador está equipado de planta con un interruptor de circuito para la línea principal, la ampacidad de los conductores de fase CA instalados en campo y conectados a las terminales de carga del interruptor de circuito deben ser iguales o mayores a la capacidad del interruptor de circuito. Vea el Esquema (c) en la Figura 5–11. La ampacidad mínima del conductor neutro generalmente se permite que sea igual o mayor al desbalanceo de la carga monofásica máxima calculada. Donde una porción significativa de la carga sea no-lineal, el neutro debe dimensionarse de acuerdo con la corriente neutra anticipada pero nunca menos al 100% nominal. El neutro del generador suministrado por Cummins Power Generation es igual en ampacidad que los conductores de fase.

Z = Impedancia del conductor R = Resistencia del conductor X = Reactancia del conductor L = Longitud del conductor en pies N = Número de conductores por fase fp = Factor de potencia R = 0.12 /1000 ft (NEC Capítulo 9, Tabla 9, Resistencia para conductores de cobre 1/0 AWG en conduit de acero). X = 0.055 /1000 ft (NEC Capítulo 9, Tabla 9, Resistencia para conductores de cobre 1/0 AWG en conduit de acero).

Nota: El cable de voltaje medio (más de 600 VCA) deben instalarlo y terminarlo exactamente como lo recomienda el fabricante del cable, personas que hayan aprendido los procedimientos a través de la capacitación y la práctica bajo una supervisión estricta. Cálculos de la Caída de Voltaje La impedancia del conductor debida a la resistencia y reactancia hacen que el voltaje caiga en el circuito CA. Para obtener el rendimiento esperado del equipo de carga, los conductores comúnmente deben dimensionarse para que el voltaje no caiga más de un 3% en un ramal o circuito alimentador o más del 5% en total entre la caída del servicio y el equipo de carga. Si bien los cálculos exactos son complejos, se pueden lograr aproximaciones cercanas y razonables usando la siguiente relación:

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Desbalanceo Permisible en Carga Monofásica Las cargas monofásicas deben distribuirse tan uniformes como sea posible entre las tres fases de un conjunto generador trifásico para utilizar plenamente la capacidad nominal (kVA y kW) del conjunto y para limitar el desbalanceo del voltaje. La Figura 5–12 se puede usar para determinar el porcentaje máximo permisible de carga monofásica desbalanceada, como se ilustra en el cálculo del ejemplo. La energía monofásica puede tomar hasta el 67 % de la capacidad trifásica en conjuntos generadores de Cummins Power Generation, hasta los 200/175 kW.

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Generalmente, el conjunto generador más grande, puede tomar el menor porcentaje de energía monofásica. La Figura 5–12 incluye las líneas de porcentaje monofásico para generadores Cummins Power Generation de tamaño intermedio Marco 4 y Marco 5. Confirme el tamaño del marco consultando la Hoja de Datos del Alternador pertinente con referencia de la Hoja de Especificaciones del conjunto generador. El desbalanceo de carga monofásica no debe exceder del 10 %.

1. Encuentre la carga trifásica como un porcentaje de la capacidad en kVA del generador: Porcentaje de Carga Trifásica = (62 kVA/125 kVA) • 100% = 50% 2. Encuentre el porcentaje de carga monofásica permisible, como se muestra con las flechas en la Figura 5–12. En este caso, aproximadamente el 34 % de la capacidad trifásica. 3. Encuentre la carga monofásica máxima: Carga Monofásica Máxima = [(125 kVA • 34%) / 100%] = 42.5 kVA 4. Fíjese, como sigue, que la suma de las cargas trifásicas y las monofásicas máximas permisibles es menos que la capacidad en kVA del conjunto generador: 62 kVA + 42.5 kVA = 104.5 kVA y 104.5 KVA < 125 kVA (Capacidad del Conjunto Generador) NOTA: El desbalanceo de la carga en un conjunto generador causa voltajes de fase desbalanceados. Los niveles de desbalanceo de cargas anticipadas por estos lineamientos no deben resultar en daños en el propio conjunto generador. Los niveles de desbalanceo de voltaje correspondientes, sin embargo, pueden no ser aceptables para cargas como los motores trifásicos.

CARGA TRIFÁSICA COMO PORCENTAJE DE LA CAPACIDAD EN kVA TRIFÁSICA Figura 5 – 12. Carga Monofásica Desbalanceada Permisible (Generador Típico Trifásico de Cummins Power Generation) Ejemplo de cálculo: Encuentre la carga monofásica máxima que se puede energizar junto con una carga trifásica total de 62 kVA por un conjunto generador de 100 kW/125 kVA.

Debido a los voltajes de fase desbalanceados, las cargas críticas deben conectarse a la fase que el regulador de voltaje usa como voltaje de referencia (L1–L2 como se define en el esquema del conjunto generador) cuando se usa sólo una fase como referencia. Carga con Factor de Potencia Adelantado Los conjuntos generadores trifásicos se catalogan para operación continua a FP 0.8 (atrasado) y pueden operar por periodos cortos a menor factor de potencia, como cuando se arrancan los motores eléctricos. Las cargas reactivas qua causan un factor de potencia adelantado pueden proporcionar energía de excitación al alternador, y si es suficientemente alta, pueden hacer que el voltaje del alternador suba sin control, dañando el alternador o las cargas o disparando el equipo de protección. La Figura 5–13 es una curva típica del alternador de la capacidad de potencia reactiva (kVAR). Un lineamiento razonable es que un conjunto generador puede soportar hasta Rev. mayo 2010

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el 10 % de su capacidad nominal de kVAR en cargas con factor de potencia adelantado sin dañarse o perder el control del voltaje de salida. Las fuentes más comunes de factor de potencia adelantado son los sistemas UPS con cargas ligeras con filtros de entrada y los dispositivos de corrección de factor de potencia para los motores. Cargar el conjunto generador con cargas con factor de potencia atrasado antes de las cargas con factor de potencia adelantado puede mejorar la estabilidad. También es recomendable encender y apagar los capacitores de corrección de factor de potencia con la carga. Generalmente no es práctico sobredimensionar un conjunto generador (reduciendo así el porcentaje de carga no-lineal) para corregir este problema. Aterrizado del Sistema y Equipo Lo siguiente es una descripción general del aterrizado del sistema y del equipo para generadores de CA permanentemente instalados en un edificio. Si bien está pensado como una guía, es importante seguir el código eléctrico local. Sistema de Aterrizado El aterrizado del sistema es el aterrizado intencional del punto neutro de un generador conectado en estrella, la esquina de un generador conectado en delta o el punto intermedio de un devanado monofásico de un generador conectado en delta a tierra. Es más común aterrizar el punto neutro de un generador conectado en estrella y sacar el neutro (conductor de circuito aterrizado) en un sistema trifásico de cuatro hilos. Un sistema delta aterrizado en la esquina tiene un conductor de circuito aterrizado que no es neutro. También tiene un “ramal loco” que se debe identificar con código naranja y conectarse al polo central de un equipo trifásico. Aterrizado solido Un sistema aterrizado sólidamente es aterrizado con un conductor (el conductor electrodo de aterrizado) sin ninguna impedancia intencional a tierra (electrodo de aterrizado). Este método se usa típicamente y lo exige el código eléctrico en todos los sistemas de bajo voltaje (600 V y menos) con un conductor de circuito aterrizado (más a menudo un neutro) que le da servicio a las cargas L–N.

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Figura 5–13. Curva de Capacidad de Potencia Reactiva de Alternador de Estado Estable Típica El aterrizado correcto en sistemas Standby que están aterrizados sólidamente es una función del equipo del interruptor de transferencia usado (neutro directo o neutro conmutado). Vea la Figura 5–14. Cuando se embarca, la terminal neutra de un generador Cummins Power Generation no está conectada a tierra. Si el generador es una fuente de potencia derivada por separado (es decir, interruptor de transferencia de 4 polos) entonces el electricista que lo instala tiene que conectar el neutro a tierra y conectar un conductor electrodo de aterrizado al sistema. Si el neutro del generador se conecta a un neutro aterrizado suministrado por el servicio, típicamente al bloque neutro de un interruptor de transferencia de 3 polos, entonces el neutro del generador no debe aterrizarse en el generador. En este caso, el código eléctrico puede requerir una seña para ser colocada en el suministro del servicio indicando que el neutro del generador está aterrizado en ese lugar. Aterrizado de la Impedancia (Resistencia) Una resistencia de aterrizado se instala permanentemente en el circuito desde el punto neutro del generador al electrodo de aterrizado. Este método ocasionalmente se usa en sistemas trifásicos de tres hilos (sin conductor de circuito aterrizado) operando a 600 V o menos, donde se desea mantener la continuidad de la energía con el primero y sólo la falla a tierra accidental. Los transformadores delta-estrella pueden usarse en el sistema de distribución para derivar un neutro para el equipo de carga de línea al neutro. Típicamente, un sistema de aterrizado de alta resistencia de bajo voltaje usa una resistencia de aterrizado dimensionada para limitar la corriente de falla a tierra, en el voltaje de línea a neutro, a 25, 10 o 5 A nominales (rango de tiempo continuo). Los sistemas de detección de falla a tierra y de alarma también se instalan típicamente.

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en sistemas trifásicos de tres hilos (conductor de circuito sin aterrizar) operando a 600 V o menos, donde se requiere o es deseable mantener la continuidad de la energía con una falla a tierra y los electricistas de servicio calificados están en el sitio. Un ejemplo sería suministrar una carga de un proceso crítico. Los transformadores delta-estrella se pueden usar en el sistema de distribución para derivar un neutro para el equipo de carga de línea a neutro.

Figura 5 – 14. Diagramas Unifilares Típicos de Métodos de Aterrizado del Sistema Alterno Seleccione una resistencia de aterrizado basándose en: 1. Voltaje: Voltaje entre fases (voltaje del sistema) dividido por la raíz cuadrada de los tres (1.73). 2. Corriente: Suficientemente baja para limitar el daño pero suficientemente alta para que opere confiablemente el relevador de protección. 3. Tiempo: Muy a menudo 10 segundos para sistemas con relevador de protección y tiempo prolongado para sistemas sin relevador. NOTA: El aterrizado de baja resistencia se recomienda en sistemas generadores que operen desde los 601 hasta los 15,000 V para limitar el nivel de corriente de falla a tierra (más a menudo 200–400 Amps.) y dar el tiempo para la coordinación selectiva del relevado de protección. Vea la Figura 5 – 15 y Aterrizado de Voltaje Medio. Sin Aterrizar No se hace ninguna conexión intencional entre el sistema de generador de AC y tierra. Este método ocasionalmente se usa

Aterrizado del Equipo El aterrizado del equipo es la unión y conexión a tierra de todo el conduit metálico que no lleva corriente (durante la operación normal), gabinetes del equipo, marco del generador, etc. El poner a tierra el equipo proporciona una permanente trayectoria eléctrica continua, de baja impedancia de regreso a la fuente de energía. El aterrizado apropiado prácticamente elimina el “potencial de toque” y facilita el restablecimiento de dispositivos de protección durante las fallas a tierra. Un puente de conexión principal en la fuente une el sistema de aterrizado del equipo al conductor del circuito aterrizado (neutro) del sistema AC en un solo punto. En el marco del alternador se ofrece un lugar de conexión de tierra, o si se cuenta con un interruptor de circuito montado en el conjunto, se ofrece una terminal de aterrizado dentro del gabinete del interruptor de circuito. Vea la Figura 5–16. Coordinación Selectiva La coordinación selectiva es la depuración positiva de una falla de corto circuito a todos los niveles de la corriente de falla por el dispositivo de sobre-corriente inmediatamente en el lado de la línea de la falla y sólo con ese dispositivo. La “depuración de perturbaciones” de una falla por los dispositivos de sobrecorriente antes del más cercano a la falla causa una interrupción innecesaria de los ramales sin falla en el sistema de distribución y pueden causar que el sistema de emergencia arranque innecesariamente. Las fallas de energía eléctrica incluyen fallas externas, como la interrupción del servicio público o la reducción de voltaje y fallas internas dentro de un sistema de distribución del edificio, como una falla de corto circuito o la sobrecarga que causa que un dispositivo de protección de sobre-corriente abra al circuito. Como los sistemas generadores de emergencia y Standby están pensados para mantener la energía para cargas críticas seleccionadas, el sistema de distribución eléctrico debe Rev. mayo 2010

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diseñarse para maximizar la continuidad de la energía en el caso de una falla dentro del sistema. El sistema de protección de sobre-corriente por lo tanto debe coordinarse selectivamente. La protección de sobre-corriente para el equipo y los conductores que son parte del sistema de energía de emergencia o Standby, incluyendo el generador en el lugar, deben seguir los códigos eléctricos pertinentes. Sin embargo, donde el sistema de energía de emergencia le da servicio a cargas que son críticas para la seguridad de la vida, como en los hospitales o edificios altos, se le debe dar más prioridad al mantenimiento de la continuidad de la energía que a la protección del sistema de emergencia. Por ejemplo, sería más apropiado tener una indicación sólo-de-alarma de una sobrecarga o falla a tierra que hacer que un interruptor de circuito abriera para proteger el equipo si el resultado fuera la pérdida de la energía de emergencia a las cargas críticas para la seguridad de la vida.

Figura 5–16. Sistema Típico y Conexiones de Aterrizado del Equipo en el Equipo de Servicio Público. Para los propósitos de la coordinación, es importante la corriente de corto circuito disponible en los primeros ciclos de un conjunto generador. Esta corriente es independiente del sistema de excitación y depende solamente de las características magnéticas y eléctricas del propio generador. La corriente trifásica de corto circuito simétrica, trifásica del primer ciclo total máxima (ISC) disponible de un generador en sus terminales es: ISC P.U. = 1 X”d EAC es el voltaje de circuito abierto y X”d es la reactancia subtransitoria del eje directo unitaria del generador. Un generador típico Cummins Power Generation entrega de 8 a 12 veces si corriente nominal en una falla total trifásica, sin importar el tipo de sistema de excitación usado. (Consulte las Hojas de Especificación del conjunto generador y las hojas de datos del alternador para X”d).

Figura 5–15. Sistema de Aterrizado de Baja Resistencia Típico para un Conjunto Generador de Voltaje Medio y Equipo de Transferencia de Carga.

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Las reactancias del generador se publican por unidad para una capacidad del alternador base especificada. Los conjuntos generadores, sin embargo, tienen varias capacidades base. por lo tanto, para convertir las reactancias unitarias de la base del alternador a la base del conjunto generador use la siguiente fórmula:

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Protección de Falla y Sobre-Corriente en Conjuntos Generadores Ejemplo del Cálculo: Encuentre X”d (reactancia subtransitoria del alternador) para el conjunto generador diesel Cummins Power Generation 230DFAB de 230kW/288 kVA a 277/480 VCA. El Boletín S–1009a para este modelo hace referencia a la Hoja de Datos del Alternador No. 303. El ADS No. 303 indica que X”d = 0.13 para el alternador en un punto de capacidad a plena carga de 335 kW/419 kVA y 277/480 VCA (elevación de temperatura de 125 C). Sustituyendo estos valores en la siguiente ecuación:

Recomendaciones de Localización del Equipo Se recomienda para la coordinación selectiva que los interruptores de transferencia se localicen en el lado de la carga del dispositivo de sobre-corriente del circuito ramal, donde sea posible, en el lado de la línea de un tablero de circuito del ramal. Con el interruptor de transferencia localizado en el lado de la carga del dispositivo de sobre-corriente del circuito ramal, las fallas en el lado de la carga del interruptor de transferencia no resultan en ramales sin falla del sistema de emergencia que se está transfiriendo al generador junto con el ramal con falla. Esta recomendación es consistente con las recomendaciones para la confiabilidad total para localizar físicamente los interruptores de transferencia tan cerca al equipo de la carga como sea posible y, de dividir las cargas del sistema de emergencia en circuitos tan pequeños como sea práctico usando múltiples interruptores de transferencia. Una segunda recomendación es la de usar un generador permanente (excitación con PMG) para liberar positivamente los interruptores de circuito encapsulados del ramal de la misma capacidad de corriente pero de diferentes características tiempo–corriente.

Dimensionamiento del Interruptor de Circuito del Generador de la Línea Principal Dimensionar un interruptor de circuito del generador de línea principal normalmente sigue uno de tres enfoques: El enfoque más común es el de dimensionar el interruptor de circuito igual a la capacidad del interruptor de circuito o a la siguiente de la de corriente de plena carga del generador. Por ejemplo, un interruptor de circuito de 800 A se seleccionaría para un generador de capacidad de corriente de plena carga de 751 A. La ventaja de este enfoque es la de costo; los cables y el tablero de distribución o interruptor de transferencia se pueden dimensionar para la capacidad del interruptor de 800 A. Si el interruptor de circuito es de capacidad estándar (80 % continuo) puede abrir automáticamente a niveles menores de la capacidad de corriente de plena carga del generador. Sin embargo, el conjunto generador no es posible que se opere cerca o a plena carga de kW y al factor de potencia nominal lo suficiente para disparar el interruptor en el uso real. Alternativamente, un interruptor de circuito de 800 A al 100% se puede usar para que tome 800 A continuamente. Un segundo enfoque usando interruptores de circuito de capacidad estándar (80% continuo) es sobredimensionar el interruptor de circuito 1.25 veces la corriente de plena carga del generador. Por ejemplo, un interruptor de circuito se seleccionaría para un generador con una capacidad de corriente de plena carga de 751 A (751 A x 1.25 = 939 A, la siguiente capacidad del interruptor estándar mayor es igual a 1000 A). Un interruptor seleccionado de esta manera no debe dispararse bajo los kW de plena carga al factor de potencia nominal (kVA nominal). La desventaja de este enfoque es que los cables y el tablero de distribución o interruptor de transferencia necesitarían dimensionarse más cuando menos a 1000 A. Si bien un tercer enfoque es el dimensionar el interruptor de circuito como resultado de los cálculos de diseño para un alimentador y su dispositivo de sobre-corriente – reconociendo que el propósito principal del interruptor de circuito es el de proteger los conductores del alimentador. La ampacidad del alimentador y la capacidad del dispositivo de sobre-corriente se calculan sumando las corrientes de carga de los circuitos Rev. mayo 2010

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ramales multiplicados por cualquier factor de demanda (FD) pertinente que permitan los códigos eléctricos aplicables. Sin permitir capacidad futura, la ampacidad del alimentador requerida mínima para una aplicación típica de un conjunto generador involucrando tanto cargas de motor como de nomotor debe ser igual o exceder: 1.25 x corriente de carga de no-motor continua, más 1.0 x DF (factor de demanda) x corriente de carga nocontinua, no-motor, más 1.25 x corriente de plena carga del motor más grande, más 1.00 x suma de corrientes de plena carga de los demás motores. Como el conjunto generador está dimensionado tanto para el arranque de la carga (desboque) como para la operación, y también puede estar dimensionado para incluir la capacidad futura, la corriente de plena carga del conjunto generador puede ser mayor que la ampacidad calculada de los conductores del alimentador del generador y el interruptor de circuito. Si este es el caso, considere aumentar tanto la ampacidad del conductor alimentador como la capacidad del interruptor de circuito para que éste no se dispare a la corriente de placa total del generador. Este también proporcionaría capacidad futura para la adición de circuitos ramales. NOTA: La ampacidad del conductor alimentador está regulada y determinada por los códigos, tales como el NFPA o CSA. Si bien se basan en la capacidad del generador y el CB, también se aplican otros factores críticos. Consulte los códigos pertinentes para obtener la dimensión del conductor alimentador correcto.

Cuando un conjunto generador está sujeto a una falla de fase a tierra, o algunas fallas entre fases, suministra varias veces más la corriente nominal, sin importar el tipo de sistema de excitación. Generalmente, esto dispara el elemento magnético del interruptor de circuito del ramal y elimina la falla. Con un conjunto generador auto-excitado, existen instancias de fallas trifásicas y ciertas fallas entre fases donde la corriente de salida del generador inicialmente sube a un valor cerca de 10 veces la corriente nominal, y luego rápidamente decae a un valor muy por abajo de la corriente nominal en cuestión de ciclos. Con un conjunto generador sostenido (PMG), las corrientes de falla iniciales son las mismas, pero la corriente decae a una de corto circuito sostenida que va de cerca de 3 veces la corriente nominal para una falla trifásica a cerca de 7-1/2 veces la corriente nominal para una falla de fase a tierra. La caída de la corriente de falla de un generador auto-excitado requiere que los interruptores de circuito del ramal se destraben y liberen en 0.025 segundos durante los cuales fluye la corriente máxima. Un interruptor de circuito de ramal que no dispara y libera una falla puede causar que el generador auto-excitado se colapse, Interrumpiendo la energía a los ramales sin falla del sistema de emergencia. Un generador sostenido (PMG) no se colapsa y tiene la ventaja de proporcionar cerca de tres veces la corriente nominal por varios segundos, los cuales deben ser suficientes para liberar los interruptores de circuito del ramal.

NOTA: Las pruebas a plena carga prolongadas pueden disparar el interruptor de circuito de línea principal dimensionado a la capacidad de plena carga del conjunto generador o más.

Al usar las capacidades de corriente de plena carga del conjunto generador y del interruptor de circuito del ramal, el siguiente método determina si un interruptor de ramal se dispara con una falla trifásica o simétrica entre fases. El método sólo determina si es posible el disparo bajo condiciones de corto circuito con la corriente de falla disponible, y no garantiza el disparo para todos los valores de la corriente de falla (en fallas por arco, por ejemplo, donde la impedancia de falla es alta).

Fuentes de Energía con Generador Cuando la energía para el sistema de emergencia la provee un conjunto generador, es necesario contar con interruptores de circuito de ramal (normalmente del tipo encapsulado) con una alta probabilidad de disparo, sin importar el tipo de falla que pudiera ocurrir en un circuito ramal.

Como la mayoría de las gráficas de interruptor de circuito expresan la corriente como un porcentaje de la capacidad del interruptor, la corriente de falla disponible debe convertirse a un porcentaje de la capacidad del interruptor de circuito. Use la siguiente fórmula para determinar la corriente de falla disponible como un porcentaje de la capacidad del interruptor

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de circuito (CB) para un generador CA capaz de entregar 10 veces la corriente nominal inicialmente (X”d = 0.10), ignorando la impedancia del circuito entre el generador y el interruptor: Corriente de Falla como % de capacidad del CB

Considere el efecto de una falla (corto circuito) en un interruptor de circuito de ramal de 100 A cuando un conjunto generador suministra energía teniendo una corriente nominal de 347 A. En este ejemplo, la corriente de falla disponible para los primeros 0.025 segundos, sin importar el sistema de excitación, es: Corriente de Falla como % de capacidad del CB

Si el generador CA es del tipo que puede sostener tres veces la corriente nominal, use la siguiente fórmula para determinar la corriente disponible aproximada como un porcentaje de la capacidad del interruptor de circuito: Corriente Sostenida como % de capacidad del CB

Las Figuras 5–17 y 5–18 muestran los resultados con dos interruptores de circuito encapsulados termo magnéticos de 100 A teniendo diferentes características de disparo, “A” y “B”. Con la característica de disparo “A” (Figura 5–17), la corriente de falla inicial del 3470% dispara el interruptor en un lapso de 0.025 segundos. Con la característica de disparo “B” (Figura 5–18), el interruptor puede no dispararse con el 3470% de la corriente disponible inicialmente, pero se dispara aproximadamente en tres segundos si la corriente de falla se mantiene al 1040% de la capacidad del interruptor (tres veces la capacidad del generador). La conclusión es que un generador permanente (PMG) ofrece la ventaja de proporcionar suficiente corriente de falla para liberar los interruptores de circuito del ramal.

NOTA: La siguiente exposición se aplica para instalaciones de un solo generador, 2000 kW y menos. Consulte la publicación T – 016 de Cummins Power Generation, Paralelismo y Conmutadores de Paralelismo, para obtener los requisitos de protección de generadores múltiples en paralelo. Protección de Sobre-carga de los Generadores En bajo voltaje (600 V y menos) las aplicaciones de emergencia/Standby donde se les da servicio a cargas críticas y el conjunto generador opera un número relativamente pequeño de horas al año, deben satisfacerse los requisitos de protección mínimos de los códigos eléctricos pertinentes. Más allá de eso, el ingeniero de especificaciones debe considerar la concertación entre la protección del equipo y la continuidad de la energía a las cargas críticas, y puede decidir proporcionar más del nivel mínimo de protección. En aplicaciones de potencia primaria de bajo voltaje o interrumpible, la pérdida de potencia que resultara de la operación de los dispositivos de protección puede ser tolerable, y por lo tanto, sería apropiado un mayor nivel de protección del equipo. Zona de Protección La zona de protección para los generadores incluye al generador y los conductores desde las terminales del generador al primer dispositivo de sobre-corriente; un dispositivo de sobre-corriente de la línea principal (si se usa) o la barra del dispositivo de sobre-corriente alimentador. La protección de sobre-corriente para el generador debe incluir la protección para fallas de corto circuito en cualquier parte dentro de esta zona.

La aplicación del generador, su sistema de excitación y el voltaje de operación, determinan el alcance de la protección de sobrecarga proporcionada por los generadores y los dispositivos de protección usados.

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Figura 5–17. Efecto de la Falla en un Interruptor de 100 A con Característica de Disparo “A”.

Figura 5–18. Efecto de la Falla en un Interruptor de 100 A con Característica de Disparo “B”.

En el lado posterior de la barra alimentadora, se aplica la práctica estándar para la protección de sobre-corriente de los conductores y el equipo. La relación de la corriente nominal del generador a la capacidad de los dispositivos de sobrecorriente posteriores, multiplicada por la corriente de corto circuito disponible del generador en los primeros pocos ciclos, debe ser suficiente para disparar estos dispositivos en uno o dos ciclos.

Interruptor de Circuito del Generador La práctica convencional en generadores sin protección de sobre-corriente inherente es la de proporcionar un interruptor de circuito encapsulado (MCCB), bien sea termo magnético o de estado sólido, dimensionado para proteger los conductores alimentadores del generador, para satisfacer los requisitos del código eléctrico para la protección de sobre-carga de generador. Sin embargo, un MCCB termo magnético típico dimensionado para tomar la corriente nominal del generador no ofrece una protección efectiva al generador. Generalmente, si se usan interruptores de circuito para la protección del generador, se requiere de un interruptor de circuito de estado sólido con ajustes completos (Acción Lenta, Acción Rápida e Instantánea, LSI) para coordinar la curva de protección del interruptor dentro de la curva de capacidad térmica del generador. Donde el generador está protegido con un diseño inherente, como los generadores con PowerCommand AmpSentry™, no se requiere el uso de un interruptor de circuito de línea principal para la protección de sobrecarga del generador.

Sistemas de Emergencia/Standby de 600 V y Menos Se recomienda la protección mínima de sobre-carga del generador requerida por los códigos eléctricos aplicables para aplicaciones de Emergencia/Standby de 600 V y menos. Típicamente, esto quiere decir que el generador debe contar con dispositivos de sobre-corriente de fase tales como fusibles o interruptores de circuito o protegerse con un diseño inherente, como el PowerCommand AmpSentry™. En algunas aplicaciones, el código eléctrico también puede requerir que se indique la falla a tierra.

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Existen otras razones para considerar el uso de un interruptor de circuito; incluyendo proteger los conductores alimentadores del generador y, para tener un medio de desconexión. Para mejorar la confiabilidad total del sistema, se puede proporcionar un medio de desconexión con un interruptor encapsulado u otro medio no-automático. Diseño Inherente, Fallas Balanceadas Un generador auto-excitado (en derivación) se puede considerar que está protegido por el diseño inherente ya que no es capaz de sostener una corriente de corto circuito permanente en fallas trifásicas balanceadas lo suficiente para que ocurra un daño serio al generador. Considerando la necesidad de la alta confiabilidad de energía para las cargas críticas, el uso de la excitación derivada algunas veces se considera suficiente para satisfacer la protección mínima del generador requerida por el código eléctrico con el diseño inherente y hacer innecesarios los dispositivos de protección de sobre-corriente del generador (fusibles o interruptores de circuito). Nota: En los EE.UU. el código eléctrico permite que los conductores del alimentador del generador, apropiadamente dimensionados al 115 por ciento de la corriente nominal del generador, se tiendan en distancias cortas sin protección de sobre-corriente para los conductores. Un generador con excitación PMG, pero sin el PowerCommand, es capaz de sostener la corriente de corto circuito con una falla desbalanceada o balanceada. Si los dispositivos de sobrecorriente posteriores del generador no liberaran una falla de corto circuito trifásico balanceada, el sistema de excitación PMG incluye una función de apagado de sobre-excitación que serviría como “respaldo”. Esta función de sobre-excitación apaga e regulador de voltaje después de cerca de 8 a 10 segundos. Esta protección de respaldo es adecuada sólo para fallas trifásicas y puede no proteger que se dañe el generador debido a fallas monofásicas.

1 La curva de protección del PowerCommand AmpSentry está disponible con los representantes de Cummins Power Generation, forma de orden R – 1053.

Controles PowerCommand y AmpSentry El PowerCommand usa un microcontrolador (microprocesador) con sensores de corriente trifásicos para monitorear continuamente la corriente en cada fase. Bajo condiciones de falla mono o trifásica, la corriente se regula aproximadamente al 300 por ciento de la capacidad del generador. El microcontrolador integra la corriente c. el tiempo y compara el resultado con una curva almacenada de daño térmico del generador. Antes de alcanzar la curva de daño, el microcontrolador protege al generador apagando la excitación y el motor de combustión. La Figura 5–19 muestra la curva de protección1 AmpSentry como se dispone para usarse en estudios de protección y coordinación. La curva de daño térmico del alternador se muestra a la derecha de la curva de protección AmpSentry. Una corriente de sobrecarga del 110% de la nominal por 60 segundos causa una alarma de sobrecarga y la operación de los contactos de discriminación de carga. Una sobrecarga de más del 110% activa la respuesta de protección en un momento determinado por la curva de protección de tiempo inverso. Estos controles ofrecen la protección del generador sobre la gama completa de tiempo y corriente, desde cortos circuito instantáneos, tanto mono como trifásicos, hasta sobrecargas de varios minutos de duración. En términos de la coordinación selectiva una ventaja importante del AmpSentry contra un interruptor de circuito principal es que el AmpSentry incluye una espera inherente de cerca de 0.6 segundos para todas las corrientes de falla arriba de 4 por unidad. Esta espera permite la respuesta instantánea de los interruptores posteriores para liberar las fallas sin disparar el generador fuera de línea, proveyendo la coordinación selectiva con el primer nivel de interruptores posteriores. Indicación/Protección de Falla a Tierra En los EE.UU., el código eléctrico exige una indicación de una falla a tierra en generadores de emergencia y Standby (seguridad de la vida) que están aterrizados directamente, operando a más de 150 V a tierra, y con dispositivos de sobre-corriente principal de 1000 A o más. Si se requiere, la práctica estándar en aplicaciones de emergencia/Standby es la de proporcionar una indicación de enclave sólo de una falla a tierra, y no para disparar un interruptor de circuito. Aunque se puede proporcionar la protección a la falla de tierra del equipo que abre un interruptor de circuito del generador principal, el código no la requiere ni se recomienda en generadores de emergencia (seguridad de la vida). Rev. mayo 2010

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La operación apropiada de los sensores de falla a tierra en los conjuntos generadores típicamente requiere que el generador esté derivado por separado y el uso de un interruptor de transferencia de 4 polos (neutro conmutado)2. Potencia Primaria e Interrumpible, 600 V y Menos. La protección de sobre-corriente del generador requerida por el código eléctrico de Norte América se recomienda para aplicaciones de potencia primaria e ininterrumpible de 600 V y menos. Típicamente, esto quiere decir que el generador debe contar con dispositivos de sobre-corriente de fase tales como fusibles o interruptores de circuito o estar protegido con un diseño inherente.

Las unidades equipadas con el control PowerCommand con AmpSentry proporcionan esta protección. Si se desea un nivel más alto de protección, PowerCommand también ofrece las siguientes protecciones inherentes en todas las fases: Corto circuito Sobre voltaje Bajo voltaje Pérdida del campo Potencia invertida Como se establece previamente, el control PowerCommand con AmpSentry proporciona la protección a la sobre-corriente y a la pérdida de campo inherente en su diseño. Medio Voltaje, Todas las Aplicaciones En aplicaciones de medio voltaje (601 – 15,000 V), la práctica estándar de proporcionar protección al generador típicamente no compromete la confiabilidad del suministro de energía ya que la selectividad de los dispositivos se puede lograr. El costo de la inversión en el equipo también garantiza un mayor nivel de protección. La protección mínima básica incluye (vea la Figura 5–20): Detección de sobre-corriente de respaldo trifásica (51 V) Un relevador de tiempo–sobre-corriente a tierra de respaldo (51 G) Detección de pérdida de campo (40) Detección de sobre-corriente instantánea trifásica para protección diferencial (87). NOTA: Consulte el Estándar ANSI/IEEE No. 242 para obtener información adicional acerca de la protección de sobre-corriente de estos generadores.

CORRIENTE EN MÚLTIPLOS DE LA CAPACIDAD DEL CONJUNTO GENERADOR Figura 5–19. Control PowerCommand® AmpSentry™ Curva de Característica Tiempo Sobre Corriente Más Curva de Daño al Alternador. (Nota: Esta curva se aplica a todos los Conjuntos Generadores Cummins PowerCommand®).

2 Vea la publicación T–016 de Cummins Power Generation, Paralelismo y Conmutador de Paralelismo.

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Protección a Picos de Generadores de Medio Voltaje Se debe considerar la protección de los generadores de medio voltaje contra los picos de voltaje causados por descargas de rayos en las líneas de distribución y en las operaciones de conmutación. La protección mínima incluye: Protectores de línea en las líneas de distribución. Protectores de picos en las terminales del generador. Capacitadores de picos en las terminales del generador. Estricta adherencia a las prácticas correctas de aterrizado. Rev. mayo 2010


Figura 5 – 20. Esquema Típico de Protección

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6 – DISEÑO MECÁNICO Cimentación y Montaje Montaje del Conjunto Generador y Aislamiento de Vibraciones Medidas de la Cimentación Piso de Losa Estructuras o muelles de carga Cimentación para el Aislamiento de la Vibración Aisladores de Vibración Aisladores de almohadilla Aisladores de Resorte Aisladores de Aire Aisladores usados en zonas sísmicas Resistencia a Terremotos Protección Contra Tirones del Cableado de Energía y Control Sistema de Escape Lineamientos Generales para el Sistema de Escape Cálculos para el Sistema de Escape Ejemplo de Cálculo de Contrapresión del Escape (Unidades US) Enfriamiento del Motor Requerimientos Todos los Sistemas Todas las Instalaciones con Intercambiador de Calor Todas las Instalaciones con Sistema de Enfriamiento No Suministrado por Planta Recomendaciones Todas las Instalaciones con Intercambiador de Calor Todas las Instalaciones con Sistema de Enfriamiento No Suministrado por Planta Generalidades Tipos de Sistemas de Enfriamiento No Post-Enfriados Postenfriamiento con Camisa de Agua (JWAC) Postenfriamiento Aire-Aire (ATA) Sistemas de Enfriamiento de Una Bomba Dos Circuitos (1P2L) Sistemas de Enfriamiento de Dos Bombas Dos Circuitos (2P2L) Sistemas de Enfriamiento Suministrados por Planta Radiador Montado en el Conjunto Intercambiador Montado en el Conjunto Cálculos Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta Determinando la Estrategia para el uso de Enfriamiento Remoto Determinando el cabezal Estático sobre la Bomba de Refrigerante del Motor Determinando el cabezal de Fricción Externo al motor sobre la Bomba de Refrigerante del Motor Requisitos Generales para Todos los Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta Conexiones y Tubería del Sistema Radiador Remoto Intercambiador de Calor Remoto Rev. mayo 2010

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Sistemas de Intercambiador de Calor Doble Requisitos del Tanque de Deareación Baja de Nivel y Expansión Venteo Llenado Limpieza del Sistema Enfriamiento del Combustible Interconexión de Sistemas de Enfriamiento Refrigerante Calentadores de Refrigerante Altitud y Temperatura Ambiente Temperatura Ambiente Limitante del Sistema (LAT) Enfriamiento del Alternador Obstrucción del Sistema de Enfriamiento Calidad del Servicio Aplicaciones Móviles Enfriamiento del Motor Radiador Montado en Patín Radiador Remoto Tipo de Deareación del Sistema de Radiador Remoto Radiador Remoto con Bomba de Enfriamiento Auxiliar Radiador Remoto con Pozo Caliente Enfriamiento del Motor de Circuito Múltiple – Radiadores Remotos Dos Bombas, Dos Circuitos Una Bomba, Dos Circuitos Postenfriamiento Aire-Aire Radiadores para Aplicaciones de Radiador Remoto Radiadores Remotos Intercambiador de Calor Montado en el Patín Sistemas de Intercambiador de Calor Doble Aplicaciones con Torre de Enfriamiento Enfriamiento de Combustible con Radiadores Remotos Cálculos de Dimensionamiento para Tubería de Enfriamiento Ventilación Generalidades Requerimientos Recomendaciones Determinando los Requisitos del Flujo de Aire PASO 1: Determine el Calor emitido al Cuarto por el Generador PASO 2: Determine el Calor emitido al Cuarto por el Mofle y la Tubería de Escape PASO 3: Determine el Calor emitido al Cuarto por Otras Fuentes de Calor PASO 4: Determine el Calor emitido al Cuarto de Todas las Fuentes PASO 5: Determine la Elevación de la Temperatura Máxima Aceptable Dentro del Cuarto PASO 6: Determine el Flujo de Aire requerido para la Combustión PASO 7: Calcule el Flujo de Aire Total Requerido a través del Cuarto del Conjunto Generador

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6-26 6-26 6-28 6-28 6-28 6-29 6-29 6-29 6-29 6-29 6-30 6-31 6-31 6-31 6-32 6-32 6-32 6-33 6-33 6-35 6-35 6-36 6-37 6-38 6-38 6-38 6-38 6-38 6-39 6-40 6-40 6-40 6-41 6-42 6-42 6-42 6-43 6-44 6-44 6-44 6-45 6-45 6-45 6-46 6-46


PASO 8: Ajuste el Flujo del Aire por la Altitud PASO 9: Determine los Requerimientos de Ventilación Auxiliar Requerimientos de Diseño Entrada y Salida de la Ventilación del Cuarto Calculando el Área de Flujo Efectiva Entrada/Salida Guías de Diseño para la Entrada y la Salida Presión Negativa en el Cuarto del Conjunto Generador Ventilación del Cárter del Motor Restricción al Flujo de Aire Ventilando Conjuntos Generadores Múltiples Operación de las Persianas Muros de Bloqueo Filtración del Aire de Ventilación Altitud y Temperatura Ambiente Verificación del Sistema Elevación de la Temperatura dentro del Cuarto Restricción al Flujo de Aire Guías Generales Cálculos para el Flujo de Aire Prueba en Campo de los Sistemas de Ventilación Ventilación del Radiador Montada en Patín Ventilación de aplicaciones con Intercambiador de calor o Radiador Remoto Ejemplo de Cálculo del Flujo de Aire para Ventilación Suministro de Combustible Suministro de Combustible Diesel Tubería de Combustible Diesel Tanque Sub-Base de Combustible Tanques de Día Suministro de Combustible Gaseoso Calidad del Combustible Gaseoso Contenido de Energía Tubería para Gas Natural Gas en Campo Propano (LPG) Contaminantes Análisis del Combustible Diseño del Sistema de Combustible del Conjunto Generador Diseño del Sistema de Combustible en el Sitio Cálculos de presión de combustible del sistema de Combustible Gaseoso Tamaño del Tanque Tamaño del Tubo de Gas Reduciendo el Ruido en Aplicaciones del Conjunto Generador La Ciencia del Ruido Niveles de Sonido Aditivos Efecto de la Distancia Ruido del Conjunto Generador Rev. mayo 2010

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Estructura de Reducción – Ruido Transmitido Reducir el Ruido en el Aire Gabinetes con Atenuación del Sonido (Cabinas) Desempeño del Silenciador del Escape Protección Contra Incendios Diseño del Cuarto del Equipo Consideraciones Generales Instalaciones Arriba del Techo

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6 - DISEÑO MECÁNICO Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Cimentación y Montaje Montaje y Aislamiento de la Vibración del Conjunto El diseño de la instalación debe proporcionar una cimentación apropiada para soportar el conjunto generador, y evitar niveles de energía de vibración dañinos o molestos que migren a la estructura del edificio. Además, la instalación debe garantizar que la infraestructura de apoyo para el conjunto generador no permita que la vibración del conjunto generador migre a la porción estacionaria del equipo. Todos los componentes que se conectan físicamente con el conjunto generador deben ser flexibles para absorber el movimiento de vibración sin dañarse. Los componentes que requieren de aislamiento incluyen el sistema de escape del motor, líneas de combustible, cableado de suministro de energía AC, cableado de la carga, cableado de control (el cual debe ser trenzado, en lugar de núcleo sólido), el conjunto generador (del soporte de montaje) y los ductos de aire de ventilación (para conjuntos generadores con radiadores montados en el patín) (Vea la Figura 6–1). El no poner atención al aislamiento de estos puntos de interconexión física y eléctrica puede resultar en el daño por vibración al edificio o al conjunto generador y la falla del conjunto generador en servicio.

Figura 6 – 1. Medidas Anti-Vibración para un Conjunto Generador Típico

El motor, alternador y otro equipo del conjunto generador, típicamente van montados en un ensamble base-patín. El ensamble base-patín es una estructura rígida que proporciona tanta integridad estructural como un grado de aislamiento de la vibración. La cimentación, piso o techo debe poder soportar el peso del conjunto generador ensamblado y sus accesorios (como el tanque sub-base de combustible), así como resistir las cargas dinámicas y no trasmitir el ruido y la vibración inconvenientes. Note que en aplicaciones donde el aislamiento de la vibración es crítico el peso ensamblado del paquete puede incluir una cimentación de montaje masiva (Vea Medidas para la Cimentación en esta sección). Medidas para la Cimentación El tamaño físico, peso y configuraciones de montaje varían mucho entre los fabricantes y entre los diferentes tamaños del equipo. Consulte las instrucciones de instalación del fabricante para el modelo específico instalado para obtener la información detallada sobre los pesos y las dimensiones de montaje1. Piso de concreto Para muchas aplicaciones, una cimentación masiva no es necesaria para el conjunto generador. Los Generadores con aisladores de vibración integral pueden reducir las vibraciones trasmitidas entre un 60–80% y colocar aisladores de vibración de resorte de acero entre el Generador y la losa pueden aislar más del 95% de las vibraciones (vea los aisladores de vibración después en esta sección). Si la transmisión de la vibración al edificio no es una preocupación crítica, el problema principal es instalar el conjunto generador para que su peso se apoye apropiadamente y para que se le pueda dar servicio fácilmente a la unidad. Se debe colar una plancha de concreto arriba de un piso de concreto para elevar el conjunto generador a una altura que haga el servicio conveniente y para hacer más fácil el orden y la limpieza alrededor de la unidad. La plancha debe construirse de concreto reforzado con una fuerza compresiva de 28 días de por lo menos de 2500 psi (17,000 kPa). La plancha debe tener cuando menos 6 pulgadas (150 mm) de espesor y extenderse cuando menos 6 pulgadas (150 mm) más allá del patín en todos los lados.

1 Se puede encontrar información detallada sobre los productos Cummins Power Generation en el Cummins Power Suite o se puede obtener con cualquier distribuidor autorizado.

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Vea los dibujos del fabricante del conjunto generador para obtener la localización física de las líneas de combustible y las interconexiones de energía y otras interfaces que estén planeadas para integrarse en el concreto. Estas interfaces varían considerablemente entre proveedores. Los aisladores de vibración deben fijarse a la plancha de montaje con tornillos Tipo J o L (tornillos estriados o de impacto) insertados en la plancha de concreto. El posicionar tornillos “colados” es problemático, ya que aún pequeños errores en la ubicación puede causar consumo de tiempo al re-barrenar la base-patín. Algunos diseños de conjunto generador permiten el uso de tornillos ancla para concreto. Estos requieren que los puntos de montaje se distribuyan con cuidado basándose en la localización real de ellos en el conjunto generador y los aisladores. La plancha de montaje para el conjunto generador debe ser plana y nivelada para permitir el montaje y ajuste apropiados del sistema de aislamiento de la vibración. Verifique que la plancha de montaje esté nivelada a lo largo, a lo ancho y diagonalmente. Estructuras o muelles de carga. Alternativamente, el conjunto generador se puede montar sobre estructuras de carga o (durmientes) orientados a lo largo del patín del conjunto generador. Este arreglo permite posicionar fácilmente una charola de derrames bajo el conjunto generador y ofrece más espacio para darle servicio. Los durmientes deben fijarse físicamente al piso. Cimentación del Aislamiento de la Vibración En aplicaciones donde la cantidad de transmisión de vibración al edificio es altamente crítica, puede requerir montar el conjunto generador en una cimentación aislante de la vibración. En este caso, son necesarias consideraciones adicionales. La Figura 6–2 ilustra una cimentación aislante de vibración típica. El peso (W) de la cimentación debe ser cuando menos 2 veces (y hasta 5–10 veces) el peso del propio conjunto para resistir las cargas dinámicas. (El peso del combustible en un tanque de combustible sub-base no debe considerarse para contribuir al peso requerido de una cimentación de aislamiento de la vibración, aún cuando los aisladores estén entre el tanque y el conjunto generador).

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Figura 6–2. Cimentación Típica de Aislamiento de la Vibración La cimentación debe extenderse cuando menos 6 pulgadas (150 mm) más allá del patín en todos los lados. Esto determina la longitud (l) y ancho (w) de la cimentación. La cimentación debe sobresalir cuando menos 6” (150 mm) arriba del piso para hacer más fácil el servicio y el mantenimiento del conjunto generador. La cimentación debe proyectarse abajo de la línea de congelamiento para evitar que se eleve. La cimentación debe ser de concreto reforzado con una fuerza compresiva de 28 días de cuando menos 2500 psi (17,200 kPa). Calcule la altura (h) de la cimentación necesaria para obtener el peso requerido (W) usando la siguiente fórmula:

h=

W d•I•w

Donde: h = Altura de la cimentación en pies (metros). l = Longitud de la cimentación en pies (metros). w = Ancho de la cimentación en pies (metros). d = Densidad del concreto – 145 lbs/ft2 (2322 kg/m2). W = Peso húmedo total del Generador en lb (kg).

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El peso total del conjunto generador, refrigerante, combustible y la cimentación normalmente resulta en una carga del terreno (SBL) de menos de 2000 lbs/ft2 (9800 kg/m2) psi (96 kPa). Aunque esto está dentro de la capacidad de carga de la mayoría de los terrenos, siempre encuentre la SBL permisible revisando el código local y el reporte de análisis de suelo para el edificio. Recuerde incluir el peso del refrigerante, lubricante y combustible (si es pertinente) cuando realice este cálculo. Calcule la SBL usando la siguiente fórmula: W SBL (psi) = I • w • 144 SBL (kPa) =

w • 20.88 I•w

Cálculos de Muestra (unidades US): Un Generador de 500 kW pesa aproximadamente 10,000 libras (4540 kg) lleno (o sea, incluyendo el refrigerante y los lubricantes). Las dimensiones del patín son 10 pies (3 metros) de largo y 3.4 pies (1 metro) de ancho. l = 10 + (2 • 0.5) = 11 pies w = 3.4 + (2 • 0.5) = 4.4 pies Peso de la cimentación = 2 • 10,000 = 20,000 lbs Peso total = gen. + cimentación = 10,000 + 20,000 = 30,000 lbs

SBL =

30,000 11 • 4.4

= 620 lbs/ft2

Aisladores de Vibración El motor y el alternador de un conjunto generador deben aislarse de la estructura de montaje donde se instala. Algunos conjuntos generadores, particularmente los modelos de kW más pequeños, Utilizan aisladores de vibración de neopreno/hule que están insertados en la máquina entre el motor/alternador y el patín2. El patín de estos conjuntos generadores normalmente se puede atornillar directamente a la cimentación, piso o subestructura. Otros conjuntos generadores se pueden proveer con un diseño que incluye el motor/alternador sólidamente fijo al ensamble del patín. Los conjuntos generadores que no incluyen aislamiento integral deben instalarse usando equipo de aislamiento de vibraciones como tipo almohadilla, resorte o aisladores de aire.

NOTA: Anclar un conjunto generador que no incluye aisladores integrales al piso o cimentación da como resultado ruido y vibraciones excesivas y el posible daño al conjunto generador, el piso y a otro equipo. Las vibraciones también se pueden trasmitir a través de la estructura del edificio y dañar la propia estructura. Aisladores de Almohadilla Los aisladores de almohadilla se componen de capas de materiales flexibles diseñados para amortiguar los niveles de vibración en aplicaciones no críticas, tales como las de generadores montados en su propia caseta de exteriores o donde se usan aisladores integrales con un conjunto generador. Los aisladores de almohadilla varían en su efectividad, pero tienen una eficiencia de aproximadamente un 75%. Dependiendo de la construcción, también pueden variar en efectividad con la temperatura, ya que las temperaturas bajas afectan el medio aislante de hule, es mucho menos flexible que a temperaturas altas. Aisladores de Resorte La Figura 6–3 ilustra un aislador de vibración de resorte de acero del tipo requerido para montar conjuntos generadores que no incluyen aisladores de vibración integrales. Se describen el soporte de hule inferior, el cuerpo aislador, tornillos de fijación, tornillo de ajuste y la contratuerca. Estos aisladores de resorte de acero pueden amortiguar hasta el 98% de la energía de vibración producida por un conjunto generador. Localice los aisladores como se muestra en la documentación del fabricante del conjunto generador. Los aisladores pueden no localizarse simétricamente alrededor del perímetro del conjunto generador, porque se requiere que se localicen considerando el centro de gravedad de la máquina. El número de aisladores requerido varía con sus capacidades y el peso del conjunto generador. Vea la Figura 6–4. Cuando la máquina se monta en un tanque de combustible sub-base, el tipo de aisladores requeridos para proteger el tanque depende de la estructura de éste y el nivel de fuerza de vibración creada por la máquina. Si se instalan aisladores

2 Los conjunto generadores Cummins Power Generation (200/175 kW y más pequeños) tienen aisladores de vibración localizados entre el patín y el ensamble motor–generador y no requieren el uso de aisladores de vibración externos en la mayoría de las aplicaciones.

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de vibración de hule sintético entre el motor/generador y el patín, normalmente no se requiere de aisladores de vibración adicionales entre el patín y el tanque para protegerlo y aislar adecuadamente el edificio de las vibraciones. En todos los casos, siga las recomendaciones del fabricante para la combinación específica del generador y tanque sub-base.

Figura 6–3. Aislador Típico de Vibración de Resorte de Acero.

El aislador debe anclarse positivamente al soporte de montaje del conjunto generador usando tornillos estriados (tornillos L o J) o tornillos Rawl (anclas para concreto). Aisladores de Aire Un aislador de aire (o resorte de aire) es una columna de gas confinada en un recipiente diseñado para utilizar la presión del gas como el medio de fuerza del resorte. Los aisladores de aire pueden proporcionar una frecuencia natural menor de la que se puede lograr con elastómero (hule) y con diseños especiales, menor que con resortes de acero helicoidales. Ofrecen la capacidad de nivelación ajustando la presión del gas dentro del resorte. Los aisladores de aire exigen de más mantenimiento y las limitaciones por temperatura son más restrictivas que para los resortes helicoidales. La firmeza de los aisladores de aire varía con la presión de gas y no es constante, como la firmeza de otros aisladores. Como resultado, la frecuencia natural no varía con la carga al mismo grado que otros métodos de aislamiento. Una falla o una fuga del sistema de suministro de aire pueden causar que los aisladores fallen completamente. La amortiguación en los aisladores de aire generalmente es baja con una relación de amortiguación crítica en el orden de 0.05 o menos. Esta amortiguación se proporciona con la flexión en el diafragma o pared con la fricción o amortiguación en el gas. El incorporar una resistencia de flujo capilar (agregar un orificio al flujo) puede aumentar la amortiguación entre el cilindro del aislador de aire y los tanques de expansión conectados.

