sistemas electricos de emergencia

7/27/2019 Sistemas Electricos de Emergencia

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"SISTEMAS ELCTRICOS DE EMERGENCIA 1 1

Tesis previa a la obtencin del T-tulo de Ingeniero Elctrico en laEspecializacin de Potencia, de laEscuela Politcnica Nacional.

EDGAR L. DELGADO LEIVA

Quito, Diciembre.de 1979


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Certifico que el presente trabajode Tesis ha sido -realizado en sutc.halidad por el Sr. Edgar Delga-do

MENATESIS


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A -G - R A D E C I M I 'E' N T O' '

Para las autoridades de la Escuela,especialmente para el Dr. Kanti H o r e ,Decano de la Facultad de IngenieraElctrica, para un gran amigo y pro-fesor como el Ing. Alfredo Mena porsus valiosas.sugerencias y su ayu dapersonal, y para todos los que de unau otra forma han contribuido al mejordesarrollo del presente trabajo.


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D i c E

CAPTTUrO1 TGeneralidades1.1 Aplicacin de los grup os de eme rge nci a ...Estudio de las dem an da s de emer genc ia ....1.2 Consideraciones generales para la eleccinde una alimentacin de emergencia ........1.3 Mquina motriz con motor diesel

motores diesel

1 .4

Generalidades .Arranque de losRefrigeracin . ,Aire de combustibleSistema de gases de escapeAbastecimiento de combustibleTamao de la sala c e ventilacin ,.Amortiguacin acstica - suspensinelsticaGenerador de energa elctricaCircuitos principales ,.,.....Regulacin de tensin - Generador 5RCR ...

1 -.23.4,56,7

CAPITULO II2 . 1 Da t o s b

2 , 1 . 1 CABC

Caractersticas de la cargaIluminacinCalefaccinMotores ...C.1C.2C.3C.4

Corriente continuaDe induccinDe colector de barras . . .Caractersticas del motorK-VA de arranque .....Torque motor elctri-coTorque de arranque . .Torque de aceleracinTorque sncroneArranquesControles de motor por diodo desilicio controlado ........Computadores

P g'ina

124

1214.2022242426273238

52525556575759606166666667687474


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F . Equipo de comunicaciones 74G. Otros tipos de carga 762.1.2 'Anlisis de la carga 78A. Carga conectada en comparacin conla real 78B. Necesidades de voltaje ............ 79C. Necesidades de frecuencia 80D. Necesidades de la fase 82E . Anlisis de los sistemas de carg aexistentes 83

E.1 Dete rmin aci n de la demandacon un watmetro registrador. . 83E.2 Medida del factor de potenciaen cargas 842.1.3 Anlisis de los sistemas planteados ... 86A. Cargas de ilumi naci n 86B. Car gas de calefaccin 87C. Cargas de motor , , . 87D. Factores de potencia del sistema .. 872.1.4 Seleccin del motor generador ......... 91' A . Motor 91A.1 Caractersticas del motor'.... 91B. Reguladores 93B.1 Mecnico ,. 93B.2 Hidrulico 94B.3 Electrnico 96.B.4 Resumen de los tipos de regu-ladores 97C. Generadores 99C.1 Seleccin del generador 100

C.2 Rgimen de KVA 100C.3 Generador de un solo cojinete. 101C.4. Ge ne ra do r de 2 cojinetes 102C.5 Tipos de generadores 102C.6 Componentes ..' 103C.7 Ar ra nq ue del mot or 105C.8 Cada de voltaje mom ent ne aen comparacin con la submo-mentnea . 106D. Consideraciones de altitud y am-biente 107E. Controles del motor generador 108F. Instal acione s mltip les de gru poselectrgenos 109


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G. Crecimiento del sistema 1122 . 2 Diseo2.2.1 Requisitos de emplazamiento 115

- A . Diseo 116B . Tipos de bancadas 119C. Asientos naturales 123D. Am or ti gu ad or es de flotacin 123E. Soporte fabricado 1242.2.2 Control de vibracin 127A. 'Aisladores comerciales 128B. Vibraciones trsionales 1292.2.3 Sistemas de ar ra nq ue tpicos 131A. Consideraciones sobre el arranque . 132B. Bateras 132C. Carga de las bateras 134D. Sistemas de ar ra nq ue por aire 135E. Dis posi tivo s auxiliares para elarranque ._ 140E.1 Calentadores de agua del 'cir-cuito .' 140

E.2 Bujas de incandescencia 141E.3 Ar ra nq ue auxiliar con ter ... 142E.4 Ca le nt ad or es de aceite de lu-

bricacin 142.F Panel de arranque 143F. 1 Dispos itivo de pa ra da 144F.2 Dispositivos e instrumentosprotectores 145F.3 Tipos de dispositivos protec-tores 145F.4 Requisitos bsicos 146

2.2.4 Instrumentacin del motor 147A. Sistemas de apoyo ' 1482.2-. 5 Sistemas de ref ri ger aci n 149A. Sistemas de refrigeracin abierta. . 149

B. Sistemas de refr iger aci n cerr ada. . 149C. Sistema de enfriamiento de agua delcircuito del mo to r 152D. Tratamiento de. agua , 154E. Consideraciones de. diseo 154F. Depsitos de expansin . .159G*;:, Sistemas de refrigeracin del ra-diador - 161G.1 Radiadores con ventilador ac-cionado por el mo to r 162


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G.2 Radiadores a distancia . 162G.3 Diseo e instalacin ......... 163H. Sistemas de refrigeracin co inter-cambiador de calor 166H.1 Diseo e instalacin 168I. Otros tipos de sistemas de re cu pe -racin " 172

2.2.6 Ventilacin del cuarto de mquinas .... 173A. 'Enfriados por el ra di ad or 175B. Enfriados por intercambiador de ca-lor 1762