Figura 6–4. Un Conjunto Generador Montado en Aisladores de Vibración Tipo Resorte Los aisladores de vibración tipo resorte deben seleccionarse e instalarse apropiadamente para ofrecer un aislamiento efectivo. El peso del conjunto generador debe comprimir el aislador lo suficiente para permitir la libertad de movimiento sin hacer que el aislador se colapse durante la operación. Esto se logra escogiendo los aisladores y su número basándose en la capacidad de peso del aislador y el peso total del conjunto generador.

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Aisladores Usados en Lugares Sísmicos Se deben considerar factores adicionales para el equipo instalado en áreas sísmicas. Además de su papel típico de proteger los edificios o el equipo de la vibración inducida por la máquina, durante un evento sísmico los aisladores de vibración deben garantizar que el equipo permanezca anclado y no se suelte de la estructura a la que está fijo. En áreas sísmicas, los aisladores de vibración se usan a menudo entre la base–patín del generador y la estructura a la que está fijo. El aislador sísmico debe estar cautivo, queriendo decir que restringen al conjunto generador del movimiento excesivo y deben ser lo suficientemente fuertes para soportar las fuerzas sísmicas que se encuentran. Los aisladores de vibración Rev. mayo 2010


adecuados para usarse en estas aplicaciones están disponibles tanto en tipos de hule sintético como en resorte de acero. Los aisladores de vibración, si se instalan entre el motor/alternador y el patín, deben también fijar adecuadamente el motor/alternador al patín. Normalmente estos tipos de aisladores son del tipo de hule sintético y deben ser de un diseño “cautivo" para que fijen adecuadamente el equipo. El fabricante o proveedor del equipo debe consultarse para determinar la adaptabilidad a la aplicación específica. Siempre que se consideren eventos sísmicos, se debe consultar un ingeniero en estructuras calificado. Resistencia a Terremotos Los conjuntos generadores Cummins Power Generation, cuando se montan y se fijan apropiadamente, son apropiados para su aplicación en regiones reconocidas de riesgo sísmico. Se necesitan consideraciones especiales de diseño para montar y fijar el equipo a la densidad de masa típica de los conjuntos generadores. El peso, centro de gravedad y lugares de punto de montaje del conjunto generador se indican en los dibujos de forma del conjunto generador de Cummins Power Generation. Los componentes como las líneas de distribución para la electricidad, refrigerante y combustible deben diseñarse para resistir el mínimo daño y facilitar las reparaciones en caso de que ocurra un terremoto. Los interruptores de transferencia, tableros de distribución, interruptores de circuito y los controles asociados para las aplicaciones críticas3 deben ser capaces de realizar sus funciones pretendidas durante y después de los movimientos sísmicos anticipados, por lo que se deben considerar medidas específicas para el montaje y las conexiones eléctricas. Alivio de Tensión del Cableado de Energía y Control El cableado de energía y especialmente el cableado de control deben ser instalados con el cableado soportado en la estructura mecánica del conjunto generador o del tablero de control y no en las terminales o terminaciones de la conexión física. Las medidas de alivio de esfuerzos, junto con el uso de cableado de control trenzado en lugar de cableado de núcleo sencillo ayuda a evitar la falla del cableado o las conexiones debido a la vibración. Vea Conexiones Eléctricas en Diseño Eléctrico. 3 NOTA CÓDIGO US: La NFPA110 exige estas características para sistemas Nivel 1 y Nivel 2.

Sistema de Escape Lineamientos Generales del Sistema de Escape La función del sistema de escape es la de llevar el escape del motor con seguridad afuera del edificio y dispersar las emanaciones del escape, hollín y ruido lejos de la gente y de los edificios. El sistema de escape debe diseñarse para minimizar la contrapresión en el motor. Una excesiva restricción en el escape da como resultado un aumento en el consumo de combustible, temperatura de escape anormalmente alta y fallas relacionadas con la alta temperatura de escape así como exceso de humo negro. Vea las Figuras 6–5 y 6–6. Los diseños del sistema de escape deben considerar lo siguiente: Para la tubería de escape se puede usar tubo de acero negro cédula 40. Otros materiales que son aceptables incluyen los sistemas prefabricados de escape de acero inoxidable.

Figura 6–5: Características Típicas de un Sistema de Escape Instalado Dentro de un Edificio. Se debe conectar tubería para el escape de acero inoxidable corrugado sin costura y flexible cuando menos de 24 pulgadas (610 mm) de longitud en la(s) salida(s) de escape del motor para permitir la dilatación y el movimiento y la vibración del conjunto generador siempre que el conjunto se monte sobre aisladores de vibración. Los conjunto más pequeños con aislamiento de vibración integrado que van atornillados directamente al piso deben conectarse con tubería para escape de acero inoxidable corrugado sin costura cuando Rev. mayo 2010

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menos de 18 pulgadas (457 mm) de longitud. La tubería de escape flexible no debe usarse para formar dobleces o para compensar tubería de escape alineada incorrectamente. Los conjuntos generadores pueden tener escape con conexiones roscadas, tipo deslizante o de brida. Con las conexiones roscadas y bridadas es menos posible que fugue pero son más costosas de instalar. Columpios o soportes aislados no combustibles, NO se deben apoyar los mofles y la tubería a la salida de escape del motor. El peso en la salida del escape del motor puede causar daño al múltiple de escape del motor o reducir la vida del turbocargador, y puede causar que la vibración del conjunto generador se trasmita hacia la estructura del edificio. El uso de montaje con aisladores limita aún más el que se induzca la vibración en la estructura del edificio. Para reducir la corrosión debida a la condensación, se debe instalar un mofle (silenciador) tan cerca como sea práctico al motor para que se caliente rápidamente. Localizar el silenciador cerca del motor también mejora la atenuación del sonido del mofle. Los radios de doblez debe ser tan grande como sea práctico.

Figura 6–6. Sistema de Escape Típico La tubería de escape debe ser del mismo diámetro nominal que la salida del escape del motor (o mayor) en todo el sistema de escape. Verifique que la tubería sea de diámetro suficiente para limitar la contrapresión de escape a un valor dentro de la capacidad específica del motor usado. (Motores diferentes tienen diferentes medidas de escape y diferentes límites de contrapresión4). Nunca debe usarse una tubería con diámetro menor que la salida del escape. Una tubería

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que es más grande de lo necesario está más sujeta a la corrosión debido a la condensación que una tubería más chica. La tubería que es muy grande también reduce la velocidad de los gases de escape disponible para dispersarlos hacia la corriente del viento exterior. Todos los componentes del sistema de escape deben incluir barreras para evitar un peligroso contacto accidental. La tubería de escape y los mofles deben estar aislados térmicamente para evitar quemaduras debidas al contacto accidental, evitar la activación de los dispositivos de detección de incendios y los rociadores, reducir la corrosión debida a la condensación, y reducir la cantidad de calor irradiado al cuarto del generador. Las juntas de expansión, múltiples de escape del motor y carcasas del turbocargador, a menos que estén enfriadas con agua, nunca deben aislarse. Aislar los múltiples de escape y turbocargadores puede resultar en temperaturas del material que pueden destruirlos, particularmente en aplicaciones donde el motor opere un gran número de horas. El tender la tubería de escape cuando menos 8 pies (2.3 metros) arriba del piso también ayuda a evitar el contacto accidental con el sistema de escape. También se debe considerar con cuidado el sentido de salida del sistema de escape. El escape nunca debe dirigirse hacia el techo de un edificio o hacia superficies combustibles. El escape de un motor diesel está caliente y contiene hollín y otros contaminantes que se pueden adherir a las superficies circundantes. Localice la salida del escape y diríjala lejos de las tomas de aire de ventilación. Si el ruido es un factor dirija la salida del escape lejos de los lugares críticos. El tubo de escape (acero) se dilata aproximadamente 0.0076 pulgadas por pie de tubo cada 100 F de elevación en los gases de escape arriba de la temperatura ambiente (1.14 mm por metro de tubo por 100 C de elevación). Se requiere que se usen juntas de expansión en el escape para absorber la dilatación en tendidos de tubos largos y rectos. Las juntas de expansión deben tenerse en cada punto donde el escape cambie de dirección. El sistema de escape debe apoyarse para que la dilatación se dirija opuesta al conjunto generador. Las temperaturas de escape las proporciona el fabricante del motor o del conjunto generador para el motor específico usado5. 4 La medida del sistema de escape y otros datos del escape para conjuntos generadores específicos se describen en el Cummins Power Suite. 5 Los datos de los gases de escape para los productos Cummins Power Generation están disponibles en el paquete del CD Power Suite.

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Figura 6 – 7. Características del Sistema de Escape de un Conjunto Generador. Se Muestra el Silenciador de Entrada Lateral Doble, Conectores Flexibles, Cubiertas de Escape y los Columpios de Montaje.

Figura 6–8. Construcción de Cubierta Típica para Instalaciones con Pared Combustible. El tendido horizontal de la tubería de escape debe tener una pendiente hacia abajo, en contra del motor, hacia el exterior o hacia la trampa de condensado. Se debe contar con una trampa de drenado de condensado con tapón donde la tubería da vuelta para elevarse 6 La información de la contrapresión de escape para los conjuntos generadores Cummins Power Generation específicos, se puede encontrar en el Cummins Power Suite o se puede obtener con un distribuidor autorizado Cummins.

verticalmente. Las trampas de condensado también pueden tenerse con un silenciador. Los procedimientos de mantenimiento del conjunto generador deben incluir el drenado regular del condensado del sistema de escape. Se debe contar con las medidas para evitar que la lluvia entre al sistema de escape de un motor que no está operando. Esto puede incluir una tapa de lluvia o trampa de escape (Figura 6–9 y 6–10) en las salidas de escape verticales. Las salidas de escape horizontales se pueden cortar en un ángulo y protegerse con malla de acero. Las tapas de lluvia se pueden congelar estando cerradas en ambientes fríos, deshabilitando el motor, por lo que otros dispositivos de protección pueden ser mejores en esas situaciones. Un conjunto generador no debe conectarse a un sistema de escape que le dé servicio a otro equipo, incluyendo otros conjuntos generadores. El hollín, condensado corrosivo y las altas temperaturas de los gases de escape pueden dañar el equipo sin operar si se usa con un sistema de escape común. La contrapresión del escape no debe exceder la máxima permisible especificada por el fabricante del motor6. La contrapresión de escape excesiva reduce la potencia y la vida del motor y puede conducir a altas temperaturas de escape y humo. La contrapresión del escape del motor debe estimarse antes de terminar la distribución del sistema de escape y debe medirse en la salida del escape bajo operación a plena carga antes de poner en servicio el conjunto generador. Vea el Desempeño del Silenciador de Escape en otra parte de esta sección para obtener la información sobre los silenciadores de escape y varios criterios de selección de estos dispositivos. PRECAUCIÓN: El escape del motor contiene hollín y monóxido de carbono, un gas invisible, sin olor y tóxico. El sistema de escape debe terminar arriba del edificio en un lugar donde el escape del motor se disperse alejado de los edificios y las entradas de aire del edificio. Es muy recomendable que el sistema de escape se lleve tan alto como sea práctico en el lado del viento predominante a favor del edificio para descargarlo y maximizar la dispersión. El escape también debe descargar en el lado de descarga del aire del radiador del edificio para reducir la posibilidad de que los gases de escape y el hollín sean arrastrados hacia el cuarto del generador con el aire de ventilación. Rev. mayo 2010

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NOTA: Algunos códigos especifican que la salida del escape termine cuando menos 10 pies (3 metros) de los límites de la propiedad, 3 pies (1 metro) de una pared exterior o techo, 10 pies (3 metros) de las aberturas hacia el edificio y cuando menos 10 pies (3 metros) arriba del punto más alto del techo.

Cálculos para el Sistema de Escape Ejemplo de Cálculo de Contrapresión de Escape (Unidades US). La distribución de un sistema de escape en la Figura 6 – 11 especifica un tubo flexible de 5 pulgadas (125 mm) de diámetro por 24 pulgadas (610 mm) de longitud en la salida del escape del motor, un silenciador con una entrada de 6 pulgadas (150 mm) de diámetro, 20 pies (610 m) de tubo de 6 pulgadas (150 mm) de diámetro y un codo de radio largo de 6 pulgadas (150 mm). La Hoja de Especificación del conjunto generador indica que el flujo de gases de escape del motor es de 2,715 pies cúbicos por minuto (76.9 m3/min) y que la contrapresión de escape máxima permisible es de 41 pulgadas (1040 mm) de columna de agua. Este procedimiento involucra determinar la contrapresión de escape causada por cada elemento (tubos flexibles, mofles, codos y tubos) y luego comparar la suma de las contrapresiones con la contrapresión máxima permisible.

Figura 6–9. Un Sistema de Escape Sencillo con una Tapa de Lluvia para Evitar que ésta Entre al Escape.

1. Determine la contrapresión de escape causada por el silenciador. La Figura 6–12 es una gráfica de las contrapresiones de escape típicas del silenciador. Para contar con cálculos más exactos obtenga los datos del fabricante del silenciador. Para usar la Figura 6–12: a. Encuentre el área de la sección de la entrada del silenciador usando la Tabla 6 – 1 (0.1963 ft2 en este ejemplo). b. Encuentre el flujo de los gases de escape del fabricante del motor7. Para este ejemplo se dan 2715 cfm. c. Calcule la velocidad de los gases de escape en pies por minuto (fpm) dividiendo el flujo de los gases de escape (cfm) por el área en la entrada del mofle, como sigue: d. Usando la Figura 6–12, determine la contrapresión causada por este flujo en el silenciador específico usado. En este ejemplo, las líneas punteadas en la Figura 6–12 muestran que el mofle de grado crítico causa una contrapresión aproximada de 21.5 pulgadas de columna de agua. 3) 20 pies de Tubo de 6 pulgadas 20 ft

Figura 6–10. Un Protector de Lluvia Habilitado para Tubo de Escape Vertical para generador. Las Dimensiones Mostradas son para un Escape Típico de 14 Pulgadas.

7 Los datos de los gases de escape para los productos Cummins Power Generation están en el Cummins Power Suite.

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Tabla 6 – 1. Áreas de Aberturas Transversales de Diferentes Diámetros

Figura 6 – 11. Muestra para el Cálculo de un Sistema de Escape 2. Encuentre las longitudes equivalentes de todas las conexiones y secciones de tubo flexible usando la Tabla 6–2. 1) tubo flexible de 24 pulgadas 4 ft 2) codo de radio largo de 6 pulgadas 11 ft 3. Encuentre la contrapresión del flujo de escape por unidad de longitud de tubo dado para cada diámetro de tubo nominal usado en el sistema. En este ejemplo, se usa tubo de 5 pulgadas y 6 pulgadas nominales. Siguiendo las líneas punteadas en la Figura 6–13, el tubo de 5 pulgadas causa una contrapresión de aproximadamente 0.34 pulgadas de columna de agua por pie y el tubo de 6 pulgadas aproximadamente 0.138 pulgadas de columna de agua por pie. 4. Sume las contrapresiones totales de todos los elementos del ejemplo, como sigue: 1) tubo flexible de 5 pulgadas (4•0.34) 1.4 2) codo de radio largo (11•0.138) 1.5 3) 20 pies de tubo de 6 pulgadas (20•0.138) 2.8 4) Silenciador 21.5 Restricción Total (pulgadas de columna de Agua) 27.2

Tabla 6 – 2. Longitudes Equivalente de Conexiones de Tubo en Pies (Metros)

El cálculo indica que la distribución de la tubería es adecuada en términos de la contrapresión de gases de escape ya que la suma de las contrapresiones es menos que la contrapresión máxima permisible de 41 pulgadas de columna de agua. NOTA: En motores con escape doble, el flujo de escape como se menciona en las hojas de especificación de Cummins Power Generation es el total de ambos bancos. El valor mencionado debe dividirse entre 2 para obtener el cálculo correcto para los sistemas de escape doble.

VELOCIDAD DE GASES DE ESCAPE, PIES (METROS) POR MINUTO Figura 6–12. Contrapresión de los gases de escape del silenciador vs. Velocidad de los Gases. Rev. mayo 2010

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Figura 6–13. Contrapresión de Escape en Diámetros de Tubo Nominales en Pulgadas (mm).

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Enfriamiento del Motor Los motores enfriados con líquido se enfrían bombeando una mezcla de refrigerante a través de los pasajes en el bloque de cilindros y las cabezas del motor por medio de una bomba impulsada por el motor. La configuración más común de conjunto generador tiene un radiador montado y un ventilador impulsado por el motor para enfriar el refrigerante y ventilar el cuarto del generador. Los métodos alternos para enfriar el refrigerante incluyen configuraciones de intercambiadores de calor líquido a líquido montados en el patín, radiador remoto, un intercambiador de calor líquido a líquido remoto y torre de enfriamiento.

Para aplicaciones móviles, se tendrá consideración especial a la durabilidad y robustez del equipo. (Vea Aplicaciones Móviles, página 6–47). Todas las Instalaciones con Intercambiador de Calor La instalación debe cumplir los límites de flujo, presión y temperatura del agua cruda mencionados en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. El agua cruda se protegerá del congelamiento. Los ordenamientos locales se consultarán antes de diseñar o instalar un sistema que tome y / o descargue a un suministro de agua municipal, río o cualquier otra fuente de agua pública. La instalación tendrá un sistema de ventilación suficiente para el conjunto generador.

Requerimientos Todos los Sistemas Mezclas bien sea de etilen - o – propilen - Glicol y agua de alta calidad se usan para el enfriamiento y protección al congelamiento / ebullición. (Vea Refrigerante, página 6–43). Los calentadores de refrigerante se instalan en aplicaciones de emergencia / standby para garantizar un buen arranque del motor (opcional en lugares tropicales a menos que sea obligatorio por el ordenamiento local). (Vea Calentadores de Refrigerante, página 6–44). No habrá flujos en la ruta de la manguera del calentador de refrigerante y la manguera irá continuamente hacia arriba. (Vea Calentadores de Refrigerante, página 6–44). Las conexiones del calentador de refrigerante se harán usando manguera de silicón o con malla de alta calidad. (Vea Calentadores de Refrigerante, página 6–44). El calentador de refrigerante se desactivará mientras en conjunto generador esté operando. (Vea Calentadores de Refrigerante, página 6–44). El sistema de enfriamiento se diseñará para adaptarse a la altitud y temperatura ambiente del sitio de la instalación. (Vea Altitud y Temperatura Ambiente, página 6–45). El radiador y otro equipo sensible se protegerá de la suciedad y los desechos. (Vea Obstrucción del Sistema de Enfriamiento, página 6–46). Las válvulas se marcarán claramente para identificar “abierto” y “cerrado”. (Vea Servicio, página 6–46). Se ofrecerá el acceso para la limpieza y el servicio de todo el equipo. (Vea Servicio, página 6–46).

Todas las Instalaciones con Sistema de Enfriamiento No Suministrado Por Planta Cuando se coloque uno de tras del otro con el radiador de camisa de agua con un ventilador sencillo, el radiador de postenfriamiento de baja temperatura (LTA) se colocará antes en el flujo de aire para acceder al aire más frío. (Vea Tipos de Sistemas de Enfriamiento, página 6–25). Los sistemas 2P2L tendrán un termostato y una derivación de flujo para regular la temperatura en el múltiple de admisión (Vea Tipos de Sistemas de Enfriamiento, página 6–25). Las instalaciones con enfriamiento remoto tendrán un sistema de ventilación suficiente para el cuarto del conjunto generador. (Vea Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta, página 6–30). El sistema debe ser diseñado para: Limitar la temperatura de salida del refrigerante del motor al valor de ‘Temperatura Máxima del Tanque Superior’ mencionado en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. (Vea Requisitos Generales para Todos los Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta, página 6–33). Mantener una columna de refrigerante positiva en la bomba de refrigerante del motor. (Vea Requisitos Generales para Todos los Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta, página 6–33). Permanecer dentro de los límites de cabezal estáticos y de fricción de la columna de la bomba de refrigerante. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35). Los sistemas LTA deben satisfacer los requisitos del circuito del postenfriador mencionados en la Hoja de Datos del Rev. mayo 2010

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Conjunto Generador. (Vea Requisitos Generales para Todos los Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta, página 6–33). Añadir las cargas eléctricas para el ventilador del radiador remoto, ventiladores de ventilación, bombas de refrigerante y otros accesorios al requerimiento de carga total del conjunto generador. (Vea Requisitos Generales para Todos los Sistemas de Enfriamiento No Suministrados por Planta, página 6–33). Las líneas de refrigerante se diseñarán apropiadamente de tubería de acero rígido o tubo Cédula 40 (con la excepción de los requisitos de conexión detallados enseguida). (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35). La tubería de refrigerante externa al motor será del mismo diámetro o mayor que las conexiones de entrada y salida del motor. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35). La tubería y conexiones de refrigerante externas se limpiarán antes de conectarlas al conjunto generador. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35). Se considerará la dilatación térmica de los tubos del refrigerante. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35). Las conexiones del sistema se diseñarán para (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35). Ajustarse a las presiones y temperaturas del refrigerante. Soportar las vibraciones debidas a la operación y movimiento del motor durante el arranque y apagado. Donde sea utilizada, la manguera de conexión debe ajustarse a SAE J20R1 o su equivalente y será de cuando menos 75 psi (518 kPa) de presión de estallido y –40 °F (–40 °C) a 250 °F (121 °C). Se recomienda una capacidad de presión de estallido de 100 psi (691 kPa) para aplicaciones con radiador elevado. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35). La manguera de conexión en el lado de succión de la bomba de refrigerante del motor resistirá el colapso. Una manguera SAE J20R1 satisface este requisito para motores diesel de servicio pesado. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35). Las conexiones con manguera de refrigerante se fijarán con tornillo T o abrazaderas de par constante. Las abrazaderas de tornillo tipo gusano no son aceptables. Si se usa tubería de acero rígido, se avellanará. (Vea Conexiones y Plomería del Sistema, página 6–35).

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El sistema deberá ser visiblemente claro y eliminara por sí mismo el aire atrapado en 25 minutos de tiempo de operación después de llenar el sistema. (Vea Requisitos del Tanque de Desaeración, página 6–38). El tanque de deareación (Vea Requisitos del Tanque de Desaeración, página 6–38): Se localizará en el punto más alto del sistema. Tendrá una capacidad de cuando menos el 17% del volumen de refrigerante del sistema total (11% de capacidad de carga, 6% dilatación térmica). Se equipará con: Tapón de llenado / presión. El cuello de llenado con un agujero de diámetro mínimo de 0.125 pulgadas (3 mm) por un lado, localizado tan cerca como sea posible a la tapa del tanque. Interruptor de apagado por bajo nivel de refrigerante (para motores de 9 litros en adelante). Tendrá líneas de venteo conectadas arriba del nivel de refrigerante. Tendrá un punto de conexión dedicado para cada línea de venteo. No una con “T” ninguna línea de venteo. La camisa de refrigerante del motor y cualquier punto alto en la plomería del sistema se ventilará al tanque de desaeración. (Vea Requisitos del Tanque de Desaeración, página 6–38). Se consultará el dibujo de la instalación del conjunto generador para la localización del venteo de la camisa de refrigerante y las medidas de las conexiones. (Vea Requisitos del Tanque de Desaeración, página 6–38). El sistema se equipará con una línea de llenado (Vea Requisitos del Tanque de Desaeración, página 6–38). La línea será ruteada directamente del fondo del tanque de desaeración a la sección recta de la tubería de entrada de la bomba de refrigerante del motor cerca del mismo. La línea tendrá una elevación continua desde el tubo de entrada del motor al tanque de desaeración. Ninguna línea diferente se puede conectar a la línea de llenado. Cada conjunto generador tendrá su propio sistema de enfriamiento completo y dedicado. No conecte varios conjuntos generadores a un sistema de enfriamiento común. (Vea Interconexión de Sistemas de Enfriamiento, página 6–43).

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Recomendaciones Todas las Instalaciones con Intercambiador de Calor Se debe considerar el tubo del intercambiador de calor o el material de la placa dependiendo de la calidad del agua de enfriamiento cruda. (Vea Intercambiador de Calor Montado en el Conjunto, página 6–28). Todas las Instalaciones con Sistema de Enfriamiento No Suministrado por Planta El postenfriamiento aire-a-aire (ATA) o los sistemas de una bomba dos circuitos (1P2L) no deben usarse para aplicaciones de enfriamiento remoto. (Vea Tipos de Sistemas de Enfriamiento, página 6–25). El sistema debe ser diseñado para una capacidad de enfriamiento del 115% para evitar la degradación del sistema. Cuando se está limpiando según los métodos y la frecuencia recomendados por el fabricante, una capacidad del 00% debe siempre estar disponible. Esto es particularmente importante para los sistemas de generador instalados en ambientes polvorientos / sucios. (Vea Requisitos generales para todos los sistemas de enfriamiento, página 6–33). El tanque de desaeración debe equiparase con una mirilla para determinar el nivel de refrigerante del sistema. (Vea Requisitos del Tanque de Desaeración página 6 – 38). Para la líneas de respiradero de tamaño no especificado en el dibujo de instalación del generador es recomendado usar manguera del # 4 (.25” DI – 6.3 mm DI) en líneas de venteo de menos de 12 pies (3.7 mt) de largo. Use manguera del # 6 (.375” DI – 9.5 mm DI) para líneas mayores que 12 pies (3.7 mt) de largo (Vea Requisitos del Tanque de Desaeración página 6 – 38). Las válvulas de drenado / aislamiento deben instalarse para permitir darle servicio al conjunto generador sin vaciar todo el sistema de refrigerante. (Vea Servicio, página 6 – 46). Descripción La energía térmica rechazada por el sistema de enfriamiento es aproximadamente el 25% de la energía total del combustible quemado en el motor (vea la Figura 6 – 14). El sistema de enfriamiento debe diseñarse para manejar esta gran cantidad de calor o puede ocurrir una falla por sobrecalentamiento. Los conjuntos generadores enfriados con líquido lo hacen bombeando una mezcla de refrigerante por los pasajes en el bloque y cabeza(s) de cilindros del motor por medio de una Rev. mayo 2010

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bomba impulsada por el motor. El sistema de enfriamiento es cerrado y a presión lleno con una mezcla de agua limpia, suave (desmineralizada) y anticongelante con base de Etilen o Propilen glicol. (Vea Refrigerante, página 6–43). Lea las secciones apropiadas de este capítulo basándose en el tipo de sistema de enfriamiento utilizado. La configuración de conjunto generador más común tiene un sistema de enfriamiento suministrado de planta, montado en el conjunto. También se usan sistemas de enfriamiento no suministrados por planta. Use las secciones aplicables de este capítulo para cada tipo de instalación del sistema de enfriamiento.

Figura 6–14. Balance de Calor del Conjunto Generador Típico Tipos de Sistemas de Enfriamiento Los motores para impulsar generadores emplean varios tipos diferentes de sistemas de enfriamiento. Todos los motores utilizan un sistema de enfriamiento de camisa de agua para enfriar el bloque de cilindros y la(s) cabeza(s). Además, muchos conjuntos generadores usan un sistema de postenfriamiento para enfriar el aire de combustión que sale del turbocargador. Esto mantiene las temperaturas del múltiple de admisión a los niveles requeridos para satisfacer los estándares de emisiones. Los sistemas de enfriamiento del conjunto generador incluyen: no-postenfriado postenfriado de camisa de agua (JWAC) postenfriado aire-a-aire (ATA) una bomba dos circuitos (1P2L) dos bombas dos circuitos (2P2L).

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Para obtener los detalles adicionales del sistema, póngase en contacto con su distribuidor local Cummins para acceder a los Boletines de Ingeniería de Aplicación (AEB). Cuando se coloque uno detrás del otro el radiador de camisa de agua con un ventilador sencillo, el radiador de postenfriamiento de baja temperatura (LTA) se colocará antes en el flujo de aire para tener acceso al aire más frío. No use sistemas ATA o 1P2L en aplicaciones con enfriamiento remoto. No-Postenfriado Estos motores no requieren de postenfriamiento para mantener las temperaturas del múltiple de admisión bajas. Se usa un sistema de enfriamiento de camisa de agua para el bloque de cilindros, cabeza(s) de cilindro y el aceite lubricante. Postenfriamiento de Camisa de Agua (JWAC) Con los sistemas JWAC, el mismo refrigerante que se usa para enfriar el bloque del motor y la(s) cabeza(s) de cilindros también se usa para enfriar el aire de combustión antes del múltiple de admisión. Los flujos del refrigerante de la camisa del motor y del postenfriador se combinan y se utiliza una única bomba de refrigerante del motor. Este es el diseño del sistema de enfriamiento tradicional donde la disipación térmica total del refrigerante del motor se aplica en un único radiador o intercambiador de calor externo. Postenfriamiento Aire-Aire (ATA) Los sistemas ATA ofrecen un enfoque para lograr el postenfriamiento de baja temperatura (LTA) necesario para satisfacer los estándares de emisiones actuales. El aire se envía a uno o más enfriadores aire-aire montados en el radiador. Vea la Figura 6–15. Estos sistemas no se recomiendan para enfriamiento remoto por dos razones: Toda la tubería del sistema y el radiador operan bajo presión turbocargada (puede exceder las 40 psi [276 kPa] dependiendo del motor). La longitud del tubo de aire al radiador y de regreso crea un retraso de tiempo en el desempeño del turbo cargador y podría resultar en pulsos de presión que impiden el rendimiento apropiado. Rev. mayo 2010


Figura 6–15. Instalación Típica de un Sistema de Postenfriamiento Aire-a-Aire (por claridad se omite el sistema de camisa de agua). Sistemas de Enfriamiento de Una Bomba Dos Circuitos (1P2L) Otro enfoque para lograr el postenfriamiento de baja temperatura (LTA) es el uso de un sistema 1P2L. Estos sistemas utilizan dos circuitos de enfriamiento y dos núcleos de radiador, pero sólo una bomba de refrigerante. Estos sistemas generalmente no se recomiendan para aplicaciones de enfriamiento remoto debido a la dificultad de lograr flujos de refrigerante balanceados y un enfriamiento apropiado de cada circuito. Sistemas de Enfriamiento de Dos Bombas Dos Circuitos (2P2L) Otro enfoque más para lograr el postenfriamiento de baja temperatura (LTA) es el uso de un sistema 2P2L. Vea la Figura 6–16 para obtener un esquema del sistema 2P2L típico. Estos sistemas utilizan dos circuitos de enfriamiento completamente separados, con dos núcleos de radiador, dos bombas de enfriamiento y refrigerante líquido por separado para cada uno. Un circuito enfría el bloque del motor y la(s) cabeza(s) de cilindros y el otro enfría el aire de combustión del turbocargador. Para sistemas remotos, los motores que usan este sistema requieren dos núcleos de radiador o intercambiadores de calor separados. Cada uno tiene sus propias especificaciones para las temperaturas, restricciones de presión, rechazo de calor, etc. Los sistemas 2P2L tienen una válvula derivadora termostática y el circuito de derivación para regular la temperatura del múltiple de admisión.

Figura 6–16. 2P2L Flujo de Refrigerante con Termostato LTA Cerrado Algunos conjuntos generadores están equipados con un tipo específico de sistema de enfriamiento que se conoce como “2P2L” pero que no tienen dos circuitos separados verdaderamente. Estos sistemas utilizan una bomba de refrigerante con dos impulsores. Debido a una pequeña cantidad de transferencia de refrigerante que ocurre en la bomba, el sistema debe usar bien sea un tanque de desaeración o dos tanques conectados. Esto se requiere para mantener los niveles de refrigerante en cada circuito. Vea Requisitos del Tanque de Desaeración, página 6–38. Sistemas de Enfriamiento Suministrados de Planta Los sistemas de enfriamiento suministrados de planta incluyen tanto los radiadores como los intercambiadores de calor. Una mayor ventaja de instalar un conjunto generador con un sistema de enfriamiento suministrado de planta es que ya se ha hecho una cantidad significativa de trabajo de diseño e instalación. Los clientes que instalan un sistema de enfriamiento tienen que considerar muchos requisitos que ya se han cumplido en los sistemas instalados en planta. Una segunda ventaja de los sistemas suministrados de planta es que el prototipo se probó para verificar el desempeño general. Radiador Montado en el Conjunto Un conjunto generador con un radiador montado tiene un sistema de enfriamiento y ventilación integrado. Vea la Figura 6–17. El ventilador del radiador comúnmente impulsado por el motor. En algunas aplicaciones se usan ventiladores eléctricos.

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Un requisito para el radiador montado en el conjunto es el de desplazar un volumen de aire relativamente grande por el área del conjunto. Se debe proporcionar aire para desalojar el calor emitido por el equipo y apoyar la combustión del combustible. Esto puede ser un gran requerimiento de flujo de aire y puede llevar a una decisión para usar un sistema de enfriamiento remoto. Sin embargo, aún si se utiliza un sistema remoto, el flujo de aire requerido para desalojar el calor y proporcionar aire de combustión es significativo y aún así, se requerirá de un sistema de ventilación adecuado. Vea la sección Ventilación de este manual para obtener detalles adicionales. Con los sistemas de radiador montado en conjunto, el ventilador del motor a menudo ofrece ventilación suficiente, eliminando la necesidad de otros dispositivos y sistemas de ventilación.

Las ordenanzas locales deberán consultarse antes de diseñar o instalar un sistema que tome de un suministro de agua municipal y/o lo descargue a él, un río o a cualquier otra fuente de agua pública. La instalación tendrá un sistema de ventilación suficiente. Se debe considerar el material del tubo o placa del intercambiador de calor dependiendo de la calidad del agua de enfriamiento cruda. Consideraciones adicionales para el lado de agua cruda del intercambiador de calor. Se puede usar una válvula de agua termostática para modular el flujo de agua en respuesta a la temperatura del refrigerante. Se puede usar una válvula de paso con batería normalmente cerrada para cerrar el agua cuando el conjunto no está operando (la energía de la batería no debe usarse para mantener la válvula cerrada. Las fuentes potenciales para el lado de agua cruda del intercambiador de calor incluyen los suministros municipales, ríos, lagos, pozos, torres de enfriamiento y otros. Las aplicaciones de torre de enfriamiento requieren de un amplio respaldo de diseño e instalación de los proveedores de equipo y de los ingenieros consultores.

Figura 6–17. Radiador de Enfriamiento Suministrado de Planta, Montado en el Conjunto Intercambiador de Calor Montado en el Conjunto Con los intercambiadores de calor, el calor es removido del refrigerante del motor en un sistema cerrado con agua cruda de una fuente apropiada. El motor, bomba e intercambiador de calor forman un sistema de enfriamiento cerrado y a presión. Vea la Figura 6–18. El refrigerante del motor y el agua cruda no se mezclan. La instalación deberá satisfacer los límites del flujo de agua cruda, presión y temperatura mencionados en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. El agua cruda deberá ser protegida del congelamiento.

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Figura 6–18. Enfriamiento con intercambiador de calor montado en el conjunto La selección de un intercambiador de calor para el enfriamiento del conjunto generador elimina el ventilador del radiador del

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conjunto. El cuarto del equipo por lo tanto, requiere de un sistema de ventilación energizado para desalojar el calor y proporcionarle al motor el aire de combustión. Vea la sección Ventilación de este manual para obtener los detalles adicionales.

Recuerde que los intercambiadores de calor tienen requisitos de flujo mínimos (mencionados en la Hoja de Datos del Conjunto Generador). Estos requisitos deben satisfacerse, aún si el cálculo anterior indique que un flujo menor sea suficiente.

Los intercambiadores de calor están diseñados para trabajar con un suministro constante de agua limpia a una temperatura especificada. La calidad del agua cruda debe considerarse cuando se especifica el intercambiador de calor, ya que las impurezas podrían llevar a la degradación material y a la reducción de su vida. Puede ser necesario un intercambiador de calor hecho de material de un grado mayor.

Sistemas de Enfriamientos No Suministrados de Planta Con sistemas de enfriamiento no suministrados de planta, existen varios elementos de diseño a evaluar que se cuidan con los paquetes de enfriamiento suministrados por planta. Estos incluyen, pero no están limitados a:

Cálculos Debe haber suficiente flujo de agua cruda para eliminar el Disipación de Calor del Refrigerante indicado en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. RWR =

HR (∆T)(c)

Donde: RWR = Agua Cruda Requerida, galones/min (litros/min) HR = Disipación de Calor del Refrigerante, BTU/min (kJ/min) ∆T = elevación de la temperatura del agua entre el núcleo del enfriador; °F (°C) c = calor específico del agua, 8 BTU/°F/galón (4 kJ/°C/litro) Por ejemplo, suponga que la Hoja de Datos del Conjunto Generador indica que el conjunto rechaza 15,340 BTU/minuto (16,185 kJ/min) y la temperatura de entrada de agua cruda es de 80 °F (27 °C). Suponga también que el agua cruda se descarga a un río cercano y los ordenamientos locales restringen la temperatura de esta agua de descarga a 95 °F (35 °C). El flujo de suministro de agua cruda requerido se determina con lo siguiente: 15,340 BTU / min RWR = = 128 galón (15 ºF)(8 BTU / ºF • galón) min o RWR =

16,185 kJ / min = 506 litro (8 ºC)(8 kJ / ºC • litro) min

Tipo de sistema a usar Enfriamiento del combustible Desaeración del sistema, venteo, etc. Las instalaciones enfriadas remotas cuentan con un sistema de ventilación suficiente del cuarto del conjunto generador. Los sistemas remotos a menudo se usan cuando no es práctico obtener suficiente aire de ventilación a un sistema de radiador montado en el conjunto. Los sistemas de enfriamiento remotos no eliminan la necesidad de la ventilación del conjunto generador, sino que lo pueden reducir. El conjunto generador aún emite calor a los alrededores y este calor debe evacuarse. Vea la sección Ventilación de esta manual para obtener detalles adicionales. Las características de los sistemas de enfriamiento remoto incluyen: La habilidad para obtener aire a temperatura ambiente al núcleo del radiador. Flexibilidad en la distribución del sitio. Mejorar la accesibilidad para servicio, dependiendo de la instalación. Determinando la Estrategia de Enfriamiento Remoto a Usar Los radiadores remotos (bien sea junto con la bomba de refrigerante del motor estándar o con una bomba de refrigerante auxiliar) y los intercambiadores de calor se pueden usar para el enfriamiento remoto del conjunto generador. La decisión de cuál tipo de sistema a usar a menudo la dicta las limitaciones del cabezal estático y de fricción de la bomba de refrigerante del motor, como las da la Hoja de Datos del Conjunto Generador. Vea las Figuras 6–19 y 6–20 para obtener ejemplos. Rev. mayo 2010

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Figura 6–19. Hoja de Especificaciones del Conjunto Generador DFXX Mostrando el ‘Máximo Cabezal Estático de Refrigerante’.

Figura 6–20. Hoja de Especificaciones del Conjunto Generador DFXX Mostrando el ‘Máximo Cabezal de Fricción del Refrigerante’. Los radiadores remotos son convenientes porque no requieren del flujo de agua cruda continuo que los intercambiadores de calor requieren. Sin embargo, los radiadores remotos a manudo son imprácticos porque pueden necesitar ser localizados a una distancia significante lejos del conjunto generador para tener acceso a un flujo de aire fresco continuo. Esto a menudo lleva a violar los límites de cabezal estático y/o de fricción de la bomba de refrigerante del motor.

Determinando el Cabezal Estático en la Bomba de Refrigerante del Motor El “cabezal estático” se refiere a la presión estática en la bomba de refrigerante del motor debida a la altura del sistema de enfriamiento remoto. El cabezal estático es sencillamente la diferencia de altura entre el punto más alto del sistema de enfriamiento y la línea de centro del cigüeñal del motor. Considere el ejemplo que aparece en la Figura 6–21. Para la Hoja de Datos del Conjunto Generador DFXX que aparece en la Figura 6–19, la distancia vertical debe ser igual o menor de 60 ft (18.3 m). Determinando el Cabezal de Fricción Externo al Motor en la Bomba de Refrigerante del Motor “El Cabezal de fricción externo al motor” se refiere a las pérdidas de presión causadas por la tubería de refrigerante, válvulas, núcleo del radiador, intercambiador de calor o cualquier otro equipo del sistema de enfriamiento instalado externo al motor. Los cálculos se pueden realizar para estimar este valor. Estos cálculos involucran determinar la caída de presión causada por cada elemento individual en el sistema y luego sumarlos a las pérdidas de presión para obtener el cabezal de fricción total. 1. Determinar la pérdida de presión en el radiador o intercambiador de calor consultando los datos del fabricante. Por ejemplo, suponga que se va a instalar un radiador remoto y que la caída de presión en el radiador es de 1.5 psi (10.3 kPa) con un flujo de 196 gpm (741.9 l/min). 2. Encuentre la longitud total de todo el tubo recto de refrigerante en el sistema. Para este ejemplo, suponga que hay 80 pies (24.4 m) de tubo recto de 3 pulgadas (80 mm) de diámetro.

Si la instalación de un radiador remoto violara los límites de cabezal de fricción y/o estático de la bomba de refrigerante del motor, se puede instalar un intercambiador de calor. Recuerde que el intercambiador de calor necesitará un suministro de agua cruda que satisfaga sus requisitos de flujo, temperatura y presión. El intercambiador de calor necesita instalarse en un lugar que satisfaga simultáneamente los límites de la columna de la bomba de refrigerante del motor y los requisitos de agua cruda del propio intercambiador de calor. Vea Intercambiador Montado en el Conjunto, página 6–28 e Intercambiador de Calor Remoto, página 6–38.

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6. El cabezal de fricción total es la suma de las pérdidas de la tubería y el radiador. Por ejemplo: Cabezal de Fricción = 4.2 psi + 1.5 psi = 5.7 psi o Cabezal de Fricción = 29.7 kPa + 10.3 kPa = 40 kPa. Compare el valor calculado con el Cabezal de Fricción de Refrigerante Máxima Externa al Motor mencionada en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. Si el valor calculado excede la máxima permitida, se requiere de ajustes y pueden incluir: Figura 6–21. Ejemplo de sistema de radiador remoto. 3. Encuentre las longitudes equivalentes estimadas de todas las conexiones y válvulas usando la Tabla 6 – 3 y súmelas a la longitud total de tubo recto. Para este ejemplo, suponga que hay tres codos largos, dos válvulas de compuerta para aislar el radiador para darle servicio al motor y una te para conectar la línea de llenado / recuperación. Componente

Longitud Equivalente, ft (m)

3 Codos Largos

3 x 5.2 ft = 15.6 ft (3 x 1.6 m = 4.8 m)

2 Válvulas de Compuerta (Abiertas) 2 x 1.7 ft = 3.4 ft (2 x 0.5 m = 1.0 m) Te (Tendido Recto)

5.2 ft (1.6 m)

80 Pies (24.4 m) Tubo Recto

80 ft (24.4 m)

Longitud de Tubo Equivalente Total

104.2 ft (31.8 m)

4. Encuentre la pérdida de presión a un flujo por unidad de longitud del tubo dado para el diámetro de tubo nominal usado en el sistema. En este ejemplo, se usa tubo nominal de 3 pulgadas (80 mm). De la Figura 6–23, el tubo de 3 pulgadas (80 mm) causa una pérdida de presión aproximada de 4.0 psi por 100 pies de tubo (28 kPa por 30 m) al flujo de refrigerante requerido de 196 gal/min /741.9 l/min). Obtenga el flujo de refrigerante requerido de la Hoja de Datos del Conjunto Generador, como aparece en la Figura 6–22.

Relocalizar el conjunto generador y/o radiador/intercambiador de calor para reducir la distancia entre ellos. Usar tubos de refrigerante de diámetro mayor. Rediseñar el sistema para utilizar menos dobleces de tubería. Instalar una bomba de refrigerante auxiliar. Por ejemplo la Hoja de Datos del Conjunto Generador DFXX que aparece en la Figura 6–20, Cabezal de Fricción de Refrigerante Máxima Externa al Motor es igual a 10 psi (68.9 kPa). Como el valor calculado es menor que el máximo permitido, el sistema debería ser aceptable como está diseñado. Con la instalación del sistema, éste debería verificarse experimentalmente. Póngase en contacto con el distribuidor Cummins local para acceder a los Boletines de Ingeniería de Aplicación (AEB) para obtener la verificación apropiada del sistema.

5. Calcule la pérdida de presión en la tubería como sigue: Pérdida de Tubería = 104.2 ft 4.0 psi = 4.2 psi o 100 ft

Tabla 6–3. Longitudes Equivalentes de Conexiones y Válvulas para Tubería en Pies (Metros)8.

Pérdida de Tubería = 31.8m 28 kPa = 29.7kPa 30m

Requisitos Generales para Todos los Sistemas de Enfriamiento No Suministrados en Planta Sin importar el tipo de sistema instalado en el sitio del generador para enfriar el conjunto, se aplican los siguientes requerimientos

8 Los empleados de Cummins pueden acceder al Reporte Técnico Cummins 9051-2005005 para obtener la documentación de estos valores.

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y recomendaciones. El primer requerimiento del diseño es de limitar la temperatura de salida del refrigerante del motor a la “Temperatura del Tanque Superior Máxima” mencionada en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. Los valores “Disipación de Calor del Refrigerante” y “Flujo de Refrigerante” también se mencionan en la Hoja de Datos del Conjunto Generador y toda esta información se requiere para especificar un radiador o intercambiador de calor apropiado. El sistema se diseña para limitar la temperatura de salida del refrigerante del motor a la “Temperatura Máxima del Tanque Superior” mencionada en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. Los sistemas de Postenfriamiento de Baja Temperatura (LTA) deben satisfacer los requisitos del circuito del postenfriador mencionados en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. La bomba de refrigerante del motor siempre tendrá una columna de refrigerante positiva. La presión negativa puede llevar a la cavitación y fallar. Agregue las cargas eléctricas para el ventilador del radiador remoto, ventiladores de ventilación, bombas de refrigerante y otros accesorios al requisito de carga total del conjunto generador. Diseñe el sistema para obtener una capacidad de enfriamiento del 115% para tomar en cuenta la degradación del sistema. Cuando se limpia de acuerdo con los métodos y frecuencia recomendadas por el fabricante, siempre debe estar disponible una capacidad del 100%. Esto es particularmente importante para conjuntos generadores instalados en ambientes polvorientos / sucios.

Figura 6 – 22. Hoja de Especificación del Conjunto Generador DFXX mostrando el “Flujo de Refrigerante”.

Figura 6 – 23. Pérdidas de Presión por Fricción por Tubos de Diámetro en Pulgadas (mm)9 Sistema de Conexiones y Tubería El conectar apropiadamente el paquete de enfriamiento remoto al motor es crítico. El refrigerante debe poder fluir libremente por toda la tubería y el equipo del radiador / intercambiador de calor externo a la camisa del motor. La fricción o resistencia generada por este flujo es muy importante porque incapacita el desempeño de la bomba de refrigerante del motor y el flujo de refrigerante a través de la camisa del motor. La Hoja de Datos del Conjunto Generador muestra el flujo de refrigerante del motor con dos restricciones externas separadas. Esto es para mostrarle al diseñador del sistema la relación entre el flujo de refrigerante y la restricción externa y toma algo de “incertidumbre” del proceso de diseño. Los siguientes requerimientos son aplicados. No se deben exceder los valores máximos permisibles de cabezal estático y de fricción Vea Determinar la Estrategia de Enfriamiento Remoto a Usar, página 6 – 30. La tubería de refrigerante externa al motor será de diámetro igual o mayor que las conexiones de entrada y salida del motor. La tubería y conexiones de refrigerante externas se limpiarán antes de conectarlas al conjunto generador. 9 Los empleados de Cummins pueden acceder al Reporte Técnico Cummins 9051-2005005 para obtener la documentación de estos valores.

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Se tendrá en cuenta la dilatación térmica de los tubos. Las líneas de refrigerante se diseñarán apropiadamente de tubería de acero rígido Cédula 40 (con la excepción de los requisitos de conexión detallados enseguida). Las conexiones entre el conjunto generador y el sistema remoto se diseñarán para soportar las presiones y temperaturas del refrigerante. Las conexiones también deben resistir la vibración debida a la operación y movimiento del motor durante el arranque y apagado. Se deben usar conexiones de acero inoxidable flexibles o mangueras con doble abrazadera. Donde se use, la manguera de conexión debe estar de acuerdo con la SAE J20R1 o su equivalente y resistir una presión de 75 psi (518 kPa) y – 40 ºF (– 40 ºC) a 250 ºF (121 ºC). Se recomienda una presión de 100 psi (691 kPa) para aplicaciones con radiador elevado. La manguera de conexión en el lado de succión de la bomba de refrigerante del motor debe resistir colapsarse. La manguera SAE J20R1 satisface este requisito para motores diesel de servicio pesado. Las conexiones de la manguera de refrigerante deben fijarse con abrazaderas de tornillo T o de par constante. Las abrazaderas de gusano no son aceptables. Si se usa tubería de acero rígido, debe tener ceja.

Las condiciones del sitio de la instalación se deben considerar cuando se selecciona un radiador. Los núcleos de radiador con un alto número de aletas por pulgada no son aceptables para ambientes sucios (polvoriento, arenoso, etc.). Los desechos se pueden atrapar fácilmente en los núcleos de radiador con un espaciamiento apretado de aletas, impactando negativamente el desempeño del radiador. Un espaciamiento de aletas más amplio permite que la arena, partículas de suciedad pequeñas, etc. pasen por el núcleo son quedar atrapadas.

Radiador Remoto La aplicación de un radiador remoto para enfriar el conjunto generador exige de un diseño cuidadoso. Vea la Figura 6–24 para obtener un ejemplo del sistema con un radiador montado verticalmente y la Figura 6–25 para un radiador horizontal. La localización del radiador tiene un efecto significativo en el desempeño. Por ejemplo, las temperaturas en el techo (arena, estacionamiento, etc.) pueden ser significativamente más calientes que la temperatura dada por los reportes climáticos y esto se debe considerar. La temperatura del aire en el núcleo del radiador a menudo es diferente que la temperatura del aire ambiente. (Vea Altitud y Temperatura Ambiente, página 6–45). La dirección de los vientos predominantes también debe considerarse. Los muros eólicos pueden ser necesarios para impedir que el viento se oponga al flujo de aire del ventilador de enfriamiento. Con instalaciones en el techo, los vientos pueden ser muy fuertes e impredecibles debido a las estructuras vecinas.

* - LA LÍNEA DE VENTEO NO DEBE TENER BAJOS O TRAMPAS QUE JUNTEN REFRIGERANTE O EVITEN QUE EL AIRE SE VENTEE CUANDO EL SISTEMA SE LLENE. ** - LA LÍNEA DE LLENADO/RECUPERACIÓN DEBE TENDERSE DIRECTAMENTE AL PUNTO MÁS BAJO EN EL SISTEMA DE TUBERÍA PARA QUE SE PUEDA LLENAR DEL FONDO HACIA ARRIBA Y NO ATRAPE AIRE.

Figura 6–24. Sistema de Radiador Remoto Típico

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Figura 6–25. Ejemplo de radiador remoto horizontal Intercambiador de Calor Remoto Se puede usar un intercambiador de calor remoto como una alternativa para instalar un radiador remoto. Los detalles y requisitos son los mismos que para un intercambiador de calor montado en el conjunto. Vea Intercambiador de Calor Montado en el Conjunto, página 6 – 28. Sistemas con Intercambiador de Calor Doble Los sistemas con intercambiador de calor doble (vea la Figura 6–26) se recomiendan sólo cuando es absolutamente necesario aislar el sistema de enfriamiento remoto del motor en situaciones donde se exceden las limitaciones de cabezal estático en la bomba de refrigerante del motor. Estos sistemas son difíciles de diseñar e implementar, especialmente si se usa un radiador para enfriar el agua cruda del intercambiador de calor. En estas situaciones, el radiador podría ser significativamente más grande de lo esperado y el intercambiador de calor montado en planta sería muy probablemente inadecuado.

Figura 6 – 26. Sistema con Intercambiador de Calor Doble (con radiador secundario remoto) Requisitos del Tanque de Desaeración El aire atrapado en el refrigerante puede causar serios problemas: El aire acelera la erosión de los pasajes de agua lo cual a su vez causa problemas de transferencia de calor y de flujo interno. Estos problemas aumentan la posibilidad de escoriación de la camisa, desgaste de anillos y agrietado de la cabeza de cilindros. El aire en el sistema reduce la cantidad de calor que se transfiere al refrigerante. El aire se dilata más que el refrigerante cuando se calienta y puede causar pérdida de refrigerante del sistema. En casos extremos el aire puede causar la pérdida de cebado de la bomba de refrigerante resultando en un daño mayor del motor. La operación normal del conjunto generador introduce algo de aire al sistema de enfriamiento. Las fuentes adicionales de aire / escape en el sistema de enfriamiento incluyen: Venteo inapropiado. Turbulencia en el tanque de desaeración. Empaques defectuosos. Falla del sello de la bomba de refrigerante.

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Camisas de inyector con fuga. El sistema se limpia visiblemente a sí mismo del aire atrapado en 25 minutos de operación después de llenar el sistema. Los sistemas de enfriamiento con desaeración positiva utilizan un tanque sellado para proporcionar un área para la desaeración del refrigerante. Para ver los detalles en los cuales los conjuntos generadores requieren de un sistema de desaeración positiva, póngase en contacto con el distribuidor Cummins para acceder a los Boletines de Ingeniería de Aplicación. Los tanques de desaeración se usan para sacar el aire atrapado en el sistema. Estos tanques funcionan por medio de derivar una porción del flujo total de refrigerante a un área relativamente sin turbulencias donde el aire se separa del refrigerante. El refrigerante de esta área luego se regresa al sistema para sustituir el refrigerante derivado.

Figura 6–27. Configuración Típica del Tanque de Desaeración Integral

Cuando se instala un radiador convencional posterior, la práctica común es usar un tanque de desaeración integral (también llamado comúnmente como tanque superior) similar a la Figura 6–27 y 6–28. Las instalaciones pueden también utilizar un tanque de desaeración no integrado (también designado comúnmente un tanque auxiliar) para desairear el líquido refrigerador. Un sistema de desaeración no integrado al tanque se muestra en la Figura 6-29

Figura 6–28. Configuración Típica del Tanque de Desaeración Integral (se omite núcleo de radiador)

El tanque de desaeración se debe localizar en el punto más alto en el sistema de enfriamiento. El tanque debe ser equipado con: tapón de llenado / presión, medios para llenarlo en el punto más alto, interruptor de paro de emergencia por bajo nivel de refrigerante (para motores de 9 litros y más). El interruptor de apagado por bajo nivel de refrigerante ayuda a minimizar el daño en caso de que el sistema de enfriamiento pierda presión. La capacidad del tanque debe ser cuando menos el 17% del volumen total del refrigerante en el sistema. El tanque de desaeración debe tener una mirilla para mostrar el nivel de refrigerante en el sistema.

Figura 6–29. Sistema de Radiador Remoto Sin Tanque de Desaeración Integral

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Reducción y Expansión La capacidad del tanque de desaeración debe tener cuando menos el 17% del volumen total de refrigerante en el sistema. Esto proporciona la capacidad de reducción de refrigerante del 11%, más el 6% por expansión térmica. La capacidad de reducción es la cantidad de refrigerante que puede perder el sistema antes de extraer el aire de la bomba de refrigerante del motor. El sistema debe diseñarse para que cuando se llene completamente frío exista cuando menos una capacidad del 6% adicional para permitir la expansión térmica. Este volumen extra se define localizando apropiadamente el cuello de llenado. Vea el “Área de Expansión” en la Figura 6–27. El fondo del cuello de llenado define el remate del nivel de refrigerante durante el llenado en frío. Un barreno por el cuello de llenado ofrece una ruta para que escape el vapor por el tapón de presión al dilatarse el refrigerante. Sin el barreno, el refrigerante se dilata hasta el cuello de llenado y sale por el tapón del radiador. El cuello de llenado tendrá un barreno de 0.125 pulgadas (3 mm) de diámetro por un lado, localizado tan cerca como sea posible del remate del tanque. Venteo El sistema de venteo sirve para dos funciones importantes: Ventear el aire del motor durante el llenado. Remoción continúa del aire durante la operación del conjunto generador. La camisa de refrigerante y cualquier punto alto en la tubería del sistema se debe ventear al tanque de desaeración. El dibujo de instalación del conjunto generador se debe consultar para localizar el venteo de la camisa de refrigerante y la medida de la conexiones. Las líneas de venteo se conectarán al tanque de desaeración arriba del nivel de refrigerante. Las líneas se tenderán continuamente hacia arriba al tanque de desaeración. Los rizos / bolsas causan candados de aire y son inaceptables. Las líneas no serán pinchadas o se restringirán en ninguna parte de su ruta.

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Para los sistemas que requieren líneas de venteo múltiples, no se pueden conectar a una te. Para cada línea se proporcionarán puntos de conexión dedicados. Si se usan válvulas de venteo que ventean a la atmósfera, se debe aumentar la capacidad de contracción de 11% al 14% (aumentar la capacidad total del tanque del 17% al 20%). Para las medidas de la línea de venteo no especificadas en el dibujo de instalación del conjunto generador, se recomienda usar manguera del #4 (D.I. .25” – D.I. 6.35 mm) para líneas de venteo de menos de 12 pies (3.7 m) de longitud. Use manguera del #6 (D.I. .375” – D.I 9.5 mm) para líneas de venteo mayores de 12 pies (3.7 m) de longitud. Las válvulas de venteo que ventean a la atmósfera algunas veces se usan en aplicaciones donde es difícil tender la línea de venteo hacia arriba todo el tramo hasta el tanque de desaeración. La capacidad de contracción debe aumentarse cuando se use este tipo de válvulas de venteo porque las válvulas pierden algo de refrigerante durante la operación. Llenado El llenado apropiado es crítico para ayudar a evitar los candados de aire. La instalación de una línea de llenado permite que el sistema se llene de abajo hacia arriba y ayuda a reducir el riesgo de atrapar aire durante el llenado del sistema. El sistema debe ser capaz de un llenado inicial de cuando menos el 90% de la capacidad a un mínimo de 5 gpm (20 l/min) y luego llenarlo al 100%. El sistema se equipará con una línea de llenado: La línea se tenderá directamente desde el tanque de desaeración a la sección recta de la tubería de entrada de la bomba de refrigerante del motor. La línea tendrá una elevación continua desde el tubo de entrada del motor al tanque de desaeración. Ninguna línea diferente se puede conectar a la línea de llenado. Los motores con un flujo de refrigerante de menos de 200 gal/min (757 l/min) normalmente usan una conexión de cerca de 0.75 in (19 mm) de D.I. Los motores con un flujo de refrigerante mayor de 200 gal/min (757 l/min) usan líneas de 1 a 1.5 in (25 mm a 38 mm) de D.I. Éstos se dan sólo como lineamientos generales. La instalación debe ser revisada para Rev. mayo 2010


que pueda llenarse en el tiempo arriba especificado. Si la línea no se dimensiona o tiende apropiadamente, el sistema no se llenara apropiadamente. El flujo inverso por la línea puede causar sobre-flujo en el tanque de desaeración. Limpieza del Sistema Cualquier materia extraña en el sistema disminuye el desempeño del enfriamiento y podría resultar en un daño mayor del conjunto generador. La tubería y conexiones de refrigerante externas se deben limpiar antes de conectarlas al conjunto generador. Enfriamiento del Combustible Muchos conjuntos generadores exigen el uso de un sistema de enfriamiento del combustible para mantener las temperaturas requeridas de entrada de combustible. Consulte la Hoja de Datos del Conjunto Generador para determinar si se requiere o no un enfriador de combustible y para obtener los requisitos de diseño que ayuden en la selección del enfriador. Si se requiere, se debe incluir en el diseño del sistema de enfriamiento agregando complejidad al sistema. A menudo no es práctico o es contra el código el entubar combustible al lugar de enfriamiento remoto. Dos posibilidades para manejar los requisitos de enfriamiento de combustible: Incluya un radiador de enfriamiento de combustible y un ventilador dentro del espacio del conjunto generador y tome en cuenta la disipación de calor en el diseño de la ventilación del cuarto. Utilice un enfriador de combustible con intercambiador de calor con un radiador remoto o un suministro de agua por separado para el lado del refrigerante. Interconexión de los Sistemas de Enfriamiento Para los sitios de instalación múltiples de conjuntos generadores, no se acepta que más de un conjunto comparta un sistema de enfriamiento “central”. Cada conjunto generador tendrá su propio sistema de enfriamiento completo y dedicado. No conecte múltiples conjuntos generadores a un sistema de enfriamiento común.

Refrigerante Las mezclas bien sea de Etilen o Propilen glicol y agua de alta calidad se usarán para el enfriamiento apropiado y la protección al congelamiento / ebullición. Los aditivos de refrigerante complementarios (SCA) se requieren para motores equipados con camisas de cilindro. Los conjuntos generadores no deben enfriarse con agua sin tratar, ya que esto causa corrosión, cavitación, depósitos minerales y un enfriamiento inapropiado. Se deben usar mezclas de etilen y propilen glicol y agua de alta calidad. Para obtener los requisitos específicos de la calidad de agua y otros detalles del refrigerante, vea la versión más reciente de “Requisitos y Mantenimiento del Refrigerante Cummins” boletín de servicio # 3666132. Vea la Tabla 6–4 para obtener las comparaciones del punto de congelamiento y ebullición de diferentes concentraciones de mezclas de refrigerante. Tome en cuenta que las temperaturas de ebullición aumentan al aumentar la presión del sistema. El agua pura se incluye en esta tabla como referencia. El anticongelante con base de propilen glicol es menos tóxico que el anticongelante con base de etileno mientras que proporciona un desempeño equivalente del sistema de enfriamiento. Sin embargo, como se indica en la Tabla 6–4, ofrece ligeramente menos protección al congelamiento / ebullición.

Tabla 6–4. Propiedades de Mezcla de Anticongelante Calentadores de Refrigerante Se usan calentadores de refrigerante para motores controlados termostáticamente para mejorar el arranque y la aceptación de la carga. Vea la Figura 6–30. Como aparece en la Figura 6–30, se puede instalar una válvula de aislamiento del calentador para evitar el drenado de todo el sistema de refrigerante para realizar el mantenimiento del calentador. Si se instala tal válvula, sólo se cierra para aislar el calentador para el mantenimiento.

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La válvula debe bloquearse abierta en los demás momentos. Lo códigos locales pueden exigir la instalación de calentadores de refrigerante para conjuntos generadores usados en aplicaciones de emergencia o en standby. Por ejemplo, en los EE.UU., la NFPA 110 exige que el refrigerante del motor para sistemas de potencia en emergencia Nivel 1 debe mantener un mínimo de 90 ºF (32 ºC). La NFPA 110 también exige la instalación de una alarma de baja temperatura del motor. Los calentadores de refrigerante se instalan en aplicaciones de emergencia / en standby para garantizar un buen arranque del motor (opcional en lugares tropicales a menos que sea obligatorio por los ordenamientos locales). No debe haber torceduras en el tendido de la manguera del calentador de refrigerante y la manguera se tenderá continuamente hacia arriba. Las conexiones del calentador de refrigerante se harán usando manguera de silicón o blindada de alta calidad. El calentador de refrigerante se desactivará mientras el conjunto generador esté operando.

La altitud y temperatura del sitio de la instalación afecta la densidad del aire que rodea el conjunto generador, lo cual a su vez afecta el desempeño del motor, alternador y sistema de enfriamiento. El sistema de enfriamiento se diseñará para adaptarse a la altitud y temperatura ambiente del sitio de la instalación. La densidad del aire disminuye al aumentar la altitud. Esta disminución en densidad puede llevar a problemas para lograr el flujo de aire requerido y podría forzar a un derrateo del sistema. A grandes altitudes, la reducción en presión atmosférica baja las temperaturas de ebullición del refrigerante. Se puede requerir un tapón de presión de mayor capacidad. Vea la Figura 6–31 para obtener un ejemplo de los efectos de la altitud / presión del sistema en el agua. Los efectos en las mezclas del refrigerante son similares. El sistema debe poder ofrecer suficiente enfriamiento a plena carga, aún bajo máximas condiciones de temperatura ambiente. Si se instala un sistema de enfriamiento suministrado por planta, se debe confirmar la adaptabilidad de este sistema a la altitud y temperatura ambiente del sitio. PRESIÓN DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

PUNTO DE EBULLICIÓN DEL AGUA Figura 6–31. Temperatura de Ebullición del Agua como una Función de la Altitud y Presión del Sistema Figura 6–30. Instalación del Calentador de Refrigerante (fíjese en la válvula de aislamiento del calentador, tipo y tendido de la manguera)

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Es importante entender la definición de la temperatura ambiente y lo que significa para el diseño y desempeño del sistema de enfriamiento. Para una instalación abierta de un conjunto Rev. mayo 2010


generador (o sea, no instalado en un gabinete o contenedor) con un radiador suministrado de planta, la temperatura ambiente se define como la temperatura promedio medida a 3 pies de las esquinas del extremo del conjunto generador (a 45º) y 3 pies del piso. Para conjuntos en contenedor o alojados, la temperatura ambiente típicamente se mide a la entrada de aire del gabinete. Tome en cuenta que el aire que fluye por el radiador puede estar significativamente más caliente que esta temperatura ambiente. La temperatura del aire aumenta al fluir hacia el cuarto y a través del conjunto de atrás hacia adelante (extremo del alternador al extremo del radiador). Por esta razón, muchos radiadores suministrados en planta se diseñan para una temperatura de aire en el núcleo de 15 – 30 ºF (8 – 17 ºC) más alta que la temperatura ambiente nominal del paquete de enfriamiento. Vea la Figura 6–32 para obtener una representación de la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura del aire en el núcleo de un paquete de enfriamiento de radiador suministrado en planta.

En climas calientes, los calentadores de refrigerante se pueden usar para mejorar el arranque y la aceptación de la carga. Vea Calentadores de Refrigerante, página 6–44. Para obtener detalles adicionales con relación a los efectos de la altitud y la temperatura en la operación del conjunto generador, vea la sección Condiciones Ambientales de este manual. Temperatura Ambiente Limitante (LAT) del Sistema La Temperatura Ambiente Limitante (LAT) del sistema es la temperatura ambiente hasta la cual se puede proporcionar enfriamiento adecuado para el conjunto generador operando continuamente a la potencia nominal. A temperaturas ambiente arriba de la LAT, la temperatura del tanque superior máxima mencionada en la Hoja de Datos del Conjunto Generador eventualmente se excede si el conjunto generador continúa operándose a plena potencia. Para sistemas de radiador suministrados en planta, la LAT mencionada es una función de la restricción del flujo de aire en la Hoja de Datos del Conjunto del Generador. Para sistemas no suministrados de planta, póngase en contacto con el distribuidor Cummins local para acceder al AEB apropiado que trate los procedimientos de prueba para determinar la LAT del sistema.

Figura 6–32. Temperatura “Ambiente” vs. “Aire en el Núcleo” Para radiadores no suministrados de planta, la temperatura crítica es la del aire en el núcleo. El radiador debe seleccionarse para satisfacer los requisitos de enfriamiento en esta temperatura de aire en el núcleo, lo cual puede ser significativamente mayor que la temperatura ambiente tratada antes. Es responsabilidad del diseñador del sistema garantizar que esto ocurra. Fíjese que la temperatura del aire en el núcleo debe ser un promedio de varias temperaturas de diferentes áreas de la cara del radiador para evitar “puntos calientes” o “fríos”. El aire en el centro de la cara del radiador, por ejemplo, puede estar significativamente más caliente que el aire cerca de las orillas de la cara del radiador.

Enfriamiento del Alternador El alternador requiere de un flujo estable de aire de ventilación fresco para evitar el sobrecalentamiento. Vea la sección Ventilación de este manual para obtener los detalles. Contaminación del Sistema de Enfriamiento El radiador y otro equipo sensible se deben proteger de la suciedad y los desechos. Los sistemas sucios no operan a eficiencia pico, llevando a un bajo desempeño del conjunto generador y pobre economía de combustible. El radiador debe protegerse de la suciedad y desechos así como de las emanaciones del respiradero del cigüeñal que pudieran contaminar o tapar el núcleo del radiador. Vea la sección Ventilación de esta manual para obtener detalles adicionales con relación al filtrado y la ventilación de la caja de cigüeñal del motor.

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Servicio Las válvulas se marcarán claramente para identificar “abierto” y “cerrado”. Se proporcionará acceso para la limpieza y darle servicio a todo el equipo. Las válvulas de drenado / aislamiento deben instalarse para darle servicio al conjunto generador sin vaciar todo el sistema de refrigerante. Las medidas para drenado / aislamiento son especialmente importantes para los sistemas remotos. El drenado de todo el refrigerante en estos sistemas puede ser costoso. Las ilustraciones en los Sistemas de Enfriamiento del Conjunto Generador muestran los lugares de drenes y válvulas de aislamiento que se usan típicamente en la aplicación. Fíjese que todas las válvulas deben regresarse al modo de operación una vez que se termine el servicio. El acceso para la limpieza / servicio debe permitir el desmontaje del núcleo del radiador. En algunos conjuntos, esto requiere del acceso a equipo grande que puede ser necesario para el desmontaje del núcleo. Aplicaciones Móviles Para aplicaciones móviles, se debe tener consideración especial para la durabilidad y robustez del equipo. Las aplicaciones móviles presentan retos singulares que no existen en las instalaciones de un conjunto generador estacionario. Las vibraciones inherentes a las aplicaciones móviles pueden transmitir fuerzas al conjunto generador que pueden dañar el equipo. El radiador, tubería de refrigerante y las conexiones para manguera y otro equipo deben diseñarse y especificarse para soportar estas fuerzas. Para obtener detalles adicionales, vea la sección Aplicaciones Especiales – Móviles de este manual. Enfriamiento del Motor Los sistemas de enfriamiento para conjuntos generadores impulsados por motores reciprocantes tienen las siguientes características comunes, sin importar el intercambiador de calor usado, para retirar el calor del motor. Éstas incluyen: 10 Los requisitos para el venteo y desaeración de los motores Cummins específicos se encuentran en los documentos AEB de Cummins.

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La porción del motor del sistema de enfriamiento es un sistema cerrado a presión (10–14 psi/69.0–96.6 kPa) que se llena con una mezcla de agua limpia, suave (desmineralizada), con etilen o propilen glicol y otros aditivos. Los motores no deben enfriarse directamente con agua sin tratar, ya que esto causa corrosión en el motor y potencialmente enfriamiento inadecuado. Al lado “frío” del sistema de enfriamiento se le puede dar servicio con un radiador, intercambiador de calor o torre de enfriamiento. El sistema de enfriamiento del motor debe estar apropiadamente dimensionado para el ambiente y los componentes escogidos. Típicamente la temperatura del tanque superior del sistema (temperatura en la entrada del motor) no excederá los 220 ºF (104 ºC) para aplicaciones en standby y 200 ºF (93 ºC) para instalaciones de potencia primaria. El sistema de enfriamiento debe incluir medidas de desaeración y venteo para evitar la acumulación de aire atrapado en el motor debido al flujo de refrigerante turbulento y para permitir el llenado apropiado del sistema de enfriamiento del motor. Esto quiere decir que además de las conexiones primarias de entrada y salida de refrigerante, es posible que haya cuando menos un juego de líneas de venteo que terminen “arriba” del sistema de enfriamiento. Consulte las recomendaciones del fabricante del motor para ver los requisitos detallados10 del motor usado. Vea la Figura 6–33 para obtener la representación esquemática de las líneas de enfriamiento y venteo de un motor típico. Típicamente se usa un termostato en el motor para permitir que se caliente y para regular la temperatura del motor en el lado “caliente” del sistema de enfriamiento. El diseño del sistema de enfriamiento debe incluir la dilatación en el volumen del refrigerante al aumentar la temperatura del motor. Se requieren medidas para la dilatación del refrigerante del 6% sobre el volumen normal. El sistema debe diseñarse para que siempre exista una columna positiva en la bomba de refrigerante del motor. El flujo apropiado del enfriamiento depende de minimizar la columna estática y de fricción en la bomba de refrigerante del motor. El conjunto generador no se enfría apropiadamente si se exceden los límites de cabezal estático o de fricción. Consulte el fabricante del motor para ver la información sobre estos factores para el conjunto generador específico seleccionado. Vea los Cálculos para Dimensionar el Tubo de Enfriamiento en esta sección para obtener las instrucciones Rev. mayo 2010


específicas sobre dimensionar la tubería de refrigerante y calcular el cabezal estático y de fricción. El motor y los sistemas de enfriamiento remoto deben contar con medidas para drenado y aislamiento para permitir el servicio y reparación convenientes del motor. Vea los dibujos de ejemplo en esta sección para obtener la localización de los drenados y válvulas usados típicamente en varias aplicaciones. Radiador Montado en Patín Un conjunto generador con un radiador montado en el patín (Figura 6–34) es un sistema integral de enfriamiento y ventilación montado en el patín. El sistema de enfriamiento con radiador montado en el patín a menudo se considera ser el más confiable y de menor costo para conjuntos generadores, porque requiere de la menor cantidad de equipo auxiliar, tubería, cableado de control y refrigerante, y minimiza el trabajo a hacer en el sitio de trabajo en el sistema de enfriamiento del conjunto generador. El ventilador del radiador normalmente es impulsado mecánicamente por el motor, simplificando aún más el diseño. En algunas aplicaciones se usan ventiladores eléctricos para permitir un control más conveniente del ventilador del radiador basándose en la temperatura del refrigerante del motor. Esto es particularmente útil en ambientes muy fríos.

Figura 6–33. Tipo de Desaeración de Tanque Superior para Radiador

Figura 6–34. Enfriamiento con Radiador Montado en Planta Puesto que el fabricante del generador diseña típicamente sistemas de enfriamiento montados en el patín, el sistema puede ser un prototipo probado para verificar el desempeño total del sistema en un ambiente de laboratorio. Un ambiente con instrumentos, controlado y en laboratorio es útil para verificar fácilmente el desempeño de un sistema de enfriamiento. A menudo las limitaciones físicas en un sitio de proyecto pueden limitar la exactitud o el sentido práctico de la prueba de verificación del diseño. La mayor desventaja del radiador montado en el patín es el requisito de desplazar un volumen de aire relativamente de gran volumen a través del cuarto del generador, ya que el flujo de aire a través del cuarto debe ser suficiente para evacuar el calor irradiado del conjunto generador y para sacar el calor del refrigerante del motor. Vea Ventilación en esta sección para obtener los detalles de diseño y cálculo del sistema de ventilación relacionados con el diseño del sistema. El ventilador del motor a menudo ofrece suficiente ventilación para el cuarto del equipo, eliminando la necesidad de otros dispositivos y sistemas de ventilación. Radiador Remoto Los sistemas de radiador remoto a menudo se usan cuando en una aplicación no se puede proporcionar suficiente aire de ventilación para un sistema de enfriamiento montado en el patín. Los radiadores remotos no eliminan la necesidad de la ventilación del cuarto del conjunto generador, pero la reducen. Si se requiere un sistema de enfriamiento con radiador remoto, el primer paso es determinar qué tipo de sistema remoto se requiere. Esto se determina con el cálculo de la columna estática y de fricción que se aplica al motor basándose en su localización física.

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Si los cálculos revelan que el conjunto generador escogido para la aplicación se puede conectar a un radiador remoto sin exceder sus limitaciones de columna estática y de fricción, se puede usar un sencillo sistema de radiador remoto. Vea la Figura 6–35. Si se excede el cabezal de fricción, pero no la estática, se puede usar un sistema de radiador remoto con bomba de refrigerante auxiliar. Vea la Figura 6–33 y Radiador Remoto con bomba de Refrigerante Auxiliar, en esta sección. Si se exceden las limitaciones de cabezal tanto estático como de fricción del motor, se necesita un sistema de enfriamiento aislado para el conjunto generador. Esto puede incluir un radiador remoto con pozo caliente o un sistema basándose en un intercambiador de calor líquido a líquido.

arriba) y una línea de venteo del motor que no tenga bajadas o trampas. (Las trampas y rizos altos pueden juntar refrigerante y evitar que el aire se ventee cuando se llena el sistema). Los medios para llenar el sistema también deben localizarse en el punto más alto del sistema y ahí debe localizarse un interruptor de alarma de nivel bajo de refrigerante. La capacidad del tanque superior del radiador o tanque auxiliar debe ser equivalente cuando menos al 17 % del volumen total de refrigerante en el sistema para ofrecer una “capacidad de contracción” (11%) y el espacio para la dilatación térmica (6%). La capacidad de contracción es el volumen de refrigerante que se puede perder por las fugas lentas y sin detectar y la liberación normal del tapón de presión antes que el aire se arrastre a la bomba de refrigerante. El espacio para la dilatación térmica se crea en el cuello de llenado cuando se llena el sistema frío. Vea la Figura 6–33.

Cualquier sistema que se use, la aplicación de un radiador remoto para enfriar el motor requiere de un diseño cuidadoso. En general, todas las recomendaciones para radiadores montados en el patín también se aplican a los radiadores remotos. Para cualquier tipo de sistema de radiador remoto, considere lo siguiente: Se recomienda que el radiador y el ventilador se dimensionen basándose en una temperatura máxima del tanque superior del radiador de 200 ºF (93 ºC) y una capacidad de enfriamiento del 115% para permitir la contaminación. La temperatura menor del tanque superior menor que la descrita en Enfriamiento del Motor) compensa la pérdida de calor por la salida del motor al tanque superior del radiador remoto. Consulte el fabricante del motor para obtener la información sobre el calor rechazado del refrigerante del motor y los flujos de enfriamiento11. El tanque superior del radiador o un tanque auxiliar debe localizarse en el punto más alto en el sistema de enfriamiento. Debe equiparse con: un tapón apropiado de llenado/presión, una línea de llenado del sistema en el punto más bajo del sistema (para que el sistema se pueda llenar de abajo hacia

11 La información sobre los productos Cummins Power Generation se ofrece en el Cummins

Figura 6–35. Enfriamiento de Radiador Remoto (Sistema de Tipo de Desaeración, vea la Figura 6–33) Para reducir la contaminación en las aletas del radiador, los radiadores que tienen un espaciamiento más abierto de aletas (nueve aletas por pulgada o menos) debe considerarse para ambientes sucios.

Power Suite.

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El cabezal de fricción de refrigerante externo al motor (pérdida de presión debida al tubo, conexión y fricción del radiador) y el cabezal estático del refrigerante (altura de la columna de líquido medida desde la línea de centro del cigüeñal) no debe exceder los valores máximos recomendados por el fabricante del motor12. Vea el ejemplo de cálculo en esta sección para obtener un método de cálculo del cabezal de fricción del refrigerante. Si la configuración del sistema no permite que el motor pueda operar dentro de los límites de cabezal estático y de fricción, debe usarse otro tipo de sistema de enfriamiento. NOTA: Un cabezal estático excesivo (presión) de refrigerante puede causar que haya fuga en el sello de la flecha de la bomba de refrigerante. Un cabezal de fricción excesivo de refrigerante (pérdida de presión) resulta en un enfriamiento del motor insuficiente. Se debe usar una manguera para radiador de 6 a 18 pulgadas (152 a 457 mm) de largo, que cumpla con la SAE 20R1 o un estándar equivalente, para conectar la tubería de refrigerante al motor para absorber el movimiento y vibración del conjunto generador. Es altamente recomendado que las mangueras del radiador se fijen con dos abrazaderas de “par constante” de alto grado en cada extremo para reducir el riesgo de la pérdida repentina de refrigerante debido a que la manguera se resbale bajo presión. Puede ocurrir un daño mayor al motor si se opera sin refrigerante en el bloque por sólo unos pocos segundos. En la parte más baja del sistema debe localizarse una válvula de drenado. Se recomiendan las válvulas de esfera o compuerta (las válvulas de globo son muy restrictivas) para aislar el motor de todo el sistema de manera que no tenga que drenarse todo el sistema a fin de darle servicio al motor. Recuerde que el conjunto generador debe impulsar eléctricamente el ventilador del radiador, ventiladores de ventilación, bombas de refrigerante y otros accesorios requeridos para la operación en aplicaciones de enfriamiento remoto. Por lo que la capacidad en kW que se gana por no impulsar un ventilador mecánico generalmente se consume con la adición de dispositivos eléctricos necesarios en el sistema de enfriamiento remoto. Recuerde de agregar estas cargas eléctricas a la carga total del conjunto generador.

Vea los Lineamientos Generales de Ventilación y las Aplicaciones con Intercambiador de Calor o Radiador Remoto, ambos en esta sección, con relación a la ventilación del cuarto del generador cuando se usa enfriamiento remoto. Desaeración en Sistemas tipo Radiador Remoto Se debe proporcionar un tipo de desaeración del tanque superior del radiador (también conocido como un tanque superior sellado) o tanque auxiliar. En este sistema, una porción del flujo de refrigerante (aproximadamente el 5%) se envía al tanque superior del radiador, arriba de la placa divisora. Esto permite que el aire atrapado en el refrigerante se separe del refrigerante antes que éste regrese al sistema. Considere lo siguiente: Las líneas de venteo del motor y del radiador deben subir sin bajadas o trampas en las que se junte refrigerante y eviten que el aire se ventee cuando se llene el sistema. Para corridas largas se recomienda tubería de acero rígido o de poliestireno de alta densidad, especialmente si es horizontal para evitar el pandeo entre los soportes. La línea de llenado/recuperación también debe subir sin bajadas desde el punto más bajo en el sistema de tubería a la conexión en el tanque superior del radiador o el tanque auxiliar. No se debe conectar a él ninguna otra tubería. Este arreglo permite que el sistema se llene de abajo hacia arriba sin atrapar aire y sin dar un falso indicio de que el sistema esté lleno. Con las conexiones apropiadas de la línea de venteo y llenado, debe ser posible llenar el sistema cuando menos a 5 gpm (19 l/min) (aproximadamente el flujo de una manguera de jardín). Radiador Remoto con Bomba Auxiliar de Refigerante Se puede usar un radiador remoto con una bomba de refrigerante auxiliar (Figura 6 – 36) si la fricción del refrigerante excede el valor máximo recomendado del fabricante del motor y el cabezal estático está dentro de especificación. Además de las consideraciones bajo Radiadores Remotos, considere lo siguiente:

12 Los datos para los motores Cummins están en el Power Suite.

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Figura 6–36. Radiador Remoto con Bomba de Refrigerante Auxiliar y Tanque Auxiliar Una bomba auxiliar y un motor deben dimensionarse para cumplir con el flujo de refrigerante recomendado por el fabricante del motor y desarrollar la presión suficiente para superar el exceso del cabezal de fricción del refrigerante calculado por el método mostrado en el ejemplo anterior. NOTA: Un pie de cabezal de la bomba (datos del fabricante de la bomba) es equivalente a 0.43 psi de cabezal de fricción de refrigerante (pérdida de presión) o un pie de cabezal estático de refrigerante (altura de columna de líquido). Se debe conectar una válvula de compuerta de derivación (las válvulas de globo son muy restrictivas) en paralelo con la bomba auxiliar, por las siguientes razones: Para permitir el ajuste del cabezal desarrollado por la bomba auxiliar (la válvula se ajusta en una posición parcialmente abierta para recircular algo del flujo de regreso por la bomba). Para permitir la operación del conjunto generador bajo carga parcial si la bomba auxiliar falla (la válvula se ajusta a una posición totalmente abierta).

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La presión del refrigerante en la entrada de la bomba de refrigerante del motor, medida mientras el motor esté operando a velocidad nominal, no debe exceder el cabezal estático máximo permisible en la Hoja de Especificaciones recomendada del conjunto generador. También, para los sistemas de enfriamiento de tipo de desaeración (conjuntos generadores de 230/200 kW y más grandes), el cabezal de la bomba auxiliar no debe forzar refrigerante por la línea de recuperación hacia el tanque superior del radiador o el tanque auxiliar. En cualquier caso, la válvula de derivación de la bomba debe ajustarse para reducir la columna de la bomba a un nivel aceptable. Puesto que el motor del conjunto generador no tiene que impulsar mecánicamente un ventilador para radiador, puede haber capacidad adicional en KW a la salida del conjunto generador. Para obtener la potencia neta disponible del conjunto generador, sume la carga del ventilador indicada en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador a la potencia nominal del conjunto. Recuerde que el conjunto generador debe impulsar eléctricamente el ventilador del radiador remoto, ventiladores de ventilación, bombas de refrigerante y otros accesorios requeridos para que el conjunto opere en aplicaciones de radiador remoto. Así, la capacidad en kW ganada por no impulsar un ventilador mecánico generalmente se consume por la adición de dispositivos eléctricos necesarios en el sistema de enfriamiento remoto. Radiador Remoto con Pozo Caliente Se puede usar un radiador remoto con un pozo caliente (Figura 6–37) si la altura del radiador sobre la línea de centro del cigüeñal excede el cabezal estático permisible del refrigerante en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador recomendado. En un sistema de pozo caliente, la bomba de refrigerante del motor circula el refrigerante entre el motor y el pozo caliente y una bomba auxiliar circula refrigerante entre el pozo caliente y el radiador. Un sistema de pozo caliente exige un diseño cuidadoso. Además de las consideraciones de Radiador Remoto, considere lo siguiente: El fondo del pozo caliente debe estar arriba de la salida de refrigerante del motor.

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El flujo de refrigerante por el circuito del pozo caliente/radiador debe ser aproximadamente el mismo que el flujo de refrigerante a través del motor. El radiador y la bomba auxiliar deben dimensionarse proporcionalmente. El cabezal de la bomba debe ser suficiente para sobreponerse a la suma del cabezal estático y de fricción en el circuito del pozo caliente/radiador. NOTA: Un pie de columna de la bomba (datos del fabricante de la bomba) es equivalente a 0.43 psi de columna de fricción de refrigerante (pérdida de presión) o un pie de columna estática de refrigerante (altura de columna de líquido). La capacidad de contención de líquido del pozo caliente no debe ser menos que la suma de los siguiente volúmenes: 1/4 del volumen de refrigerante bombeado por minuto por el motor (o sea, 25 galones si el flujo es de 100 gpm) (100 litros si el flujo es de 400 l/min), más 1/4 del volumen de refrigerante bombeado por minuto por el radiador (o sea, 25 galones si el flujo es de 100 gpm) (100 litros si el flujo es de 400 l/min), más El volumen requerido para llenar el radiador y tubería, más el 5% del volumen total del sistema para la dilatación térmica. Se requiere de un diseño cuidadoso de las conexiones de entrada y salida y de las divisiones para minimizar la turbulencia del refrigerante, permitir una desaeración libre y maximizar el mezclado de los flujos de refrigerante del motor y el radiador. El refrigerante debe bombearse del tanque inferior del radiador y regresarse por el tanque superior, de otra manera la bomba no podrá llenar completamente el radiador. La bomba auxiliar debe estar más abajo que el nivel bajo de refrigerante en el pozo caliente para que siempre esté cebada. El radiador debe contar con una válvula de restricción de alivio de vacío para permitir que se drene al pozo caliente. El pozo caliente debe tener un tapón respiradero de alto volumen para permitir que el nivel de refrigerante baje al llenarse la bomba auxiliar el radiador y la tubería.

Figura 6 – 37. Radiador Remoto con Pozo Caliente y Bomba de Refrigerante Auxiliar Recuerde que el conjunto generador debe impulsar eléctricamente el ventilador del radiador remoto, bombas de refrigerante y otros accesorios requeridos para la operación en aplicaciones de enfriamiento remoto. Así, la capacidad en kW ganada por no impulsar un ventilador mecánico generalmente se consume con la adición de los dispositivos eléctricos necesarios en el sistema de enfriamiento remoto. Recuerde agregar estas cargas eléctricas a la carga total requerida del conjunto generador. Enfriamiento del Motor Multi-Circuito Radiadores Remotos Algunos diseños de motor incorporan más de un circuito de enfriamiento y entonces requieren de más de un radiador remoto o circuito de intercambiador de calor para aplicaciones de enfriamiento remoto. Estos motores aplican varios enfoques para lograr el Postenfriamiento de Baja Temperatura (LTA) del aire de admisión para la combustión. Una razón primaria atrás de la creación de estos diseños es su efecto en la mejora de los niveles de emisiones de escape. No todos estos diseños de motor, sin embargo, se adaptan fácilmente al enfriamiento remoto. Rev. mayo 2010

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Dos Bombas, Dos Circuitos Un metodo común para el postenfriamiento de baja temperatura es contar con dos circuitos de enfriamiento completos y por separado con dos radiadores, dos bombas de refrigerante y refrigerante líquido por separado para cada uno. Un circuito enfría las camisas de agua del motor, el otro enfría el aire de admisión para combustión después del turbocargador. Para el enfriamiento remoto, estos motores requieren de dos radiadores o intercambiadores de calor remotos y separados. Cada uno tiene sus propias especificaciones de temperaturas, restricciones de presión, disipación de calor, etc. que se deben satisfacer en los sistemas remotos. Estos datos están disponibles con el fabricante del motor. Esencialmente, se deben diseñar dos circuitos, cada uno exige de todas las consideraciones y debe satisfacer todos los criterios de un sistema remoto sencillo. Vea la Figura 6–38. Nota: La localización del radiador para el circuito LTA puede ser crítica para lograr la remoción adecuada de la energía calorífica requerida para este circuito. Cuando los radiadores LTA y de camisa de agua se colocan uno detrás del otro con un ventilador único, el radiador LTA debe colocarse antes en el flujo de aire para que el aire más frío pase por él. Una Bomba, Dos Circuitos Ocasionalmente los diseños del motor logran el postenfriamiento de baja temperatura con el uso de dos circuitos de enfriamiento dentro del motor, dos radiadores pero sólo una bomba de refrigerante. Estos sistemas no se recomiendan para aplicaciones de enfriamiento remoto debido a la dificultad de lograr flujos de refrigerante balanceados y con esto el enfriamiento apropiado de cada circuito.

de tiempo en el desempeño del turbocargador y resulta potencialmente en pulsos de presión que impedirían el desempeño apropiado del motor. Radiadores para Aplicaciones de Radiadores Remotos Radiadores Remotos Los radiadores remotos están disponibles en un número de configuraciones para aplicaciones en conjuntos generadores. En todos los casos, el radiador remoto usa un ventilador impulsado por un motor eléctrico que debe alimentarse directamente de las terminales de salida del conjunto generador. Se debe instalar un tanque de expansión en el punto más alto del sistema de enfriamiento. La capacidad del tanque debe ser cuando menos del 5% de la capacidad total del sistema de enfriamiento. El tapón de presión instalado ahí se selecciona basándose en la dimensión del radiador. Las líneas de venteo pueden también necesitarse tender al tanque de expansión. Una mirilla es una característica deseable para mostrar el nivel de refrigerante en el sistema. Debe marcarse para mostrar el nivel normal frío y caliente. Un interruptor de nivel de refrigerante es una característica deseable para indicar una potencial falla del sistema cuando el nivel de refrigerante está bajo. Algunas instalaciones de radiador remoto operan con ventiladores de radiador controlados termostáticamente. Si éste es el caso, el termostato normalmente se monta en la entrada del radiador.

Postenfriamiento Aire-a-Aire Otro método para lograr el postenfriamiento de baja temperatura es usar un circuito de enfriamiento del radiador aire-aire en lugar de un diseño aire-a-líquido descrito antes. Estos diseños envían el aire turbocargado a través de un radiador para enfriarlo antes que entre al (los) múltiple(s) de admisión. Estos sistemas generalmente no se recomiendan para el enfriamiento remoto por dos razones. Primera, toda la tubería del sistema y el radiador operan bajo presión turbocargada. Aún la fuga más pequeña en este sistema disminuiría significativamente la eficiencia del turbocargador y es inaceptable. Segunda, la longitud del tubo de aire al radiador y de regreso crea un atraso

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Figura 6–38. Un Radiador Remoto Horizontal y Radiador Postenfriador Los radiadores pueden ser bien sea de tipo horizontal (el núcleo del radiador está paralelo con la superficie de montaje) o de tipo vertical (el núcleo del radiador está perpendicular a la superficie de montaje) (Figura 6–38). Los radiadores horizontales a menudo se seleccionan porque permiten que la fuente de ruido más grande en el radiador (el ruido mecánico del ventilador) se dirija hacia arriba, donde es posible que no haya receptores que puedan ser perturbados por el ruido. Sin embargo, los radiadores horizontales se pueden desactivar con la cubierta de nieve o la formación de hielo, por lo que a menudo no se usan en climas fríos. Los radiadores remotos requieren de poco mantenimiento, pero cuando se usan, si se impulsan con banda, el mantenimiento anual debe incluir la inspección y el apretado de las bandas de ventilador. Algunos radiadores pueden usar baleros con grasa que requieren de mantenimiento regular. Asegúrese que las aletas del radiador estén limpias y sin obstrucción con suciedad u otros contaminantes. Intercambiador de Calor Montado en el Patín El motor, bomba e intercambiador líquido a líquido forman un sistema cerrado a presión (Figura 6–39). El refrigerante del motor y el agua de enfriamiento cruda (el lado “frío” del sistema) no se mezclan. Considere lo siguiente: El cuarto de equipo del conjunto generador requiere de un sistema de ventilación energizado. Vea Ventilación en esta sección para obtener la información sobre el volumen de aire requerido para lograr una ventilación apropiada. Puesto que el motor del conjunto generador no tiene que impulsar mecánicamente un ventilador de radiador, puede

existir capacidad adicional en la salida del conjunto generador. Para obtener la potencia neta disponible del conjunto generador, agregue la carga del ventilador indicada en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador a la potencia del conjunto. Recuerde que el conjunto generador debe impulsar eléctricamente el ventilador del radiador remoto, ventiladores de ventilación, bombas de refrigerante y otros accesorios requeridos por el conjunto para operar en aplicaciones de radiador remoto. Así, la capacidad ganada en KW por no impulsar un ventilador mecánico generalmente se consume con la adición de los dispositivos eléctricos necesarios en el sistema de enfriamiento remoto.

Figura 6–39. Enfriamiento con Intercambiador de Calor Montado en Planta Se debe contar con una válvula reductora de presión si la presión de la fuente de agua en el lado frío del sistema excede la presión nominal del intercambiador de calor. Consulte el fabricante del intercambiador de calor para obtener la información de éste13. El intercambiador de calor y la tubería de agua deben protegerse del congelamiento si la temperatura ambiente puede caer a menos de 32 ºF (0 ºC). Las opciones recomendadas incluyen una válvula de agua termostática (no eléctrica) para modular el flujo de agua en respuesta a la temperatura del refrigerante y una válvula de paso energizada con la batería normalmente cerrada (NC) para cerrar el agua cuando el conjunto no esté operando.

13 Los datos para los intercambiadores de calor proporcionados en los productos Cummins Power Generation que se proporcionan con intercambiadores de calor montados en planta están disponibles en el Cummins Power Suite.

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Debe haber suficiente flujo de agua cruda para eliminar el Calor Rechazado del Refrigerante indicado en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador. Note que por cada 1 ºF de elevación en la temperatura, un galón de agua absorbe aproximadamente 8 BTU (calor específico). También, se recomienda que el agua cruda que sale del intercambiador de calor no exceda los 140 ºF (60 ºC). Por lo tanto:

Figura 6–40. Sistema de Intercambiador de Calor Doble (con Enfriador Secundario Líquido a Aire) Donde: T = Elevación de temperatura del agua por el núcleo c = calor específico del agua Si un conjunto rechaza 19,200 BTU por minuto y la temperatura de entrada del agua cruda es de 80 ºF, permitiendo una elevación de la temperatura del agua de 60 ºF: Agua Cruda Requerida = 19,200 = 40gpm 60 • 8 Sistemas de Intercambiador de Calor Doble Los sistemas de enfriamiento de intercambiador de calor doble (Figura 6–40) pueden ser difíciles de diseñar e implementar, especialmente si un sistema de enfriamiento secundario como un radiador se usa para enfriar el intercambiador de calor. En estas situaciones el dispositivo remoto puede ser significativamente más grande de lo esperado, ya que el cambio de temperatura a través del intercambiador de calor es relativamente pequeño. Estos sistemas deben diseñarse para la aplicación específica, considerando los requisitos del motor, intercambiador de calor líquido a líquido y el intercambiador de calor remoto14.

14 Los intercambiadores de calor montados en el patín proveídos por Cummins Power Generation típicamente no son adecuados para usarse en aplicaciones de intercambiador de calor doble. Los arreglos de intercambiador de calor doble requieren de componentes cuidadosamente hermanados.

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Aplicaciones de Torre de Enfriamiento Los sistemas de torre de enfriamiento se pueden usar en aplicaciones donde la temperatura ambiente no cae a menos del congelamiento y donde el nivel de humedad es lo suficientemente bajo para permitir la operación eficiente del sistema. El arreglo típico del equipo se muestra en la Figura 6–41. Los sistemas de torre de enfriamiento típicamente utilizan un intercambiador de calor montado en el patín cuyo lado “frío” va conectado a la torre de enfriamiento. El balance del sistema se compone de una bomba de agua “cruda” (la bomba de enfriamiento del motor hace circular el refrigerante en el lado “caliente” del sistema) para bombear el agua de enfriamiento al remate de la torre de enfriamiento, donde se enfría por evaporación y luego se regresa al intercambiador de calor del conjunto generador. Fíjese que el sistema requiere de medidas para recuperar el agua, ya que la evaporación continuamente reduce la cantidad de agua de enfriamiento en el sistema. El lado “caliente” del sistema del intercambiador de calor es similar al descrito antes bajo el intercambiador de calor montado en el patín. Enfriamiento de Combustible con Radiadores Remotos Los conjuntos generadores ocasionalmente incluyen enfriadores de combustible para satisfacer los requisitos para motores específicos. Si un motor está equipado con un enfriador de combustible por separado, estos requisitos de enfriamiento deben incluirse en el diseño del sistema de enfriamiento. A menudo no es posible y a menudo es contra el código conectar Rev. mayo 2010


el combustible a un lugar remoto. Un enfoque sería incluir un radiador y ventilador para en enfriamiento del combustible dentro del espacio del generador y tomar en cuenta la disipación de calor en el diseño de la ventilación del cuarto. Otro podría ser un intercambiador de calor tipo sistema de enfriamiento de combustible utilizando un radiador remoto o un suministro de agua por separado para el lado del refrigerante.

Tres codos largos – 3 x 5.2 Dos válvulas de compuerta (abiertas) – 2 x 1.7 Te (recta) 60 pies de tubo recto Longitud equivalente de tubo (pies)

15.6 3.4 5.2 60.0 84.2

3. Encuentre la contra-presión al flujo dado por unidad de longitud del tubo para el diámetro de tubo nominal usado en el sistema. En este ejemplo, se usa tubo de 3 pulgadas nominal. Siguiendo las líneas quebradas en la Figura 6–42, el tubo de 3 pulgadas causa una pérdida de presión de aproximadamente 1.65 psi por 100 pies de tubo. 4. Calcule la pérdida de presión el la tubería como sigue: Pérdida de la tubería = 84.2 pies x 1.65 psi = 1.39 psi 100 pies

Figura 6–41. Diagrama Representativo de la Aplicación de Torre de Enfriamiento Cálculos de Dimensión del Tubo de Enfriqamiento La distribución preliminar de la tubería para un sistema de enfriamiento con radiador remoto que aparece en la Figura 6–35 pide 60 pies de tubo de diámetro de 3 pulgadas, tres codos largos, dos válvulas de compuerta para aislar el radiador para darle servicio al motor y una te para conectar la línea de llenado/recuperación. La Hoja de Especificaciones del conjunto generador recomendado indica que el flujo de refrigerante es de 123 gpm y que la columna de fricción permisible es de 5 psi.

5. La pérdida total del sistema es la suma de las pérdidas de la tubería y el radiador: Pérdida de presión total= 1.39 psi tubería +1.00 psi radiador= 2.39 psi

6. El cálculo para este ejemplo indica que la distribución del sistema de enfriamiento de radiador remoto es adecuada en términos de la columna de fricción del refrigerante ya que no es mayor que la permisible. Si un cálculo indica una columna de fricción excesiva del refrigerante , repita el cálculo usando el tubo de medida mayor siguiente. Compare las ventajas y desventajas de usar un tubo más grande con las de usar una bomba de refrigerante auxiliar.

Este procedimiento involucra determinar la pérdida de presión (columna de fricción) causada por cada elemento y luego comparar la suma de las pérdidas de presión con la columna de fricción máxima permisible. 1. Determine la pérdida de presión en el radiador consultando los datos del fabricante del radiador. Para este ejemplo, suponga que la pérdida de presión es de 1 psi con un flujo de 135 gpm. 2. Encuentre las longitudes equivalentes de todas las conexiones y válvulas usando la Tabla 6–5 y súmelas al tendido total de tubo recto.

Tabla 6–5. Longitudes Equivalentes de Conexiones de Tubería y Válvulas en Pies (Metros)

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Los conjuntos generadores con motores que tienen camisas de cilindro reemplazables requieren de aditivos de refrigerante complementarios (SCA) para protegerlos contra el picado y corrosión de camisas, como se especifica en los manuales del operador del motor y conjunto generador. Ventilación Generalidades La ventilación del cuarto del conjunto generador es necesaria para proporcionar aire de combustión al motor, eliminar el calor emitido por el conjunto generador y cualquier otro equipo en el cuarto y desalojar las emanaciones de gases peligrosos. FLUJO DE REFRIGERANTE – galones US por minuto (litros/min)

Figura 6–42. Pérdidas de Presión por Fricción para Tubos de Diámetro en Pulgadas (mm) Tratamiento del Refrigerante Se mezclan anticongelante (base etilen o propilen glicol) y agua para bajar el punto de congelamiento del sistema de enfriamiento y subir el punto de ebullición. Consulte la Tabla 6–7 para determinar la concentración de etilen o propilen glicol necesario para proteger contra la temperatura ambiente más fría esperada. Para la mayoría de las aplicaciones se recomiendan porcentajes de mezcla de anticongelante/agua en el rango de 30/70 a 60/40. NOTA: El anticongelante con base de propilen glicol es menos tóxico que el anticongelante con base de etileno, ofrece una superior protección a la camisa y elimina algunos requisitos de reporte por derrame y desecho. Sin embargo, no es un refrigerante tan efectivo cono el etilen glicol, por lo que la capacidad del sistema (temperatura máxima de operación a plena carga) disminuye en algo con el uso del propilen glicol. Los conjuntos generadores de Cummins Power Generation, de 125/100 kW y más grandes, están equipados con elementos de filtrado y tratamiento de refrigerante para minimizar la contaminación y la corrosión del sistema de refrigerante. Son compatibles con la mayoría de las formulaciones de anticongelante. Para conjuntos más pequeños, el anticongelante debe contener un inhibidor de corrosión.

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NOTA: La frase “cuarto del conjunto generador” y el término “cuarto” se usaran a lo largo de esta sección. Sin embargo, los principios tratados aquí se aplican a cualquier medio de cubrir el conjunto generador. Para los propósitos de esta sección, considere “cuarto” sinónimo de “casa de fuerza”, “cubierta”, “contenedor”, “caseta”,”cabina” etc. Un diseño y/o instalación deficientes del sistema de ventilación pueden llevar a los siguientes problemas: Condiciones peligrosas para el personal del cuarto del conjunto generador (si es aplicable). Altas temperaturas alrededor del conjunto que pueden llevar a un pobre desempeño y sobrecalentamiento. Operación pobre en climas fríos si la instalación permite la exposición de la unidad a temperaturas frías. Problemas con otro equipo en el cuarto que puede ser sensible a las temperaturas altas o bajas. Requerimientos Los múltiples de escape y turbocargadores del motor no deben aislarse. (Vea Determinar los Requisitos del Flujo de Aire, página 6 – 66). No se debe usar aislamiento rígido en las juntas de expansión. (Vea Determinar los Requisitos del Flujo de Aire, página 6 – 66). El calor de otras fuentes se debe considerar en el diseño del sistema de ventilación. (Vea Determinar los Requisitos del Flujo de Aire, página 6 – 66).

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La entrada /salida del cuarto: Asegura el flujo de aire total de combustión y ventilación a través del cuarto. (Vea Requisitos del Diseño de Entrada y Salida de la Ventilación del Cuarto, página 6–73). Permitirá la circulación de aire a través de todo el conjunto generador desde el extremo del alternador al extremo del radiador (Vea Lineamientos del Diseño de la Entrada y Salida, página 6–74). Tomará/descargará el aire de ventilación directamente desde / hasta el exterior. (Vea Lineamientos del Diseño de la Entrada y Salida, página 6–74). Permitirá que la cantidad de aire fresco requerida fluya a través de cada sistema en una instalación múltiple. (Vea Ventilar Conjuntos Generadores Múltiples, página 6 – 78). El fabricante de los louvers debe ser consultado para obtener los límites de velocidad del aire (Vea Calcular el Área de Flujo Efectiva de Entrada / Salida, página 6 – 74). Los ductos de descarga del radiador serán auto-soportados (Vea Lineamientos del Diseño de la Entrada y Salida, página 6–74). El sistema de ventilación se diseñará para obtener una operación aceptable con todas las puertas de acceso / servicio cerradas. Todas las puertas permanecerán cerradas durante la operación del conjunto generador para mantener el flujo de ventilación diseñado. (Vea Presión Negativa en el Cuarto del Conjunto Generador, página 6–75). La línea del respiradero del cárter del motor debe seguir una ruta de tal manera que las emanaciones de vapor no obstruyan el equipo. (Vea Ventilación del cárter del Motor, página 6–76). Si se modifica el respiradero del motor, la presión se medirá a la potencia nominal. La presión debe ser positiva pero no exceder 3 pulgadas de agua (0.75 kPa) (Vea Ventilación del cárter del Motor, página 6–76). Para paquetes de radiador / ventilador montados en el conjunto, la restricción de flujo de aire total del cuarto del conjunto generador no excederá el valor máximo mencionado en la Hoja de Datos del Conjunto Generador. (Vea Restricción del Flujo de Aire, página 6–76). Los louvers deberán abrir inmediatamente con el arranque del conjunto generador para instalaciones de emergencia / en standby. En climas fríos, los louvers pueden abrir parcialmente sólo para permitir el aire de combustión y

controlar para modular la temperatura en el cuarto. (Vea Operación de los Louvers, página 6–78). Si se instala un muro de bloqueo, será localizado no más cerca de una distancia igual a 1X la altura de la persiana de descarga del edificio. Para obtener un desempeño óptimo, el muro debe localizarse aproximadamente a 3X la altura de la persiana de descarga del edificio. (Vea Muros de Bloqueo, página 6–80). Se incluirá un difusor de giro y drenado en cualquier instalación de muro de bloqueo. (Vea Muros de Bloqueo, página 6–80). Si se instalan filtros para el sistema de ventilación, se contará con un sistema para detectar filtros tapados. (Vea Filtrado del Aire de Ventilación, página 6–81). Recomendaciones La tubería de escape y los mofles deben aislarse. (Vea el requisito anterior con relación a los múltiples y turbocargadores – Determinando los Requerimientos del Flujo de Aire, página 6–66). La temperatura máxima en el exterior debe medirse cerca de la entrada de aire. (Vea Determinando los Requerimientos del Flujo de Aire, página 6–66). La velocidad de aire debe limitarse a 500 – 700 pies/minuto (150 – 220 metros/minuto) para evitar el ingreso de lluvia / nieve. Vea los requerimientos anteriores con relación a los límites de los louvers sobre la velocidad del aire. (Vea Calculando el Área de Flujo Efectiva de Entrada / Salida, página 6–74). Recomendaciones de la localización de entrada / salida del cuarto (Vea Lineamientos del Diseño de Entrada y Salida, página 6–74): La entrada no debe localizarse cerca de la salida del escape del motor. La entrada y salida no deben localizarse en la misma pared. La salida debe localizarse tan alta como sea posible y la entrada debe localizarse tan baja como sea posible, a la vez de mantener el flujo de aire fresco a través del conjunto generador. La salida debe localizarse en el lado a favor del viento del edificio. El equipo de combustión adicional no debe localizarse en el cuarto del conjunto generador. (Vea Presión Negativa en el Cuarto del Conjunto Generador, página 6 – 75).

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Determinando los Requerimientos del Flujo de Aire Use el siguiente método para determinar los requerimientos del flujo de aire del cuarto del conjunto generador. PASO 1: Determine del Conjunto Generador el Calor Emitido al Cuarto. El motor y el alternador emiten calor al cuarto del conjunto generador. En la Figura 6–43, este calor se identifica como QGS. Consulte la Hoja de Datos del Conjunto Generador para determinar la cantidad de calor, como se muestra en la Figura 6–44. Para el ejemplo del conjunto generador Cummins DFXX en standby mostrado en la Figura 6–44, QGS es 5530.0 BTU/min (5.9 MJ/min).

Figura 6–44. Ejemplo de Hoja de Especificación de Conjunto Generador DFXX

Figura 6–43. Calor Emitido al Cuarto del Conjunto Generador (QGS) PASO 2: Determine el Calor Emitido al Cuarto por el silenciador y la Tubería de Escape. El silenciador y la tubería de escape emiten calor al cuarto del conjunto generador, como aparece en la Figura 6–45. Use la Tabla 6–6 para estimar la cantidad. Para el sistema que aparece en la Figura 6 – 45, suponga que hay 10 pies de tubería de escape sin aislamiento de 5 pulgadas de diámetro (3 metros de 127 mm de diámetro) y un silenciador sin aislamiento en el cuarto del conjunto generador. De la Tabla 6–6, se puede determinar el calor irradiado de la tubería (QP) y el silenciador (QM):

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Figura 6–45. Calor Emitido al Cuarto por el silenciador y la Tubería de Escape Note que los valores dados en la Tabla 6–6 y las ecuaciones del ejemplo son para tubería de escape y silenciadores sin aislamiento. Cummins recomienda aislar la tubería de escape y los silenciadores para reducir la cantidad de calor irradiado al cuarto. Los paquetes de radiador montados en el conjunto

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suministrados de planta están diseñados y desarrollados bajo la suposición que la tubería de escape estará protegida / aislada. Como regla de dedo, para los sistemas aislados1, use el 30% de los valores de calor dados en la Tabla 6–6. Aislar los múltiples de escape y turbocargadores del motor puede causar daños. Además, el aislamiento rígido no se puede usar en las juntas de expansión. Para obtener detalles adicionales, vea la sección Sistema de Escape de este manual o póngase en contacto con el distribuidor Cummins local para acceder al AEB 60.05. La tubería de escape y los silenciadores deben aislarse. Los múltiples de escape y los turbocargadores del motor no deben ser aislados. El aislamiento rígido no se debe usar en las juntas de expansión.

Tabla 6–6. Calor Estimado Irradiado de Tubería de Escape y Mofles15 PASO 3: Determine el Calor Emitido al Cuarto por Otras Fuentes de Calor

PASO 4: Calcule el Calor Total Emitido al Cuarto de Todas las Fuentes Para encontrar el calor total emitido al cuarto del conjunto generador, sume todos los valores de los pasos 1–3:

Para el sistema del ejemplo,

PASO 5: Determine la Máxima Elevación de Temperatura Aceptable del Cuarto Para determinar la elevación de temperatura máxima del cuarto del conjunto generador primero determine la temperatura máxima en el exterior (MAX TEXTERIOR) y la temperatura del cuarto máxima aceptable (MAX TCUARTO). La temperatura máxima exterior es la temperatura máxima posible en la región geográfica. Idealmente, esta temperatura se mide cerca de la entrada de aire del cuarto del conjunto generador. Las temperaturas cerca de las edificaciones pueden ser significativamente mayores que las temperaturas en espacios abiertos. La temperatura máxima exterior debe medirse cerca de la entrada de aire.

Otras fuentes incluyen el conmutador, bombas, compresores, iluminación, calor solar a través de las ventanas y cualquier otro equipo que produzca calor. En las siguientes ecuaciones, este calor se identifica como QAUX.

Para determinar la temperatura del cuarto máxima aceptable, consulte los códigos de edificación, ordenamientos locales, especificaciones de detección de incendios, máxima temperatura de operación del conjunto generador antes del derrateo por altitud, capacidad del sistema de enfriamiento y otros factores. Recuerde que el conjunto generador puede no ser el equipo más sensible a la temperatura en el cuarto. Las temperaturas del cuarto máximas aceptables se pueden definir con los límites de operación del otro equipo.

Para el sistema del ejemplo, suponga que no existen fuentes de calor adicionales en el cuarto del conjunto generador.

La elevación de temperatura del cuarto del conjunto generador máxima aceptable es:

El calor de otras fuentes se debe considerar en el diseño del sistema de ventilación.

T = MaxTCUARTO – Max TEXTERIOR 15 Los empleados de Cummins pueden acceder al Reporte Técnico Cummins 9051-2005003 para obtener la documentación de estos valores.

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Para el sistema del ejemplo, suponga que el conjunto generador se localiza en una región donde la temperatura exterior máxima a la entrada del cuarto es de 90 ºF (32.2 ºC) y la temperatura del cuarto máxima aceptable es de 104 ºF (40 ºC). La elevación de la temperatura del cuarto del conjunto generador máxima aceptable es: T= 104 ºF – 90 ºF= 14 ºF o ?T= 40 ºC – 32.2 ºC= 7.8 ºC

QTOT = calor total emitido al cuarto (paso 4); BTU/min (MJ/min) cp = calor específico; 0.241 BTU/lb/ºF (1.0 x 10-3 MJ/kg/ºC) ÄT = elevación de temperatura del cuarto del conjunto generador (paso 5); ºF (ºC) d = densidad del aire; 0.0750 lb/ft3 (1.20 kg/m3). Para el sistema del ejemplo, VCUARTO =

8421 BTU / min =33278 cfm (0.241BTU / (14 ºF)(0.075 lb/ ft3) lb • ºF

O VCUARTO =

8421 BTU / min =33278 cfm (1.0x10-3MJ / (7.8 ºC)(1.20 kg/ m3) kg • ºC

Luego, sume este valor al requerimiento de aire de combustión del Paso 6 para determinar el flujo de aire total requerido: VTOT = VCUARTO + VCOMB Figura 6–46. Temperaturas del Cuarto y el Ambiente Máximas Aceptables PASO 6: Determine el Flujo de Aire Requerido para Combustión

Para el sistema del ejemplo, VTOT = 33278cfm + 1226cfm=34504cfm

o

VTOT = 944m3 / min+34.7m3 / min =979m3/ min

Encuentre el flujo de aire requerido para combustión en la Hoja de Datos del Conjunto Generador, como aparece en la Figura 6–47. Para el conjunto generador Cummins DFXX en standby del ejemplo mostrado, este valor es 1226.0 cfm (34.7 m3/min). PASO 7: Calcule el Flujo de Aire Total Requerido a través del Cuarto del Conjunto Generador. Primero, el flujo de aire requerido para proveer la elevación de temperatura diseñada del cuarto se calcula: VCUARTO =

QTOT (c p )( T)(d)

Donde VCUARTO = flujo de aire de ventilación forzada mínima; cfm (m3/min)

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Figura 6–47. Ejemplo de la Hoja de Especificaciones del Conjunto Generador DFXX

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PASO 8: Ajuste el Flujo de Aire por Altitud La densidad del aire disminuye al aumentar la altitud. Un conjunto generador que opera a una gran altitud requiere de más flujo de aire volumétrico que un conjunto generador que opera al nivel del mar para mantener el flujo de masa de aire equivalente. Aumente el flujo de aire del Paso 7 un 3% por cada 1000 pies (305 metros) arriba del nivel del mar para mantener una ventilación adecuada. Use la siguiente ecuación:

Figura 6–48. Ejemplo de Hoja de Especificaciones del Conjunto Generador DFXX Donde VADJ = flujo de aire ajustado por la altitud; cfm (m3/min) Alt = altitud en el sitio de la instalación; ft (m) AltREF = altitud de referencia; 1000 ft (305 m) VTOT = flujo de aire total requerido en el Paso 7; cfm (m3/min).

Compare el requerimiento de flujo de aire total (VADJ) obtenido en el Paso 8 con el valor del “Flujo de Aire del Sistema de Enfriamiento” de la información técnica del conjunto generador.

Suponga que el sistema del ejemplo se va a instalar a una altitud de 5000 pies (1524 metros).

Este valor final (VADJ) es el flujo de aire real requerido en las condiciones del sitio. Los proveedores de equipo de ventilación pueden requerir detalles adicionales para especificar el equipo apropiado para la instalación. PASO 9: Determine los Requerimientos del Ventilador de Ventilación Auxiliar Si el conjunto generador tiene un radiador y ventilador instalado en planta, obtenga los valores de “Aire de Enfriamiento del Radiador” o “Flujo de Aire del Sistema de Enfriamiento” de la Hoja de Datos del Conjunto Generador. Este es el flujo de aire que el ventilador montado en el conjunto proveerá. Para el ejemplo de conjunto generador Cummins DFXX en standby mostrado en la Figura 6–48, este valor es 22700.0 cfm (642.4 m3/min).

Si VADJ es menor que el valor de “Aire de Enfriamiento del Radiador”, el ventilador montado en el conjunto proveerá más flujo de aire de ventilación que el necesario y no se requiere de ventiladores auxiliares. Esto supone que la restricción de flujo de aire total está dentro de los límites. (Vea Restricción del Flujo de Aire, página 6–76). Si VADJ es mayor que el valor de “Aire de Enfriamiento del Radiador”, el ventilador montado en el conjunto no proveerá el flujo de aire de ventilación necesario y se requerirá de ventiladores auxiliares. Los ventiladores auxiliares deben compensar la diferencia de flujo de aire entre VADJ y el valor del “Flujo de Aire del Sistema de Enfriamiento”. El ventilador auxiliar debe dimensionarse y localizarse de tal manera que complemente el ventilador montado en el conjunto y no competir con él por aire. Si el sistema de ejemplo estuviera equipado con un radiador y ventilador instalado en planta, VADJ = 39680 cfm (1126 m3/min) es mayor que el valor de “Aire de Enfriamiento del Radiador” de 22700.0 cfm (642.4 m3/min), por lo que se requerirán ventiladores auxiliares para el cuarto del conjunto generador. Estos ventiladores necesitarían entregar 39680 cfm – 22700 cfm = 16980 cfm (1126 m3/min – 642.4 m3/min = 483.6 m3/min).

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Nota: Este ejemplo presenta circunstancias extremas. En la mayoría de las aplicaciones, los ventiladores montados en el conjunto podrán proveer el flujo de aire requerido. Sin embargo, estos cálculos deben hacerse para verificar que el ventilador es el adecuado. Si el conjunto generador no tiene un radiador y ventilador instalados en planta, los ventiladores instalados en el cuarto del conjunto generador se requerirán para proporcionar el flujo de aire total calculado en el Paso 8. Si el sistema del ejemplo no estuviera equipado con un radiador y ventilador instalados en planta, los ventiladores instalados en el cuarto del conjunto generador necesitarían proveer 39680 cfm (1126 m3/min) de flujo de aire.

Figura 6 – 49. Ejemplo de Sistema de Ventilación para Radiador y Ventilador Instalado en fabrica

Requerimientos del Diseño de Entrada y Salida de la Ventilación del Cuarto Las entradas y salidas del cuarto deben aceptar el flujo de aire total a través del cuarto. Si el conjunto generador tiene un radiador y ventilador instalado de fabrica, el flujo de aire total a través del cuarto del conjunto generador es el flujo de aire de ventilación requerido en el Paso 8 antedicho (VADJ) o el “Flujo de Aire del Sistema de Enfriamiento” del Paso 9, lo que sea mayor. Un sistema de ejemplo aparece en la Figura SIN TÍTULO. Si el conjunto generador no tiene un radiador y ventilador instalado de fabrica, el flujo de aire total a través del cuarto del conjunto generador es el flujo de aire de ventilación requerido del Paso 8 anterior (VADJ). Un sistema de ejemplo aparece en la Figura 6–50.

Figura 6–50. Ejemplo de Sistema de Ventilación de Enfriado Remoto con Radiador y Ventilador No Instalado en fábrica. (NOTA: el sistema de enfriamiento no aparece en esta ilustración)

Calculando el Área de Flujo Efectiva de Entrada/Salida La velocidad del aire debe estar limitada a 500 – 700 pie/minuto (2.5 – 3.6 metros por segundo) para evitar el ingreso de la lluvia / nieve. Para instalaciones con louvers, infórmese con el fabricante de los louvers de los límites de velocidad del aire.

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Típicamente, limitar la velocidad del aire a 500 – 700 pie/minuto (2.5 – 3.6 metros/segundo) ayuda a evitar que la lluvia y la nieve entren al cuarto del conjunto generador. Para instalaciones con louvers, asegúrese de revisar con el fabricante de los louvers para obtener los requisitos de velocidad del aire. Los louvers o pantallas en las aberturas de entrada y salida de aire restringen el flujo de aire y varían ampliamente en el desempeño. Un ensamble de louvers con deflectores angostos, tiende a tener más restricción que uno de deflectores amplios. Debe usarse el área abierta efectiva especificada por el fabricante de la persiana o pantalla. Se puede calcular el área de flujo efectiva requerida de la entrada y/o salida:

Donde

A = área de flujo efectiva; ft2 (m2) V = flujo volumétrico; cfm (m3/min) S = velocidad del aire; ft/min (m/min).

Para el sistema del ejemplo de la parte 1, suponga que se usan persianas de entrada y salida y el fabricante de persianas exige que la velocidad del flujo de aire se limite a 400 pies/minuto (122 metros/minuto).

Se requerirán louvers con un área de flujo efectivo de 99.2 ft2 (9.2 m2). Guías para el Diseño de Entrada y Salida Estos requerimientos y recomendaciones ayudan a entregar la cantidad de aire requerida por el conjunto generador y mantener la integridad del sistema. Las entradas y salidas se localizarán de tal manera que el aire fluya a través de todo el conjunto generador desde el extremo del alternador hasta el extremo del radiador. El aire de ventilación se tomará directamente del exterior y se descargará directamente al exterior. Los ductos de descarga del radiador tendrán apoyos independientes.

La entrada y salida no se deben localizar en el mismo muro. La entrada no debe localizarse cerca de la salida de los gases de escape. Las salidas deben localizarse tan altas como sea posible y las entradas tan bajas como sea posible, mientras que mantienen el flujo de aire fresco a través de todo el conjunto. La salida debe localizarse en el lado a favor del viento dominante del edificio. Las vistas “superiores” de distribuciones del cuarto recomendadas, aceptables e inaceptables se muestran en la Figura 6–51. Las vistas “laterales” de vistas de la distribución del cuarto recomendadas e inaceptables aparecen el la Figura 6–52. NOTA: Para conjuntos generadores con paquetes de radiador montado en el conjunto suministrado en planta, no es posible localizar la salida en lo alto del cuarto. La distribución recomendada en la Figura 6 – 52 se aplica sólo a los sistemas enfriados remotos. Presión Negativa en el Cuarto del Conjunto Generador El sistema de ventilación se diseñará para lograr una operación aceptable con todas las puertas de entrada / servicio cerradas. Todas las puertas permanecerán cerradas durante la operación del conjunto generador para mantener el flujo de ventilación diseñado. El equipo de combustión adicional no se debe localizar en el cuarto del conjunto generador. El sistema de ventilación puede causar una ligera presión negativa en el cuarto del conjunto generador. Se recomienda que equipo de combustión como las calderas de calefacción del edificio no se localicen en el cuarto del conjunto generador debido a la posibilidad de una presión negativa. Si esto es ineludible, se debe examinar la posibilidad de tener impactos en el desempeño del sistema de enfriamiento y otros efectos negativos como el contraflujo de tubo. Se pueden requerir aberturas y/o ductos mayores de entrada al cuarto y ventiladores de presurización, etc. extra grandes, para reducir la presión negativa a un nivel aceptable. Sin importar la presión en el cuarto del conjunto generador, siempre debe ser posible para el personal abrir las puertas del cuarto en caso de emergencia. Rev. mayo 2010

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potencia nominal. Este valor debe ser positivo y no exceder las 3 pulgadas de agua (0.75 kPa). Líneas excesivamente largas pueden causar una sobre-presurización del respiradero del motor. Se puede requerir de una ruta más corta o un diámetro mayor. Restricción del Flujo de Aire Para paquetes de radiador / ventilador montados en el conjunto generador, la restricción del flujo de aire total del cuarto del conjunto generador no deben exceder el valor máximo mencionado. Figura 6–51. Vistas “Superiores” de Distribuciones del Cuarto del Conjunto Generador

Si se usa un radiador/ventilador montado en el conjunto, la restricción de flujo de aire total del cuarto del conjunto generador no puede exceder el valor mencionado en la información técnica del conjunto generador. Vea la Figura 6–53. Para el ejemplo de conjunto generador DFXX, este valor es de 0.50 pulg H2O (124.50 Pa).

Figura 6–52. Vistas “Laterales” de Distribuciones del Cuarto del Conjunto Generador Ventilación del cárter del Motor La línea del respiradero del cárter del motor será ruteada de tal manera que las emanaciones de vapor no obstruyan el equipo. Si se modifica el respiradero del motor, la presión debe medirse a la potencia nominal. La presión debe ser positiva pero no exceder las 3 pulgadas de agua (0.75 kPa). Los sistemas de ventilación del respiradero del cárter del motor abiertos dejan escapar vapores al cuarto del conjunto generador. Estos vapores contener vapores de aceite. La línea del respiradero debe dirigirse de tal manera que las emanaciones de vapor no puedan obstruir el núcleo del radiador, alternador, filtro de aire o cualquier otro equipo que pueda ser sensible al vapor de aceite. El potencial de contaminación ambiental también debe considerarse cuando oriente la línea. Los puntos bajos o bajadas en la línea del respiradero no se permiten y la línea debe protegerse del congelamiento. La línea del respiradero no debe agregar una restricción significativa al sistema. Si se modifica el respiradero, la presión del cárter debe medirse a

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Figura 6–53. Ejemplo de la Hoja de Especificaciones del Conjunto Generador DFXX. Las entradas y salidas del cuarto del conjunto generador causan restricción del flujo de aire. Vea la Figura 6–54. La restricción de entrada es la caída de presión señalada como PI en la Figura 6–54. La restricción de salida es la caída de presión a través de la salida y cualquier ducto instalado, marcada como PO en la Figura 6–54. La suma de estos dos valores debe ser menor que la restricción máxima permitida mencionada en la información técnica del conjunto generador: PI + PO < Restricción Max Estática. (de la Hoja de Datos del Conjunto Generador).

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Si la restricción total del sistema excede la máxima permitida, resulta en una reducción del flujo de aire. La reducción del flujo de aire evita que el sistema de enfriamiento rinda a su temperatura ambiente nominal. El sobrecalentamiento y el apagado del motor podrían ser posibles. Los detalles de desempeño del sistema de enfriamiento adicional de un modelo del conjunto generador se pueden encontrar en Sistema de enfriamiento en la Hoja de Datos. Considere el ejemplo que aparece en la Figura 6–55. Suponga un ejemplo de un conjunto generador en standby de 50 Hz que se instala en un cuarto con una restricción total de flujo de aire de 0.25 in de agua (6.4 mm de agua). Para un sistema mostrado de 50 ºC ambiente, la capacidad ambiental real de este sistema es de 47 ºC. Los datos de caída de presión para las entradas, salidas, louvers, amortiguadores, ductos, etc., deben obtenerse del fabricante para los flujos de volumen predichos. Para las instalaciones en Norte América, se requiere consultar las publicaciones de la ASHRAE (Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado, por sus iniciales en inglés) para obtener las recomendaciones sobre el diseño de ductos si ductos de aire son requeridos. Una vez que todo el equipo está instalado en el cuarto, la restricción del flujo de aire debe verificarse para garantizar que está dentro de los límites. Vea Restricción del Flujo de Aire en Verificación del Sistema, página 6–81.

Sistema de Enfriamiento de Radiador para Ambiente de 50 ºC

Figura 6 – 55. Ejemplo de Hoja de Datos del Sistema de Enfriamiento DXXX Si no se usa un radiador/ventilador montado en el conjunto, los ventiladores auxiliares deben entregar la cantidad de aire requerida contra las restricciones impuestas por las entradas y salidas para mantener la temperatura de diseño del cuarto. Consulte a los proveedores del equipo para obtener ayuda. Ventilando Múltiples Conjuntos Generadores Cada conjunto generador en una instalación de conjuntos múltiples recibirá la cantidad requerida de flujo de aire fresco. Para aplicaciones donde se instalan múltiples conjuntos generadores en el mismo cuarto, el sistema de ventilación debe diseñarse para que la cantidad de aire requerida fluya a través de cada conjunto generador. La meta en tales instalaciones es la de tener un flujo uniforme por todas las unidades. Existen varios métodos para lograr esto, incluyendo: Localización apropiada de las entradas y salidas del cuarto. Ductos. Con instalaciones de conjuntos múltiples, se requiere de más cuidado para asegurar que el aire de ventilación caliente expelido por un conjunto no recircule hacia la entrada de cualquier otro conjunto adjunto. Los ejemplos de buenos y malos diseños se muestran en la Figura 6–56. Operación de los Louvers Los louvers deben abrir inmediatamente con el arranque del conjunto generador para instalaciones de emergencia / en standby. En climas fríos, las persianas pueden abrir parcialmente sólo para admitir el aire de combustión al cuarto y modular para controlar la temperatura dentro del cuarto.

Figura 6–54. Restricción de flujo de aire de entrada y salida del cuarto.

Se espera que los conjuntos generadores usados para potencia de emergencia o en standby se dirijan a carga total

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inmediatamente sobre el arranque. Para estas situaciones, asegúrese que las persianas o louvers estén abiertas y permitan el flujo de aire total tan pronto como el conjunto arranque. En climas fríos, o cuando el conjunto generador se opera o prueba bajo carga ligera o sin carga, el flujo pleno de aire a través del sitio puede resultar en un sobre-enfriamiento. En estas instancias, las persianas pueden controlarse termostáticamente para mantener la temperatura del cuarto a un nivel aceptable y permitir el enfriamiento apropiado. Tenga cuidado de no crear una presión negativa en el cuarto del conjunto generador que pueda ser un peligro para la salud del personal que trabaje en el cuarto del conjunto generador. Para operación en clima frío el aire de ventilación se puede recircular para modular la temperatura dentro del cuarto del conjunto generador. Esto ayuda a que el conjunto generador se caliente más rápido y mantenga la temperatura del combustible más alta que el punto de nebulización. Este sistema de recirculación debe controlarse termostáticamente para mantener la temperatura apropiada en el cuarto. Vea la Figura 6–57.

Figura 6–57. Sistema de Recirculación del Cuarto Muros de Bloqueo Si se instala un muro de bloqueo, debe localizarse a una distancia del edificio no menor a 1 X la altura de la persiana de descarga. Para obtener un desempeño óptimo, el muro debe localizarse aproximadamente a 3 X la altura de la persiana de descarga lejos del edificio. Se incluirá un deflector de desviación y drenaje en cualquier instalación de muro de bloqueo.

Operación de las Persianas

Figura 6–58. Muro de Bloqueo y Deflector de Desviación

Figura 6–56. Instalación de Múltiple de Conjuntos Generadores

Los muros de bloqueo se pueden construir para evitar que el viento entre a la salida de ventilación. Vea la Figura 6–58. El muro de bloqueo debe localizarse de la salida a una distancia cuando menos igual a la salida del radiador. El mejor desempeño se logra a una distancia de aproximadamente 3 veces la salida de aire del radiador. Se debe usar un deflector de desviación para ayudar a reducir que el agua de lluvia entre al cuarto del conjunto generador. Filtrado del Aire de Ventilación El cuarto del conjunto generador debe mantenerse sin suciedad o desechos. El aire de ventilación que se contamina con polvo,

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fibras, sal u otros químicos o materiales puede requerir de filtros especiales en el sistema de ventilación del cuarto, motor o alternador. Si se usan filtros, se debe considerar su restricción al flujo de aire. Para conjuntos generadores con radiadores montados de fabrica, la restricción del filtro debe incluirse en el cálculo de la restricción del flujo de aire total. La restricción total, incluyendo los filtros, debe permanecer debajo de la restricción total permitida mencionada en la información técnica del conjunto generador. (Vea Restricción del Flujo de Aire, página 6–76). Si se instalan filtros para el sistema de ventilación, debe haber un sistema para detectar filtros tapados en el lugar. Si se usan filtros, deben existir medidas para monitorear su condición y detectar filtros tapados. Los indicadores de caída de presión se pueden instalar en el sistema de ventilación del cuarto. Otras soluciones también pueden ser aceptables.

3. Mida la temperatura del aire exterior en el mismo punto que se aplicó en el Paso 5 (de Determinar los Requerimientos de Flujo de Aire, página 6 – 66). 4. Calcule la diferencia de temperatura entre el exterior y el cuarto del conjunto generador. 5. Verifique que no se exceda la elevación de temperatura de diseño del cuarto. Si se excede la elevación de temperatura de diseño del cuarto, se requerirán más pruebas detalladas de las instalaciones o correcciones en el diseño del sistema. Restricción del Flujo de Aire Antes de poner en servicio el conjunto generador, la restricción del flujo de aire del cuarto debe medirse para confirmar que el sistema no excede la restricción de flujo de aire máxima permitida mencionada en la información técnica del conjunto generador. La restricción de flujo de aire del cuarto debe medirse de acuerdo con la Figura 6–59 y la Figura 6–60.

Altitud y Temperatura Ambiente La altitud y la temperatura del sitio de la instalación afecta la densidad del aire que rodea el conjunto generador, lo cual a su vez afecta el desempeño del motor, alternador y el sistema de enfriamiento. Para obtener detalles adicionales, incluyendo un debate de la Temperatura Ambiente Limitante (LAT), vea las secciones Sistemas de Enfriamiento del Conjunto Generador y Condiciones Ambientales de este manual. Verificación del Sistema Sobre la instalación del sistema, se deben realizar pruebas de campo para asegurarse que se ha cumplido el criterio del diseño.

Figura 6–59. Medir la Restricción del Flujo de Aire

Elevación de la Temperatura dentro del Cuarto El siguiente procedimiento se puede utilizar para comparar la elevación de la temperatura real contra la diseñada del cuarto: 1. Opere el conjunto generador a plena carga (un factor de potencia de 1.0 es aceptable) lo suficiente para que la temperatura del refrigerante y del aceite del motor se estabilicen. Esto toma aproximadamente 1 hora. 2. Con el conjunto generador aún operando a carga nominal, mida la temperatura del aire del cuarto del conjunto generador a la entrada del filtro de aire.

Figura 6–60. Medir la Restricción del Flujo de Aire

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Guías Generales La ventilación del cuarto del generador es necesaria para sacar el calor irradiado por el motor, alternador y otro equipo generador de calor en el cuarto del generador, así como para sacar vapores de escape potencialmente peligrosos y para proveer aire de combustión. Un mal diseño del sistema de ventilación conduce a altas temperaturas ambiente alrededor del conjunto generador que pueden causar una mala eficiencia de combustible, mal desempeño del conjunto generador, falla prematura de los componentes y sobrecalentamiento del motor. También da como resultado malas condiciones de trabajo alrededor de la máquina. La selección de los lugares para la ventilación de admisión y escape es crítica para la operación apropiada del sistema. Idealmente, la admisión y el escape permiten que el aire de ventilación pase por todo el cuarto del generador. Los efectos de los vientos dominantes deben tomarse en consideración cuando se determina el lugar del aire de escape. Estos efectos pueden disminuir seriamente el desempeño del radiador montado en el patín. Si existe alguna pregunta respecto a la velocidad y dirección del viento, se pueden usar muros de bloqueo para evitar que el viento entre por la salida del aire de escape del motor (Vea la Figura 6–61). También se debe tener cuidado de evitar que la ventilación entre a la región de recirculación de un edificio que se forma debido a la dirección del viento dominante.

Tabla 6–7. Puntos de Congelamiento y Ebullición vs. Concentración de Anticongelante

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Figura 6–61. Enfriamiento de Radiador Montado en fabrica El aire de ventilación que está contaminado con polvo, fibras u otros materiales puede requerir de filtros especiales en el motor y/o alternador para permitir la operación y enfriamiento apropiados, particularmente en aplicaciones de potencia primaria. Consulte a la fabrica para obtener información sobre el uso de conjuntos generadores en ambientes que incluyen contaminación química. Los sistemas de ventilación del cárter pueden emitir aire con aceite al cuarto del conjunto generador. El aceite puede luego depositarse en los radiadores u otro equipo de ventilación, impidiendo su operación. El uso de trampas del respiradero o ventear hacia el exterior es la mejor práctica. Se debe poner atención a la velocidad del aire de admisión que se lleva al cuarto del conjunto generador. Si el flujo de aire es muy alto, los conjuntos generadores tienden a jalar lluvia y nieve al cuarto del conjunto generador cuando están operando. Una meta de un buen diseño es la de limitar la velocidad del aire entre 500–700 ft/min (150–220 m/min). En climas fríos el aire de escape del radiador puede recircularse para modular la temperatura del aire ambiente en el cuarto del conjunto generador. Esto ayuda al conjunto generador a calentarse más rápido y ayuda a mantener las temperaturas del combustible más altas que el punto de nebulización. Si se usan amortiguadores de recirculación, deben diseñarse para “falla cerrados”, con los amortiguadores de escape principales abiertos, para que el conjunto generador pueda continuar operando cuando se requiera. Los diseñadores deben estar conscientes que la temperatura de operación del cuarto del conjunto generador estará muy cercana a la temperatura al aire libre y no tender la tubería de agua a través del cuarto o protegerla contra la conelación. Rev. mayo 2010


Al fluir el aire de ventilación por el cuarto del equipo, gradualmente aumenta su temperatura, particularmente al desplazarse por el conjunto generador. Vea la Figura 6–62. Esto puede llevar a que haya confusión en cuanto a las capacidades de temperatura del conjunto generador y de todo el sistema. La práctica de Cummins Power Generation es la de valorar el sistema de enfriamiento basándose en la temperatura ambiente alrededor del alternador. La elevación de temperatura dentro del cuarto es la diferencia entre la temperatura medida en el alternador y la temperatura al aire libre. La temperatura del núcleo del radiador no impacta el diseño del sistema, porque el calor del radiador se desplaza directamente fuera del cuarto del equipo. La meta de un buen diseño para aplicaciones en standby es la de mantener el cuarto del equipo a no más de 125 ºF (50 ºC). Sin embargo, limitar la temperatura del cuarto del conjunto generador a 100 ºF (40 ºC) permite que el conjunto generador se provea con un paquete de radiador montado en el patín más pequeño y menos caro y eliminar la necesidad de bajar la potencia del motor debido a las elevadas temperaturas del aire de combustión16. Asegúrese que las especificaciones del diseño para el conjunto generador describan completamente las suposiciones utilizadas en el diseño del sistema de ventilación para el conjunto generador. La verdadera pregunta luego se convierte en “¿Cuál es la temperatura máxima del aire exterior cuando se le pide al conjunto generador que opere?” Esta es sencillamente una pregunta de la temperatura ambiente máxima en la región geográfica donde se instala el conjunto generador. En algunas áreas del norte de los Estados Unidos por ejemplo, la temperatura máxima es posible que no exceda los 90 ºF. entonces, un diseñador podría seleccionar los componentes del sistema de ventilación basándose en una elevación de temperatura de 10 ºF con un sistema de enfriamiento de 100 ºF o basándose en una elevación de temperatura de 35 ºF con un sistema de enfriamiento del generador de 125 ºF.

La clave de una operación apropiada del sistema es la de estar seguros que se tomen las decisiones con cuidado de la temperatura de operación máxima y de la elevación de temperatura y que el fabricante del conjunto generador diseñe el sistema de enfriamiento (no sólo el radiador) para las temperaturas y ventilación requeridas. El resultado de un diseño del sistema inapropiado es que el conjunto generador se sobrecaliente cuando las temperaturas ambiente y la carga en el conjunto generador sean altas. A menores temperaturas o niveles de carga menores el sistema puede operar apropiadamente.

Figura 6–62. Temperatura de Aire Típica que Rodea a un generador en Operación Cálculos para el Flujo de Aire El flujo de aire requerido para mantener una elevación de temperatura específica dentro del cuarto del generador se describe con la fórmula:

Donde: m = Flujo de masa de aire que entra al cuarto; ft3/min (m3/min) Q = Calor rechazado al cuarto del Generador y otras fuentes de calor; BTU/min (MJ/min) cp = Calor específico a presión constante; 0.241 BTU/lb - ºF (1.01 x 10 -3 MJ/kg - ºC). T = Elevación de temperatura en el cuarto del conjunto generador sobre la ambiente exterior; ºF (ºC). D = Densidad del aire; 0.0754 lb/ft3 (1.21 kg/m3). Lo cual se puede reducir a:

16 Revise los datos del fabricante del motor para obtener información sobre la práctica de bajar la potencia para un motor específico. La información sobre los productos Cummins Power Generation está en el Power Suite.

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o:

El flujo de aire total requerido en el cuarto es el valor calculado de esta ecuación, más el aire de combustión requerido por el motor17. En este cálculo los factores principales obviamente son el calor irradiado por el conjunto generador (y otro equipo en el cuarto) y la elevación temperatura máxima permisible. Como la disipación de calor al cuarto está fundamentalmente relacionada a los kW del conjunto generador, y esa capacidad está controlada por la demanda de carga eléctrica del edificio, la mayor decisión a tomar por el diseñador con relación a la ventilación es la elevación de temperatura máxima permisible dentro del cuarto. Prueba de Campo de los Sistemas de Ventilación Puesto que es difícil probar la operación apropiada, un factor para tener en cuenta en la prueba del sistema es la elevación de temperatura en el cuarto bajo condiciones de operación reales vs la elevación de temperatura de diseño. Si la elevación de temperatura a plena carga y la baja temperatura ambiente son como se predijo, es más probable que opere correctamente a ambientes y niveles de carga más altos. El siguiente procedimiento se puede usar para la calificación preliminar del diseño del sistema de ventilación: 1. Opere el conjunto generador a plena carga (un factor de potencia de 1.0 es aceptable) lo suficiente para que se estabilice la temperatura del refrigerante del motor. Esto tomará aproximadamente 1 hora. 2. Con el conjunto generador aún operando a carga nominal, mida la temperatura de aire ambiente del cuarto del conjunto generador en la entrada del filtro de aire. 3. Mida la temperatura del aire exterior (en la sombra). 4. Calcule la diferencia de temperatura entre la exterior y la del cuarto del conjunto generador. 5. Verifique que la elevación de temperatura de diseño del cuarto del generador y la temperatura máxima del tanque superior del motor no se excedan.

17 Los datos requeridos para los cálculos de conjunto generadores Cummins Power Generation se pueden encontrar en el Cummins Power Suite. Puede haber diferencias significativas en las variables usadas en estos cálculos para productos de varios fabricantes.

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Si se excede la elevación de temperatura de diseño o la del tanque superior, se requerirán más pruebas detalladas de las instalaciones o correcciones en el diseño del sistema para verificar el diseño apropiado del sistema. Ventilación del Radiador Montado en el Patín En esta configuración (Figura 6–61), el ventilador toma aire por las aberturas de aire de entrada en la pared opuesta y a través del conjunto generador y lo empuja a través del radiador el cual tiene bridas para conectar un ducto hacia el exterior del edificio. Considere los siguiente: La localización del cuarto del generador debe ser tal que el aire de ventilación se pueda tomar directamente del exterior y descargarse directamente al exterior del edificio. El aire de ventilación no debe tomarse de cuartos adyacentes. El escape debe también descargarse en el lado de descarga del aire del radiador del edificio para reducir la posibilidad que los gases de escape y el hollín entren al cuarto del generador con el aire de ventilación. Las aberturas de entrada y descarga del aire de ventilación deben localizarse o blindarse para minimizar el ruido del ventilador y los efectos del viento en el flujo de aire. Cuando se use, el blindaje de descarga debe localizarse a no menos de la altura del radiador de la abertura de ventilación. El mejor desempeño se logra aproximadamente a 3 veces la altura del radiador. En áreas restringidas, los deflectores ayudan a reducir la restricción causada por las barreras agregadas al sistema. Cuando se usan éstas, tome medidas para que la precipitación se descargue de tal forma que no entre al cuarto del generador. El flujo de aire a través del radiador normalmente es suficiente para la ventilación del cuarto del generador. Vea el ejemplo de cálculo (en Cálculos del Flujo de Aire en esta sección) para obtener el método de determinar el flujo de aire requerido para satisfacer las especificaciones de elevación de temperatura dentro del cuarto. Consulte la Hoja de Especificaciones del conjunto generador recomendado para el flujo de aire de diseño a través del radiador y la restricción de flujo de aire permisible. No se debe exceder la restricción de flujo de aire permisible. La presión estática (restricción del flujo de aire) debe medirse, como aparece en las Figuras 6–61, 6–63 y 6–64, para Rev. mayo 2010


confirmar, que el sistema no sea muy restrictivo antes de poner en servicio el conjunto generador. Esto es especialmente cierto cuando el aire de ventilación se suministra y descarga a través de ductos largos, parrillas restrictivas, mallas y persianas. La regla de dedo para dimensionar las entradas y salidas de aire de ventilación se han aplicado o hasta publicado en el pasado pero más recientemente se han abandonado. Debido a la gran variación en el desempeño de las persianas y las crecientes demandas en instalaciones por el espacio, ruido, etc. estas reglas de dedo han probado no ser confiables en el menor de los casos. Generalmente los fabricantes de louvers y persianas tienen tablas de restricción de la persiana vs el flujo de aire requerido. Estas gráficas combinadas con el diseño del ducto y cualquier otra restricción se pueden comparar fácilmente con las especificaciones publicadas para el conjunto generador y así obtener un método confiable de determinar los niveles de restricción aceptables. Para instalaciones en Norte América, consulte las publicaciones de la ASHRAE (Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado) para ver las recomendaciones sobre el diseño de ductos si se requieren para la aplicación. Fíjese que el ducto de entrada debe manejar el flujo de aire de combustión (vea la Hoja de Especificaciones) así como el flujo de aire de ventilación y deben dimensionarse correspondientemente. Las persianas louvers y mallas en las aberturas de entrada y salida de aire restringen el flujo de aire y varían ampliamente en su desempeño. Un ensamble de persianas con deflectores juntos, por ejemplo, tiende a ser más restrictivo que uno con deflectores separados, debe usarse el área abierta efectiva especificada por el fabricante de persianas o mallas. Como el ventilador del radiador causa una ligera presión negativa en el cuarto del generador, se recomienda que el equipo de combustión como las calderas de calefacción del edificio no se localicen en el mismo cuarto que el conjunto generador. Si esto es inevitable, es necesario determinar si existirán efectos nocivos, como el contra flujo y proporcionar los medios (aberturas y/o ductos de entrada al cuarto extra grandes, ventiladores de presurización, etc.) para reducir la presión negativa a niveles aceptables. En climas más fríos, se deben usar amortiguadores automáticos para cerrar las aberturas de entrada y salida de aire para reducir la pérdida de calor del cuarto del generador cuando el conjunto generador no está operando. Se debe

usar un amortiguador termostático para recircular una porción del aire de descarga del radiador para reducir el volumen de aire frío que entra al cuarto cuando el conjunto está funcionando. Los amortiguadores de entrada y salida deben abrir completamente cuando el conjunto arranca. El amortiguador de recirculación debe cerrar completamente a los 60 ºF (16 ºC). Aparte de recircular el aire de descarga del radiador al cuarto del generador en climas más fríos, todo el aire de ventilación debe descargarse directamente al exterior del edificio. No debe usarse para calentar algún espacio más que el cuarto del generador. Se debe contar con un conector de ducto flexible en el radiador para evitar la recirculación del aire caliente alrededor del mismo, para absorber el movimiento y vibración del conjunto generador y evitar la transmisión de ruido. Nota: Los adaptadores de ducto o tolvas del radiador pueden no estar diseñados para soportar peso o estructura más allá del adaptador de ducto flexible. Evite poner peso/equipo adicional en el adaptador del ducto o tolva del radiador sin un suficiente análisis de la resistencia y considerar la vibración. Típicamente un conjunto generador con un radiador montado en el patín está diseñado para tener la capacidad de enfriamiento a potencia plena en una temperatura ambiente de 40 ºC mientras trabaja contra una resistencia de flujo de aire de enfriamiento externa de 0.50 in CA (Punto A, Figura 6–64). La resistencia de flujo de aire externa es aquella causada por ductos, mallas, amortiguadores, persianas, etc. Se puede considerar la operación en temperaturas ambiente mayores a la temperatura de diseño (Punto B, Figura 6–64, por ejemplo) si la disminución de potencia es aceptable y/o la resistencia al flujo de aire de enfriamiento es menos que la resistencia bajo la cual la capacidad de enfriamiento se probó. (Menos resistencia quiere decir mayor flujo de aire por el radiador, compensando el efecto de la mayor temperatura del aire en la capacidad de enfriamiento del radiador). Se requiere de consultar muy de cerca con la planta para lograr una capacidad de enfriamiento del conjunto generador aceptable en una temperatura ambiente elevada.

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intercambiador de calor (Figura 6–65) o de radiador remoto debido a consideraciones de ruido o porque la restricción del flujo de aire por largos ductos sería mayor que la permitida para el ventilador del radiador impulsado por el motor. Considere lo siguiente: Figura 6–63. Instrumentación Recomendada para Medir la Restricción del Flujo de Aire

POR CIENTO DE CAPACIDAD NOMINAL Figura 6–64. Calcule la Capacidad de Enfriamiento en Ambientes Elevados

Se deben proveer ventiladores para la ventilación del cuarto del generador. Estos deben tener la capacidad para desplazar el flujo de aire requerido para la ventilación contra la restricción de flujo de aire. Vea el siguiente ejemplo de cálculo para obtener un método de determinar el flujo de aire requerido para la ventilación. Se debe dimensionar un ventilador del radiador remoto principalmente para enfriar el radiador. Dependiendo de su localización, pudiera también usarse para ventilar el cuarto del generador. El ventilador y las entradas de aire deben estar de tal manera que el aire de ventilación circule sobre el generador. En general, los sistemas de enfriamiento remotos tienen más cargas parásitas, por lo que en esas aplicaciones se dispone ligeramente de menos capacidad en kW del conjunto generador. Recuerde agregar las cargas parásitas a los requerimientos de carga total para el conjunto generador. Ejemplo de Cálculo de Flujo de Aire de Ventilación La Hoja de Especificaciones del conjunto generador recomendado indica que el calor irradiado al cuarto del conjunto generador (motor y generador) es de 4,100 BTU/min. El silenciador y el tubo de escape de 10 pies de 5 in de diámetro también se localizan dentro del cuarto del generador. Determine el flujo de aire requerido para limitar la elevación de temperatura de aire a 30 ºF. 1. Sume las entradas de calor al cuarto de todas las fuentes. La Tabla 6 – 8 indica que la pérdida de calor del tubo de escape de 5 in es de 132 BTU/min por pie de tubo y 2,500 BTU/min del silenciador. Sume las entradas de calor al cuarto como sigue:

Figura 6–65. Ventilación para un Sistema de Enfriamiento con Intercambiador de Calor Ventilación para Aplicaciones con Radiador Remoto o Intercambiador de Calor Se puede seleccionar un sistema de enfriamiento de

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Rechazo de calor del conjunto generador Calor del tubo de escape – 10 x 132 Calor del mofle Calor Total al Cuarto del Generador (BTU/min) Rev. mayo 2010

4,100 1,320 2,500 7,920


Tabla 6–8. Pérdidas de Calor de Tubos de Escape y Silenciadores Sin Aislamiento 2. El flujo de aire requerido a considerar por la disipación de calor en el cuarto es proporcional a la entrada total de calor dividida entre la elevación permitida de temperatura del aire al cuarto (Vea Ventilación antes en esta sección):

Suministro de Combustible Suministro de Combustible Diesel Los conjuntos generadores impulsados por motor generalmente se diseñan para operar con combustible diesel ASTM D975 número 2. Otros combustibles pueden ser adecuados para operación a corto plazo, si el combustible cumple las características de calidad y físicas descritas en la Tabla 6–9. Consulte el fabricante del motor para ver el uso de otros combustibles. Se debe tener cuidado en la compra de combustible y el llenado de los tanques para evitar el ingreso de suciedad y humedad al sistema de combustible diesel. La suciedad tapa los inyectores y causará el desgaste acelerado en los componentes finamente maquinados del sistema de combustible. La humedad puede causar corrosión y falla de estos componentes.

El tanque principal de combustible de un conjunto generador diesel puede ser un tanque de sub-base (montado bajo el patín del conjunto generador o un tanque de combustible remoto. Si el tanque de combustible principal está alejado del conjunto generador, se puede requerir un tanque intermedio (diario) para proveer apropiadamente al conjunto generador. Existen considerables diferencias en las capacidades del motor entre los proveedores, por lo que el diseño del sistema de combustible debe revisarse para el conjunto generador específico instalado en el sitio. La ventaja primaria de los tanques de combustible sub-base es que el sistema se puede diseñar y ensamblar en fábrica para minimizar el trabajo en el sitio. Sin embargo, puede no ser una selección práctica (o posible) basándose en los requisitos de capacidad del tanque de combustible principal y las limitaciones del código y la habilidad de acceso al tanque para rellenar. Cuando seleccione un tanque de combustible subbase, esté consciente que el sistema de control del conjunto generador y otros puntos de mantenimiento de servicio pueden elevarse a una altura poco práctica. Esto puede exigir el agregar estructuras a la instalación para permitir el servicio conveniente o para cumplir los requisitos de la operación. Debido a las limitaciones de las bombas de combustible mecánicas en la mayoría de los motores, muchas instalaciones que requieren de tanques principales (a granel) remotos, también requerirán de tanques intermedios (de día). El tanque principal puede estar sobre el sistema del generador, o debajo de él, y cada una de esas instalaciones requerirá de sistemas diversos en los diseños del tanque intermedio y del control de combustible. Las Figuras 6–66 y 6–67 ilustran sistemas típicos de suministro de combustible diesel.

Los conjuntos generadores diesel consumen aproximadamente 0.07 gal/hr por kW (0.26 l/hr por kW nominal) de combustible a plena carga, basado en su rango de emergencia / standby. Por ejemplo, un conjunto generador en standby de 1000 kW consume aproximadamente 70 gal/hr (260 l/hr) de combustible.

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Tabla 6–9. Especificaciones de Combustible Diesel

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Figura 6–66. Sistema de Suministro de Combustible Típico - Tanque de Suministro Arriba del Conjunto Generador

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Figura 6–67. Sistema de Suministro de Combustible Típico - Tanque de Suministro Abajo del Conjunto Generador

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Lo siguiente debe considerarse cuando se diseñe e instale cualquier sistema de suministro de combustible diesel: La capacidad, construcción, localización, instalación, venteo, tubería, prueba e inspección del tanque de suministro de combustible debe cumplir con todos los códigos aplicables y su interpretación local18. Los reglamentos ambientales locales generalmente requieren de una contención secundaria (llamada “bandeja de ruptura”, “dique” o “charola”) para evitar que el combustible que fugue pase al suelo o al sistema de drenaje. El área de contención secundaria normalmente incluye características para detectar y hacer sonar una alarma cuando el tanque principal esté fugando. La localización debe escogerse considerando la accesibilidad para llenarlo y si las líneas de suministro tengan que calentarse (en climas fríos). El tanque de suministro debe contener suficiente combustible para operar el conjunto el número prescrito de horas19 sin llenarlo. Los cálculos de dimensionamiento del tanque se puede basar en los consumos de combustible por hora, moderado con el conocimiento de que la operación a plena carga de la mayoría de los conjuntos generadores es rara. Otras consideraciones para el dimensionamiento del tanque incluyen la duración de las fallas de energía esperadas vs la disponibilidad de las entregas de combustible y la vida en almacén del combustible. La vida en almacén para el combustible diesel es de 1.5 a 2 años, cuando se le da mantenimiento apropiado. Los tanques de suministro de combustible deben ventilarse adecuadamente para evitar la presurización. Puede haber requisitos tanto primarios como de emergencia en un tanque, dependiendo de los códigos locales y las interpretaciones. También deben contar con medidas para drenar o bombear manualmente el agua y sedimento y tener cuando menos un espacio de expansión del 5 % para evitar el derrame cuando el combustible se caliente. La bomba de elevación de combustible, la bomba de transferencia del tanque diario o el asiento de la válvula de flotación deben protegerse de los desechos del tanque de suministro de combustible con un pre filtro o un depósito de sedimento con un elemento de malla de 100 a 120. Para sistemas de potencia de emergencia, los códigos pueden no permitir que el suministro de combustible se use para ningún otro propósito o pueden especificar un nivel de

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toma baja para otro equipo que garantice el suministro para el uso de energía de emergencia. El índice de Cetano del aceite para calefacción No. 2 no es lo suficientemente alto para el arranque confiable de los motores diesel en tiempo frío. Por lo tanto, se pudieran requerir de tanques de suministro por separado para la energía de emergencia y los sistemas de calefacción del edificio. Se deben proporcionar líneas de retorno de combustible por separado para el tanque diario o el tanque de suministro para cada conjunto generador en una instalación de conjuntos múltiples para evitar presurizar las líneas de retorno de los conjuntos inactivos. También, una línea de retorno no debe incluir un dispositivo de paso. El motor se dañaría si operara con la línea cerrada. Se requiere de un tanque diario siempre que la fricción del tubo y/o la elevación del tanque de suministro, bien sea abajo de la entrada de la bomba de combustible o arriba de los inyectores de combustible, cause una restricción excesiva de la entrada o retorno del combustible. Algunos modelos de conjuntos generadores están disponibles con un tanque diario montado en el patín o de sub-base integrado. NOTA: Donde los conjuntos generadores están en paralelo o deban satisfacer requerimientos de tiempo de arranque de emergencia corto, es un requisito que un tanque de combustible o deposito se localice de tal manera que el nivel más bajo posible no esté a menos de 6 pulgadas (150 mm) arriba de la entrada de la bomba de combustible. Esto evita que el aire se acumule en la línea de combustible mientras el conjunto no esté operando, eliminando el periodo durante el arranque cuando el aire se tiene que purgar. Hay opciones en algunos modelos para eliminar este requerimiento. Los límites de la temperatura del combustible del tanque diario se pueden exceder en algunas aplicaciones cuando el combustible caliente del motor se regresa al tanque diario. Al aumentar la temperatura del combustible, la densidad y lubricidad disminuyen, reduciendo la potencia máxima de salida y la lubricación de las partes que manejan el combustible 18 NOTA DEL CÓDIGO US: En Norte América, los Estándares NFPA No. 30 y No. 37 son típicos. 19 NOTA DEL CÓDIGO US: La NFPA110 define el número de horas requeridas de operación como la Clase de una instalación. Los requerimientos típicos son de 2 horas si es para el egreso de emergencia de un edificio, 8 horas para la duración de la mayoría de los apagones.

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como las bombas y los inyectores. Una solución es la de regresar el combustible al tanque de suministro en lugar de al tanque diario. Otros diseños pudieran requerir un enfriador para reducir la temperatura del combustible de retorno a un nivel seguro para regresarlo al tanque diario. Consulte al fabricante del motor para obtener más información sobre el motor usado y los requerimientos para el combustible de retorno20. La capacidad de la bomba de transferencia de combustible del tanque diario y la tubería de suministro deben dimensionarse sobre la base del flujo de combustible máximo indicado en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador. Use la Tabla 6–9 como una guía para la selección del combustible diesel para obtener el mejor desempeño. Todos los sistemas de combustible deben tener medidas para la contención del combustible si el tanque fuga y también para situaciones de derrames por “sobre-llenado”. Considere los medios para llenar los tanques manualmente si el sistema de llenado automático falla. La bomba de suministro del tanque principal puede ser de tipo doble para mejorar la confiabilidad del sistema. Los códigos contra incendio pueden incluir requerimientos específicos para el conjunto generador, como los medios para evitar el flujo de combustible al cuarto del conjunto generador si se detecta un incendio y los medios para regresar el combustible al tanque principal si ocurre un incendio en el cuarto del conjunto generador. Tubería de Combustible Diesel Las líneas de combustible diesel deben fabricarse de tubo de hierro negro. No se debe usar tubería y conexiones de hierro fundido y aluminio porque son porosos y pueden presentar fugas de combustible. No se deben usar líneas de combustible, conexiones y tanques galvanizados porque el recubrimiento es atacado por el ácido sulfúrico que se forma cuando el azufre en el combustible se combina con el condensado del tanque, resultando en desechos que pueden tapar las bombas y filtros de combustible. No se deben usar líneas de cobre porque el combustible se polimeriza (se hace viscoso) en la tubería durante la falta de uso en periodos prolongados y puede tapar los inyectores de combustible. También, las líneas de cobre son menos resistentes que el hierro negro y por lo tanto son más susceptibles a daños.

Nota: Nunca use líneas de combustible, conexiones o tanques galvanizados o de cobre. La condensación en el tanque y las líneas se combina con el azufre en el combustible para producir ácido sulfúrico. La estructura molecular de las líneas o tanques de cobre o galvanizados reacciona con el ácido y contamina el combustible. Se debe usar manguera flexible de combustible aprobada en todas las conexiones del motor para absorber el movimiento y la vibración del conjunto generador. La tubería de un tanque diario al motor debe tenderse “cuesta abajo” todo el tramo desde el tanque hasta el motor, sin vueltas por arriba del motor que puedan permitir que el aire quede atrapado en el sistema. La tubería del sistema de combustible debe sujetarse apropiadamente para evitar que se fatigue y se rompa debido a la vibración. La tubería no debe tenderse cerca de tubos de calefacción, cableado eléctrico o componentes del sistema de escape del motor. El diseño del sistema de tubería debe incluir válvulas en los lugares apropiados para permitir el aislamiento de los componentes del sistema para la reparación sin drenar todo el sistema de combustible. Los sistemas de tubería deben inspeccionarse regularmente por si tienen fugas y en su condición en general. El sistema de combustible debe limpiarse antes de operar el motor para sacar la suciedad y otras impurezas que pudieran dañar el motor. El uso de conexiones “T” en lugar de codos permite una limpieza más fácil del sistema de tuberías. Los datos del fabricante del motor indican las restricciones máximas de entrada y salida de combustible, el flujo de combustible máximo, el suministro y retorno así como el consumo de combustible. La Tabla 6–10 indica las medidas mínimas de manguera y tubo para las conexiones al tanque de suministro o diario cuando está dentro de 50 pies (15 metros) del conjunto y aproximadamente a la misma altura. La medida de la manguera y tubo debe basarse en el flujo de combustible máximo en lugar del consumo. Se recomienda ampliamente que las restricciones de entrada y retorno de combustible se revisen antes de que el conjunto generador se ponga en servicio.

20 En general, los motores Cummins pueden instalarse con el retorno de combustible conectado al tanque diario. La ubicación de la línea de retorno varía con el motor suministrado.

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La localización de la línea de retorno de combustible en el tanque diario es diferente dependiendo del tipo de motor usado. Algunos motores requieren que el combustible se regrese arriba del nivel máximo del tanque, otros requieren que el combustible se regrese al tanque por el fondo (o abajo del nivel mínimo del tanque). El fabricante del motor provee estas especificaciones. Las características importantes de los tanques diarios ya sea requeridas o deseadas incluyen: Tabla 6–10. Medidas Mínimas de Manguera y Tubo de Combustible; Hasta 50 Pies (15 metros) de Longitud Equivalente. Tanque de Combustible Sub-Base Cuando se monta un conjunto generador en un tanque de combustible sub-base, los aisladores de vibración deben instalarse entre el conjunto generador y el tanque de combustible. El tanque de combustible debe poder soportar el peso del conjunto y resistir las cargas dinámicas. Se requiere que el tanque se monte de tal manera que se cuente con un espacio de aire entre el fondo del tanque y el piso abajo para reducir la corrosión y permitir la inspección visual por fugas. Tanques Diarios Cuando en la aplicación se requiera un tanque diario intermedio, típicamente se dimensiona aproximadamente para 2 horas de operación del conjunto generador a plena carga. (Sujeto a los límites del código para el combustible en el cuarto del equipo del conjunto generador). Los conjuntos generadores en aplicación múltiple se pueden alimentar de un tanque diario, pero es preferible que haya uno por cada conjunto generador en el sistema. El tanque diario debe localizarse tan cerca del conjunto generador como sea posible. Coloque el tanque para permitir el llenarlo manual, si fuese necesario. La altura del tanque diario debe ser suficiente para tener una columna positiva en la bomba de combustible del motor. (Nivel mínimo del tanque no menos de 6 pulgadas [150 mm] arriba de la entrada de combustible del motor). La altura máxima del combustible en el tanque diario no debe ser tal para poner una columna positiva en las líneas de retorno de combustible del motor.

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Charola o dique de ruptura. (Opción, pero requerido por la ley en muchas áreas). Interruptor de flotador usado para controlar el llenado del tanque: una válvula solenoide, si el tanque principal está arriba del tanque diario, o una bomba si el tanque principal está abajo del tanque diario. Tubo de venteo, del mismo tamaño que del de llenado, tendido al punto más alto del sistema. Válvula de drenado. Medidor de nivel o mirilla. Alarma de bajo nivel (opción). Interruptor de flotador de nivel alto para controlar: el solenoide, si el tanque principal está arriba del tanque diario o el control de la bomba, si el tanque principal está abajo del tanque diario. Sobre flujo al tanque principal si éste está abajo del tanque diario. Las leyes y estándares locales a menudo controlan la construcción del tanque diario así como los códigos federales por lo que es esencial revisarlo con la autoridad local. Suministro de Combustible Gaseoso Vea la sección 2 de esta manual para obtener la información con relación a las ventajas y desventajas generales de los sistemas de combustible gaseoso comparadas con otras alternativas disponibles. Los conjuntos generadores a gas (también llamados “conjuntos generadores encendidos por chispa”) pueden utilizar gas natural o gas de propano líquido (LP) o ambos. Los sistemas de combustible dobles con gas natural como el combustible primario y el propano como respaldo se pueden usar en áreas de riesgo sísmico y donde existe la preocupación que un Rev. mayo 2010


evento natural pudiera interrumpir el sistema de servicio público. Sin importar el combustible usado, los factores primarios en la instalación y operación con éxito de un sistema a gas son: El gas suministrado al conjunto generador debe ser de calidad aceptable. El suministro de gas debe tener suficiente presión. Se debe tener cuidado de asegurar que el suministro de gas al conjunto generador, no sólo en la fuente, tiene la presión apropiada para la operación. La presión especificada debe estar disponible mientras el conjunto generador esté operando a plena carga. El gas debe suministrarse al generador en suficiente volumen para soportar su operación. Esto normalmente es cuestión de seleccionar la medida de la línea de combustible que sea lo suficientemente grande para transportar el volumen de combustible necesario. Para sistemas de combustible con extracción de vapor LP el tamaño y temperatura del tanque de combustible también afecta este requisito. El no satisfacer los requisitos mínimos del conjunto generador en estas áreas resulta en la inhabilidad del conjunto para operar o la inhabilidad para soportar la carga nominal o un mal desempeño transitorio. Calidad del Combustible Gaseoso Los combustibles gaseosos son en realidad una mezcla de diferentes hidrocarburos como el metano, etano, propano y butano; otros elementos gaseosos como el oxígeno y nitrógeno; vapor de agua y varios contaminantes, algunos de los cuales son potencialmente dañinos para el motor con el tiempo. La calidad del combustible se basa en la cantidad de energía por unidad de volumen en el combustible y la cantidad de contaminantes en el combustible. Contenido de Energía Una de las características más importantes del combustible gaseoso usado en un conjunto generador es el valor térmico. El valor térmico de un combustible describe cuánta energía está almacenada en un volumen específico del mismo. El combustible gaseoso tiene un valor térmico bajo (LHV) y un valor térmico alto (HHV). El valor térmico bajo es el calor disponible para hacer trabajo en un motor después que el agua en el combustible se evapore. Si el valor térmico bajo de un combustible es muy bajo, aún si un volumen suficiente de

combustible llega al motor, el motor no podrá mantener la potencia de salida plena, porque no hay disponible suficiente energía en el motor para convertirla en energía mecánica. Si el LHV está a menos de 905 BTU/ft3 el motor puede no producir la potencia nominal a las condiciones de temperatura ambiente estándar. Si el combustible local tiene un contenido de energía más alto de 1000 BTU/ft3, los requerimientos de flujo real en ft3/min serán menores y los requerimientos de presión bajan ligeramente. Contrariamente, si el combustible local tiene un contenido de energía menor a 1000 BTU/ft3, los requerimientos de flujo real en ft3/min serán mayores y se necesitará una presión de suministro mínimo mayor para satisfacer el desempeño publicado para cualquier conjunto generador dado. Cada motor puede tener características de desempeño ligeramente diferentes basándose en el tipo de combustible suministrado, debido a las diferencias en la relación de compresión del motor y si el motor es de aspiración natural o turbocargado. Gas Natural de Línea El combustible más común para los conjuntos generadores se llama “Gas natural de Línea”. En los EE.UU., el “gas natural seco de línea” tiene cualidades específicas, basándose en los requerimientos federales. En otros países, el gas de línea puede variar en contenido, por lo que se deben verificar las características del combustible antes de usarlo con un conjunto generador. El gas de línea de los EE.UU. es una mezcla compuesta de aproximadamente el 98% de metano y etano con el otro 2% siendo hidrocarburos como el propano y butano, nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua. “Seco” quiere decir que no tiene hidrocarburos líquidos como la gasolina, pero NO que no tenga vapor de agua. El gas de línea seco típicamente tiene un LHV de 936 BTU/ft3 y un HHV de 1,038 BTU/ft3. Gas de Campo La composición del “Gas natural de campo” varía considerablemente con la región y el continente. Es necesario un análisis cuidadoso antes de usar gas natural de campo en un motor. El gas natural de campo puede contener gases de hidrocarburos “pesados” como el pentano, hexano y heptano, los cuales pueden requerir una disminución de la salida del motor. Otros contaminantes, como el azufre, pueden también Rev. mayo 2010

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estar presentes en el combustible. Un gas de campo típico pudiera tener un LVH de 1203 BTU/ft3 y un HHV de 1,325 BTU/ft3. Propano (LPG) El propano está disponible en dos grados, bien sea comercial o de servicio especial. El propano comercial se usa donde se requiere alta volatilidad. No todos los motores con encendido por chispa operan aceptablemente con este combustible debido a su volatilidad. El propano de servicio especial (también llamado HD5) es una mezcla del 95% de propano con otros gases tales como el butano para permitir un mejor desempeño del motor debido a la reducción de la pre-ignición gracias a la reducción de la volatilidad. El gas combustible propano de servicio especial que cumple la especificación ASTM D1835 para el propano de servicio especial (equivalente al propano HD–5 del Estándar de la Asociación de Productores de Gas 2140) es adecuado para la mayoría de los motores. El propano tiene un LVH de aproximadamente 2,353 BTU/ft3 y un HHV de 2,557 BTU/ft3. El valor térmico mayor del combustible necesita la mezcla de diferentes volúmenes de aire en el sistema de combustible vs. las aplicaciones de gas natural, por lo que, para este propósito, los motores de combustible doble esencialmente tienen dos arreglos de combustible. Contaminantes Los contaminantes más dañinos en los combustibles gaseosos son el azufre y el vapor de agua. El vapor de agua daña el motor porque puede causar que se queme sin control, pre-ignición u otros efectos que pueden dañar un motor. El vapor líquido o gotitas deben retirarse del combustible antes que entre al motor usando un “filtro seco” que se monta en el sistema de combustible antes del regulador de presión de combustible primario. El punto de condensación del gas combustible debe ser cuando menos de 20 ºF (11 ºC) abajo de la temperatura ambiente mínima en el sitio de la instalación.

la aprobación de motores específicos con combustibles específicos. Los efectos del azufre en el combustible se pueden contrarrestar en parte usando aceites lubricantes para gas natural de ceniza alta. En general, los motores no deben operarse con combustibles con más de 10 partes por millón (ppm) de azufre. Ciertos combustibles, como aquellos derivados de las aplicaciones de rellenado de tierra, pueden tener un contenido útil de energía química, pero muy altos contenidos de azufre (> 24 ppm). Estos combustibles a menudo se llaman “gas ácido”. Si este gas se limpia del contenido de azufre, se puede usar como combustible para muchos motores, dado que tenga suficiente contenido de BTU. Análisis del Combustible El proveedor de combustible gaseoso puede proporcionar un análisis que describa el contenido químico del combustible que va a suministrar. Este análisis de combustible se puede usar para estar seguros que sea adecuado para usarlo en el motor específico propuesto para la aplicación específica, y también, para verificar que el contenido de BTU sea suficiente para proporcionar los kW de salida necesarios de la máquina. Los proveedores de gas pueden cambiar la composición del gas natural de línea sin avisar, por lo que no hay una garantía a largo plazo del desempeño, pero el proceso de evaluación del combustible puede describirse brevemente como: 1. Liste el por ciento de cada gas que constituye el combustible. 2. Calcule el porcentaje del combustible total que es combustible. La porción combustible del combustible es el 100% menos los porcentajes de componentes inertes. Los componentes inertes incluyen el oxígeno, dióxido de carbono y vapor de agua. 3. Calcule el porcentaje de cada componente combustible del combustible. 4. Verifique la aceptabilidad del combustible revisando el porcentaje de cada elemento combustible vs. las recomendaciones del fabricante del motor.

El azufre y los sulfitos de hidrógeno causan corrosión y daño grave a un motor en un periodo relativamente corto. Diferentes motores tienen diferentes niveles de tolerancia a la contaminación del azufre y algunos sencillamente no deben operarse con combustible que contenga una cantidad significativa de azufre. Póngase en contacto con el fabricante del motor para obtener

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Por ejemplo, para un análisis de gas de: 90% de metano 6% de etano 2% de hidrógeno 1% de pentano normal 1% de nitrógeno El porcentaje de elementos inertes = 1%. Combustible total = 100%–1% = 99%. % de metano = 90%/99% = 91%. % de etano = 6%/99% = 6.1%. % de hidrógeno = 2%/99% = 2%. % de pentano normal = 1%/99% = 1% Vea la Tabla 6–11 para un listado típico de los Combustibles Máximos Permisibles en los conjuntos generadores a gas de Cummins. Fíjese que en este ejemplo el análisis muestra que el combustible será aceptable para un motor de relación de compresión bajo (típicamente alrededor de 8.5:1) pero no para un motor de alta compresión. Un motor de alta compresión tendrá requisitos más estrictos de la composición del combustible pero puede operar satisfactoriamente derrateando su salida – consulte el fabricante del motor. 5. Verifique la capacidad del conjunto generador basándose en el uso del combustible propuesto. El contenido total de BTU del combustible determina la capacidad del conjunto generador cuando usa combustible de una composición específica. Si algún componente del combustible tiene un valor más alto del permitido un derrateo tendrá que ser requerido. Consulte con el fabricante del motor para obtener los requerimientos del combustible y las instrucciones para el derrateo. Note que el derrateo del combustible y el derrateo por altitud/temperatura21 no son aditivas. Sólo se necesita aplicar al valor máximo el derrateo del combustible o el derrateo por altitud/temperatura. Los motores turbocargados tienen requerimientos de composición de combustible singulares debido a las mayores presiones del cilindro. Para evitar problemas con la pre-ignición 21 Consulte el fabricante del motor o conjunto generador para obtener los factores de disminución por temperatura/altitud.

o detonación, se requiere derrateo de la potencia de salida si el contenido del propano y/o iso-butano exceden los porcentajes mencionados en la Tabla 6–12.

Tabla 6–11. Porcentajes Máximos Permisibles para Combustible para Motor

Tabla 6–12. Porcentajes Máximos Permisibles de los Gases Constituyentes Antes de Disminuir la Potencia de Motores Turbocargados Diseño del Sistema de Combustible para el Conjunto Generador La Figura 6–68 ilustra los componentes típicos de la línea de gas en un sistema de transferencia automática de combustible doble, (gas natural y LPG). Los sistemas de combustible sencillos (gas natural o LPG) usan las porciones de componentes mencionadas en este dibujo. No aparece el vaporizador de LPG suministrado con los conjuntos generadores Cummins Power Generation equipados para remoción de líquido o LPG (sólo en conjuntos con montaje del motor en el exterior). Los reguladores de presión de servicio, filtros de gas seco y válvulas de paso manuales típicamente las proporciona el instalador pero están disponibles como accesorios con Cummins Power Generation. Diseño del Sistema de Combustible en Sitio Lo siguiente debe considerarse cuando instale un sistema de combustible de gas natural y/o LPG: El diseño del sistema de suministro de combustible gaseoso, materiales, componentes, habilitación, ensamble, instalación, prueba, inspección, operación y mantenimiento deben de cumplir con los códigos aplicables22. La distribución y dimensionamiento de la tubería de gas debe ser adecuada para manejar el volumen de gas requerido por el conjunto generador y demás equipo, como las calderas

22 En Norte América, los Estándares NFPA Nos. 37, 54 y 58 son típicos.

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para la calefacción del edificio, suministrado por la misma fuente. El flujo de gas a plena carga (vea la Hoja de Especificaciones del conjunto generador recomendado) debe estar disponible a no menos de la presión de suministro mínima requerida, típicamente de 5 a 10 pulgadas de CA (columna de agua), dependiendo del modelo. La determinación final de las medidas del tubo, sin embargo, deben pasar el método aprobado por la autoridad que tenga la jurisdicción (vea la NFPA No. 54). La mayoría de las instalaciones requieren de un regulador de presión de gas de servicio. La presión de suministro de gas no debe exceder de 13.8 a 20 pulgadas de CA, dependiendo del modelo, a la entrada al conjunto generador. Dependiendo de la presión del gas de distribución, se puede requerir más de una etapa de regulación de presión. La tubería de gas de alta presión no se permite dentro de los edificios (5 psig para gas natural y 20 psig para LPG, a menos que la autoridad que tenga la jurisdicción apruebe mayores presiones). Los reguladores de presión de gas deben ventearse al exterior de acuerdo con el código.

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Figura 6–68. Sistema Típico de Combustible Gaseoso El regulador de presión instalado en la línea de suministro en la fuente de gas para aplicaciones de generador nunca debe ser un regulador “piloto”. Un regulador de estilo “piloto” es aquel en el que el primero requiere de una línea de presión de la carcasa del regulador al tubo de gas posterior para “detectar” cuando la presión corriente abajo ha caído. Los reguladores piloto no funcionan porque el tiempo de respuesta es inaceptable comparados con los grandes cambios instantáneos en la demanda del conjunto generador. Se debe usar una manguera de combustible flexible aprobada para las conexiones en el motor para absorber el movimiento y vibración del conjunto generador. La mayoría de los códigos exigen válvulas de paso tanto manual como eléctrica (con batería) antes de la(s) manguera(s) flexible(s). La válvula manual debe ser del tipo indicado. Se debe instalar un filtro de combustible seco en cada línea como se muestra en la Figura 6 – 68 para proteger los sensibles componentes de regulación de presión y los orificios posteriores de las sustancias dañinas que se transportan en la corriente de gas (óxido, incrustaciones, etc.). Un sistema de suministro de combustible LPG debe estar dedicado para el sistema de energía de emergencia si es el combustible alterno requerido. Un vaporizador LPG calentado por el refrigerante del motor se instala en fabrica en los conjuntos generadores Cummins Power Generation equipados para retirar el líquido del LPG. Debido a que la tubería de gas de alta presión (20 psi o más) no se permite dentro de los edificios, los conjuntos generadores equipados con succión de LPG líquido no se deben instalar dentro del edificio. (Se dispone de casetas para protección de intemperie para instalaciones en exteriores para la mayoría de los modelos LPG). El índice de vaporización en un tanque LPG depende de la temperatura del aire exterior, a menos que el tanque esté equipado con un calentador y de la cantidad de combustible en el tanque. Aún en días fríos el aire caliente calienta y vaporiza el LPG (mayormente por la superficie húmeda del tanque) cuando la temperatura del aire es más alta que la temperatura del LPG. El sacar el vapor hace que la temperatura y presión del tanque bajen. (A –37 ºF [–38 ºC]

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el LPG tiene presión de vapor cero). A menos que haya suficiente combustible y calor del medio ambiente disponibles, el funcionamiento del generador hará que el rango de vaporización caiga por debajo de lo que se requiere para que éste continúe funcionando correctamente. Cálculos del Sistema de Combustible Gaseoso Presión de Combustible Tamaño del Tanque Use la Figura 6–69 como una referencia rápida para dimensionar un tanque de LPG basándose en la mínima temperatura ambiente esperada. Por ejemplo, en un día a 40 ºF, el retiro en 1000 ft3/h exige un tanque de 2000 galones cuando menos medio lleno. Nota: En muchas instancias la cantidad de combustible requerido para obtener una vaporización apropiada es mucho mayor que aquella requerida para el número de horas de operación estipuladas por el código. Por ejemplo, en una aplicación NFPA 110 Clase 6, debe haber suficiente combustible para que el conjunto generador opere por 6 horas antes de rellenar el tanque. El LPG da aproximadamente 36.5 ft3 de gas por galón de líquido. Si el índice de retiro del conjunto generador es de 1000 ft3/h: Combustible 1000 ft3/hr • 6 horas Consumido = = 164 galones en 6 horas 36.5 ft3/gal En este caso el tanque debe dimensionarse cuando menos para 2000 galones basándose en la temperatura mínima esperada en lugar del combustible consumido en 6 horas (164 galones).

La Tabla 6–5, Longitudes Equivalentes de Conexiones de Tubo y Válvulas se aplica a gas así como a tubería de líquidos. Las Tablas 6–13 a la 6–17 muestran la capacidad de gas máxima para la longitud equivalente para las diferentes medidas de tubo. Las Tablas 6–10 a la 6–14 se reproducen de la NFPA 54–2002, Código Nacional de Gas Combustible y se seleccionaron considerando los requisitos generales de operación del sistema de combustible para conjuntos generadores. Las tablas se incluyen para el gas natural, retiro de líquido de propano y retiro de vapor de propano bajo condiciones especificadas. Consulte la NFPA 54 u otros códigos aplicables para otras condiciones de operación u otros requisitos de instalación del sistema de combustible. Un cálculo del tamaño mínimo de tubo es por demás directo: Haga una lista de todas las conexiones y válvulas en un sistema propuesto y sume sus longitudes equivalentes usando la tabla. Sume a este total, todas las longitudes de tubo recto para llegar a una longitud total equivalente. Escoja la tabla pertinente basándose en el sistema de combustible. Obtenga los requerimientos de combustible máximos para el conjunto generador específico de las hojas de especificaciones del fabricante. Conviértalos a ft3/hr según se necesite (Esté consciente del contenido de BTU como se aborda antes en esta sección). Localice la longitud equivalente del tubo (o la longitud equivalente del siguiente más grande) en la columna izquierda. Desplácese a las columnas donde el número es tan grande o más que la longitud equivalente total calculada antes. Arriba de esa columna está el tubo nominal mínimo o tamaño de tubería requerido por el sistema como se diseña.

Dimensionamiento del Tubo de Gas El dimensionamiento de la tubería de gas para obtener una entrega de combustible apropiada, tanto tanto para el flujo como para la presión, puede convertirse en algo muy complejo. Sin embargo, un método simplificado, así como para las demás tuberías de escape y refrigerante, es convertir todas las conexiones, válvulas, etc. a longitudes equivalentes de tubería en los diámetros considerados. La longitud total equivalente luego se puede relacionar con la capacidad de flujo.

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ÍNDICE DE VAPORIZACIÓN DE LPG (PIES CÚBICOS POR HORA)

Figura 6–69. Tamaño de Tanque LPG Mínimo (50% lleno) Requerido para Mantener 5 psi al Índice de Retiro Específico y la Temperatura de Invierno Mínima Esperada

*Las capacidades de la tabla se basan en el diámetro interior de la tubería de cobre Tipo K (mostrado), la cual tiene el diámetro interior más pequeño de los productos de tubería de cobre.

Tabla 6–14. Dimensionamiento de Tubería de Cobre SemiRígida para Gas Natural24

Tabla 6–13. Dimensión de Tubo de Hierro Cédula 40 para Gas Natural23

23 Reimpreso con el permiso de la NFPA 54 – 2002, Código Nacional de Gas Combustible, Copyright © 2002, Asociación Nacional de Protección a Incendios, Quince, MA 02169. Este material reimpreso no es la posición completa y oficial de la NFPA sobre el asunto de referencia, la cual es representada sólo por el estándar en su totalidad.

Tabla 6–15. Dimensionamiento de Tubo de Hierro Cédula 40 para Vapor de Propano25

24 Reimpreso con el permiso de la NFPA 54 – 2002, Código Nacional de Gas Combustible, Copyright © 2002, Asociación Nacional de Protección a Incendios, Quince, MA 02169. Este material reimpreso no es la posición completa y oficial de la NFPA sobre el asunto de referencia, la cual es representada sólo por el estándar en su totalidad. 25 Reimpreso con el permiso de la NFPA 54 – 2002, Código Nacional de Gas Combustible, Copyright © 2002, Asociación Nacional de Protección a Incendios, Quince, MA 02169. Este material reimpreso no es la posición completa y oficial de la NFPA sobre el asunto de referencia, la cual es representada sólo por el estándar en su totalidad.

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Reducción de Ruido en Aplicaciones de Conjunto Generador La Ciencia del Ruido Medición del Nivel de Ruido y Unidades Decibeles/dB(A): Una unidad de medición del sonido es el decibel (dB). El decibel es un número conveniente en una escala logarítmica que expresa la relación de dos presiones de sonido, comparando la presión real con una presión de referencia.

*Las capacidades de la tabla se basan en el diámetro interior de la tubería de cobre Tipo K (mostrado), la cual tiene el diámetro interior más pequeño de los productos de tubería de cobre.

Tabla 6–16. Dimensionamiento de Tubería de Cobre SemiRígida para Vapor de Propano26

Las regulaciones del ruido generalmente se escriben en términos de “decibeles de escala ‘A’” o dB(A). La “A” denota que la escala ha sido “ajustada” para aproximarla a cómo una persona percibe la intensidad del sonido. La intensidad depende en el nivel de presión del sonido (amplitud) y la frecuencia. La Figura 6–70 muestra los niveles típicos de ruido con varios alrededores y fuentes de ruido. Los datos exactos y significativos del nivel de sonido se miden preferiblemente en un “sitio de campo libre” para recolectar datos de ruido. Un “campo libre”, distinguido de un “campo reverberante”, es un campo de sonidos en el cual los efectos de obstáculos o de límites en el sonido propagado en ese campo son despreciables. (Generalmente esto quiere decir que los objetos o barreras están alejados, no se reflejan hacia el área de prueba y/o están cubiertos con adecuados materiales de absorción de sonido). Las mediciones de sonido exactas también exigen que el micrófono se coloque fuera del “campo cercano”. El “campo cercano” se define como la región dentro de una longitud de onda o dos veces la dimensión más grande de la fuente de ruido, lo que sea mayor. Las mediciones de ruido para los reglamentos de la comunidad no se deben hacer en el campo cercano. Las especificaciones de ruido de los ingenieros deben exigir mediciones de nivel de presión de sonido en el campo libre, 7 metros (21 pies) o más.

Tabla 6–17. Dimensionamiento de Tubo de Hierro Cédula 40 para Propano, Retiro de Líquido – Capacidad Máxima del Tubo en Pies Cúbicos de Gas por Hora. Las recomendaciones de la medida del tubo se basan en tubo de hierro negro cédula 40. 26 Reimpreso con el permiso de la NFPA 54 – 2002, Código Nacional de Gas Combustible, Copyright © 2002, Asociación Nacional de Protección a Incendios, Quince, MA 02169. Este material reimpreso no es la posición completa y oficial de la NFPA sobre el asunto de referencia, la cual es representada sólo por el estándar en su totalidad.

Las mediciones de ruido deben hacerse usando un medidor de nivel de sonido y un analizador de octava de banda para hacer un análisis más detallado por los consultores en acústica. Los micrófonos se colocan en un círculo de 7 metros (21 pies) de radio centrado en el conjunto generador; una distancia suficiente para este tipo y tamaño de equipo. Consulte las hojas de datos de Desempeño del Sonido disponibles en el CD Power Systems Software Suite para obtener datos sobre los productos Cummins Power Generation. Rev. mayo 2010

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Niveles de Sonido Aditivos El nivel de sonido en un lugar dado es la suma de los niveles de ruido de todas las fuentes, incluyendo las fuentes reflejantes. Por ejemplo, el nivel de ruido en un punto en un campo libre equidistante de dos conjuntos generadores idénticos es el doble cuando ambos conjuntos están operando. El doble de un nivel de ruido se representa como un aumento de aproximadamente 3 dB(A). En este caso, si el nivel de ruido de cualquier conjunto se mide como 90 dB(A), uno podría esperar medir 93 dB(A) cuando ambos conjuntos estén operando.

La Figura 6–71 se puede usar como sigue, para estimar el nivel de ruido de múltiples fuentes de ruido: 1. Encuentre la diferencia en dB(A) entre dos de las fuentes (cualquier par). Localice ese valor en la escala horizontal como lo muestra la flecha vertical, desplácese hacia arriba por la curva y por la escala vertical como lo indica la flecha horizontal. Sume este valor en dB(A) al valor más grande del par. 2. Repita el Paso 1 entre el valor recién determinado y el siguiente. Siga repitiendo el proceso hasta que se hayan tomado en cuenta todas las fuentes. Por ejemplo, para sumar 89 dB(A), 90.5 dB(A) y 92 dB(A): Reste 90.5 dB(A) de 92 dB(A) y obtenga la diferencia de 1.5 dB(A). Como las flechas lo muestran en la Figura 6–71, correspondiendo a la diferencia de 1.5 dB(A) está el valor de 2.3 dB(A) el cual debe sumarse a 92 dB(A) para obtener un valor nuevo de 94.3 dB(A). Igualmente, reste 89 dB(A) del valor nuevo de 94.3 dB(A) obteniendo una deferencia de 5.3 dB(A). Finalmente, sume el valor correspondiente de 1.1 dB(A) a 94.5 dB(A) para obtener un total de 95.6 dB(A).

Figura 6–70. Niveles de Ruido Típicos

DIFERENCIA EN dB(A) ENTRE LOS VALORES QUE SE SUMAN

Figura 6–71. Gráfica de Valores para Sumar Niveles de Ruido

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Alternativamente, se puede usar la siguiente fórmula para sumar los niveles de presión de sonido medidos en db(A): dBAtotal =

Efecto de la Distancia En un “campo libre”, el nivel de sonido disminuye al aumentar la distancia. Si, por ejemplo, se toma una segunda medición de sonido al doble de la distancia de la fuente, la segunda lectura será aproximadamente 6 dB(A) menos que la primera (cuatro veces menos). Si la distancia se divide a la mitad, la segunda lectura será aproximadamente 6 dB(A) mayor (cuatro veces mayor). Para el caso más general, si el nivel de presión de sonido (SPL1) de una fuente a la distancia d1 se conoce, el nivel de presión de sonido (SPL2) a la distancia d2 se puede encontrar como sigue:

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vertical a la línea vertical para la distancia especificada. Luego dibuje una línea horizontal otra vez a la línea de escala vertical y lea el nuevo valor en dB(A). Por ejemplo, si el nivel de sonido (SPL1) a 21 metros (d1) es de 100 dB(A), a 7 metros (d2), el nivel de presión de sonido (SPL2) será:

Ruido del Conjunto Las aplicaciones de conjunto generador son susceptibles a tener problemas asociados con los niveles de ruido, debido a los altos niveles de ruido inherentes producidos por los conjuntos generadores. Los códigos y estándares se han decretado para proteger a los propietarios o usuarios de propiedades de niveles de ruido objetables de otras propiedades. En general, los niveles de ruido requeridos en una línea de propiedad a menudo están a menos de 60 o a más de 50 (dependiendo de la hora del día), mientras que los niveles de ruido de un conjunto generador sin tratar se pueden aproximar a los 100 dBA. El ruido de un conjunto generador se puede amplificar por las condiciones del sitio, o el nivel de ruido ambiental existente en el sitio pueden evitar que el conjunto generador satisfaga los niveles de desempeño de ruido requeridos. (Para medir con exactitud el nivel de ruido de cualquier fuente, la fuente debe estar 10 dBA más fuerte que el ambiente alrededor de ella).

DISTANCIA DE LA FUENTE EN METROS (PIES)

Figura 6–72. Disminución de la Intensidad al Aumentar la Distancia (Campo Libre) Para aplicar la fórmula de la distancia (anterior) a los datos del conjunto generador publicados por Cummins Power Generation, el nivel de ruido de fondo debe ser cuando menos de 10 dB(A) abajo del nivel de ruido del conjunto generador y la instalación debe aproximarse a un ambiente de campo libre. La Figura 6–72 se puede usar como una alternativa a la fórmula para estimar el nivel de sonido a varias distancias, como hasta la línea de propiedad. Por ejemplo, como lo muestran las flechas punteadas, si el ruido en la Hoja de Especificaciones del conjunto generador recomendado es de 95 dB(A) (a 7 metros), el nivel de ruido a 100 metros será aproximadamente de 72 dB(A). Para usar la Figura 6–72, dibuje una línea paralela a las líneas inclinadas del valor conocido en dB(A) en la línea de escala

El nivel de ruido producido por un conjunto generador en una línea de propiedad es predecible si el conjunto generador se instala en un ambiente de campo libre. En un ambiente de campo libre, no existen muros reflectores que magnifiquen el ruido producido por el conjunto generador y el nivel de ruido sigue la regla de “reducción de 6 dBA al duplicar la distancia”. Si la línea de propiedad está dentro del campo cercano de un conjunto generador el nivel de ruido puede no ser predecible. Un ambiente de campo cercano es cualquier medición tomada dentro del doble de la dimensión mayor de la fuente de ruido. Los muros reflejantes y otras superficies duras magnifican el nivel de ruido que puede detectar un receptor. Por ejemplo, si un conjunto generador se coloca cerca de un muro de superficie dura, el nivel de ruido perpendicular al muro será aproximadamente el doble de la potencia de sonido esperada del conjunto generador en un ambiente de campo libre (o sea, un conjunto generador operando con un nivel de ruido de 68

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dBA mediría 71 dBA enseguida de un muro reflejante). Poner un conjunto generador en una esquina magnifica más el nivel de ruido detectado. Los ordenamientos de ruido a menudo sólo se imponen por quejas, pero el alto costo de mejorar un sitio para la reducción de ruido hace buena idea evaluar los requerimientos de desempeño de ruido a principios del ciclo de diseño y diseñar para el sitio las medidas de atenuación de sonido más efectivas en costo. Vea la Tabla 2–2 para obtener los datos de ruido exterior representativos. Reducir el Ruido Transmitido por la Estructura La vibración de las estructuras crean ondas de presión de sonido (ruido) en el aire circundante. Las conexiones a un conjunto generador pueden causar vibraciones en la estructura del edificio, creando ruido. Típicamente, éstas incluyen las anclas del patín, el ducto de aire de descarga del radiador, tubería de escape, tubería de refrigerante, líneas de combustible y tubo conduit de cableado. También, las paredes de la cubierta de un conjunto generador pueden vibrar y causar ruido. La Figura 6–1 muestra las formas de minimizar el ruido transmitido por la estructura con un asilamiento de vibración apropiado. Montar un conjunto generador sobre aisladores de vibración de tipo resorte efectivamente reduce la transmisión de las vibraciones. La práctica de aislamiento de vibración en Aisladores de Vibración se describe al inicio de este capítulo. Las conexiones flexibles del tubo de escape, ducto de aire, línea de combustible, tubo de refrigerante (sistemas de radiador o intercambiador de calor remoto) y el conduit del cableado reducen efectivamente la transmisión de la vibración. Todas las aplicaciones del conjunto generador requieren el uso de conexiones flexibles al conjunto generador. Reducir el Ruido del Aire El ruido del aire tiene una característica direccional y normalmente es la más aparente en el extremo alto de la gama de frecuencias. El tratamiento más sencillo es la de dirigir el ruido, como una salida del radiador o el escape, lejos de los receptores. Por

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ejemplo, apunte el ruido verticalmente hacia arriba para que la gente al nivel del suelo no esté en la ruta del sonido. Las barreras de la línea de visión son efectivas para bloquear el ruido. Las barreras hechas de materiales con mucha masa como el concreto, bloque de cemento o ladrillo son los mejores. Tenga cuidado de eliminar las rutas de sonido por las grietas en las puertas o los puntos de acceso al cuarto (o caseta) para el cableado de escape, combustible o eléctrico. Los materiales que absorben el sonido (acústicos) están disponibles para recubrir ductos de aire y cubrir paredes y techos. También, hacer recorrer el ruido por una inclinación de 90 grados en un ducto reduce el ruido de alta frecuencia. Dirigir el ruido hacia una pared cubierta con material absorbente de ruido puede ser muy efectivo. La fibra de vidrio o espuma pueden ser adecuadas, basándose en factores como el costo, disponibilidad, densidad, atenuación de flama, resistencia a la abrasión, estética y limpieza. Se debe tener cuidado al seleccionar materiales que sean resistentes a los efectos de aceite y otros contaminantes del motor. Un cuarto de bloque de concreto es una excelente barrera para todo sonido. Los bloques pueden llenarse con arena para aumentar la masa del muro y así aumentar la atenuación del ruido. Los diseños de radiador remoto se pueden usar para limitar el flujo de aire y para desplazar la fuente de ruido del ventilador del radiador a un lugar que sea menos posible que lo objeten los receptores. Las instalaciones de radiador remoto se pueden suministrar con ventiladores de baja velocidad para minimizar el ruido del ensamble. Casetas Atenuadoras de Sonido (Cabinas) Los conjuntos generadores que se instalan en el exterior se pueden proveer con casetas atenuadoras de sonido. Estas casetas forman con efectividad un espacio cerrado alrededor del conjunto generador y pueden reducir efectivamente el nivel de ruido producido por la máquina. En general, el precio de la caseta está directamente relacionado con la atenuación de sonido requerido. Así, entre mayor sea el nivel de atenuación de sonido requerido, mayor será el costo de la caseta. No es poco común que los costos de la caseta se acerquen al costo del conjunto generador que protege. También debe reconocerse que puede haber un precio en Rev. mayo 2010


términos del desempeño del conjunto generador por el uso de altos niveles de atenuación de sonido. Pruebe cuidadosamente los generadores atenuados contra ruido en cuanto a ventilación adecuada y desempeño en su habilidad para soportar las cargas. NOTA: Tenga cuidado al comparar el sistema de enfriamiento que la capacidad se base en la temperatura ambiente y no en el aire en el radiador. Una capacidad de aire en el radiador restringe la temperatura del aire que fluye al radiador y no acepta un aumento en la temperatura del aire debido a la energía térmica irradiada del motor y el alternador. El sistema valorado con el ambiente toma en cuenta este aumento en la temperatura en su capacidad de enfriamiento. Desempeño del Silenciador de Escape Los conjuntos generadores casi siempre se ofrecen con un silenciador de escape (mofle) para limitar el ruido del escape de la máquina. Los silenciadores de escape vienen en una amplia variedad de tipos, estilos físicos y materiales. Los silenciadores generalmente se agrupan bien sea en dispositivos de tipo de cámara o espiral. Los dispositivos tipo cámara se pueden diseñar para ser más efectivos, pero los tipos espiral a menudo son físicamente más pequeños y puede tener un desempeño adecuado para la aplicación. Los silenciadores se pueden construir en acero rolado en frío o en acero inoxidable. Los silenciadores de acero rolado en frío son más baratos, pero son más susceptibles a la corrosión que los de acero inoxidable. Para aplicaciones donde el silenciador va montado en el interior y protegido con aislamiento para limitar la disipación de calor, existe poca ventaja para la variedad de inoxidable. Los silenciadores se pueden proveer en las siguientes configuraciones físicas: Extremo dentro/extremo fuera; probablemente la configuración más común. Lado dentro/extremo fuera; a menudo usada para ayudar a limitar los requerimientos de altura del techo para un conjunto generador.

Entrada lado doble/extremo fuera; usada en motores “V” para eliminar la necesidad de un cabezal de escape y minimizar los requerimientos de altura de techo. Los silenciadores están disponibles en varios “grados” diferentes de atenuación de ruido; comúnmente llamados: “industrial”, “residencial” y “crítico”. Fíjese que el ruido del escape de un conjunto generador puede no ser la fuente de ruido más objetable en la máquina. Si el ruido mecánico es significativamente mayor que el ruido de escape, la selección de un silenciador de mayor rendimiento puede no mejorar el nivel de ruido presente en el sitio. En general, entre más efectivo sea un silenciador en reducir el ruido de escape, mayor es el nivel de restricción en el escape del motor. Para sistemas de escape largos, la propia tubería proporciona algún nivel de atenuación. Atenuación Típica del Silenciador Silenciadores Industriales: 12–18 dBA Silenciadores Residenciales: 18–25 dBA Silenciadores Críticos: 25–35 dBA Protección Contra Incendios El diseño, selección e instalación del sistema de protección contra incendios está más allá del alcance de este manual debido a la amplia gama de factores a considerar, como la ocupación del edificio, códigos y la eficacia de varios sistemas de protección contra incendios. Considere sin embargo lo siguiente: El sistema de protección contra incendios debe cumplir con los requerimientos de la autoridad que tiene la jurisdicción, como el inspector de edificios, el jefe de bomberos o la agencia de seguros. Los conjuntos generadores que se usan para energía de emergencia y standby deben protegerse del fuego por lugar o con el uso de una construcción resistente al fuego en el cuarto del conjunto generador. En algunos lugares, la construcción del cuarto del generador para instalaciones que se consideran ser necesarias para la seguridad de la

Rev. mayo 2010

6-77


vida deben tener una capacidad de resistencia al fuego de dos horas 27,28. En algunos lugares también requieren de protección al fuego del alimentador. Considere usar puertas de incendio automáticas o amortiguadores para el cuarto del conjunto generador. El cuarto del conjunto generador debe estar ventilado adecuadamente para evitar la acumulación de los gases de escape o el gas de suministro de combustible inflamable.

de acuerdo con los estándares NFPA y las regulaciones ambientales. El conjunto generador debe ejercitarse periódicamente como se recomienda cuando menos al 30 por ciento de la carga hasta que alcance temperaturas de operación estables. También debe operar casi a plena carga cuando menos una vez al año para evitar que haya acumulaciones en el sistema de escape. Diseño del Cuarto

El cuarto del generador no debe usarse para propósitos de almacenaje. Los cuartos del generador no deben clasificarse como lugares peligrosos (como lo define la NEC) solamente por razón del combustible del motor. La autoridad que tiene la jurisdicción normalmente clasifica el conjunto generador como un implemento de poco calor cuando se usa sólo por periodos breves y poco frecuentes, aunque la temperatura de los gases de escape puedan exceder los 1000 ºF (538 ºC). Donde la temperatura de los gases de escape pueden exceder los 1000 ºF (538 ºC), algunos motores diesel y la mayoría de gas se pueden clasificar como implementos de mucho calor y pueden requerir sistemas de escape con capacidad de 1400 ºF (760 ºC) de operación. Consulte el fabricante del motor para obtener la información sobre las temperaturas de escape. La autoridad que tiene la jurisdicción puede especificar la cantidad, tipo y tamaños de los extinguidores de incendio portátiles requeridos para el cuarto de generador. Una estación de paro de emergencia manual fuera del cuarto del generador o paro remoto de un conjunto generador en un gabinete externo facilitaría apagar el conjunto generador en el caso de un incendio u otro tipo de emergencia. Los sistemas de combustible líquido típicos están limitados a 660 galones (2498 litros) dentro de un edificio. Sin embargo, la autoridad que tiene la jurisdicción puede imponer restricciones mucho más exigentes en la cantidad de combustible que se puede almacenar dentro de un edificio. También, puede haber excepciones para permitir el uso de cantidades de combustible en un cuarto de conjunto generador, especialmente si el cuarto del conjunto generador cuenta con sistemas de protección contra incendio apropiadamente diseñados. Los tanques de combustible localizados dentro de edificios y arriba del piso más bajo o sótano deben contar con diques

6-78

Consideraciones Generales Los conjuntos generadores deben instalarse de acuerdo con las instrucciones proporcionadas por el fabricante del conjunto generador y en acatamiento a los códigos y estándares aplicables. Los lineamientos generales para el diseño del cuarto son: La mayoría de los conjuntos generadores exigen el acceso para el servicio en ambos lados del motor así como el extremo del control/alternador de la máquina. Los códigos eléctricos locales pueden requerir espacio de trabajo específico para el equipo eléctrico, pero en general, deje espacio de trabajo igual al ancho del generador a ambos lados y atrás. La localización del sistema de combustible o los componentes del sistema de distribución eléctrica pueden requerir espacio de trabajo adicional. Vea los requisitos del suministro de combustible en otra parte de esta sección para obtener más información sobre ese asunto. Debe haber acceso al cuarto de conjunto generador (o caseta) que permita que el componente más grande en el equipo se desmonte (casi siempre el motor). El acceso puede ser a través de puertas amplias o por medio de las persianas de aire de admisión o escape desmontables. Un diseño ideal permite desplazar el conjunto generador como un paquete hacia el cuarto del equipo.

27 NOTA DEL CÓDIGO: En los EE.UU. la NFPA110 exige que los conjuntos generadores usados en sistemas de emergencia Nivel 1 se instalen en un cuarto con una capacidad de resistencia al fuego de 2 horas. Otros sistemas de emergencia se les exige tener capacidades de resistencia al fuego de 1 hora. 28 NOTA DEL CÓDIGO: En Canadá, la CSA282-2000 exige que un cuarto con una capacidad de resistencia al fuego de 1 hora proteja sistemas de potencia de emergencia que estén instalados en edificios.

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Instalaciones en el Techo Con la mayor presión en el costo del edificio, se está haciendo más común localizar los conjuntos generadores en los techos. Estas instalaciones se pueden lograr con éxito si la estructura del edificio puede soportar el peso del conjunto generador y los componentes asociados. Ventajas y desventajas generales de estas instalaciones: Ventajas Aire de ventilación ilimitado para el sistema. Ninguna (o poca) necesidad de ductos de ventilación. Tendidos de escape cortos. Menos problemas de ruido (aún puede requerir de un gabinete atenuador de sonido). Menos limitaciones de espacio. El conjunto generador está aislado del servicio normal para lograr una mejor confiabilidad del sistema. Desventajas La estructura del techo puede necesitar reforzarse para soportar el conjunto generador. El poner el equipo en el techo puede ser caro. (grúa o desensamble). Restricciones del código. Tendido de cables más largos. Almacenamiento de combustible limitado en el conjunto generador; el suministro de combustible (y posiblemente el retorno) debe tenderse por el edificio. Más difícil darle servicio al conjunto generador. Nota: Aunque el conjunto generador está montado en el techo, aún se debe tener cuidado con el escape del motor, para evitar la contaminación de los ductos de entrada de aire al edificio y propiedades adyacentes. Vea los Lineamientos Generales de la Ventilación a principios de esta sección para obtener más información. Se recomienda que los conjuntos generadores que tengan limitaciones en su acceso para el servicio cuenten con una conexión al banco de carga dentro del sistema de distribución del edificio. Esto permite que los bancos de carga se conecten temporalmente en un lugar conveniente. En caso contrario, la dificultad para conectar un banco de carga puede dificultar o aún impedir la prueba apropiada del conjunto generador.

Rev. mayo 2010

6-79


7 – Cuestionario de Salud, Seguridad y Medio Ambiente

7-2

Cuestionario para el Proyecto e Instalación

7-2

Cuestionarios de Instalación – Abierto

7-6

Cuestionarios de Instalación – Cerrado

7-8

Cuestionario de Pre - Arranque

7-11

Cuestionario de Arranque

7-13

7 - Cuestionarios Rev. Enero 2011

7-1

CUESTIONARIOS DEL CAPÍTULO 7 Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Cuestionario de Proyecto e Instalación

Nivel de contaminación: Limpio

Normal

Polvoso

Mina / cantera

Para estimar exactamente los costos de la mano de obra, materiales

Salino

Corrosivo

y equipo para cualquier proyecto, es esencial que todos los datos

Aceite / Petróleol

Gas inflamable

disponibles relacionados con el generador y su ambiente se puntualicen

Tipo de contaminante________________________________________

y documenten antes de ponerse en contacto con el proveedor. Este

Requerimientos de las emisiones_______________________________

servicio puede proveerlo alternativamente su distribuidor local.

Características de la Carga: Carga total a aceptar

* - Elimínelo donde no sea aplicable

kW___________

kVA___________

Componentes primarios de la carga: Cargas misc.

kW___________

kVA___________

Detalles del Proyecto

Cargas UPS

kW___________

kVA___________

Nombre del proyecto_________________________________________

Arranque de motor

kW___________

kVA___________

___________________________________________________________

Cargas regenerat.

kW___________

kVA___________

Cliente (usuario final)__________________________________________

Equipo TI

kW___________

kVA___________

___________________________________________________________

Iluminación de desc.

kW___________

kVA___________

___________________________________________________________

Equipo médico

kW___________

kVA___________

Tel. No._____________________________________________________

Soldadura

kW___________

kVA___________

Correo e_____________________________________________________

Transmisión RF

kW___________

kVA___________

Consultor / especificador / arquitecto___________________________

Tracción

kW___________

kVA___________

___________________________________________________________

Corrección FP

kW___________

kVA___________

___________________________________________________________

Otras______________________________________________________

Tel. No._____________________________________________________

Características especiales de la carga___________________________

Correo e_____________________________________________________

___________________________________________________________

Nos. de dibujo del sitio _______________________________________

Número de generadores en paralelo____________________________ Número de suministros de servicio a controlar____________________ Control de desecho de carga requerido_________________________

Aplicación

Requerimiento de redundancia__________________No. de conjuntos

Potencia primaria

En espera

Continua

Co-generación

Renta

Sobrecarga requerida

Detalles del sitio

Combustible: Diesel

Bio-diesel

Posición de los conjuntos:

Gas red

Bio-gas

Nivel de piso

Sótano

Otro combustible____________________________________________

Intermedio

Techo

Voltaje____________________ Frecuencia_______________________

Altura arriba del suelo____________________________________m/ft*

No. de fases_______________ Factor de Potencia nom____________

Límitaciones de Acceso al Sitio________________________________

Temperatura máx. del sitio________________________________ C/ F

___________________________________________________________

Temperatura mín. del sitio________________________________ C/ F

Servicios subterráneos/aéreos revisados________________________

Altitud del sitio___________________metros/ft* sobre el nivel del mar

Requiere grúa para llegar_________________________________m/ft*

Distancia de la costa_________________________________km/millas

Requiere grúa por altura__________________________________m/ft*

Nivel de clasificación de peligro del sitio (si hay)___________________

Camino de acceso al sitio

Asfalto

Cierre de camino / escolta de transporte________________________ Condiciones de suelo del sitio__________________________________ Idioma para las instrucciones__________________________________

7-2



Medidor de contenido del tanque:

Adaptación del generador Gabinete

Alojamiento: Cuarto Montaje del conjunto:

Hidrostático

Electrónico

Mecánico

Bayoneta

Piso de concreto

Base de concreto

Posición del medidor del tanque_______________________________

Vigas de acero

Rieles de concreto

Gabinete de punto de llenado

Si/No*

Otros______________________________________________________

Alarma de sobrellenado Si/No*

___________________________________________________________

Contactos de alarma del tanque:

Requisitos especiales de aislamiento de vibración: Sí/No*

Nivel bajo

Nivel alto

Alarma de derrame

Pintura estándar

Sistema de enfriamiento

Pintura especial______________________________________________

Montado en el conjunto: Radiador Intercambiador de calor

Almacenamiento de servicio diario de combustible

Instalaciones de enfriamiento remotas:

Tanque base

Independiente

Radiador remoto

Intercambiador de calor

Capacidad tanque diario_________________litros/galones/horas op.*

Torre de enfriamiento - abierta

Cerrada

Altura remate del tanque arriba del suelo____________________m/ft*

Intercambiador de calor y torre de enfriamiento: refrigerante de circuito

Altura fondo del tanque arriba del suelo_____________________m/ft*

secundario__________________________________________________

Columna del comb. ent. motor – Max___________Min__________m/ft*

Requisitos especiales del radiador:

Construcción del tanque:

Núcleos estañados

Estándares de construcción___________________________________

Núcleos recubiertos

Espesor__________mm/in*

Carga estática en motor p. instalaciones remotas: m/ft*

Contención de derrame: Sí/No*

Longitud de tendido del tubo______________________________m/ft*

Doble capa

Delimitado

Número de dobleces_________________________________________

Venteo del tanque: Local

Remoto

El refrigerante estándar es glicoletileno concentración al 25%.

Contactos de alarma:

Enuncie cualquier requisito especial del refrigerante:_______________

Nivel bajo

___________________________________________________________

Derrame

Tubería: Pintada

Galvanizada

Tipo de conexión de tubo_____________________________________

Soldada

Atornillada/bridada

Tender sobreflujo a tanque a granel: Sí/No*

Amortiguada

Calentamiento

Válvula de vertido y línea a tanque principal: Sí/No*

Tipo de brida________________________________________________

Nivel alto

Válvula de incendio: Sí/No*Eléctrica/Mecánica* Pintura estándar

Sistema de Combustible

Pintura especial______________________________________________

Almacenamiento a granel del combustible Tipo de tanque: cilíndrico

Rectangular

Tubería de combustible:

Subterráneo

Sobre el suelo

Long. tendido entre punto llenado y tanque a granel__________m/ft*

Capacidad del tanque___________________litros/galones/horas op.*

Long. tendido entre tanques a granel y servicio_______________m/ft*

Altura de remate del tanque arriba del suelo__________________m/ft*

Número de dobleces_________________________________________

Altura de fondo del tanque arriba del suelo___________________m/ft*

Long. tendido entre tanque de servicio y motor______________m/ft*

Contrucción del tanque: Espesor___________________mm/in*

Número de dobleces_____________________(Sólo tanques remotos)

Estándares de construcción___________________________________

Espesor de pared______________________________________mm/in*

Contención de derrames: Sí/No*

Tendido: Superficie

Subterráneo

Tanque doble capa

Delimitado

Una capa

Doble capa

Venteo del tanque: Local

Remoto

Tubería calentada

Envuelta/Delimitada*

Soldada

Bridada

Pre-filtros combustible

Filtros duplex

Tipo de conexión del tubo_____________________________________


7-3


Sistema automático de transferencia de combustible

Tubería

Voltaje de bomba_____________V

Material conducto: Acero

Acero inoxidable

Conducto prefabricado

Pared doble

Frecuencia___________Hz

Bomba doble

Bomba sencilla

Alimentación por gravedad c. válvula solenoide: Sí/No*

Tipo/Fabricante______________________________________________

Requisito de doble cierre: Sí/No*

Longitud total del escape: Horiz .....m/ft* Vert ........m/ft*

Requisitos especiales_________________________________________

Número de dobleces:_________________________________________

___________________________________________________________

Número de fuelles de expansión________________________________ Conexiones bridadas

Soldadura a tope

Sistema de aceite de lubricación

Soportes: Rodillo

Resorte

Filtros duplex de aceite de lubricación

Entrada climática: Pared

Capucha/lluvia

Bomba evacuación cárter: Manual

Anti-chispa

Electrica

Pintura acabado: Negro

Tanque de recuperación aceite de lubricación Sí/No*

Longitud de tubo a aislar y proteger________________________m/ft*

Capacidad______________________________________litros/galones*

Tipo de aislamiento_______________espesor_______________mm/in*

Tubería doble capa

Protección: Aluminio

Sí/No*

Long. de tendido entre tanque y motor______________________m/ft*

Plata

Acero Inoxidable

Válvula de alivio para explosión: Sí/No*

Contactos de alarma: Nivel bajo

Nivel alto

Sistema de control de emisiones (p.ej. SCR)______________________

Bomba llenado: Manual

Eléctrica

___________________________________________________________

Requisitos especiales_________________________________________ ___________________________________________________________

Ventilación y Atenuación Nivel de ruido____________________dB(A) @________________m/ft*

Sistema de arranque Batería Eléctrico

Encuesta de ruido requerida: Sí/No* Aire a presión

Color de terminación de entrada y salida________________________

Hidráulico

Ducto de entrada:

Requiere método de arranque doble: Sí/No*

Longitud____________m/ft* Área____________m

Número de intentos de arranque requeridos_____________________

No. de dobleces__________

Tipo de batería:

Amortiguador incendio

Persiana entrada

Atenuador

Ducto de lona

Plomo Ácido Est.

Plomo Ácido Sell.

NiCad

/ft

Ayuda ventilador: Sí/No*

Tipo de persiana: Hoja fija

Gravedad

Requerimientos especiales____________________________________

Motorizada

Retorno resorte

___________________________________________________________

Retención de gas

Trampa de arena

Posición ducto: Nivel bajo

Nivel alto

Cargador de batería: Normal

*

Servicio Pesado

Ducto de salida:

Sistema de Escape Mofle

Longitud____________m/ft*

Nivel de ruido___________________dB(A) @___________________m/ft*

No. de dobleces__________ Ayuda ventilador:Sí/No*

Material: Acero

Acero Inoxidable

Amortiguador incendio

Persiana salida

Montado a piso

Montado a pared

Atenuador

Ducto de lona

Montado a techo

Otro___________________________

Tipo de persiana:

Tubería de drenado de condensado: Sí/no*

Área____________m

Hoja fija

Gravedad

Aislamiento: lana

Otro___________________________

Motorizada

Retorno resorte

Protección: Aluminio

Acero inoxidable

Retención de gas

Trampa de arena

Posición ducto: Nivel bajo

Nivel alto

/ft

*

Restricción de ducto por diseño___________________mm/in* H2O

7-4



Requerimientos de interfaz

Gabinete del generador Gabinete acústico

Gabinete clima

Contactos limpios para interfaz a: BMS_________________________

Contenedor ISO

Montado

Control remoto_____________ Conmutador remoto______________

De pasillo

Ajuste cerrado

Sistema SCADA____________ Telemetría_______________________

Mofle interno

Iluminación interna

Interfaz de red a

BMS

Energía interna

Iluminación emerg.

Control remoto

Conm. remoto

Atenuadores externos

Sistema SCADA

Telemetría

Tanques internos:

Requisitos especiales de interfaz_______________________________

Tanque comb. interno

Tanque aceite lub.

Conmutador

Contención derrames

Alarma derrame

Instalado en conjunto

Int. de circuito

Int.-desconector

Ninguno

Sistema de supresión de incendio______________________________

Caja Terminal Carga:

Int. de circuito

___________________________________________________________

Int.-desconector

Ninguno

Limitación de ruido________________dB(A) @________________m/ft*

Conmutador remoto

Int. de circuito

Arreglos especiales para elevación______________________________

Int.-desconector

Cambiador

___________________________________________________________

Int. de transferencia

Tarjeta paralel.

Terminación de cable de carga interna* / externa*

Nivel de falla de servicio de entrada_____________________MVA/kVA

Capacidad ....... litros/gal

Capacidad .... litros/gal

Especial

Acabado de pintura: estándar

Capacidad de interrupción especificada_______________________kA

Especifique color y acabado de pintura__________________________

Capacidad de operación especificada________________________kA

___________________________________________________________

Requerimientos especiales de protección________________________ ___________________________________________________________

Instalación eléctrica Sistemas de control

Sistemas del Generador

Generador sencillo

Generadores paralelos

Tipo de cables de carga

Carga base

En espera

PVC/SWA/PVC

EPR/CSP

En paralelo con servicio

Corto plazo >5 min.

Tri-nominal

LSF

Sensor del servicio

Arranque contacto remoto

Método de instalación:

Características adicionales

En charola

Transf. con interruptor

Sin transf. c. interruptor

Montado a pared

Montado a piso

Transf. suave

Cortar picos

Suspendido del techo

A cielo abierto

Límite de exportación del servicio_______________________________

En trinchera abierta

Trinchera cerrada

No. de int. de circuito de generador controlados__________________

Enterrado directo

En ductos 1 vía

No. de int. de circuito de servicio controlados_____________________

Otro________________________________________________________

Control maestro

Tipo______________________

Controles de red

Tipo______________________

Cableado de control:

Área sección transversal______mm

/in

*

Número de cables por fase____________________________________

PVC/SWA/PVC

EPR/CSP

Número de cables por neutro__________________________________

Tri-nominal

LSF

Caja de carga independiente (sin int. de circuito): Sí/No*

Método de instalación:

En charola

Longitud de tendido de cables de carga_____________________m/ft*

Montado a pared

Montado a piso

Requerimientos especiales de cableado_________________________

Suspendido de techo

A cielo abierto

___________________________________________________________

En trinchera abierta

Trinchera cerrada

Sistemas de aterrizado (se supone neutro aterrizado)

Enterrado directo

En conduit

Requisitos especiales de cableado______________________________

Neutro sin aterrizar

Conm. de neutro

Resistencia de aterrizado

Protec. falla a tierra


7-5


Pruebas / documentación de planta

Detalles del proyecto

Pruebas estándar

Nombre del Proyecto_________________________________________

Pruebas c/testigo

Pruebas especiales___________________________________________

___________________________________________________________

Listas de refacciones

Catálogo partes

Cliente (Usuario final)_________________________________________

Manuales impresos

Manuales elect.

___________________________________________________________

No. de copias______________ Formato __________________

Dirección del Sitio____________________________________________

Idioma______________________________________________________

___________________________________________________________ ___________________________________________________________

Servicios para el arranque

Tel. No._____________________________________________________

Primer llenado para el pre-arranque

Correo e____________________________________________________

Refrigerante

Cantidad__________________

Aceite lubricante

Cantidad__________________

Detalles del conjunto generador

Combustible tanque serv.

Cantidad__________________

Modelo del conjunto generador________________________________

Combustible tanque granel

Cantidad__________________

Número de serie del conjunto generador_________Conj. No________

Pruebas especiales pre-arranque .......................................

Tipo de control_______________________________________________

..............................................................................................

Número de serie del control___________________________________

..............................................................................................

Tipo de control del sistema (si aplica)____________________________

Pruebas de arranque Proveer comb. p. pruebas

Pruebas c. testigo

Edificio y servicios para el conjunto generador

Requiere banco de carga

Capacidad ............. kW

Trabajo del edificio e instalación completo

Sólo resistiva

Resistiva/Reactiva

Sitio limpio y acceso sin obstrucción

Distancia del generador ...............................................m/ft*

Servicios del edificio terminados y en marcha

Pruebas especiales de arranque .........................................

(rayos, iluminación, suministro auxiliar eléctrico, agua, etc)

..............................................................................................

Observaciones______________________________________________

..............................................................................................

___________________________________________________________

Requisitos especiales del traspaso ..................................... ..............................................................................................

Cuarto en general

..............................................................................................

Conjunto generador limpio con todas las guardas

Contrato de mantenimiento

No. visitas / año ..........

Sin material suelto cerca del conjunto generador

Garantía ampliada

Periodo ampliación .... años

Ductos de aire libres y limpios

Compilado .................................... Fecha ...........................

Rutas de acceso/egreso sin obstrucción y marcadas Posiciones de control y mantenimiento sin obstrucción Cuarto seguro – sin acceso no autorizado

Cuestionario de instalación del conjunto generador

Conjunto generador nivelado – tornillos de fijación Tubería y cables fijos sin peligro de tropezar Obstrucciones aéreas marcadas y etiquetadas

Conjunto generador abierto instalado en edificio

Tubería y servicios con código de color y etiqueta

Este cuestionario debe usarse para validar la terminación de

Conexión eléctrica terminada

la instalación de un conjunto generador antes de la puesta en marcha. Se debe terminar un cuestionario para cada conjunto generador de una instalación múltiple.

7-6




Venteo instalado, conectado a área segura y abierto

Radiador montado al conjunto


Radiador limpio, sin obstrucción

Aislamiento y calefacción de tubería instalados

Salida de aire radiador conectada a ducto de salida

Punto de llenado instalado y alarma acoplada

Revisar posibilidad de recirculación de aire caliente

Instalación de almacenamiento segura

Acceso para relleno de refrigerante libre

Tanque diario (si no hay, revise suministro a granel)

Tubos venteo motor inclinados hacia radiador/cab.

Columna positiva en motor para aplicaciones críticas

Tubería fija y sin daños

Columna/restricción entrada comb. a límite de motor

Sobreflujo libre y tendido para evitar derrames

Columna/restricción retorno comb. a límite de motor

Sistemas de radiador de montaje remoto

Válvulas aislamiento y solenoide puestas

Tanque de cabezal de tamaño adecuado

Revisar no haya válvulas en retorno de derrame


Conexiones flexibles al motor

Columna estática/fricción en capacidad del motor/sist.

Conexión para llenar, sobreflujo y venteo terminados


Columna de sobreflujo de comb. a lim. de pres. tanque

Enfriador de combustible instalado si se requiere

Tanque tiene medidor de contenido instalado

Tubería evita candados de aire – tiene válvulas purga

Contactos de alarma de contenido puestos y conect.

Tubería aislada de vibración del conjunto generador

Válvulas y contactos de incendio inst. y cableados

Tubería terminada, limpia, probada y pintada Sumin. aux. a ventiladores correctamente instalado

Sistema de combustible gaseoso


Tubería terminada material y construcción correctos

Intercambiador de calor y sistema de torre de enfriam.

Regulador y válvulas paso en lugares correctos

Tanque cabezal es de tamaño adecuado

Prueba y certificación de fugas terminadas

Sobreflujo libre y tendido para evitar derrames Columna estática/fricción en capac. de motor/sist.

Sistema de alarma / supresión de incendio

Tubos venteo motor inclinados hacia tanque cabezal

Sistema de alarma / supresión de incendio terminado


Sensores protegidos de calor irradiado

Tubería evita candados de aire – válvulas purga aire

Etiquetado y sistema de bloqueo terminados

Tubería aislada de vibración del conjunto generador Tubería terminada, limpia, probada y pintada

Sistema de arranque

Sistema de enfriamiento secundario terminado

Arranque de batería

Sum. aux. a ventiladores instalado correctamente

Baterías de arranque correctas e inst. en charola o sop.


Cables de batería tendidos correctamente Cargador de batería instalado y cableado

Sistema de combustible líquido

Arranque de aire a presión / hidráulico

Instalación de almacenamiento a granel

Conjunto compresor instalado y cableado Tubería aire a presión capac. correcta e instalada

Instalación tanque almacenam. a granel terminado

Válvulas aislamiento correctamente colocadas y etiq.

Tanque a granel incorpora trampa de agua

Tubería probada, pintada y etiquetada

Contención de derrame terminado

Conexión flexible al motor conectada

Válvulas de aislamiento colocadas correctamente Medidor de contenido de tanque instalado

Sistema de escape

Contactos de alarma de contenido puestos y conec.

Diseño de instalación evita recirculación del escape

Bomba de transferencia instalada y conectada

Conexión flexible al motor

Solenoide y pre-filtro entre tanque a granel y servicio

El soporte evita carga en turbocargador/múltiple

Material de tubería correcto, limpio, probado y pint.

La instalación permite dilatación de tubería


7-7


Tubería / mofle apoyada a intervalos requeridos Uniones soldadas o bridas con empaques correctos

Cuestionario terminado por_____________________________________

Tubo/colilla evita que lluvia/nieve ingrese

Fecha______________________________________________________

Los conductos no se combinan en el escape

Nombre (molde)______________________________________________

Se cuenta con drenado de condensado

Compañía__________________________________________________

La salida se dirige lejos de edificios / personal

Nota: la terminación de este cuestionario no libera al instalador o

El sistema se aísla y protege según se requiera

contratista de las obligaciones contractuales.

Penetración al edificio y protección terminada y sellada Materiales inflamables apropiadamente protegidos

Cuestionario de instalación de conjunto generador

Ventilación y atenuación La admisión de aire es cuando menos

Generador en gabinete o en contenedor

el 150% del área de la salida de aire

Este cuestionario debe usarse para validar la terminación de la

El diseño evita la recirculación de aire caliente

instalación de un conjunto generador antes de la puesta en marcha.

y el ingreso de la lluvia

Se debe llenar un cuestionario por cada generador de una instalación

El diseño toma en cuenta los vientos dominantes

múltiple.

El flujo de aire es del alternador al radiador

Detalles del Proyecto

La salida del radiador tiene conducto al atenuador/pers.

Nombre del Proyecto_________________________________________

Atenuador/persianas terminadas y selladas con edif.

___________________________________________________________

Mecanismos de persiana terminado y cableados

Cliente (Usuario Final)__________________________________________


___________________________________________________________

Ventilación forzada para conj. enfriados remotos

Dirección del Sitio______________________________________________

Guarda p. pájaros a la entrada y salida

___________________________________________________________ ___________________________________________________________

Sistema eléctrico

Tel. No.______________________________________________________

Sistema de control

Correo e____________________________________________________

Cableado de campo a control montado a conj. term. Cableado del cliente a control montado a conj. term.


Interconexión a control remoto terminada

Modelo del conjunto generador________________________________

Controles de paro de emergencia cableados

Número de serie del conjunto generador__________Conj. no_______

Conjunto/Conmutador/Cambiador/Transferencia

Tipo de control______________________________________________

Cuenta con medios de desconexión/aislamiento

Número de serie del control_____________________________________

Instalación y pre-prueba conmutador terminadas

Tipo de control del sistema (si aplica)_____________________________

Cables instalados correctos, marcados, se mueven Conexiones de potencia terminadas y marca de par

Sitio y servicios del generador

Pruebas de cable terminadas, certificados dispon.

Trabajo de instalación terminado

Eléctrico en general

Sitio limpio y sin obstrucción y seguro

Todas las cajas eléctricas limpias y tapas puestas

Servicios del sitio terminados y puestos en marcha

Suministro eléctrico auxiliar terminado

(rayos, suministro auxiliar eléctrico, agua, etc.)

Sistema de aterrizado terminado y probado

Observaciones______________________________________________

Conexión eléctrica a servicios/ensambles terminada

___________________________________________________________

Suministro de servicio disponible si se necesita Circuitos de poca potencia e iluminación probados y certificados

7-8



Sitio en general

Intercambiador de calor y sist. torre de enfriamiento

Gabinete al aire libre, nivelado en suelo firme

Tanque cabezal de tamaño adecuado

Sin material suelto cerca del conjunto generador

Sobreflujo libre y tendido para evitar derrame

Ruta de admisión/salida de aire libre y limpia

Columna estática/friccion a capacidad motor/sistema

Rutas de acceso y egreso sin obstrucción

Tubos de venteo motor inclinados hacia radiador/cab.

Suelo cubierto con arena para evitar polvo (grava, etc.)


Drenaje del sitio adecuado

Tubería evita candados de aire – c. válvulas purga

Tubería y cables fijos sin peligro de tropezón

Tubería aislada de la vibración del conj. generador


Tubería terminada, limpia, probada y pintada

Todos los componentes clave están etiquetados

Entradas a gabinete selladas apropiadamente

Tubería y servicios con código de color y etiquetas

Sistema secundario de enfriamiento terminado

Control de derrame externo adecuado para la capacidad

Sumin. recup. torre enfriamiento terminada

del fluido

Sumin. aux. a ventiladores correctamente instalado Conexión eléctrica terminada

Sistema de Enfriamiento Radiador montado en el conjunto

Sistema de combustible

Salida de aire del radiador limpia sin obstrucción

Instalación almacenaje a granel

Sobreflujo de refrigerante libre y tendido

Instalación de tanque almacenaje a granel completa

para evitar la contaminación

Tanque a granel incorpora trampa de agua

Revise la posibilidad de recirculación de aire caliente

Contención de derrames terminada

Sistemas de radiador montado en techo/remoto

Válvulas de aislamiento correctamente colocadas

Tanque cabezal de tamaño adecuado

Medidor de contenido de tanque instalado


Contactos alarma de contenido puestos y cableados

Columna estática/fricción a capacidad de motor/sist.

Solenoide y pre-filtro entre tanque a granes y servicio


Tubería de material correcto, limpia, probada y pint.


Venteo instalado, conectado a área segura y abierta

Tubería evita candados de aire-cuenta c. válvulas purga


Tubería aislada de la vibración del conj. generador

Aislamiento y calentamiento de tubería instalados

Tubería terminada, limpia, probada y pintada

Punto de llenado instalado y alarma conectada


Instalación de almacenaje segura

Suministro aux. a vent. instalado correctamente

Instalación con tanque diario (en/cerca gabinete)


Columna positiva en motor para aplicaciones críticas Conexión para llenar, sobreflujo y venteo terminado Columna de sobreflujo comb. a lím. de presión tanque Entradas a gabinete apropiadamente selladas Válvulas y contactos de incendio instalados y conec. Instalación sin tanque diario Columna positiva en motor para aplicaciones críticas Columna/restricción entrada comb. a límites de motor Columna/restricción retorno comb. a límites de motor Aislamiento y válvulas solenoide instaladas Revise no haya válvulas en retorno de derrame Conexiones flexibles al motor


7-9



Ventilación y atenuación


Diseño de instalación evita recirculación aire caliente

Contención de derrame terminada y alarmas conec.

Diseño de instalación considera vientos prevalentes

Válvulas y contactos de incendio instal. y conec.

Salida de aire dirigida lejos de edificios/personal

Sistema de combustible gaseoso

Sistemas de ventilación forzada cableados

Tubería terminada, material y construcción correctos

Mecanismos de persianas terminados y cableados

Válvula reguladora y de paso en lugar correcto

Guarda de pájaros en entrada y salida

Entradas a gabinete selladas apropiadamente Prueba de fuga y certificación terminadas

Sistema eléctrico Sistema de control

Sistema de alarma /supresión de incendio

Cableado de campo a control montado en conj. term.

Instalación de sistema + alarmas remotas terminadas

Cableado cliente a control montado en conj. terminado

Sensores protegidos de calor iradiado

Interconexión a control remoto terminada

Sistema de etiquetado y bloqueo terminado

Controles paro de emergencia remoto cableados Generador/Conmutador/Cambiador/Transferencia

Sistema de arranque

Medios de desconexión/aislamiento provistos

Arranque con batería

Instalación y pre-prueba conmutador terminada

Baterías de arranque correctas e instaladas

Cables instalados correctamente, marcados,

en charola o soporte

permiten movimiento

Cables de batería al motor tendidos correctamente


Cargador de batería instalado y cableado

Conexiones de potencia terminadas y apretadas

Arranque aire a presión / hidráulico

Pruebas de cable terminadas y certificados en mano

Conjunto compresor instalado y cableado

Gabinete

Tubería de aire a presión cap. e inst. correctas

Todas las cajas eléctricas limpias y cubiertas puestas

Válvulas de aislamiento colocadas y etiquetadas

Suministro eléctrico auxiliar terminado

Tubería probada, pintada y etiquetada

Sistema de aterrizado terminado y probado

Regulador de presión y válvula seg. LP correctos

Conexión eléctrica a servicios/ensambles terminada

Conexión flexible a motor puesta

Suministro de servicio disponible según se requiera Circuitos potencia pequeña e iluminación

Sistema de Escape

probados y certificados

Diseño de la instalación evita recirculación escape Instalación permite dilatación de tubería

Cuestionario terminado por____________________________________

Uniones soldadas o bridas con empaques correctos

Fecha______________________________________________________

Mofle correctamente apoyado

Nombre (molde)_____________________________________________

Tubo de escape evita ingreso de lluvia/nieve

Compañía__________________________________________________

Cuenta con drenado de condensado

Nota: Terminar este cuestionario no libera al instalador o contratista

Salida dirigida lejos de edificios / personal

de las obligaciones contractuales.

Sistema protegido y blindado según se requiere Impermeabilización de gabinete terminada y sellada Materiales inflamables protegidos apropiadamente

7-10



Cuestionario de pre-arranque del conjunto generador Conjuntos generadores abiertos y en gabinete Este cuestionario debe usarse para validar la terminación del conjunto

Conj. generador nivelado – tornillos de fijación firmes Tubería y cables fijos sin peligro de tropezar Obstrucciones aéreas bien marcadas y etiquetadas Conexión eléctrica terminada Avisar al personal del inminente arranque del equipo

generador antes de la puesta en marcha. Se debe llenar un cuestionario para cada conjunto generador de una instalación múltiple.

Sistema de Enfriamiento Tipo de refrigerante__________________________________________ Relación de mezcla___________________o puesto en planta

Detalles del Proyecto Nombre del proyecto_________________________________________ ___________________________________________________________ Cliente (Usuario Final)_________________________________________ ___________________________________________________________ Dirección___________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ Representante del cliente______________________________________ Tel. No._____________________________________________________ Correo e____________________________________________________

Radiador montado en el conjunto Radiador limpio, sin obstrucciones Sobreflujo libre y tendido evitando contaminación Radiador lleno con refrig. correcto y tapón puesto Radiador, motor y tubería revisados si tienen fugas Bandas revisadas en alineación, tensión y daños Guardas correctas y fijas Energizar sum. de calentador de refrig. y rev. función Sistemas de radiador montado remoto Radiador limpio, sin obstrucciones Sobreflujo libre y tendido evitando contaminación Tanque cabezal lleno con refrigerante y tapón puesto

Detalles del conjunto generador Modelo del conjunto generdor_________________________________ Número de serie del conjunto generador ________ No. conj.________ Tipo de control______________________________________________ Número de serie del control___________________________________ Tipo de control del sistema (si es aplicable)______________________

Sistema y tanque auxiliar (si existe) llenos Radiador, motor y tubería revisados si tienen fugas Aire purgado del sistema Energizar suministros de calentador de refrigerante Suministro aux. a vent., bombas inst. correctamente Revisar rotación/voltaje de fase de suministros aux. Intercambiador de calor y sist. de torre de enfriamiento

Ambiente y servicios del conjunto generador Trabajo de instalación y cuestionario terminados Alrededores limpios y sin obstrucciones Servicios al conjunto generador terminados Observaciones______________________________________________ ___________________________________________________________

Tanque cabezal lleno con refrigerante y tapón puesto Tanque auxiliar (si existe) puesto en marcha Sistema, motor y tubería revisados si tienen fugas Aire purgado del sistema Energizar suministros de calentador de refrigerante Sist. de enfriamiento secundario terminado y lleno Bombas de sist. de enfr. secundarios en marcha

Revisiones de Seguridad Asegurarse se inhibió el arranque Conjunto limpio y totalmente ensamblado

Suministro aux. a ventiladores, bombas inst. correcto Revisar fase/voltaje a sum. aux. de ventiladores Registrar concentración de refrigerante usado____________________

Sin material suelto cerca del conjunto generador Ductos de aire libres y limpios Rutas de acceso y egreso sin obstrucción y marcadas Posiciones de control y mantenimiento libres Cuarto seguro - sin acceso no autorizado


7-11


Sistema de combustible

Arranque de aire a presión/hidráulico

Instalación de almacenamiento a granel

Válvulas de aislamiento colocadas y etiquetadas corr.

Tanque de almacenamiento a granel lleno

Regulador de presión y válvula seg. LP revisados

Válvulas de aislamiento colocadas correctamente

Compresor en marcha

Contactos de medidor y alarma de tanque revisados

Presiones de aire/hidráulico HP y LP revisadas

Bomba y controles de transferencia probados

Condensado drenado

Conexión eléctrica terminada Sist. de calent. tubería/tanque probado y en marcha

Sistema de escape

Punto de llenado inst. y alarma probada y en marcha

Revise seguridad de fuelles, tubería y mofle

Sistema a granel revisado si tiene fugas

Revise todas las bridas, uniones y soldaduras

Tubos de venteo y sobreflujo abiertos

Revise estén libres tubo de escape y tapa de lluvia

Instalación de almacenamiento segura

Drene el agua del sistema

Tanque diario

Prelubrique turbocargador si se requiere

Revisar oper. válvulas de aislamiento y solenoide Retorno de combustible del motor abieerto

Ventilación y atenuación

Tanque diario lleno

Revise que las persianas estén libres y operen

Aire purgado del sistema

Mec. de persiana revisados y sum. energizado

Contactos del medidor y alarma del tanque revisados

Ponga en marcha sist. de vent. forzada si aplica

Alarmas de contención de derrame revisadas Funciones de bomba de transferencia revisadas

Sistema eléctrico

Válvulas y contactos de incendio inst. y cableados

Sistemas de control Revisión visual terminada

Sistema de combustible de gas

Energice control de conj. y revise funcione

Revisión visual terminada y certificados a la mano

Energice controles del sistema y revise funcionen

Gas presente en válvulas de paso

Revise versiones de programa y cárguelos si es nec. Seleccione parámetros de conj. en control conj./sist.

Sistema de alarma de incendio / supresión

Revise señales de control remoto al control del conj.

Sist. de alarma de incendio / supresión en marcha

Revise señales de control del conj. al control remoto

Cable y liber. rápida de solen. Incendio en marcha

Revise señales al control del sistema y conmutador

Bloqueo del sistema de supresión en marcha

Revise controles de paro de emergencia Cargue/verifique ajustes de protección motor y alt.

Sistema de lubricación

Conjunto/Conmutador/Cambiador/Transferencia

Cárter de motor lleno al nivel correcto

Revisión visual terminada

Alarmas de nivel revisadas

Revise cables estén instal. correctos y par marcado

Sistema de pre-lubricación en marcha

Verifique flexibilidad del cable en el conj. generador

Sistema de recuperación lleno y en marcha

Energice suministros aux. y revise que funcionen Cargue ajustes de protección conm. y regístrelos

Sistema de arranque

Detección de servicio en marcha

Arranque de batería Baterías llenas, instaladas y conectadas Cargador de baterías en marcha Controles de elevación/flotación e instrumentos rev.

7-12



Eléctrico en general

Tel. no._____________________________________________________

Certificados de prueba a la mano p. todos los cables Revise ajustes de protección de suministro auxiliar

Correo e____________________________________________________

Revise voltaje y fase de sumin. eléctricos auxiliares Ponga en marcha suministros auxiliares


Revise ajustes de protección de sumin. del servicio

Modelo del conjunto generador___________________________________

Revise voltaje y fase de suministro de servicio

Número de serie del conjunto generador_________Conj. no.________

Ponga en marcha suministros del servicio

Tipo de control_________________________________________________

Pruebe y ponga en marcha circuitos pot. peq. e ilum.

Número de serie del control_____________________________________ Tipo de control del sistema (si aplica)____________________________

Comentarios sobre cualquier punto que pueda afectar puesta en marcha__________________________________________________

Ambiente y servicios del conjunto generador

___________________________________________________________

Trabajo pre-puesta en marcha y cuestionario term.

___________________________________________________________

Alrededores limpios y sin obstrucciones

___________________________________________________________

Sistemas de iluminación/calefacción, etc. operan

___________________________________________________________

Observaciones_________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________ Cuestionario llenado por______________________________________

Revisiones de la seguridad

Fecha______________________________________________________

Asegurar arranque esté inhibido hasta que se requiera

Nombre (molde)_____________________________________________

Conjunto limpio y totalmente ensamblado

Compañía__________________________________________________

Sin materiales sueltos cerca del conjunto

Nota: La terminación de este cuestionario no libera al instalador de las

Ductos de aire libres y limpios

obligaciones contractuales.

Rutas de acceso y egreso sin obstrucción y marcadas

Cuestionario para arranque del conjunto generador

Posiciones de control y mantenimiento no obstruidas Cuarto seguro – sin acceso sin autorización Personal advertido del proceso de arranque

Conjuntos generadores abiertos o en gabinete


Este cuestionario debe usarse para validar la terminación del

Radiador montado en el conjunto

procedimiento de arranque del conjunto generador. Se debe completar

Radiador, motor y tubería revisados si tienen fugas

un cuestionario para cada conjunto generador de una instalación

Bandas y guardas revisadas si están seguras/patinan

múltiple.

Calentador de refrigerante opera Revise si hay fugas

Detalles del proyecto

Sistemas de radiador montado remoto

Nombre del proyecto_________________________________________

Radiador, motor y tubería revisados si tienen fugas

___________________________________________________________

Calentador de refrigerante opera

Cliente (Usuario Final)_________________________________________

Ventiladores, bombas y controles revisados

___________________________________________________________

Revisar fugas

Dirección____________________________________________________

Cartuchos de dosif. DCA puestos y válvulas abiertas

___________________________________________________________

Sistemas de intercambiador de calor y torre enfriamiento

___________________________________________________________

Sistema, motor y tubería revisados si tienen fugas

Representante del cliente________________________________________

Calentador de refrigerante opera Sistema de enfriamiento secundario revisado Ventiladores, bombas y controles revisados

7 - Cuestionarios

Rev. Enero 2011

7-13


Sistema de arranque Cartuchos dosif. DCA puestos y válvulas abiertas Dosificación de Legionella revisada donde aplique Registre dosificación química y concentración____________________

Arranque de batería Baterías instaladas, llenas y conectadas Cargador de baterías en marcha Arranque de aire a presión/hidráulico

Sistema de Combustible Diesel Instalación de almacenamiento a granel Válvulas de aislamiento correctamente colocadas Bomba de transferencia y controles operan

Válvulas de aislamiento correctamente colocadas Compresor opera Presiones HP y LP aire/hidráulico revisadas Condensado drenado

Sistema de calentamiento tubería/tanque opera Alarma punto de llenado opera Revisión de fugas Instalación de almacenaje segura Tanque diario Aislamiento y válvulas solenoide revisados Tanque lleno

Sistema de escape Revise seguridad de tubería y mofle Revise que capucha y/o tapa de lluvia operen Revise tubería de drenado agua y válvulas correctas Revise fugas Revise si hay recirculación de gases de escape

Contención de derrames y alarmas operan Bomba de transferencia opera Revisión de fugas Válvulas de incendio y liberación probadas y operan

Ventilación y atenuación Revise que las persianas estén libres y operen Sistema de ventilación forzada opera si aplica Revise si hay recirculación de aire caliente

Sistema de Combustible de Gas Válvulas de aislamiento colocadas correctamente Regulador ajustado a presión correcta Equipo de detección de fuga de gas opera Dispositivo de paso doble opera Prueba de fuga terminada Purga terminada

Sistema eléctrico Sistemas de control Suministros auxiliares energizados Controles locales de conjunto generador revisados Controles remotos de conjunto generador revisados Indicadores/controles remotos cliente revisados Conmutador de cambio / interruptor de transferencia

Sistema de alarma/supresión de incendio Sistema de alarma/supresión de incendio opera Bloqueo de sistema de supresión de incendio opera Operador instruido en operación de sistema incendio

Suministros auxiliares energizados Suministro del servicio energizado Voltaje/rotación de fase revisados Indicadores correctos Todas las cubiertas en su lugar

Sistema de lubricación Cárter de motor lleno al nivel correcto Sistema recuperación de aceite opera

Arranque inicial Revisión de arranque man., ralentí y vel. plena term. Voltaje y frecuencia de conj. generador bien s/orden Calibraciones del sistema de control revisadas Rotación de fase revisada Coincidencia de fase de conj. en paralelo revisada Operación man. Conmutador conj. gen. correcta Control de paro local/de emergencia revisado Arranque/paro/paro de emergen. remotos revisados

7-14



Prueba de carga del conjunto generador Nota: La prueba de carga se lleva a cabo a la carga del sitio del cliente a menos que se convenga por escrito antes del arranque. La prueba de banco de carga artificial se realiza usando carga resistiva a menos que se especifique otra cosa. Prueba de carga terminada usando la carga del cliente Registre la carga lograda__________________________________ kW Prueba de banco de carga (si aplica) Revise cap. de voltaje y potencia de banco de carga Revise que los cables estén instalados y apretados bien Energice suministros auxiliares y revise funcionen Prueba de carga terminada Registre carga lograda____________________________________ kW Registre factor de potencia____________________________________ Terminación de arranque del sistema Conjunto generador opera Interruptor de cambio / transferencia opera Conmutador de paralelismo opera Operaciones automáticas revisadas Control maestro opera Reglas y proced. HV/MV/LV eléctricas correctas Comentarios a cualquier punto que pueda afectar la aceptación: ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ Cuestionario terminado por____________________________________ Fecha______________________________________________________ Nombre (molde)_____________________________________________ Compañía __________________________________________________ Nota: Terminar este cuestionario no libera al instalador de las obligaciones contractuales.


7-15

APÉNDICE A ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

APÉNDICE A Dimensionamiento de Conjuntos Generadores con GenSize Generalidades Aplicaciones Instalando Power Suite Parámetros del Proyecto Número de Conjuntos Generadores Operando en Paralelo Mínima Carga/Capacidad del Generador Máxima Caída de Voltaje (Arranque y Pico) Máxima Caída de Frecuencia Altitud y Temperatura Ambiente Atenuación del Sonido Elevación Máxima de Temperatura del Alternador Combustible Frecuencia Fase Servicio Voltaje Introduciendo las Cargas Definición de Términos Requerimientos de Operación con Carga (Operación de Estado Estable con Carga Individual) Requerimientos de Arranque con Carga (Arranque con Carga Individual) Requerimientos de la Carga Paso Transitorio (Carga Combinada en Cada Paso de Aplicación de la Carga) Requerimientos de la Carga e Impacto Transitorio (La Carga Combinada Para Todas las Cargas que Requieren Potencia Pico Aleatoria) Cálculos Detallados de la Carga Cálculos de Carga de Iluminación Cálculos de Carga de Aire Acondicionado Cálculos de Carga de Cargador de Batería Cálculos de Carga de Imagen Médica Cálculos de Carga de Motor Cálculos de Carga de la Bomba Contra Incendios Cálculos de Carga UPS Cálculos de las Cargas Misceláneas Cálculos de Carga Equipo de Soldadura Cálculos de Carga de Uso en General Cálculos de Carga Usos Definidos por el Usuario Introduciendo las Cargas en Pasos Consideraciones de los Pasos de la Carga Guías para la Secuencia de Pasos Recomendaciones y Reportes Rango en Sitio KW en Standby (Pimario) Rango en Sitio Máx KW del Alternador (Incremento de Temperatura) Rango en Sitio Máx KVA del Alternador (Incremento de Temperatura) Rev. mayo 2010

A-3 A-3 A-3 A-3 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-5 A-5 A-5 A-5 A-5 A-5 A-5 A-6 A-6 A-7 A-7 A-7 A-7 A-7 A-7 A-7 A-8 A-8 A-8 A-9 A-10 A-10 A-11 A-11 A-11 A-11 A-12 A-12 A-12 A-13 A-13 A-14 A-14

A-1


Rango en Sitio Máx SkW y Máx SkVA Incremento de Temperatura a Plena Carga Excitación Reportes

A-2

A-15 A-16 A-16 A-17

Rev. mayo 2010

APÉNDICE A Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Dimensionamiento de Conjuntos Generadores con GenSize™ Generalidades GenSize™ es un software de aplicación (disponible en el CD Power Suite de Cummins Power Generation) para determinar el tamaño adecuado (capacidad) de los conjuntos generadores para aplicaciones de Emergencia o Primarias. Toda la información necesaria para ordenar una configuración correcta del conjunto generador con su distribuidor local se incluye en la recomendación preparada por el software. En la biblioteca del CD que acompaña al CD Power Suite, también puede ver e imprimir toda la información del producto necesaria para diseñar apropiadamente un sistema de generación de potencia completo. La información en el CD de Biblioteca incluye: las hojas de especificación del conjunto generador, la información técnica de soporte (datos del alternador, datos de las emisiones de escape del conjunto generador, datos de acústica del conjunto generador, resúmenes de la prueba del prototipo del conjunto generador) y los dibujos clave (perfil, esquema, diagramas de cableado y dibujos de instalación de accesorios). Con GenSize usted puede crear, guardar, recuperar, modificar y borrar información del proyecto. La información de la carga se puede copiar y pegar dentro de un proyecto o entre proyectos múltiples. GenSize maneja la mayoría de los tipos de carga incluyendo varios tipos de iluminación, HVAC, Cargadores de Baterías, UPS, motores, Bombas Contra Incendio y carga en general. Un área de carga definida por el usuario está disponible para cargar características de cargas singulares. GenSize maneja correctamente cargas de soldadura, cíclicas y de imagenología médica (donde ocurre una sobrecarga momentánea después deque todas las cargas han arrancado y no durante la propia secuencia de arranque). NOTA: Cuando GenSize es usado como la base para dimensionar un conjunto generador de un fabricante diferente a Cummins Power Generation, hay que estar consciente que los conjuntos generadores de la competencia de la misma capacidad en kW pueden no ser adecuados para una aplicación dada debido a las diferencias en el desempeño. El diseñador del sistema de potencia puede minimizar el riesgo en esta situación especificando un conjunto generador con una elevación

de temperatura del alternador similar, un alternador con reactancia sub-transitoria por unidad, armónicas y el desempeño de respuesta con las transitorias del gobernador. Además de ser una herramienta para ver los datos de desempeñó del conjunto generador, GenSize incluye una interfase gráfica fácil de usar para cargar información acerca de las cargas impuestas al conjunto generador, la secuencia en pasos de arranque de las cargas y los parámetros para el propio conjunto generador. Aunque no existe un manual por separado para GenSize, sus archivos de Ayuda sensibles al contexto deberían ser suficientes para correr la aplicación. Aplicaciones Existen cuatro Aplicaciones en el PowerSuite: GenSize, Biblioteca, GenCalc y GenSpec. En GenSize, el proyecto completo como un todo aparece en el lado izquierdo, mientras que el lado derecho muestra el contenido y cualquier nodo seleccionado en el lado izquierdo. Éste es el núcleo de la aplicación donde las cargas y la secuencia se cargan y definen. La aplicación de la Biblioteca permite que el usuario explore las especificaciones y los datos del producto, el uso de los dibujos y otra información pertinente, y que la incorpore en un reporte de datos. La biblioteca se accede desde un CD de contenidos de Biblioteca. El contenido del CD Biblioteca se puede copiar al disco duro de su PC para la conveniencia de acceso. La aplicación GenCalc incluye un calculador de la curva del decremento para los alternadores usados en los generadores de Cummins. Esta aplicación está diseñada para incluir varios usos futuros para la ayuda en el diseño de sistemas de escape y de combustible así como otras facetas de los sistemas de potencia. La Aplicación GenSpec contiene una selección de documentos en Word con especificaciones de muestra para conjuntos generadores, equipo de paralelismo e interruptores de transferencia. Se puede encontrar más información acerca de estas Aplicaciones en el área de ayuda GenSize.

Rev. mayo 2010

A-3


Instalando Power Suite Inserte el CD de Power Suite en la unidad de disco CD-ROM y siga las instrucciones de instalación del software la pantalla, o seleccione Start/Run del escritorio Windows, seleccione la unidad de disco CD ROM y corra Setup.exe. El software GenSize está diseñado para correr en un ambiente del sistema de operación Windows NT, 95, 98 o 2000. La función de búsqueda del CD Biblioteca se optimiza con el Internet Explorer 5.0 y el Adobe Acrobat 4.0 (incluidos en el CD). Después de terminar la instalación, aparece un cuadro de diálogo New Project – seleccione New Project. Parámetros del Proyecto El primer paso para dimensionar y seleccionar un conjunto motor-generador es establecer los parámetros del proyecto. Como mínimo, el conjunto generador debe dimensionarse para suministrar los requerimientos de arranque de la máxima carga y requerimientos de operación del estado estable del equipo conectado a la carga. Para establecer los parámetros predeterminados del proyecto, seleccione Projects de la barra de herramientas superior, después New Project Default Parameters abajo en el menú desplegable. El cuadro de diálogo resultante, Figura A–1, muestra los Parámetros del Proyecto Nuevo que se aplican a los proyectos nuevos y se pueden modificar para adecuarse a sus preferencias. Los parámetros del proyecto para un solo proyecto o un proyecto existente se pueden cambiar sin alterar los parámetros predeterminados destacando el nombre del proyecto y luego seleccionando Projects, Edit y luego la pestaña de parámetros. Enseguida está una explicación de los parámetros del proyecto y los predeterminados se muestran en el cuadro de diálogo. Número de Conjuntos Generadores Operando en Paralelo El valor predeterminado es 1. Si la carga total es mayor que la capacidad de un conjunto generador solo, inserte 2, 3 o más según sea pertinente. Si la carga total es más de 1000 kW, podría ser ventajoso poner conjuntos generadores en paralelo para lograr una mayor confiabilidad y flexibilidad de operación. Sin embargo cuando la carga total es de 300 kW o menos, normalmente no es efectivo en costo poner conjuntos generadores en paralelo – aunque es técnicamente realizable.

A-4

Figura A – 1. Cuadro de Diálogo GenSize – Parámetros del Proyecto Nuevo Carga/Capacidad Mínima del Motogenerador Operar un conjunto generador bajo carga ligera puede conducir a daño en el motor y reducir la confiabilidad del conjunto generador. Cummins Power Generation no recomienda operar conjuntos generadores con menos del 30% de la carga nominal – éste es el ajuste predeterminado en GenSize. Se deben usar bancos de carga para complementar las cargas regulares cuando la carga cae abajo del valor recomendado. Un conjunto generador no debe operar a menos del 10% de la carga nominal durante ningún periodo prolongado. Máxima Caída de Voltaje (Arranque y Pico) Al reducir la caída de voltaje máximo permisible durante el arranque inicial o cuando las cargas se ciclan bajo controles automáticos o tienen altos picos, el tamaño del conjunto generador recomendado aumenta. Escoger una caída de voltaje permisible más baja resulta en un conjunto generador recomendado más grande. Sin embargo, establecer caídas de voltaje permisibles de más del 40% puede llevar al mal funcionamiento del relevador y del contactor. La Caída Máxima de Voltaje predeterminada en GenSize es del 35%. Caída de Frecuencia Máxima Al reducir la caída de frecuencia máxima permisible, aumenta el tamaño del conjunto generador recomendado. Como un conjunto generador es una fuente de poder limitada (comparado con el servicio público), las excursiones de voltaje y frecuencia ocurren durante los eventos de carga transitorios. El conjunto

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generador debe dimensionarse para limitar estas excursiones a un nivel apropiado para lograr el desempeño apropiado de la carga. La Caída de Frecuencia Máxima predeterminada en el GenSize es del 10%. Este número puede que tenga que establecerse más bajo cuando se suministran a cargas sensibles a la frecuencia, como los sistemas UPS. Revise con el fabricante del UPS para obtener la información sobre la sensibilidad del sistema UPS a las excursiones de frecuencia cuando operan con un conjunto generador en Emergencia. Altitud y Temperatura Ambiente Basándose en la localización geográfica, el programa recomienda que el tamaño del conjunto generador se aumente para un nivel dado de desempeño al aumentar la altitud y/o temperatura ambiente. Los valores predeterminados son una altitud de 500 pies (152 metros) y una temperatura ambiente de 77 °F (25 °C). Atenuación de Sonido El ajuste predeterminado es Ninguno. Sin embargo, se puede seleccionar un conjunto generador Quiet Site. Las unidades Quiet Site incluyen silenciadores de escape especiales, una cubierta de lámina con aislamiento atenuador de sonido y/o amortiguadores de admisión y descarga. No todos los modelos están disponibles en una configuración Quiet Site. Cuando seleccione Atenuación de Sonido, las recomendaciones del GenSize para el conjunto generador se limitan a los paquetes opcionales estándar disponibles de planta. Su distribuidor local, sin embargo, debe consultarse en caso de cualquier otra necesidad de atenuación de sonido. Elevación de Temperatura Máxima del Alternador Una elevación de temperatura máxima permisible sobre una ambiente de 40 °C (104 °F) se puede especificar para los devanados del alternador. GenSize recomienda combinaciones de motor–alternador que limitan la elevación de la temperatura del alternador a la especificada cuando se energizan las cargas conectadas especificadas. Puede ser deseable usar alternadores con elevación de temperatura menor en aplicaciones que contengan significativas cargas no-lineales, donde se requiera un mejor arranque del motor o en aplicaciones de servicio primario. El ajuste predeterminado es de 125 °C. Note que, cuando selecciona un alternador con elevación de temperatura más baja, puede aumentar el tamaño del conjunto generador recomendado para adaptarse a un alternador más grande.

Combustible El combustible predeterminado es diesel. Otras opciones de combustibles disponibles son gas natural y gas propano líquido. Está disponible una opción “Cualquier Combustible” la cual le permite al GenSize comparar el desempeño de todas las opciones de combustible disponibles. Nota: Para los requerimientos de combustibles gaseosos a más de aproximadamente 150/140 kW, consulte a su distribuidor. Frecuencia Especifique la frecuencia de operación requerida. Los conjuntos generadores están configurados para 50 Hz o 60 Hz. El valor predeterminado es de 60 Hz. Fase Seleccione un conjunto generador monofásico o trifásico. El ajuste predeterminado es trifásico. Si selecciona monofásico, sólo se permiten cargas monofásicas. Seleccionar monofásico también limita el número de modelos disponibles ya que los conjuntos generadores más grandes no están disponibles con generadores monofásicos. La selección trifásica predeterminada permite cargas monofásicas pero el GenSize supone que las cargas monofásicas se balancean entre las tres fases. Servicio GenSize hace una recomendación basándose en la capacidad de potencia en emergencia y primaria del conjunto generador, disminuyendo la potencia apropiadamente por las condiciones del sitio. El ajuste predeterminado es en Emergencia. Para tratar e ilustrar más el sistema y las capacidades del conjunto generador vea la sección Diseño Preliminar. Un sistema de potencia en Emergencia es un sistema de potencia independiente que alimenta algunas instalaciones en el caso de una falla de la fuente normal de energía. (Se asume que el conjunto generador está aislado del servicio público). La capacidad de potencia en Emergencia es aplicable para el servicio de potencia de emergencia por la duración de una interrupción típica de energía. Para esta capacidad no se dispone de régimen de sobrecarga. Un sistema de potencia primaria es un sistema de potencia independiente para suministrar energía eléctrica en lugar de Rev. mayo 2010

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comprarle energía a un servicio de red comercial. (Se asume que el conjunto generador está aislado del servicio público o que ese servicio no está disponible). La capacidad de potencia primaria es la potencia máxima disponible con carga variable por un número de horas ilimitado. Un mínimo del 10% de capacidad de sobrecarga está disponible para regímenes de potencia primaria según los estándares de capacidad del motor BS 5514 y DIN 6271. No toda configuración de conjunto generador está disponible para servicio primario. Cuando los conjuntos generadores se ponen en paralelo con la red pública por un periodo prolongado de tiempo, no deben operarse a más de su capacidad de carga base. Generalmente la capacidad de carga base de un conjunto generador es significativamente menor que su capacidad de potencia primaria. La capacidad de carga base para los conjuntos generadores está disponible con el fabricante o su distribuidor Cummins Power Generation. Voltaje Las opciones de voltaje disponibles son una función de la frecuencia seleccionada. Los valores predeterminados son 277/480, Serie Estrella. Cargando las Cargas El siguiente paso y el más importante para dimensionar un conjunto generador es identificar cada tipo y tamaño de carga que el conjunto generador va a energizar. Como con la mayoría de las operaciones en el GenSize, las cargas se pueden cargar bien sea desde el menú bajo Proyectos, Agregar Carga Nueva o desde los iconos localizados en la barra de herramientas. Después de seleccionar un tipo de carga, aparece la forma del registro de la carga. Cada forma de carga abre con los predeterminados de la característica de la carga los cuales se pueden modificar. Cargue toda la información requerida. Si no está seguro de lo que son los artículos, consulte la ayuda en línea para obtener una explicación. Al cargar cada carga, aparece en una lista en el lado izquierdo de la pantalla bajo el proyecto en el que está trabajando. Al seleccionar (con un clic del mouse) una de las cargas en la lista desplegará las características de operación de la carga a la derecha de la pantalla. Al hacer doble clic en el icono de una carga abre la

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forma de registro de ésta y puede editar la carga desde ahí. Lo siguiente está pensado para ayudarle a entender los parámetros de la carga y la forma en que GenSize los calcula. Identifique todos los tipos y tamaños de cargas diferentes que el conjunto generador va a soportar. Si tiene más de una carga de un tamaño y tipo dado, sólo necesita cargarla una vez, a menos que quiera que cada una de las cargas lleve una descripción diferente. La cantidad de cada carga se puede establecer cuando cargue la carga en el paso que inicia la secuencia, como se describe posteriormente en esta sección. Cummins Power Generation ha investigado las características de arranque y operación de muchas de las cargas comunes y ha incluido en GenSize datos predeterminados para estas características de carga. Puede optar por usar los predeterminados o si sabe que las características de su carga son diferentes, cambie la característica de la carga. Si tiene un tipo de carga diferente de lo que se identifica en el GenSize, use una carga miscelánea para definir los requerimientos de arranque y operación de la carga. Basándose en las características de la carga, GenSize calcula los valores para los kW de operación (RkW), kVA de operación (RkVA), kVA de arranque (SkVA), kW de arranque (SkW), factor de potencia de arranque (SPF), kVA pico (PkVA), kW pico (PkW) y amperios de operación (RAmps). Cuando se presentan cargas no-lineales, puede ser necesario sobre-dimensionar el alternador y el GenSize calcula un valor para los kW del alternador (AkW) para la carga. Note que cuando se cargan cargas monofásicas en un conjunto generador trifásico, GenSize asume que las cargas de las tres fases están balanceadas entre las tres fases. Por lo tanto, las cargas monofásicas se convierten en una carga trifásica equivalente para propósitos de dimensionamiento. Esto da como resultado una corriente de carga monofásica distribuida entre las tres fases por lo que la corriente monofásica se divide por 1.73. Cuando se carga una carga monofásica para una aplicación de conjunto trifásico, la corriente monofásica real aparece en la forma de registro de la carga, pero cuando la carga se carga en un paso (la carga del paso es la carga balanceada aplicada al generador), la corriente de carga de paso se convierte a la corriente trifásica equivalente.

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Las siguientes abreviaturas se usan en GenSize para calcular los requerimientos de operación y arranque de la carga individual, requerimientos de paso de carga, y los requerimientos de carga transitoria. Estas abreviaciones se usan en las formas de carga y reportes en la aplicación y en la siguiente exposición pensada para documentar algunos de los cálculos realizados por GenSize. Requerimientos de la Carga en Funcionamiento (Carga Individual en Operación de Estado Estable) kVA de operación (RkVA) – la operación de la carga en kilovoltio-amperios. kW de operación (RkW) – la operación de la carga en kilovatios. kW del alternador (AkW) – la capacidad del alternador proporcionada para compensar ( sobre-dimensionar) la distorsión no-lineal. FP de operación (RFP) – el factor de potencia de la carga en operación de estado estable. Eficiencia – la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada. Amperios de operación (RAmps) – los amperios de operación para una carga o paso. Requerimientos de Arranque de la Carga (Arranque Individual de la Carga) kW de arranque (SkW) – kilovatios de arranque de una carga. kVA de arranque (SkVA) – kilovoltio-amperios de arranque de una carga. FP de arranque (SPF) – el factor de potencia de arranque es el factor de potencia de la carga al momento en que se energiza inicialmente o arranca. Requerimientos de Carga de Paso Transitoria (Carga Combinada en Cada Paso de Aplicación de Carga) kW de paso máximo – la máxima carga de paso en kW (la suma de kilovatios de arranque de la carga individual [SkW]) en el paso. kVA de paso máximos – la máxima carga de paso en kVA (la suma de kilovoltio-amperios de arranque [SkVA] de la carga individual) en el paso. kW de paso acumulativos – los kW de Paso Máximos sumados a los kW de operación de los pasos previos. kVA de paso acumulativos – los kVA de Paso Máximos sumados a los kVA de operación de los pasos previos.

kW de paso efectivos – los kW de paso acumulativos multiplicados por un factor para tomar en cuenta el efecto de carga reducida debido al voltaje de salida reducido sostenido durante la carga de paso transitoria. kVA de paso efectivos – los kVA de paso acumulativos multiplicados por un factor para tomar en cuenta el efecto de carga reducida debido al voltaje de salida reducido sostenido durante la carga de paso transitoria. Requerimientos de Carga por Transitorios Repentinos (Carga Combinada para todas las Cargas que Requieren Potencia de Operación Pico Aleatoria) kW pico (PkW) – el aumento repentino de potencia en kW demandados por una carga cíclica al arrancar, o por otras cargas de impacto como las soldadoras o el equipo de imagen médica cuando operan. kVA pico (PkVA) – el aumento repentino de potencia en kVA demandados por una carga cíclica al arrancar o por otras cargas de impacto como las soldadoras o el equipo de imagen médica cuando operan. kVA de impacto acumulativos – los kVA pico sumados a los kVA de operación de todas las cargas de no-impacto. kW de impacto acumulativos – los kW pico sumados a los kW de operación de todas las cargas de no-impacto. kW de impacto efectivos – los kW pico acumulados multiplicados por un factor para tomar en cuenta el efecto de reducción de carga debida al voltaje de salida reducido sostenido durante el impacto de la carga transitoria. kVA de impacto efectivos – los kVA pico acumulados multiplicados por un factor para tomar en cuenta el efecto de reducción de carga debida al voltaje de salida reducido sostenido durante el impacto de la carga transitoria. Cálculos de la Carga Detallados Lo siguiente documenta todos los cálculos de los requerimientos de la carga individual. Operación de la carga, arranque y requerimientos de picos repentinos son calculados para cada carga basados en las características de operación predeterminadas supuestas como aparecen en las formas de carga de la carga individual. Cálculos de Carga de Iluminación Se pueden cargar tres tipos diferentes de carga de iluminación: Fluorescente – Una lámpara de baja presión de mercurio tipo de descarga donde la mayoría de la luz la emite una capa Rev. mayo 2010

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excitada de material fluorescente. Las mismas características de carga se usan para tipos de balastra o electrónico. Ambas son cargas no-lineales, pero el GenSize ignora la no-linealidad de este tipo de carga ya que normalmente es una pequeña parte de la carga total conectada.

SkVA

Incandescente – Ensambles de lámpara tipo foco estándar, el cual usa un filamento para crear luz.

Para cargas que están asignadas automáticamente encender y apagar cíclicamente:

SkVA = HP x (LRkVA/HP) x factor de SkVA, donde LRkVA/HP son los kVA/HP promedio para la letra del Código NEMA del motor y, el factor SkVA es 1.0 para arranque a pleno voltaje o de la tabla de arranque a voltaje reducido (vea Método de Arranque a Voltaje Reducido)

SFP

Como se cargó o valores predeterminados de la base de datos por HP y método de arranque.

Descarga (HID) – Lámparas que producen luz pasando una corriente a través de un vapor de metal; incluye sodio de alta presión, metal halógeno e iluminación de descarga de vapor de mercurio.

AkW

PkW

PkW = SkW

PkVA

PkVA = SkVA

(no-VFD) AkW = RkW excepto arrancador de estado sólido donde AkW = 2.0 x RkW a menos que se use un contactor de derivación, entonces AkW = RkW

AkW

(VFD) Inversor de CA Convencional: AkW = 2.0 x RkW Ancho de Pulso Modulado: AkW = 1.4 x RkW Mando CD: AkW = 2.0 x RkW

RkW Si se carga kVA: RkW = kVA x RPF Si se cargan Ramps:

1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF) + 1000

Ramps 1Ø Ramps = (HP x 746) + (voltaje x Ef. x RFP) 3Ø Ramps = (HP x 746) + (1.73 x voltaje x Ef. x RFP)

3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x 1.73) + 1000 RkVA Si se carga RkW: RkVA = RkW + RPF Si se carga Ramps:

1Ø RkVA = (Ramps x voltaje) + 1000 3Ø RkVA = (Ramps x voltaje x 1.73) + 1000

RPF

Factor de potencia de operación como se carga o predeterminado

SkW SkW = RkW para incandescente o fluorescente SkW = 0.75 x RkW para HID

Cálculos de Carga del Cargador de Batería Un cargador de batería es un ensamble de rectificador controlado de silicón (SCR) usado para cargar baterías. Un cargador de baterías es una carga no-lineal que requiere de un alternador sobredimensionado.

SkVA SkVA = SkW + SPF SPF

SPF =RPF, excepto para HID donde el SPF predeterminado = 0.85

RkW

RkW = RkVA x RPF

AkW AkW = RkW

RkVA

RkVA = (kVA de salida x Índice de Recarga) + Eficiencia

Ramps 1Ø Ramps = (RkW x 1000) + (voltaje x RPF)

RPF

Factor de potencia de operación como se carga o predeterminado

SkW

SkW = RkW

SkVA

SkVA = RkVA

SPF

SPF = RPF

AkW

Para 3 pulsos, AkW = 2.5 x RkW

3Ø Ramps = (RkW x 1000) + (voltaje x RPF x 1.73)

Cálculos de Carga de Aire Acondicionado GenSize sencillamente convierte las toneladas a caballos de potencia para dimensionar las cargas de aire acondicionado a 2 HP/ton como un estimado conservador de la carga total para una unidad de baja eficiencia. Si quiere un tamaño más exacto y conoce las cargas del motor del componente individual en el equipo de A/A, cárguelas individualmente y aplique un factor de demanda para las cargas que es posible arranquen simultáneamente. RkW

RkW = Ton CA x 2 x 0.746

RkVA

RkVA = RkW + RPF

RPF

Factor de potencia de operación como se cargó o predeterminado de la base de datos.

SkW

SkW de alta inercia =SkVA x SPF SkW de baja inercia =SkVA x SPF x 0.6

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Para 6 pulsos, AkW = 1.4 x RkW Para 12 pulsos, AkW = 1.15 x RkW Con filtro de entrada, AkW = 1.15 x RkW Ramps

1Ø Ramps = (RkVA x 1000) + voltaje 3Ø Ramps = (RkVA x 1000) + (voltaje x 1.73)

Cálculos de Carga de Imagen Médica GenSize calcula una caída de voltaje pico para cuando se opera una carga de imagen médica. Esta caída debe estar limitada al 10% para proteger la calidad de la imagen. Si la caída de voltaje pico se ajusta más alta en los parámetros del proyecto, GenSize automáticamente la baja y le notifica a usted. El conjunto generador luego se dimensiona para limitar la caída de voltaje al 10% cuando el equipo de imagen médica se opera Rev. mayo 2010


con las demás cargas operando. Si se usan cargas múltiples de imagen médica, la caída de voltaje pico se calcula para la carga más grande y única y supone que sólo la carga más grande única se opere en cualquier momento único. Note que GenSize supone que el equipo de imagen médica no está siendo operado mientras que las cargas están arrancando, por lo que la caída de voltaje de arranque se calcula por separado y se le permite que exceda el 10%. RkW

Si se carga RkVA: RkW = RkVA x RPF Si se carga Ramps: 1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF) + 1000 3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x 1.73) + 1000

RkVA

Si se carga Ramps: RkVA = RkW + RPF

RPF

Factor de potencia de operación como se cargó o predeterminado

SkW

SkW = RkW

SkVA

SkVA = SkW + SPF

PkW

PkW = PkVA x SPF

PkVA

Como se cargó o 1Ø PkVA = (Pamps x voltaje) + 1000 3Ø PkVA = (Pamps x voltaje x 1.73) + 1000

SPF

SPF = SkVA + SkW

AkW

AkW = RkW

Ramps 1Ø Ramps = (RkVA x 1000) + voltaje 3Ø Ramps = (RkVA x 1000) + (voltaje x 1.73)

Cálculos de Carga de Motor Si la carga del motor está energizada por un mando de velocidad o frecuencia variable o es un mando CA en un motor CD, seleccione Mando de Frecuencia Variable (VFD). Un VFD es una carga no-lineal que requiere de un alternador sobredimensionado para concordar con los requerimientos de operación de la carga. Por otro lado, como los VFD rampean la carga al arrancar, los requerimientos de arranque se reducen comparados con un motor que se arranca a través de las líneas. Seleccione PWM si el VFD es del tipo de ancho de pulso modulado. Los VFD tipo PWM requieren de menos sobre-dimensionamiento que los tipos no-PWM.

arranque deben sólo aplicarse a cargas de motor con baja inercia, a menos que pueda determinarse que el motor producirá un par de aceleración adecuado durante el arranque. Adicionalmente, estos métodos de arranque pueden producir corrientes repentinas muy altas cuando pasan del arranque a la operación si la transición ocurre antes que el motor alcance una velocidad muy cercana a la de operación, resultando que los requerimientos de arranque se aproximen a un arranque con toda la línea. GenSize asume que el motor alcance la velocidad cercana a la nominal antes de esta transición, ignorando estas potenciales condiciones repentinas. Si el motor no alcanza la velocidad casi nominal antes de la transición, pueden ocurrir caídas excesivas de voltaje y de frecuencia cuando se apliquen estos arrancadores a los conjuntos generadores. Si no está seguro cómo su arrancador y la carga reaccionan, use un arranque con toda la línea. Para un arranque del motor con toda la línea, seleccione la carga con baja inercia si sabe que la carga requiera de un par de arranque bajo a bajas velocidades. Esto reducirá los requerimientos de kW de arranque para el conjunto generador y puede dar como resultado un conjunto más pequeño. Las cargas de baja inercia son típicamente ventiladores centrífugos y las bombas. Si no está seguro, use alta inercia (deje sin seleccionar la baja inercia). RkW

Si se cargó kW: RkW = kW + Eficiencia de Operación Si se cargó Ramps: 1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x Eficiencia) + 1000 3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x Eficiencia x 1.73) + 1000 RkVA

RkVA = RkW + RPF

RPF


Skw

SkW de Alta Inercia = SkVA x SPF

de la base de datos SkW de Baja Inercia = SkVA x SPF x 0.6 SkVA

Los requerimientos de arranque del motor se pueden reducir aplicando algún tipo de voltaje reducido o un arrancador de estado sólido. La aplicación de estos dispositivos puede resultar en recomendar un conjunto generador más chico. Sin embargo, se debe tener cuidado cuando se aplica cualesquiera de estos métodos de arranque. Primeramente, el torque del motor es una función del voltaje aplicado y todos estos métodos resultan en un menor voltaje durante el arranque. Estos métodos de

Si se carga HP: RkW = (HP x 0.746) + Eficiencia de Operación

SkVA = HP x (LRkVA/HP) x factor SkVA, donde LrkVA/HP son ols kVA/HP promedio para la letra de Código NEMA del motor y, el factor SkVA es 1.0 para un arranque de voltaje pleno o de la tabla de arranque de voltaje reducido (vea el Método de Arranque de Voltaje Reducido).

SPF

Como se cargó o valores predeterminados de la base de datos por HP y método de arranque

Para cargas asignadas para que automáticamente se ciclen encendidas y apagadas: PkW PkW = SkW PkVA PkVA = SkVA

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AkW

AkW

(no-VFD) AkW = RkW excepto arrancador de estado sólido donde

SPF

AkW = 2.0 x RkW a menos que se use un contactor de derivación, entonces

método de arranque

AkW = RkW

PkW

(VFD) Inversor CA Convencional: AkW =2.0 x RkW

PkVA PkVA = SkVa

Ancho de Pulso Modulado: AkW = 1.4 x Mando RkWDC: AkW = 2.0 x RkW

AkW

Ramps 1Ø Ramps = (HP x 746) + voltaje x Eficiencia x RPF) 3Ø Ramps = (HP x 746) + (1.73 x voltaje x Eficiencia x RPF)

Cálculos de Carga de Bomba Contra Incendio GenSize dimensionará el generador limitando la caída de voltaje pico al 15% cuando se arranca la bomba contra incendio con las demás cargas sin impacto operando. Esto es para satisfacer los requerimientos del código de incendio de Norte América. El conjunto generador no tiene que dimensionarse para ofrecer los kVA de rotor bloqueado del motor de la bomba contra incendio indefinidamente. Eso resultaría en un conjunto generador sobre-dimensionado, lo cual podría experimentar problemas de mantenimiento y confiabilidad por ser subutilizado. Siempre que se use un arrancador de voltaje reducido para un motor de bomba de incendio, el usuario debe considerar dimensionarla para un arranque a través de la línea porque el controlador de la bomba de incendio incluye medios manualmecánico, manual-eléctrico o automático para arrancar la bomba a través de la línea en el caso que el controlador funcione mal. GenSize no desaprueba el uso de arrancadores de voltaje reducido para bombas de incendio, no obstante. RkW

Si se cargó HP: RkW = HP x 0.746 + Eficiencia de Operación Si se cargó kW: RkW = kW + Eficiencia de Operación

Como se cargó o valores predeterminados de la base de datos por HP en PkW = SkW (no-VFD) AkW = RkW excepto arrancador de estado sólido donde AkW = 2.0

RkW a menos que se use un contactor de derivación, Entonces AkW = RkW AkW

(VFD) Inversor CA Convencional: AkW =2.0 x RkW Ancho de Pulso Modulado: AkW = 1.4 x RkW Mando CD: AkW = 2.0 x RkW

Ramps 1Ø Ramps = (HP x 746) + (voltaje x Eficiencia x RFP) 3Ø Ramps = (HP x 746) + (1.73 x voltaje x Eficiencia x RFP)

Cálculos de la Carga UPS Un UPS estático usa rectificadores controlados de silicón (SCR) u otro dispositivo estático para convertir voltaje AC a DC para cargar las baterías y un inversor para convertir corriente DC a AC acondicionada para alimentar a la carga. Una UPS es una carga no-lineal y puede requerir un alternador sobredimensionado. Algunos problemas de incompatibilidad entre los conjuntos generadores y los UPS estáticos han llevado a muchas malas interpretaciones acerca del dimensionamiento de conjunto generador para este tipo de carga. Ocurrieron problemas en el pasado y, la recomendación de los proveedores de UPS en ese momento fue el de sobre-dimensionar el conjunto generador de dos a cinco veces la capacidad del UPS. Aún así, algunos problemas persistieron y, desde entonces esos problemas de incompatibilidad se han tomado en cuenta por la mayoría de los fabricantes de UPS. Es más efectivo en costo exigir compatibilidad con el generador al proveedor del UPS que sobre-dimensionar el generador.

Si se cargó Ramps:1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x eficiencia) + 1000 3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x eficiencia x 1.73) + 1000 RkVA RkVA = RkW + RPF RPF

Factor de potencia de operación como se cargó o predeterminado de la base de datos

SkW

SkW de Alta Inercia = SkVA x SPF SkW de Baja Inercia = SkVA x SPF x 0.6

SkVA SkVa = HP x (LRkVA/HP) x factor SkVA, donde LRkVA son los kVA/HP promedio para la letra del Código NEMA del motor y, el factor SkVA es 1.0 para arranque a pleno voltaje o de la tabla de arranque de voltaje reducido (vea Método de Arranque de Voltaje Reducido)

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Si las baterías se descargan cuando el UPS está operando con el conjunto generador, éste debe ser capaz de alimentar el rectificador para la carga de baterías y el inversor para alimentar la carga. Una segunda razón para usar la capacidad total del UPS es que la carga adicional del UPS se puede agregar en el futuro hasta la capacidad de la placa de datos. Los factores de dimensionamiento de la carga no-lineal usados por GenSize se basan en el nivel de armónicas que el UPS induce en la salida del generador con el UPS totalmente cargado. Como las armónicas aumentan con cargas ligeras, seleccionar el alternador de capacidad más grande ayuda a compensar este efecto.

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Para sistemas UPS múltiples redundantes, dimensione el conjunto generador para las capacidades de la placa de datos combinadas de los UPS individuales. Las aplicaciones de un sistema redundante son aquellas donde un UPS se instala para respaldar otro y los dos están en línea todo el tiempo con el 50% o menos de carga. El equipo UPS a menudo tiene requerimientos de calidad de potencia variables dependiendo del modo de operación. Cuando el rectificador está aumentando, a menudo puede haber oscilaciones de frecuencia y voltaje relativamente amplias sin interrumpir la operación del equipo. Sin embargo, cuando se activa la derivación, tanto la frecuencia como el voltaje deben estar muy constantes o se tendrá una condición de alarma. Esto ocurre cuando resulta un cambio rápido de la frecuencia de entrada del UPS debido a un cambio de carga transitorio repentino en un conjunto generador. Durante el evento transitorio, los UPS estáticos con interruptores de derivación de estado sólido deben abrirse en sincronía con la fuente y desactivar la derivación.

SkW SkW = RkW SkVA SkVA = SkW + SPF PkW PkW = PkVA + SPF PkVA Como se cargó o 1Ø PkVA = (Pamps x voltaje) + 1000 3Ø PkVA = (Pamps x voltaje x 1.73) + 1000 SPF

SPF = SkVA + SkW

AkW AkW = RkW Ramps 1Ø Ramps = (RkVA x 1000 ) + voltaje 3Ø Ramps = (RkVA x 1000) + (voltaje x 1.73)

Cálculos de Carga de Receptaculos en General RkW RkW = kW cargados RkVA RkVA = RkW + RPF RPF


SkW SkW = RkW SkVA SkVA = SkW + SPF SPF

SPF = RPF

PkW PkW = RkW PkVA PkVA = RkVA AkW AkW = RkW Ramps 1Ø Ramps = (RkW x 1000 ) + (voltaje x RPF)

RkW RkW = RkVA x RPF


RkVA RkVA = (kVA de salida x Índice de Recarga) + Eficiencia RPF


SkW SkW = RkW

Cálculos de Carga Definida por el Usuario

SkVA SkVA = RkVA

RkW Si se cargó kW: RkW = kW

SPF

Si se cargó kVA: RkW = kVA x RPF

SPF = RPF

Si se cargó Ramps: 1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF ) + 1000

AkW Para 3 pulsos, AkW = 2.5 x RkW

3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x 1.73 ) + 1000

Para 6 pulsos, AkW = 1.4 x RkW Para 12 pulsos, AkW = 1.15 x RkW Con filtro de entrada,

RkVA Si se cargó RkW: RkVA = RkW + RPF Si se cargó RkVA: RkVA = kVA

AkW = 1.15 x RkW para 6 y 12 pulsos

Si se cargó Ramps: 1Ø RkVA = (Ramps x voltaje) + 1000

AkW = 1.40 x RkW para 3 pulsos

3Ø RkVA = (Ramps x voltaje x 1.73 ) + 1000

Ramps 1Ø Ramps = (RkVA x 1000) + voltaje 3Ø Ramps = (RkVA x 1000) + (voltaje x 1.73)

RPF


SkW Si se cargó kW: SkW = kW

Cálculos de Cargas Misceláneas

Si se cargó kVA: SkW = SkVA x SPF Si se cargó Samps: 1Ø SkW = (Ramps x voltaje x RPF) + 1000

Descritos enseguida están los tipos y cálculos que GenSize usa para diferentes cargas misceláneas:

3Ø SkW = (Ramps x voltaje x RPFx 1.73 ) + 1000 SkVA SkVA = SkW + SPF SPF

SPF = RPF, excepto para HID donde el SPF predeterminado = 0.85 y RPF = 0.90

Cálculo de Carga de Soldadora

PkW PkW = SkW

RkW Si RkVA se cargó: RkW = RkVA x RPF

PkVA PkVA = SkVA

Si se cargó Ramps: 1Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF) +1000

AkW AkW = RkW

3Ø RkW = (Ramps x voltaje x RPF x 1.73) + 1000

Ramps: 1Ø Ramps = (RkW x 1000) + (voltaje x RPF)

RkVA Si se cargó Ramps: RkVA = RkW + RPF RPF



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Figura A–2. Ventana del Proyecto de Aplicación GenSize Cargando las Cargas en Pasos Después de cargar las cargas, necesita cargar todas las cargas del proyecto en Pasos de Carga. Abra el primer paso de carga haciendo clic en la carpeta Steps a la izquierda de la pantalla. Note que inicialmente, no hay cargas en el Paso. Cargar en secuencia de pasos puede reducir el tamaño del conjunto generador requerido cuando se usan pasos múltiples. Se pueden usar interruptores de transferencia múltiples para conectar la carga al conjunto generador en momentos diferentes, sencillamente ajustando los retrasos de tiempo de transferencia en los interruptores individuales. Sencillamente deje unos pocos segundos entre pasos para permitirle al conjunto generador estabilizarse con cada paso de carga. Para cargar cargas individuales en el paso, sencillamente haga clic y arrastre la carga al paso. Una vez que la carga esté en un paso, puede establecer la cantidad de carga en el paso haciendo clic derecho y seleccionando Set Quantity del menú desplegable. Por turno, cada vez que hace clic y arrastra una carga al paso, la cantidad aumenta. Para cargar múltiples cargas en el paso, haga clic en la carpeta de cargas, todas las cargas aparecen en el lado derecho de la pantalla. Usando la tecla Shift o Crtl y el ratón, seleccione las cargas deseadas, haga clic en cualesquiera de las cargas seleccionadas a la derecha y arrástrelas al paso. Todas las cargas seleccionadas deben aparecer en el paso. Use la barra de herramientas para agregar uno o más pasos adicionales, según se desee. Puede ver las cargas y los pasos usando View en el menú para encontrar, bien sea, qué cargas individuales del paso se colocaron u obtener un resumen de todas las cargas en cada paso.

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Consideraciones del Paso de Carga Para muchas aplicaciones, el conjunto generador se dimensiona para poder tomar todas las cargas en un solo paso. Para algunas aplicaciones es ventajoso arrancar las cargas con los requerimientos de sobrecarga de arranque más grandes primero, luego después que esas cargas estén operando, arrancar el resto de las cargas en pasos diferentes. La secuencia de arranque de las cargas también puede determinarse con códigos en los cuales las cargas de emergencia deben ir primero, luego el equipo en Emergencia y luego las cargas opcionales. El secuenciado de pasos de arranque de los conjuntos generadores se puede lograr con interruptores de transferencia usando retrasos de tiempo de transferencia, secuenciador de carga u otro controlador como un PLC. Puede usar esta aplicación para decirle a su distribuidor cuántos pasos requiere su aplicación. Recuerde, aunque exista una secuencia de carga inicial controlada, puede existir el paro y arranque sin control de ciertas cargas y pudiera desear revisar la carga momentánea bajo esas condiciones. Guías para la Secuencia de los Pasos Arranque Simultáneo en un solo Paso: Un método comúnmente usado es el de suponer que todas las cargas conectadas se arrancarán en un paso, sin importar el número de interruptores de transferencia usados. Esta suposición resulta en la selección del conjunto generador más conservador (el más grande). Use una carga de un solo paso a menos que algo se agregue, como interruptores de transferencia múltiples con retrasos de tiempo escalonados o un secuenciador de carga por pasos. Paso Sencillo con Factor de Diversidad: Este es similar al arranque simultáneo en un solo paso, excepto que se aplica un factor de diversidad estimado, de tal vez el 80%, para reducir los totales de SkVA y SkW para responder a los controles de arranque automáticos que pudieran suministrarse con el equipo de carga. Secuencia de Pasos Múltiples: El arranque secuenciado de las cargas (donde sea posible) a menudo permite la selección de un conjunto generador más pequeño. GenSize supone que se deja el tiempo adecuado entre los pasos de carga para que el voltaje y la frecuencia del conjunto generador se estabilicen, típicamente 5-10 segundos. Rev. mayo 2010


Considere lo siguiente cuando se cuenta con controles o retrasos para la secuencia en pasos de las cargas en el conjunto generador: Arranque primero el motor más grande. Cuando arranque motores que usan mandos electrónicos (VFD o VSD) la regla del motor más grande primero puede no aplicar. Usar mandos electrónicos para arrancar y operar motores permite que el diseñador controle mejor la carga real aplicada al conjunto generador controlando la carga de corriente máxima, el índice de aplicación de la carga, etc. Lo que hay que recordar acerca de estas cargas es que son más sensibles a la variación del voltaje que los motores que se arrancan "directo a la línea”. Cargue los UPS´s al final. El equipo UPS típicamente es sensible a la frecuencia, especialmente al índice de cambio de frecuencia. Un conjunto generador previamente cargado será más estable para aceptar la carga UPS. Para cada paso, el SkW requerido es el total del RkW de los pasos anteriores más el SkW de ese paso. Recomendaciones y Reportes Lo siguiente está pensado para ayudarle a entender la recomendación de GenSize para un solo conjunto generador y los reportes disponibles que se pueden imprimir. La Figura A–3 ilustra la pantalla predeterminada en la cual GenSize hace su recomendación del conjunto generador Cummins Power Generation que concuerda más con los parámetros del proyecto actual. Esta pantalla se puede intercambiar con la pantalla ilustrada en la Figura A–4 en la cual se pueden ver todos los modelos de conjunto generador que concuerdan con los parámetros. Puede encontrar útil ver la última pantalla para percibir las diferencias en el desempeño entre todos los modelos que podrían hacer el trabajo, pudiendo seleccionar cualesquiera para el proyecto. También puede imprimir los Reportes para su distribución y revisión. Los modelos recomendados se destacan en verde en la mitad superior de la pantalla. En la mitad inferior de la pantalla se muestran los parámetros para el conjunto generador recomendado. Estos incluyen:

Requerimientos del Conjunto Generador: Esta pestaña resume el trabajo, Voltaje, Altitud, Fase, Caídas de Voltaje y otros parámetros. Requerimientos de Operación/Impacto de la Carga: Esta pestaña resume todos los requerimientos de la carga para el proyecto. El porcentaje de la Carga Nominal ofrece una forma rápida de determinar cuánta capacidad de operación del conjunto generador se está utilizando. Configuración del Conjunto Generador: Esta pestaña enumera el tamaño del marco del alternador, número de puntas, si el alternador es reconectable, si el alternador tiene una mayor capacidad para arranque de motor, la gama de voltajes, si el alternador tiene un mazo extendido y, si el alternador puede ofrecer una salida monofásica. También menciona el modelo del motor, cilindrada, número de cilindros, combustible y los cambios de disminución de potencia por altitud y temperatura ambiente y los valores de pendiente del motor. La tabla del reporte muestra la información acerca del conjunto generador recomendado y permite la comparación con otros conjuntos generadores. Enseguida se tratan algunos de los encabezados importantes en esta tabla: kW En Emergencia (Primarios) Nominales del Sitio Muestra los kW en Emergencia o primarios nominales del sitio (el servicio de potencia primaria ya está disminuido un 10 por ciento). Si lo que aparece es rojo, los kW nominales del sitio son menores que los kW de operación de la carga, o los kW de carga de operación son menos del 30 por ciento de los kW del conjunto nominales del sitio. Un conjunto generador recomendado debe satisfacer el requerimiento de carga de operación y operar cuando menos al 30 por ciento de la capacidad nominal recomendada. Si lo que aparece es amarillo, los kW de operación de la carga son menos del 30 por ciento de los kW del conjunto nominales del sitio. Operar los conjuntos generadores a menos del 30 por ciento de la carga nominal se puede lograr disminuyendo el valor de la carga nominal del por ciento mínimo en los Parámetros del Proyecto Nuevo.

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kW Máximos del Alternador Nominales del Sitio (Elevación de Temperatura) Muestra los kW del alternador nominal del sitio para la elevación de temperatura seleccionada en los parámetros del proyecto actual. Si aparece en rojo, el alternador no puede mantener la elevación de temperatura para el requerimiento de su carga conectada, bien sea kW de Operación o kW del Alternador.

El cambio de altitud para los alternadores, sin embargo, es de 1000 m (3280 ft) y el cambio de temperatura de 40 ºC (104 ºF). Los kW Max. del alternador disminuyen el 3% por 500 m (1640 ft) de altitud arriba del cambio y 3% por 5 ºC (9 ºF) de temperatura ambiente sobre el cambio.

kVA Máximos del Alternador Nominales del Sitio (Elevación de Temperatura) Muestra los kVA del alternador nominal del sitio para la elevación de temperatura establecida en los Parámetros del Proyecto Nuevo. Si la pantalla/columna está en rojo, el alternador no puede mantener la elevación de temperatura para el requerimiento de kVA de Operación de su carga. En la tabla se muestra la capacidad de kVA nominales máximos del alternador.

Figura A-3. Ventana del Conjunto Generador Recomendado

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Figura A-4. Ventana de Todos los Conjuntos Generadores

SkW y SkVA Max Nominales del Sitio Muestra los SkW y SkVA máximos nominales del sitio (disminuidos cuando es necesario por altitud y temperatura ambiente) que la configuración del conjunto generador puede aceptar. Si la pantalla es roja, el conjunto generador no puede recuperarse a un mínimo del 90 por ciento del voltaje nominal con la carga de Paso o Pico requerida. Una de las filosofías del dimensionamiento para la carga momentánea es que, con la carga momentánea aplicada, el conjunto generador debe poder recuperarse al 90 por ciento del voltaje nominal para que los motores puedan desarrollar un par de aceleración adecuado. Si el conjunto generador se recupera al 90 por ciento del voltaje nominal, un motor desarrolla el 81 por ciento

del par nominal, el cual ha mostrado con la experiencia proporcionar un desempeño aceptable de arranque del motor. Si la pantalla es amarilla, el conjunto generador puede recuperarse a un mínimo del 90 por ciento del voltaje nominal con la carga momentánea requerida, pero sólo porque el requerimiento de elevación momentánea se ha reducido. GenSize reduce el requerimiento de elevación en reconocimiento al hecho de que el voltaje de salida del conjunto generador se reduce mientras están arrancando las cargas que tienen requerimientos de potencia de arranque que se acercan a la capacidad máxima del conjunto generador.

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Elevación de Temperatura a Plena Carga Muestra la elevación de temperatura que el alternador no excede mientras alimenta la carga hasta e incluyendo la capacidad de plena carga del conjunto generador. Cada modelo de conjunto generador individual tiene una o más de los siguientes alternadores con elevación de temperatura disponibles las cuales se pueden especificar en los parámetros del proyecto actual: 80 ºC, 105 ºC, 125 ºC y 150 ºC. Por supuesto, la elevación de temperatura real de un alternador es una función de la carga real conectada. Por lo tanto, GenSize puede recomendar un conjunto generador con una opción de elevación de temperatura más baja o más alta de la especificada en los Parámetros del Proyecto Nuevo ya que la recomendación del conjunto se basa en la carga conectada. La carga conectada puede ser menos que la capacidad plena del conjunto generador o, en el caso de cargas no-lineales, puede requerirse que el alternador se especifique a una capacidad mayor de la del conjunto. En cualquier caso, la recomendación del conjunto limita la elevación de temperatura del alternador a la especificada en los Parámetros del Proyecto Nuevo. Excitación Muestra el tipo de sistema de excitación a suministrarse con un conjunto generador. Si la pantalla está roja, el conjunto generador es de auto-excitación y el porcentaje de carga nolineal excede el 25 por ciento del requerimiento de operación de la carga, RkW. El sistema de excitación PMG se recomienda para aplicaciones que tienen un alto contenido de carga lineal. A menos que la opción PMG no esté disponible, Cummins Power Generation no recomienda conjuntos con generador auto-excitado si el requerimiento de carga no-lineal es de más del 25 por ciento del requerimiento de carga total. El requerimiento de carga no-lineal se calcula sumando los kW de Operación de todas las cargas donde los kW del Alternador exceden los kW de Operación. Éste será el caso para las cargas UPS, los motores de frecuencia variable y los arrancadores de motor de estado sólido que no están equipados con una derivación automática. Esta suma de kW del Alternador luego se divide por la suma de kW de Operación de todas las cargas. Por qué un conjunto generador puede no ser recomendado: Varios factores pueden causar que no se recomiende un conjunto generador.

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El requerimiento de kW de operación puede exceder la capacidad del conjunto generador. Los parámetros del proyecto como altitud, temperatura ambiente y servicio de potencia primaria pueden causar que el conjunto generador disminuya la potencia y caiga abajo de los requerimientos del proyecto. Los kW de Operación pueden estar abajo del mínimo del 10 al 30 por ciento de la capacidad nominal del conjunto generador, como se especifica en los parámetros del proyecto actuales (30 por ciento es predeterminado, como lo recomienda Cummins Power Generation). El requerimiento de kW momentáneos puede exceder la capacidad del generador, los cuales pueden haber caído abajo de los requerimientos del proyecto debido a la disminución de potencia por altitud y temperatura ambiente. GenSize usa los kW Acumulativos y los kW Picos mayores para determinar los kW momentáneos de la carga. Los kVA momentáneos exceden la capacidad del conjunto generador. El requerimiento de kVA momentáneos es similar al requerimiento de kW momentáneos excepto que no existe disminución de potencia por altitud o temperatura ambiente. GenSize usa el mayor de los kVA acumulativos y kVA Pico (si los hay) para determinar el requerimiento de kVA momentáneos de la carga. Los kW del alternador requeridos exceden la capacidad del alternador, el cual puede disminuirse por la altitud y la temperatura ambiente en los parámetros del proyecto. El cambio por altitud para los alternadores, sin embargo, es de 1000 m (3280 ft) y el cambio de temperatura de 40 ºC (104 ºF). Los kW del alternador disminuyen 3% por cada 500 m (1640 fto) de altitud arriba del cambio y 3% por 5 ºC (9 ºF) de temperatura ambiente arriba del cambio. Los kVA del alternador requeridos exceden la capacidad del alternador, los cuales se puede bajar por altitud y temperatura de la misma manera que los kW del alternador. El requerimiento de carga no-lineal excede el 25 por ciento del requerimiento de carga total. Esto excluye los generadores auto-excitados donde la excitación del PMG no está disponible. El requerimiento de carga no-lineal total es la suma de los valores de kW del Alternador de todas las cargas no-lineales. Las caídas de voltaje y frecuencia calculadas exceden los límites establecidos en los parámetros del proyecto actual.

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La caída de voltaje de arranque se calcula usando el mayor de dos valores: pendiente basada en los kW de paso máximos o en los kVA de paso máximos. La caída de voltaje pico se calcula sólo si las cargas en el proyecto exhiben una sobrecarga momentánea de operación, cargas cíclicas o cargas como la imagen médica que tienen un requerimiento de potencia pico alta cuando se operan. La caída de frecuencia se calcula usando el mayor de dos valores: kW de Paso máximos o kW Pico de las cargas que exhiben una sobrecarga momentánea de operación. El mensaje, “No hay un conjunto generador disponible que satisfaga sus requerimientos de carga de operación” normalmente quiere decir que algo en los Parámetros del Proyecto Nuevo se ha cambiado después de haber especificado la carga de operación. Por ejemplo, le aparece el mensaje si cambia de combustible diesel a gas natural o de sin atenuación de sonido a Quiet Site y la carga de operación que había especificado excede la capacidad del conjunto generador más grande de gas natural o Quiet Site disponible. También puede significar que su proyecto cae en un “vacío” en la línea de productos de Cummins Power Generation. En este punto, bajar el por ciento mínimo de la carga nominal en los parámetros del proyecto podría permitir un conjunto recomendado. Si este es el caso, póngase en contacto con su distribuidor local de Cummins Power Generation para obtener ayuda. El mensaje “No hay un conjunto generador disponible que satisfaga sus requerimientos de caída de frecuencia o voltaje” generalmente quiere decir que el requerimiento de sobrecarga momentánea de algún paso de carga está forzando la selección de tan grande conjunto generador que la carga de operación de estado estable cae a menos del 30 por ciento de la capacidad del conjunto generador. Como Cummins Power Generation no recomienda operar a menos del 30 por ciento de la capacidad nominal, no se puede recomendar ningún conjunto. En este punto, puede tener varias opciones: Aumentar la caída de voltaje o frecuencia permitida. Reducir el por ciento mínimo de la carga nominal a menos del 30 por ciento. Aplicar cargas en más pasos para bajar la carga momentánea del paso individual. Proporcionar arranque de motor a voltaje reducido.

Poner en paralelo conjuntos generadores. Agregar cargas que no tengan una alta sobrecarga de arranque (luces, cargas resistivas, etc.). Reportes Varios tipos de reportes se pueden generar para el proyecto que está abierto, Detalle de Paso/Carga, Detalle de Pasos Caídas y un reporte del Generador Recomendado. Estos se pueden ver en la pantalla para revisarse antes de la terminación, guardarse para presentarlos o imprimirlos. La Figura A- 5 es un ejemplo del reporte de Generador Recomendado.

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Figura A – 5. Reporte de Generador Recomendado en Modo Ver

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APÉNDICE B ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

APÉNDICE B Arranque del Motor con Voltaje Reducido Una Comparación de los Métodos para el Arranque del Motor Arranque del Motor con Voltaje Pleno Arranque del Motor con Autotransformador, Transición Abierta Arranque del Motor con Autotransformador, Transición Cerrada Arranque del Motor con Reactor, Transición Cerrada Arranque del Motor con Resistencia, Transición Cerrada Arranque del Motor Delta-Estrella, Transición Cerrada Arranque del Motor con Devanado Partido, Transición Cerrada Arranque del Motor con Rotor Devanado Arranque del Motor Síncrono Nota de Aplicación General

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APÉNDICE B Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Arranque de Motor con Voltaje Reducido Aunque la caída de voltaje a menudo causa varios problemas, una reducción de voltaje controlada en las terminales del motor puede ser benéfica cuando se usa para reducir los kVA de arranque de un motor en aplicaciones donde la reducción del par del motor es aceptable. Reducir los kVA de arranque del motor puede reducir el tamaño del conjunto generador requerido, disminuir la caída de voltaje y, proporcionar un arranque más suave para las cargas de motor. Sin embargo es necesario asegurarse que el motor desarrollará suficiente torque para acelerar la carga bajo condiciones de voltaje reducido. Así mismo, cualquier arrancador que haga una transición entre “arrancar” y “operar” puede causar una condición repentina casi tan grave como un arranque con toda la línea, a menos que el motor esté a la velocidad sincrónica o cerca de ella en la transición. Esto puede causar una caída de voltaje inaceptable y potencialmente el disparo del arrancador. Una Comparación de Métodos de Arranque de Motor La Tabla B–1 compara los efectos del arranque a voltaje pleno, con auto-transformador y de resistencia en un motor de 50 HP, Diseño B, código G. Como se puede ver, el arranque con auto-transformador requiere de menos capacidad de arranque del motor desde el conjunto generador. El arranque de resistencia en realidad requiere de más kW (potencia del motor) que el arranque con toda la línea.

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Tabla B–1. Comparación de Arranque del Motor a Voltaje Reducido Arranque de Motor a Voltaje Pleno Arranque: El arranque a voltaje pleno, con toda la línea es el típico a menos que sea necesario reducir los kVA de arranque del motor debido a la capacidad limitada del conjunto generador o para limitar la caída de voltaje durante el arranque del motor. No existe límite de HP, tamaño, voltaje o tipo del motor. Notas de la Aplicación: Este método es el más común por su sencillez, confiabilidad y costo inicial. Note en las curvas de kVA y de torque que los kVA de arranque permanecen bastante constantes hasta que el motor casi alcanza la velocidad plena. Note también que los kW llegan al pico a cerca del 300 por ciento de los kW nominales cerca del 80 por ciento de la velocidad sincrónica.

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Arranque de Motor con Auto-transformador, Transición Abierta Arranque: El autotransformador está en el circuito sólo durante el arranque para reducir el voltaje del motor. El lado abierto del circuito durante la transición puede causar graves transitorios, los cuales pueden aún causar molestos disparos de los interruptores de circuito. Notas de la Aplicación: La conmutación de transición abierta de los arrancadores de voltaje reducido debe evitarse en aplicaciones de conjunto generador especialmente cuando los motores no se llevan a la velocidad plena al momento de la transición. La razón de esto es que el motor se desacelera y sale de sincronía durante la transición de la conmutación. El resultado es similar al de poner generadores en paralelo fuera de fase. Los kVA demandados inmediatamente después de la conmutación pueden exceder los kVA de arranque. Note también que el factor de potencia en el arranque es menor cuando se usa un auto-transformador.

Arranque de Motor con Auto-transformador, Transición Cerrada Arranque: El circuito no se interrumpe durante el arranque. Durante la transferencia, parte del devanado del autotransformador permanece en el circuito como un reactor en serie con los devanados del motor. Notas de la Aplicación: La transición cerrada se prefiere sobre la transición abierta por las menores perturbaciones eléctricas. La conmutación, sin embargo, es más costosa y compleja. Es el método de arranque de voltaje reducido más comúnmente usado para motores grandes con bajos requerimientos de par de carga, como las bombas elevadores de drenaje y enfriadores. La ventaja del principio es más torque por corriente que con otros métodos de arranque de voltaje reducido. La operación puede ser automática y/o remota. Note también que el factor de potencia en el arranque es menor que cuando se usa un autotransformador.

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Arranque de Motor con Reactor, Transición Cerrada Arranque: El arranque con reactor tiene la ventaja de la sencillez y la transición cerrada, pero resulta en un torque de arranque menor por kVA que con el arranque con auto-transformador. El torque relativo, sin embargo, mejora al acelerar el motor.

Arranque de Motor con Resistencia, Transición Cerrada Arranque: El arranque con resistencia se usa ocasionalmente para motores pequeños donde se requieren varios pasos de arranque y no se permite la apertura de los circuitos del motor entre los pasos.

Notas de la Aplicación: El arranque con reactor generalmente no se usa excepto para motores grandes, de alto voltaje o alta corriente. Los reactores deben dimensionarse para los HP y voltaje y pueden tener disponibilidad limitada. Típicamente, el arranque con reactor es más costoso que el arranque con auto-transformador en motores pequeños, pero es más simple y menos costoso para motores grandes. El factor de potencia de arranque es excepcionalmente bajo. El arranque con reactor permite un arranque suave con casi sin perturbaciones observables en la transición y es muy adecuado para aplicaciones como las bombas centrífugas o los ventiladores.

Notas de la Aplicación: También disponible como un arrancador de transición sin pasos lo cual proporciona un arranque más suave. El arranque con resistencia normalmente es menos caro con motores pequeños. Acelera las cargas más rápido porque el voltaje aumenta con una disminución de la corriente. Tiene un factor de potencia de arranque más alto.

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Arranque de Motor Estrella-Delta, Transición Cerrada Arranque: El arranque Estrella–Delta no requiere de autotransformador, reactor o resistencia. El motor arranca conectado en estrella y opera conectado en delta. Notas de la Aplicación: Este método de arranque se está popularizando más donde torque de arranque bajos son aceptables. Tiene las siguientes desventajas: 1. Transición abierta. La transición cerrada está disponible a un costo extra. 2. Bajo torque. 3. No hay ventaja cuando el motor se energiza con un conjunto generador a menos que el motor alcance la velocidad sincrónica antes de la conmutación. En aplicaciones donde el motor no alcanza la velocidad sincrónica, el conjunto generador debe dimensionarse para satisfacer la sobrecarga momentánea.

Arranque de Motor con Devanado Partido, Transición Cerrada Arranque: El arranque con devanado partido es menos caro porque no requiere de un autotransformador, reactor o resistencia y utiliza la simple conmutación. Disponible en dos o más pasos de arranque dependiendo del tamaño, velocidad y voltaje del motor. Notas de la Aplicación: Automáticamente ofrece la transición cerrada. Primero, un devanado se conecta a la línea; después de un intervalo, el segundo devanado se pone en paralelo con el primero. El torque de arranque es bajo y lo fija el fabricante del motor. El propósito del devanado partido no es reducir la corriente de arranque sino proporcionar una corriente de arranque en incrementos más pequeños. No hay ventaja de este método si el motor está energizado por un conjunto generador a menos que el motor pueda alcanzar la velocidad sincrónica antes de la transición a la línea.

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Arranque de Motor con Rotor Devanado Arranque: Un motor con rotor devanado puede tener el mismo torque de arranque que un motor de jaula de ardilla pero con menos corriente. Difiere de los motores de jaula de ardilla sólo en el rotor. Un motor de jaula de ardilla tiene barras de corto circuito, mientras que un motor con rotor devanado tiene devanados, normalmente trifásicos. Notas de la Aplicación: Las características de corriente de arranque, par y velocidad se pueden cambiar conectando la cantidad apropiada de resistencias externas al rotor. Generalmente, los motores con rotor devanado se ajustan para que los kVA de arranque sean cerca de 1.5 veces los kVA de operación. Este es el tipo de motor más sencillo de arrancar para un conjunto generador.

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Arranque de Motor Sincrónico Arranque: Los motores sincrónicos pueden utilizar la mayoría de los métodos de arranque explicados. Los motores sincrónicos de 20 HP y más tienen características de arranque similares a los motores de rotor devanado. Notas de la Aplicación: Los motores sincrónicos son una clase en sí mismos. No hay estándares para el desempeño, tamaño de marco o conexiones. Los motores de 30 HP o menos tienen altas corrientes de rotor bloqueado. Se pueden usar en aplicaciones donde se desea la corrección del factor de potencia. (Use la letra del código estándar cuando la letra real no se conoce).

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Nota de Aplicación General Si el arrancador del motor de voltaje reducido tiene un tiempo o rango de ajuste, haga los ajustes para obtener unos dos segundos entre contactos. Esto deja el tiempo para que el rotor se aproxime a la velocidad nominal y reducir así los kVA pico al momento de la conmutación, como se muestra enseguida. Fíjese que en el ajuste mínimo no hay mucha mejora sobre el arranque a voltaje pleno. En algunas aplicaciones la corriente repentina es tan baja que la flecha del motor no empieza a girar en la primera conexión ni aún en la segunda. Para esas aplicaciones existe muy poca reducción de los kVA de arranque desde el punto de vista del conjunto generador.

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APÉNDICE C ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

APÉNDICE C Voltajes y Suministros Mundiales

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APÉNDICE C Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Voltajes y Suministros Mundiales

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APÉNDICE D ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

APÉNDICE D Fórmulas Útiles

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APÉNDICE D Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Fórmulas Útiles

“FP” se refiere al factor de potencia, el cual se expresa como fracción decimal. Por ejemplo, factor de potencia 80% = 0.8 para propósitos del cálculo. En general, los conjuntos generadores monofásicos tienen un factor de potencia del 100% y los conjuntos generadores trifásicos un factor de potencia del 80%. “Voltios” se refiere al voltaje entre líneas. “Amperios” se refiere a la corriente de línea en amperios. "F” se refiere a la frecuencia. La regulación de frecuencia del 0% se define como isócrona.

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APÉNDICE E ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

APÉNDICE E Mantenimiento y Servicio Diario Semanal Mensual Semestral Anual

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APÉNDICE E Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Mantenimiento y Servicio Un programa de mantenimiento y servicio bien planeado debe ser integral al diseño de un sistema de potencia en el sitio. El que un conjunto generador en Emergencia no arranque o falle al arrancar podría conducir a la pérdida de vidas humanas, lesiones, daño a la propiedad y la pérdida de ingresos del negocio. La falla de arranque y funcionamiento debido a la baja carga de la batería por un mantenimiento inapropiado es el tipo de falla más común. Un programa completo llevado a cabo sobre una base programada por personas calificadas puede evitar tales fallas y sus posibles consecuencias. Se deben considerar los programas de mantenimiento y servicio que la mayoría de los distribuidores de conjuntos generadores ofrecen con base a un contrato. Típicamente, incluyen el mantenimiento programado, reparaciones, cambio de partes y la documentación del servicio. El programa de mantenimiento para conjuntos de potencia primaria debe ser basado en el tiempo de operación, como lo publica el fabricante. Como los conjuntos en Emergencia operan con poca frecuencia, el programa de mantenimiento normalmente es en términos de tareas diarias, semanales, mensuales o más prolongadas. Vea las instrucciones del fabricante para obtener los detalles. En cualquier caso, el mantenimiento programado debe incluir: Diario Revise si hay fugas de aceite, refrigerante y combustible. Revise la operación de los calentadores de refrigerante del motor. Si el bloque no está caliente, los calentadores no están funcionando y el motor puede no arrancar. Revise que el interruptor esté en la posición AUTOMÁTICO y el interruptor de circuito del generador, si se usa, esté cerrado.

la carga nominal. Se aceptan niveles de carga más bajos si la temperatura de los gases de escape alcanza un nivel suficiente para evitar el daño al motor. Vea la Tabla E–1 para obtener las temperaturas mínimas de los gases de escape para motores Cummins. Revise si hay vibraciones, ruidos y fugas del escape, refrigerante y combustible inusuales mientras el conjunto esté operando. (El ejercicio regular mantiene las partes del motor lubricadas, mejora la confiabilidad del arranque, evita la oxidación de los contactos eléctricos y consume el combustible antes que se deteriore y tenga que desecharse). Revise si hay restricciones en el radiador, fugas de refrigerante, mangueras deterioradas, bandas del ventilador flojas y deterioradas, persianas motorizadas que no funcionen y la concentración apropiada de los aditivos del refrigerante del motor. Revise si hay perforaciones, fugas y conexiones flojas en el sistema de filtración de aire. Revise el nivel de combustible y la operación de la bomba de transferencia. Revise si hay fugas y restricciones en el sistema de escape y drene la trampa de condensación. Revise que el control, el display, los medidores y lámparas indicadoras operen apropiadamente. Revise las conexiones del cable de batería y el nivel del electrolito y, recargue las baterías si la densidad está a menos de 1.260. Revise las restricciones de la ventilación en las entradas y salidas de ventilación del generador. Asegúrese de tener todas las herramientas de servicio a la mano.

Semanal Revise los niveles de aceite y refrigerante del motor. Revise el sistema de carga de la batería. Revise si hay restricciones en el filtro de aire. Mensual Ejercite el conjunto generador arrancándolo y operándolo cuando menos por 30 minutos bajo no menos del 30% de

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Tabla E–1. Temperaturas del Tubo de Escape Mínimas Recomendadas. (La temperatura de los gases de escape se mide con un termopar. El uso de la detección de temperatura externa no es suficientemente exacta para verificar la temperatura del escape). Semestral Cambie los filtros de aceite del motor. Cambie los filtros en el circuito del acondicionador de refrigerante. Limpie o cambie los filtros del respiradero de la caja de cigüeñal. Cambie los filtros de combustible, drene el sedimento de los tanques, revise si las mangueras tienen cortes y abrasiones, revise el funcionamiento del gobernador. Revise los controles y alarmas de seguridad eléctrica. Limpie las acumulaciones de grasa, aceite y suciedad en el conjunto generador. Revise el cableado, conexiones, interruptores de circuito e interruptores de transferencia de la distribución de energía. Simule una interrupción de energía del servicio público. Esto prueba la habilidad del conjunto para arrancar y tomar la carga nominal. Revise la operación de los interruptores de transferencia automática, conmutadores y controles relacionados y los demás componentes en el sistema de potencia en Emergencia.

Anual Revise la maza del ventilador, poleas y bomba de agua. Limpie el respiradero del tanque diario. Revise y apriete los tornillos del múltiple de escape y del turbocargador. Apriete los componentes de montaje del conjunto generador. Limpie las cajas de salida y de control de energía del generador. Revise y apriete todos los conectores del cableado flojos. Mida y registre las resistencias de aislamiento del devanado del generador. Revise la operación de la serie de calentadores del generador y engrase los baleros. Revise la operación del interruptor de circuito principal del generador (si se usa) operándolo manualmente. Pruebe la unidad de disparo de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Si el conjunto se ejercita normalmente sin carga o toma sólo cargas ligeras, opérelo cuando menos tres horas, incluyendo una hora cerca de la carga nominal. Conduzca pruebas de aislamiento del generador cada año durante la vida del conjunto. Las pruebas iniciales hechas antes de las conexiones de carga finales sirven como punto de referencia para las pruebas anuales. Estas pruebas son obligatorias para los conjuntos generadores de más de 600 VCA. Revise la ANSI/IEEE Estándar 43, Práctica Recomendada para Probar la Resistencia de Aislamiento de Maquinaria Giratoria.

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APÉNDICE F ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

APÉNDICE F Códigos y Estándares Estándares Relacionados con el Producto Modificación de los Productos

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APÉNDICE F Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Códigos y Estándares Estándares Relacionados con el Producto Los estándares de desempeño aplicables para conjuntos generadores incluyen: Comité Electrotécnico Internacional: Estándar para Máquinas Eléctricas Giratorias, Parte 1 (Valoración y Desempeño), IEC 34–1. Organización Internacional de Estándares: Estándar para Motor de Combustión Interna Alternativo Impulsando Conjuntos Generadores de Corriente Alterna, Partes 1 a la 9, ISO 8528. Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos: Estándar para Motores y Generadores, NEMA MG1–1. Asociación Canadiense de Estándares: CSA 22, Código Eléctrico Canadiense. CSA 282, Suministro de Energía Eléctrica de Emergencia para Edificios. Underwriters Laboratories: UL 2200 Ensambles de Motor Generador Estacionario.

Modificación de los Productos Los conjuntos generadores y otros productos relacionados algunas veces se certifican, catalogan o bien se asegura que cumplan con los estándares o códigos específicos. Esto generalmente se aplica al producto como lo fabrica y embarca el fabricante original. Las modificaciones subsecuentes al producto podrían alterar o infringir el cumplimiento del código específico. Las modificaciones del producto deben ser enviadas a las autoridades correspondientes que tenga la jurisdicción para su aprobación.

En Norte América, muchos asuntos de seguridad (y ambientales) relacionados con las aplicaciones de conjuntos generadores se tratan en los siguientes estándares de la Asociación Nacional de Protección de Incendios (NFPA): Líquidos Inflamables y Combustibles Código–NFPA 30. Estándar para la instalación y uso de Motores de Combustión y Turbinas de Gas Estacionarios–NFPA 37. Código Nacional de Gas Combustible–NFPA 54. Almacenamiento y Manejo de Gas de Petróleo Licuado–NFPA 58. Código Nacional Eléctrico–NFPA 70. Código de Instalaciones para el Cuidado de la Salud–NFPA 99 Código de Seguridad de la Vida–NFPA 101 Sistemas de Potencia de Emergencia y En-Espera–NFPA 110.

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APÉNDICE G ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

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1-INTRODUCCIÓN Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Glosario AC (Corriente Alterna) La corriente alterna es la corriente eléctrica que se alterna entre un valor máximo positivo y un valor máximo negativo en una frecuencia característica, generalmente de 50 o 60 ciclos por segundo (Hertz). AC Generador El generador de corriente alterna es el término preferido para referirse a un generador que produzca la corriente alterna (CA). Vea Alternador y Generador. Aislamiento Es el material no-conductor usado para evitar la fuga de corriente eléctrica de un conductor. Existen varias clases de aislamiento en uso para la construcción de generadores, cada una reconocida por una temperatura máxima de servicio continuo. Alternador Es otro término para el generador CA. Ampacidad Es la capacidad de llevar corriente con seguridad de un conductor eléctrico en amperios como lo define el código. Amperio Es la unidad de medida del flujo de corriente eléctrica. Un amperio de corriente fluye cuando un potencial de un voltio se aplica entre una resistencia de un ohmio. Ángulo de Fase Se refiere a la relación entre dos ondas sinusoidales las cuales no pasan por el cero en el mismo instante, como las fases de un generador trifásico. Considerando que un ciclo completo tiene 360 grados, el ángulo de fase expresa qué tan separadas están las dos ondas con relación al ciclo completo. Anunciador Es un dispositivo accesorio usado para dar la indicación remota del estado de un componente en operación en un sistema. Los anunciadores típicamente se usan en aplicaciones donde el equipo monitoreado no se localiza en una porción de las instalaciones que normalmente se atiende. La NFPA tiene requerimientos específicos para los anunciadores remotos usados en algunas aplicaciones, como en los hospitales. Armadura La armadura de un generador CA es el ensamble de devanados y los laminados del núcleo de metal en el cual se induce el voltaje de salida. Es la parte estacionaria (estator) en un generador de campo giratorio.

Armónicas Son componentes del voltaje o la corriente que operan en múltiples integrales de la frecuencia fundamental de un sistema de potencia (50 a 60 Hz). Las corrientes armónicas tienen el efecto de distorsionar la forma de la onda de voltaje de la de una onda sinusoidal pura. Arranque Negro Se refiere al arranque de un sistema de potencia con sus propios recursos de energía, sin la ayuda de suministros de energía. Aterrizado Es la conexión intencional del sistema o equipo eléctrico (gabinetes, conduit, bastidores, etc.) a la tierra. Auto-Excitado Un alternador cuyo sistema de excitación toma su energía de su propia salida CA principal. Autoridad con Jurisdicción Es el individuo con la responsabilidad legal de inspeccionar una instalación y de aprobar que el equipo en ellas cumple los códigos y estándares aplicables. Bajo Voltaje En el contexto de este manual, bajo voltaje se refiere a los voltajes de operación del sistema CA de 120 a 600 VCA. Banda de Octavas En mediciones de presión de sonido (usando un analizador de banda de octavas), las bandas de octavas son las ocho divisiones de la frecuencia del espectro medio de sonido, donde la frecuencia más alta de cada banda es el doble de la de su frecuencia más baja. Las bandas de octavas se especifican con sus frecuencias centrales, típicamente: 63, 125, 250, 500, 1,000, 2,000, 4,000 y 8,000 Hz (ciclos por segundo). Bus Se refiere a las barras de cobre que llevan corriente que conectan las cargas de los generadores CA a un sistema en paralelo a la salida en paralelo de los generadores CA en un sistema o a un alimentador en un sistema de distribución eléctrica. Caída de Voltaje Es la que resulta cuando se agrega una carga, ocurriendo antes que el regulador pueda corregirla, o resultante del funcionamiento del regulador de voltaje para descargar un motor–generador sobrecargado.

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Campo El campo del generador (rotor) consiste de un electroimán de polos múltiples el cual induce el voltaje de salida en las bobinas de la armadura (estator) del generador cuando lo hace girar el motor. El campo se energiza con CD suministrada por el excitador. Campo Libre (Mediciones del Ruido) En las mediciones del ruido, un campo libre es aquel campo en un medio homogéneo e isotrópico (un medio que tiene la calidad de trasmitir sonido igualmente en todas direcciones) el cual no tiene límites. En la práctica, es un campo en el cual los efectos de las barreras no son importantes en la región de interés. En el campo libre, el nivel de la presión del sonido disminuye 6 dB cada vez que se duplica la distancia desde una fuente puntual. Capacidad de Sobrecarga La capacidad de sobrecarga de un dispositivo es aquella carga en exceso de la capacidad nominal que el dispositivo puede manejar por una cantidad de tiempo especificado sin que se dañe. Carga Base Es esa porción de la demanda de carga de un edificio que es constante. Es la “base” de la curva de demanda del edificio. Carga Continua Es aquella carga donde la corriente máxima se espera que continúe por tres horas o más (como la define la NEC para los cálculos de diseño). Carga No-Lineal Es aquella carga para la cual la relación entre el voltaje y la corriente no es una función lineal. Algunas cargas no-lineales comunes son la iluminación fluorescente, arrancadores de motor, SCR y sistemas UPS. Las cargas no-lineales causan calentamiento y distorsión del voltaje anormales del conductor. Carga Pico Es el punto más alto en la curva de demanda en kilovatios de una instalación. Se usa como la base para el cobro por la demanda de la compañía de servicio público eléctrico. Ciclo Es una inversión completa de una corriente o voltaje alterno – desde cero hasta un máximo positivo a cero otra vez y luego de cero a un máximo negativo a cero otra vez. El número de ciclos por segundo es la frecuencia.

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Circuito Es una trayectoria para una corriente eléctrica a través de un potencial (voltaje). Compensación de Corriente Cruzada Es un método para controlar la potencia reactiva suministrada por los generadores CA en un sistema en paralelo para que compartan igualmente la carga reactiva total en la barra sin una pendiente de voltaje significativa. Conexión Delta Se refiere a una conexión trifásica en la cual el inicio de cada fase se conecta al final de la siguiente fase, formando la letra griega ∆. Las líneas de la carga se conectan a las esquinas de la delta. Conexión en Estrella Vea Conexión en Ye. Conexión en Ye Es lo mismo que una conexión en estrella. Es un método de interconectar las fases de un sistema trifásico para formar una configuración que se parece a la letra Y. Un cuarto cable (neutro) se puede conectar al punto central. Contactor Es un dispositivo para abrir y cerrar un circuito de energía eléctrica. Contador de Nivel de Sonido Mide el nivel de presión del sonido. Tiene varias escalas (A, B, C) de decibelios (dB) ponderadas de frecuencia para cubrir diferentes porciones de la gama de sonoridad medida. Los contadores de nivel de sonido indican el sonido RMS, a menos que las mediciones se califiquen como instantáneas o nivel de sonido pico. Corriente Es el flujo de la carga eléctrica. Su unidad de medición es el amperio. Corriente de Arranque El valor inicial de la corriente demandada por un motor cuando arranca desde el reposo. Corriente Directa (CD) Es la corriente sin inversiones en la polaridad. Corto Circuito Generalmente es una conexión eléctrica no intencional entre las partes que llevan corriente.

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Desfasado Se refiere a las corrientes o voltajes alternos de la misma frecuencia los cuales no están pasando por sus puntos cero al mismo tiempo. Devanados Amortiguadores Los devanados amortiguadores de un generador CA sincrónico son los conductores integrados en las caras del polo del rotor. Se conectan por ambos extremos de los polos con anillos extremos. Su función es la de amortiguar las oscilaciones de la onda durante los cambios de carga. Diagrama Unifilar Es un diagrama esquemático de un sistema de distribución de energía trifásica el cual utiliza una línea para mostrar las tres fases. Se entiende cuando se usa este dibujo fácil de leer que una línea representa tres. Disparo por Derivación Es una característica agregada a un conmutador de circuito o interruptor de fusible para permitir la apertura remota del conmutador o interruptor con una señal eléctrica. Eficiencia (EFF) Es la relación de la energía de salida a la energía de entrada, como entre la entrada de energía eléctrica a un motor y la salida de energía mecánica por la flecha del motor. Energía Se manifiesta en formas como la electricidad, calor, luz y la capacidad para hacer trabajo. Es convertible de una forma a otra, como en un conjunto generador, el cual convierte la energía mecánica giratoria en energía eléctrica. Las unidades típicas de energía son kW•h, BTU (Unidad británica térmica), hp•h. Ft•lb, julio y caloría. Entrada de Servicio La entrada de servicio es el punto donde el servicio público entra a las instalaciones. En sistemas de bajo voltaje el neutro se aterriza en la entrada de servicio. Escala dB/dB(A) La escala en decibeles usada en las mediciones de nivel de sonido es logarítmica. Los medidores de nivel de sonido a menudo tienen varias escalas de ponderación corregidas (A, B y C). La escala A, dB(A), es la escala de ponderación más comúnmente usada para medir la intensidad del ruido emitido por los conjuntos generadores. Estator Es la parte estacionaria de un generador o motor. Vea Armadura.

Excitación Derivada Un alternador que usa (deriva) una porción de su salida CA para la corriente de excitación. Excitado Por Separado Un alternador cuyo sistema de excitación toma su energía de una fuente separada (no su propia salida). Excitador Es un dispositivo que suministra corriente directa (CD) a las bobinas del campo de un generador síncrono, produciendo un flujo magnético requerido para inducir el voltaje de salida en las bobinas de la armadura (estator). Vea Campo. Factor de Demanda Es la razón de la carga real a la carga potencial total conectada. Factor de Desviación Es la desviación máxima instantánea, en por ciento, del voltaje del generador de una onda sinusoidal verdadera del mismo valor RMS y frecuencia. Factor de Influencia Telefónica (TIF) Las armónicas más altas en la forma de la onda de voltaje de un generador pueden causar efectos indeseables en las comunicaciones telefónicas cuando las líneas de potencia se ponen en paralelo con las líneas telefónicas. El factor de influencia telefónica es calculado por el cuadrado de los valores RMS ponderados de la fundamental y las series no-triples de las armónicas, sumándolas y luego sacando la raíz cuadrada de la suma. La razón de este valor al valor RMS de la onda de voltaje sin carga se llama TIF Balanceado. El cociente de este valor a tres veces el valor RMS del voltaje de fase a neutro sin carga se le llama Componente RIF Residual. Factor de Potencia Es la razón de la carga promedio a la capacidad de potencia del conjunto generador. Factor de Potencia (FP) Las inductancias y capacitancias en los circuitos CA causan que el punto al cual la onda de voltaje pasa por el cero difiera del punto al cual la onda de corriente pasa por el cero. Cuando la onda de corriente precede la de voltaje, resulta en un factor de potencia adelantado, como en el caso de cargas capacitivas o motores sincrónicos sobre-excitados. Cuando la onda de voltaje precede la de corriente, resulta un factor de potencia atrasado. Éste generalmente es el caso. El factor de potencia expresa el alcance al cual el cero del voltaje difiere del cero de la corriente. Considerando que un ciclo completo es de 360 grados, la diferencia entre los puntos cero se pueden entonces expresar como un ángulo. El factor de potencia se calcula Rev. mayo 2010

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como el coseno del ángulo entre los puntos cero y se expresa como una fracción decimal (0.8) o como un porcentaje (80%). Es la relación entre kW y kVA. En otras palabras kW = kVA x FP. Factor de Potencia Adelantado Un factor de potencia adelantado en los circuitos CA (0.0 a –1.0) lo causa las cargas capacitivas o los motores sincrónicos sobreexcitados lo que causa que la corriente se adelante al voltaje. Vea Factor de Potencia. Factor de Potencia Atrasado Un factor de potencia atrasado en los circuitos CA (factor de potencia de menos de 1.0) lo causa las cargas inductivas, como los motores y transformadores, lo que causa que la corriente se atrase al voltaje. Factor de Servicio Es un multiplicador que se aplica a la capacidad en caballos de potencia nominales del motor para indicar un aumento en la potencia de salida (capacidad de sobrecarga) que el motor es capaz de proveer bajo ciertas condiciones. Falla Es cualquier flujo de corriente no intencional fuera de su trayectoria prevista en un circuito de un sistema eléctrico. Fluctuación Es un fenómeno que puede ocurrir con los cambios de carga en los cuales la frecuencia o el voltaje continúan elevándose y bajando a menos del valor deseado sin alcanzar un valor de estado estable. Lo causa una amortiguación insuficiente. Frecuencia Es el número de ciclos completos por unidad de tiempo de cualquier cantidad variable periódica, como el voltaje o corriente alterna. Normalmente se expresa en Hercios (Hz) o cps (ciclos por segundo). Fusible Limitador de Corriente Es un dispositivo de acción rápida que, cuando interrumpe corrientes en su gama limitadora de corriente, reduce sustancialmente la magnitud de la corriente, típicamente en medio ciclo, que de otra forma fluiría. Generador Es una máquina la convierte la energía mecánica de rotación en energía eléctrica. Vea generador CA. Generador CA Generador CA es el término preferido para referirse a un generador que produce corriente alterna (CA). Vea Alternador y Generador

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GFP (Protección de Falla a Tierra) Un sistema de protección de falla a tierra es aquel sistema diseñado para limitar el daño al equipo de corrientes de falla de línea-a-tierra. Gobernador Es un dispositivo en el motor que controla el combustible para mantener una velocidad constante del motor bajo varias condiciones de carga. El gobernador debe tener los medios para ajustar la velocidad (frecuencia del generador) y la pendiente de la velocidad (de sin carga a plena carga). Hertz (Hz) El término Hertz se prefiere al número de ciclos por segundo (cps). Impacto Es la elevación repentina en el voltaje de un sistema, normalmente causada por la desconexión de la carga. Interruptor de Circuito Es un dispositivo de protección que interrumpe automáticamente la corriente que fluye por él cuando esa corriente excede cierto valor por un periodo de tiempo especificado. Vea Interruptor de Circuito de Aire, Interruptor Principal, Interruptor de Circuito Encapsulado e Interruptor de Circuito de Potencia. Interruptor de Circuito de Aire Un interruptor de circuito de aire automáticamente interrumpe la corriente que fluye por él cuando esa corriente excede la capacidad de disparo del interruptor. El aire es el medio de aislamiento eléctrico entre las partes energizadas eléctricamente y las partes de metal aterrizadas. También vea Interruptor de Circuito de Potencia. Interruptor de Circuito de Potencia Es un interruptor de circuito cuyos contactos son forzados a cerrarse por medio de un mecanismo centrado con resortes cargados para lograr un cierre rápido (5 ciclos) y altos rangos de soporte e interrupción. Un interruptor de circuito de potencia puede ser encapsulado o de aire. Interruptor de Circuito Encapsulado Interrumpe automáticamente la corriente que fluye por él cuando se excede cierto nivel por un tiempo especificado. Encapsulado se refiere al uso de plástico moldeado como el medio de aislamiento eléctrico para encerrar mecanismos y para separar superficies conductoras una de otra y de las partes de metal aterrizadas.

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Interruptor Principal Es un interruptor de circuito a la entrada o salida de la barra, por el cual toda la potencia de la barra debe fluir. El interruptor principal del generador es el dispositivo, normalmente montado en el conjunto generador, que se puede usar para interrumpir la potencia de salida del segundo. kVA (kilovolt-amperios) Es un término para valorar dispositivos eléctricos. La capacidad en kVA de un dispositivo es igual a su salida nominal en amperios multiplicados por su voltaje de operación nominal. En el caso de conjuntos generadores trifásicos, los kVA son los kW de salida divididos entre 0.8, el factor de potencia nominal. Los kVA es el vector suma de la potencia activa (kW) y la potencia reactiva (kVAR) que fluyen en un circuito. kVAR (kilovolt-amperios reactivos) Los kVAR son el producto del voltaje y amperaje requeridos para excitar circuitos inductivos. Se asocia con la potencia reactiva la cual fluye entre los devanados del generador en paralelo y entre los generadores y devanados de la carga que suministran las corrientes magnetizadoras necesarias para la operación de transformadores, motores y otras cargas electromagnéticas. La potencia reactiva no carga el motor del conjunto generador pero limita al generador térmicamente. kW (kilovatios) kW es un término usado para definir la potencia de los dispositivos y equipos eléctricos. Los conjuntos generadores en los Estados Unidos normalmente se especifican en kW. Los kW, a menudo llamados potencia activa, carga el motor del conjunto generador. kW•h (kilovatio-hora) Es una unidad de energía eléctrica. Es equivalente a un KW de energía eléctrica suministrada durante una hora. Material Acústico Es cualquier material considerado en términos de sus propiedades acústicas, especialmente por sus propiedades para absorber o atenuar el sonido. Medio Voltaje En el contexto de este manual, se refiere a los voltajes de operación de un sistema CA de 601 a 15,000 VCA.

Motorizar En aplicaciones en paralelo, a menos que el conjunto generador se desconecte de la barra cuando el motor de combustión falla (normalmente como resultado de un problema con el sistema de combustible), el generador impulsa (motoriza) al motor de combustión, tomando la energía de la barra. La protección de potencia invertida la cual desconecta automáticamente de la barra a un conjunto que falla es esencial para los sistemas en paralelo. También, en ciertas aplicaciones como elevadores, la carga puede motorizar al conjunto generador si hay presencia de insuficiente carga adicional. NEC (Código Nacional Eléctrico) Es el documento de referencia más común del estándar eléctrico general al que comúnmente se hace más referencia en los Estados Unidos, iniciales en inglés. NEMA Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos, iniciales en inglés. Neutro Se refiera al punto común en un generador CA conectado en Y, un conductor conectado en ese punto o al punto del devanado medio de un generador CA monofásico. Neutro Aterrizado Es el punto central aterrizado intencionalmente en un generador conectado en Y de cuatro hilos, o el punto medio del devanado de un generador monofásico. NFPA Asociación Nacional de Protección Contra Incendios Nivel de Presión de Sonido (SPL) Se refiere a la magnitud del diferencial de presión causado por una onda de sonido. Se expresa en una escala dB (A, B, C) con referencia a algún estándar (normalmente 10–12 microbares). Ohmio Es la unidad de la resistencia eléctrica. Un voltio hará que una corriente de un amperio fluya a través de una resistencia de un ohmio. Onda Sinusoidal Es una representación gráfica de una función sinusoidal, donde los valores del seno (normalmente en el eje de las y) se grafican contra los ángulos (eje x) a los que corresponden. Las formas de onda de voltaje y corriente CA se aproximan a tal curva.

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Operación en Paralelo Es la operación de dos o más fuentes de poder CA cuyas líneas de salida están conectadas a una carga común. Parpadeo Un término que describe la iluminación y atenuación visible de las luces causadas por una sobrecarga u oscilación del voltaje. Paso Es la relación del número de ranuras del devanado del estator del generador que abarca cada bobina al número de ranuras de devanado por polo. Es una característica del diseño mecánico que el diseñador del generador puede usar para optimizar el costo del generador contra la calidad de forma de la onda de voltaje. PMG (Generador de Imán Permanente) Es un generador cuyo campo es un imán permanente al contrario de un electroimán (campo devanado). Se usa para generar la potencia de excitación para alternadores excitados por separado. Polo Se usa en referencia a los imanes, que son bipolares. Los polos de un imán se designan como norte y sur. Como los imanes son bipolares, todos los generadores tienen un número par de polos. El número de polos determina qué tan rápido el generador tendrá que girar para obtener la frecuencia especificada. Por ejemplo, un generador con un campo de 4 polos tendría que operar a 1800 rpm para obtener una frecuencia de 60 Hz (1500 rpm para 50 Hz). El polo también puede referirse a los electrodos de una batería o al número de fases a las que le da servicio un interruptor o conmutador. Potencia Se refiere a la razón de realizar un trabajo o de consumir energía. Típicamente, la potencia mecánica se expresa en términos de caballos de fuerza y la potencia eléctrica en términos de kilovatios (KW). Un kilovatio es igual a 1.34 hp. Potencia Activa Es la potencia real (kW) suministrada por el conjunto generador a la carga eléctrica. La potencia activa crea una carga en el motor del conjunto generador y está limitada por la potencia del motor de combustión y la eficiencia del generador. La potencia activa hace el trabajo de calentar, iluminar, hacer girar flechas de motor, etc.

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Potencia Aparente Es el producto de la corriente y el voltaje, expresado en kVA. Es la potencia real (kW) dividida por el factor de potencia (FP). Potencia Reactiva Es el producto de la corriente, voltaje y el seno del ángulo por el cual la corriente adelanta o se atrasa al voltaje y se expresa como VAR (volt-amperios reactivos). Potencia Real Es el producto de la corriente, voltaje y el factor de potencia (el coseno del ángulo por el cual la corriente adelanta o se atrasa del voltaje) y se expresa como W (vatios). Protección de Respaldo Consiste de los dispositivos de protección que están pensados para operar sólo después que otros dispositivos de protección no han operado o detectado una falla. Radio Interferencia Se refiere a la interferencia con la recepción de radio causada por un sistema con un conjunto generador. Ramal Es un devanado de fase de un generador o un conductor de fase de un sistema de distribución. Rasurado de Picos Es el proceso por el cual las cargas en una instalación se reducen en un tiempo corto para limitar la demanda eléctrica máxima en la instalación y evitar una porción de los cargos por la demanda en el servicio público local. Reactancia Es lo opuesto al flujo de corriente en los circuitos CA causada por las inductancias y las capacitancias. Se expresa en términos de ohmios y su símbolo es X. Redes Es el término usado ampliamente fuera de los Estados Unidos para describir el servicio de energía normal (servicio público). Regulación de Frecuencia Es una medida que establece la diferencia entre la frecuencia sin carga y a plena carga como un porcentaje de la frecuencia a plena carga. Regulación de Voltaje Es una medida que establece la diferencia entre el voltaje de estado estable máximo y mínimo como un porcentaje del voltaje nominal.

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Regulador de Voltaje Es un dispositivo que mantiene el voltaje de salida de un generador cerca de su valor nominal en respuesta a las cambiantes condiciones de la carga. Relevador Diferencial Es un dispositivo de protección el cual es alimentado por los transformadores de corriente localizados en dos diversos puntos de la serie en el sistema eléctrico. El relevador diferencial compara las corrientes y actúa cuando existe una diferencia en los dos lo que significa que hay una falla en la zona de protección. Estos dispositivos se usan típicamente para proteger los devanados en los generadores o transformadores. Resistencia Es la oposición al flujo de corriente en circuitos CD. Se expresa en ohmios y su símbolo es R. Retorno de Tierra Es un método de detección de falla a tierra que emplea un solo sensor (CT) rodeando el puente de conexión principal entre el neutro del sistema de potencia y la tierra. Este dispositivo por sí mismo no es capaz de localizar el circuito con falla pero cuando se usa junto con los sensores de falla a tierra en todos los alimentadores y las conexiones de la fuente, pueden ofrecer protección de falla a la barra cuando se coordinan (atraso) apropiadamente. Rigidez Dieléctrica Es la habilidad del aislamiento de soportar el voltaje sin ruptura. RMS (Raíz de la Media al Cuadrado) Los valores RMS de una cantidad medida como el voltaje, corriente y potencia CA se consideran los valores “efectivos” de las cantidades. Vea Vatio. Rotación de fases O secuencia de fases, describe el orden (A–B–C, R–S–T o U–V–W) de los voltajes de fase en las terminales de salida de un generador trifásico. La rotación de fases de un conjunto generador debe concordar con la rotación de fases de la fuente de potencia normal para las instalaciones y debe revisarse antes de la operación de las cargas eléctricas en las instalaciones. Rotor Es el elemento giratorio de un motor o generador. RPM Revoluciones Por Minuto.

SCR (Rectificador Controlado de Silicón) Es un dispositivo de estado sólido de tres electrodos que permite que la corriente fluya sólo en un sentido y lo hace sólo cuando se aplica un potencial adecuado al tercer electro do, llamado compuerta. Secuencia Cero Es un método de detección de falla a tierra que utiliza un sensor (CT) que incluye todos los conductores de fase así como los conductores neutros. El sensor producirá una salida proporcional al imbalance de la corriente de falla de tierra del circuito. Esta salida se mide entonces con un relevador para iniciar un disparo del interruptor o una falla de corriente a tierra. Servicio Es una fuente de potencia comercial que suministra energía eléctrica a instalaciones específicas desde una planta de energía central grande. Sincronización En una aplicación en paralelo, se obtiene cuando un conjunto generador entrante se hace concordar y al paso de la misma frecuencia, voltaje y secuencia de fase como la fuente de potencia en operación. Sistema de Emergencia Es un equipo de generación de energía independiente que se requiere legalmente para alimentar equipo o sistemas cuya falla puede presentar un peligro a la seguridad de la vida a las personas o a la propiedad. Opera en caso de una falla de la energía normal. Sobre-corrección (Sobre disparo) Se refiere a la cantidad por la cual el voltaje o la frecuencia exceden el valor nominal mientras que el regulador de voltaje o el gobernador responden a los cambios en la carga. Sonido Se considera tanto en términos de las ondas de presión de sonido que viajan por el aire (presión sobrepuesta a la presión atmosférica) y la correspondiente sensación del oído. El sonido puede ser "estructural", o sea, transmitido a través de algún medio sólido elástico, pero se oye sólo en los puntos donde el medio sólido "irradia" las ondas de presión en el aire. Sub-corrección (Bajo disparo) Se refiere a la cantidad por la cual el voltaje o frecuencia caen a menos del valor nominal mientras que el regulador de voltaje o el gobernador responden a los cambios en la carga.

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Supresión de Radio Interferencia Se refiere a los métodos empleados para minimizar la radio interferencia. Supresor de Impactos Son dispositivos capaces de conducir altos voltajes transitorios. Se usan para proteger a otros dispositivos que pudieran destruirse con los voltajes transitorios. TC (Transformador de Corriente) Son transformadores para instrumentos usados junto con amperímetros, circuitos de control y relevadores de protección. Normalmente tienen secundarios de 5 A. Tierra Es una conexión, bien sea intencional o accidental, entre un circuito eléctrico y la tierra o algún cuerpo conductor que sirve en lugar de la tierra. Transformador Es un dispositivo que cambia el voltaje de una fuente CA de un valor a otro. Transición sin impacto Es la transferencia sin interrupción de una carga eléctrica de una fuente a otra donde los transitorios de voltaje y frecuencia se mantienen al mínimo. Vatio Es una unidad de energía eléctrica. En circuitos de corriente directa (CD), el wataje es igual al voltaje por el amperaje. En circuitos de corriente alterna (CA), el wataje es igual al voltaje efectivo (RMS) por el amperaje efectivo (RMS) por el factor de potencia por una constante que depende del número de fases. 1,000 watios equivalen a un kW. Voltaje de Línea a Neutro En un generador trifásico, 4 hilos conectado en Y, es el voltaje entre una fase y el neutro común donde las tres fases están conectadas. Voltaje Entre Líneas Es aquel entre cualesquiera dos fases de un generador CA. Voltio Es una unidad de potencial eléctrico. Un potencial de un voltio origina que una corriente de un amperio fluya a través de una resistencia de un ohmio. Zonas de Protección Son áreas definidas dentro de un sistema de distribución que están protegidas por grupos específicos.

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APÉNDICE H ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

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APÉNDICE H Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Lista de Figuras Figura 2–1. Figura 2–2. Figura 2–3. Figura 2–4. Figura 2–5. Figura 3–1. Figura 4–1. Figura 4–2. Figura 4–3. Figura 4–4. Figura 4–5. Figura 4–6. Figura 4–7. Figura 4–8. Figura 4–9. Figura 4–10. Figura 4–11. Figura 4–12. Figura 4–13. Figura 4–14. Figura 4–15. Figura 4–16. Figura 4–17. Figura 4–18. Figura 4–19. Figura 4–20. Figura 4–21. Figura 5–1. Figura 5–2. Figura 5–3. Figura 5–4. Figura 5–5. Figura 5–6. Figura 5 – 7. Figura 5 – 8. Figura 5 – 9. Figura 5–10. Figura 5–11. Figura 5–12.

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Diagrama Típico Unifilar de un Sistema de Distribución Eléctrico Capacidad de Potencia En Standby Potencia Primaria con Tiempo de Operación Ilimitado Potencia Primaria con Tiempo de Operación Limitado Potencia de Carga Base Caída de Voltaje en Aplicaciones de Imagen Médica Sección Transversal del Generador de Cuatro Polos Generador Auto-Excitado Generador Excitado por Separado (PMG) Perfil de Voltaje Típico en Aplicación y Retiro de Carga Curvas Típicas de Saturación del Generador Características de Respuesta del Sistema de Excitación Caída de Voltaje Transitorio Características Típicas de Arranque del Motor con toda la línea (Asume 100% de Voltaje Nominal en las Terminales del Motor) Caída de Voltaje Sostenida Gráfica Típica NEMA de Generador de Caída de Voltaje Transitorio vs. kVA de Arranque del Motor Respuesta de Corto Circuito Trifásico Simétrico Capacidad de Corto Circuito Temperaturas Aproximadas del Devanado con Corto Circuito Conexiones Típicas del Motor con Arrancador Eléctrico (Se Muestra Sistema de 24 Voltios) Resistencia vs. Longitud para Varias Medidas de Cable AWG Arreglo Típico de Tubería para una Marcha de Aire Interface con el Panel de Control de Dos Cables Interface con el Panel de Control del Detector 12t Sistema de Microprocesador Power Command Electrónica de Autoridad Total Power Command Instalación del Calentador de la Camisa de Agua. Note el aislamiento de la Válvula del Calentador, Tipos de Manguera y ruta de la Manguera Conjunto Generador Sirviendo a Cargas Comunes Conjuntos Generadores Múltiples Sirviendo a Cargas Comunes Un solo Conjunto Generador para Aplicaciones En Standby Conjuntos Generadores Múltiples, para Aplicaciones de ATS Múltiples Sistema Generador MV/HV Sencillo para Potencia Primaria Esquema de HV/MV para Generadores Múltiples / Suministros de red pública Y Cargas Generador de Bajo Voltaje para Aplicación MV/HV Generadores en Paralelo Muestra de Sistema de Distribución HV/MV/LV Control del Típico del Conjunto Generador y Cableado de Accesorios Ampacidad del Alimentador Carga Monofásica Desbalanceada Permisible (Generador Trifásico Típico de Cummins Power Generation)

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2–4 2–5 2–5 2–5 2–6 3–11 4–6 4–6 4–7 4–7 4–8 4–9 4–9 4–9 4–10 4–10 4–10 4–10 4–11 4–12 4–13 4–13 4–14 4–14 4–14 4–15 4–21 5–5 5–5 5–6 5–7 5–7 5–7 5-8 5–12 5–17 5–19 5–20 5–21


Figura 5–13. Figura 5–14. Figura 5–15. Figura 5–16. Figura 5–17. Figura 5–18. Figura 5–19.

Figura 5–20. Figura 6–1. Figura 6–2. Figura 6–3. Figura 6–4. Figura 6–5. Figura 6–6. Figura 6–7.

Figura 6–8. Figura 6–9. Figura 6–10. Figura 6–11. Figura 6–12. Figura 6–13. Figura 6–14. Figura 6–15. Figura 6–16. Figura 6–17. Figura 6–18. Figura 6–19. Figura 6–20. Figura 6–21. Figura 6–22. Figura 6–23. Figura 6–24. Figura 6–25.

Curva Típica de la Capacidad de Potencia Reactiva del Alternador de Estado Sólido Diagramas Típicos Unifilares de Métodos Alternativos para Aterrizado del Sistema Sistema de Aterrizado Típico de Baja Resistencia para un Conjunto Generador de Medio Voltaje y Equipo de Transferencia de Carga Conexiones Típicas del Sistema de Aterrizado del Equipo en el Equipo de Servicio del Servicio Público Efecto de Falla en un Interruptor de 100 A con Característica de Disparo “A” Efecto de Falla en un Interruptor de 100 A con Característica de Disparo “B” Curva Característica de Tiempo-Sobrecorriente Control Power Command AmpSentry más Curva de Daño del Alternador. (Nota: Esta curva es aplicable para todos los Conjuntos Generadores PowerCommand) Esquema de Protección Típico Medidas Típicas de Anti-Vibración para un Conjunto Generador Cimentación de Aislamiento de Vibración Típica Aisladores de Vibración Típicos de Resorte de Acero Un Conjunto Generador Montado en Aisladores de Vibración Tipo de Resorte Características Típicas de un Sistema de Escape para un Generador Instalado Dentro de un Edificio Sistema de Escape Típico Características del Sistema de Escape del Conjunto Generador. Se Muestran el Silenciador de Entrada Lateral Doble, Conectores Flexibles, protecciones de Escape y los Tirantes de Montaje Construcción Típica de las protecciones para Instalaciones de Pared Combustible Un Sistema de Escape Sencillo con una Tapa de Lluvia para Evitar que la Lluvia Entre al Escape Una Coraza para Lluvia en un Tubo de Escape vertical del Generador. Las Dimensiones Mostradas son para un escape Típico de 14 Pulgadas Ejemplo de cálculo del Sistema de Escape Contrapresión de Escape Típica del Silenciador vs. La Velocidad de los Gases de combustión Contrapresión del Escape en Diámetros Nominales de Tubo en Pulgadas (mm) Balance de Calor Típico del Conjunto Generador Instalación Típica de un Sistema de Post-enfriamiento Aire-a-Aire (el sistema de camisa de agua se omite por claridad) Flujo del Refrigerante en 2P2L con Termostato Lta Cerrado Enfriamiento de Radiador Montado en Conjunto, Suministrado por Fabrica Enfriamiento con intercambiador de calor montado en el conjunto Hoja de Especificación de Conjunto Generador DFXX Mostrando el ‘Cabezal Estático Máximo de Refrigerante’ Hoja de Especificación de Conjunto Generador DFXX Mostrando el ‘Cabezal de Fricción Máximo de Refrigerante’ Ejemplo de un sistema con radiador remoto Hoja de Especificación del Conjunto Generador DFXX mostrando el ‘Rango de Flujo de Refrigerante’ Pérdidas de Presión por Fricción para Tubos de Diámetro en Pulgadas (mm) Sistema Típico de Radiador Remoto Ejemplo de radiador remoto horizontal Rev. mayo 2010

5–22 5–23 5–24 5–26 5–28 5–28

5–30 5–31 6–5 6–6 6–8 6–8 6–9 6–10

6–11 6–11 6–12 6–12 6–13 6–13 6–14 6–18 6–19 6–19 6–20 6–20 6–22 6–22 6–23 6–24 6–24 6–25 6–26

H-3


Figura 6–26. Figura 6–27. Figura 6–28. Figura 6–29. Figura 6–30. Figura 6–31. Figura 6–32. Figura 6–33. Figura 6–34. Figura 6–35. Figura 6–36. Figura 6–37. Figura 6–38. Figura 6–39. Figura 6–40. Figura 6–41. Figura 6–42. Figura 6–43. Figura 6–44. Figura 6–45. Figura 6–46. Figura 6–47. Figura 6–48. Figura 6–49. Figura 6–50.

Figura 6–51. Figura 6–52. Figura 6–53. Figura 6–54. Figura 6–55. Figura 6–56. Figura 6–57. Figura 6–58. Figura 6–59. Figura 6–60. Figura 6–61. Figura 6–62. Figura 6–63. Figura 6–64. Figura 6–65. Figura 6–68.

H-4

Sistema con Intercambiador de Calor Doble (con radiador remoto Secundario) Configuración Integral Típica del Tanque de Desaeración Configuración Integral Típica del Tanque de Desaeración (núcleo del radiador omitido) Sistema de Radiador Remoto con Tanque de Desaeración No-Integral Instalación del Calentador de Refrigerante (note el aislamiento de la válvula del calentador, el tipo de manguera y la ruta de la manguera) Temperatura de Ebullición del agua como una Función de la Altitud y La Presión del Sistema Temperatura “Ambiente” vs. “Aire-sobre-Núcleo” Tipo de Desaeración en el Tanque Superior del Radiador Enfriamiento con Radiador Montado en Fábrica Enfriamiento con Radiador Remoto (Sistema de Tipo de Desaeración, Vea la Figura 6–33) Radiador Remoto con Bomba de Refrigerante Auxiliar y Tanque Auxiliar Radiador Remoto con Pozo Caliente y Bomba Auxiliar de Refrigerante Un Radiador Remoto Horizontal y Radiador de Post-enfriador Enfriamiento con Intercambiador de Calor Montado en Fábrica Sistema de Intercambiador de Calor Doble (con Enfriador Secundario Líquido-a-Aire) Diagrama Representativo de la Aplicación con Torre de Enfriamiento Pérdidas de Presión de Fricción para Tubos de Diámetro en Pulg. (mm) Calor Emitido al Cuarto por un Conjunto Generador (QGS) Ejemplo de la Hoja de Especificación del Conjunto Generador DFXX Calor Emitido al Cuarto por el Silenciador y la Tubería de Escape Máximas Temperaturas Aceptables en el Cuarto y Ambiente Ejemplo de Hoja de Especificaciones de Conjunto Generador DFXX Ejemplo de Hoja de Especificaciones de Conjunto Generador DFXX Ejemplo de Sistema de Ventilación para Radiador y Ventilador Instalados en Fábrica Ejemplo del Sistema de Ventilación para Enfriamiento Remoto, Radiador y Ventilador Remoto, No instalado en Planta (NOTA: el sistema de Enfriamiento no se muestra en esta ilustración) Vistas “Superiores” de la Distribución del Cuarto del Conjunto Generador Vistas “Laterales” de la Distribución del Cuarto del Conjunto Generador Ejemplo de Hoja de Especificación de Conjunto Generador DFXX Restricción del flujo de aire a la entrada y salida del cuarto Ejemplo del Sistema de Enfriamiento en la Hoja de Datos DXXX Instalación Múltiple de Conjuntos Generadores Sistema de Recirculación al Cuarto Muro de Bloqueo y Difusor de Desviación Midiendo la Restricción del Flujo de Aire Midiendo la Restricción del Flujo de Aire Enfriamiento con Radiador Montado en Fábrica Temperatura Típica del Aire que Rodea al Generador en Operación Instrumentación Recomendada p. Medir la Restricción al Flujo de Aire Figura de la Capacidad de Enfriamiento en Ambientes Elevados Ventilación en un Sistema de Enfriamiento con Intercambiador de Calor Sistema Típico de Combustible Gaseoso

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6–26 6–27 6–27 6–27 6–30 6–30 6–31 6–33 6–33 6–35 6–36 6–37 6–39 6–39 6–40 6–41 6–42 6–44 6–44 6–44 6–46 6–46 6–47 6–48

6–48 6–50 6–50 6–50 6–51 6–51 6–52 6–52 6–52 6–53 6–53 6–54 6–55 6–58 6–58 6–58 6–70


Figura 6–69. Figura 6-70. Figura 6-71. Figura 6-72. Figura A-1. Figura A-2. Figura A-5.

Tamaño Mínimo de Tanque de LPG (50% lleno) Requerido para Mantener 5 psig al Índice de retiro Específico y a la Temperatura Mínimo de Invierno Esperada Niveles de Ruido Típicos Gráfica de Valores para Sumar Niveles de Ruido Disminución en Sonoridad al Aumentar la Distancia (Campo Libre) GenSize–Diálogo del Cuadro de Parámetros en un Proyecto Nuevo Ventana de Aplicación del Proyecto de GenSize Reporte de Generador Recomendado en Modo Ver

Rev. mayo 2010

6–72 6–74 6–74 6–75 A–4 A–12 A–18

H-5

APÉNDICE I ÍNDICE Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

APÉNDICE I Lista de Tablas

I-1

I-2 I-2

Rev. mayo 2010

APÉNDICE I Manual de Aplicación - Conjuntos Generadores Enfriados con Líquido

Lista de Tablas Tabla 2–1. Tabla 2–2. Tabla 2–3. Tabla 3–1. Tabla 3–2. Tabla 3–3. Tabla 3–4. Tabla 3–5. Tabla 3–6. Tabla 3–7. Tabla 3–8. Tabla 3–9. Tabla 5–1. Tabla 6–1. Tabla 6–2. Tabla 6–3. Tabla 6–4. Tabla 6– 5. Tabla 6–6. Tabla 6–7. Tabla 6–8. Tabla 6– 9. Tabla 6–10. Tabla 6–11. Tabla 6–12. Tabla 6–13. Tabla 6–14. Tabla 6–15. Tabla 6–16. Tabla 6–17.

Tabla B–1. Tabla E–1.

Capacidad y Tipos de Sistemas Niveles de Ruido Representativos en el Exterior Emisiones Típicas de Escape Diesel Factores de Potencia para Iluminación (Arrancar y Operar) Potencia de Balastro Resumen de Inercia Giratoria Métodos y Características del Arranque con Voltaje Reducido Factores de Multiplicación Correspondientes al Código de Letras Predeterminados del Motor Trifásico: Código NEMA, EFF, SPF, RPF Predeterminados del Motor Monofásico: Código NEMA, EFF, SPF, RPF Requerimientos del Conjunto Generador para Aplicaciones de Imagen Médica Tolerancias Típicas de Voltaje y Frecuencia Configuraciones del Devanado Aberturas en Secciones Transversales de Varios Diámetros Longitudes Equivalentes de Conexiones de Tubo en Pies (m) Longitudes Equivalentes de Conexiones de Tubo y Válvulas en Pies (m) Propiedades de Mezclas de Anticongelante Longitudes Equivalentes de Conexiones de Tubo y Válvulas en Pies (m) Calor Estimado Emitido por la Tubería y Silenciadores del Escape No Aislados Puntos de Ebullición y Congelamiento y vs. Concentración de Anticongelante Pérdidas de Calor de Tubos y Mofles de Escape Sin Aislamiento Especificaciones del Combustible Diesel Medidas Mínimas de Manguera y Tubo de Combustible; Hasta 50 Pies (15 m) Longitud Equivalente Porcentajes Máximos Permisibles para los combustibles del Combustible del motor Porcentajes Máximos Permisibles de Gases Constituyentes Antes de Bajar Potencia a los Motores Turbocargados Dimensionamiento de Tubo de Acero Cédula 40 para Gas Natural Dimensionamiento de Tubería de Cobre Semi-Rígido para Gas Natural Dimensionamiento de Tubo de Acero Cédula 40 para Vapor de Propano Dimensionamiento de Tubería de Cobre Semi-Rígido para Vapor de Propano Dimensionamiento de Tubo de Acero Cédula 40 para Propano, Retiro Líquido – Capacidad Máxima del Tubo en Pies Cúbicos de Gas por Hora. Las recomendaciones de medida de tubo se basan en el tubo de acero cédula 40 Comparación de Arranque de Motor con Voltaje Reducido Temperaturas del Tubo de Escape Mínimas Recomendadas. (La temperatura de los gases de escape se mide con termopar. El uso de la detección de la Temperatura externa no es lo suficientemente exacta para verificar la temperatura del escape).

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2–4 2–11 2–14 3–4 3–4 3–5 3–7 3–7 3–9 3–10 3–11 3–13 5–11 6–13 6–13 6–23 6–29 6–41 6–45 6–54 6–59 6–61 6–66 6–69 6–69 6–72 6–72 6–72 6–73

6–73 B–2

E–3

I-2

North America 1400 73rd Ave. NE Minneapolis, MN 55432 USA Phone 1 763 574 5000 Fax 1 763 574 5298 Asia Pacific 10 Toh Guan Road, #07-01, TT International Tradepark Singapore 608838 Phone 65 6417 2388 Fax 65 6417 2399

Manual de Aplicación

Conjuntos Generadores enfriados con Líquido

Brazil Rua Jati, 310, Cumbica Guarulhos, SP 07180-900 Brazil Phone 55 11 2186 4195 Fax 55 11 2186 4729

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China 8 Wanyuan Street, Beijing Economic and Technological Dev. Area Beijing 100176 P.R. China Phone 86 10 6788 2258 Fax 86 10 6788 2285 Europe, CIS, Middle East and Africa Manston Park Columbus Ave. Manston Ramsgate, Kent CT 12 5BF United Kingdom Phone 44 1843 255000 Fax 44 1843 255902 India 35A/1/2, Erandawana, Pune 411 038 India Phone 91 020 6602 7525 Fax 91 020 6602 8090 Latin America 3350 SW 148th Ave., Suite 205 Miramar, FL 33027 USA Phone 1 954 431 5511 Fax 1 954 433 5797 Mexico Eje 122 No. 200 Zona Industrial San Luis Potosí, S.L.P. 78395 Mexico Phone 52 444 870 6700 Fax 52 444 824 0082 www.cumminspower.com ©2011 Cummins Power Generation Inc. All rights reserved. Cummins Power Generation and Cummins are registered trademarks of Cummins Inc. PowerCommand® is a registered trademark of Cummins Power Generation. Other company, product, or service names may be trademarks or service marks of others. Specifications are subject to change without notice. T-030G (Rev 01/11)

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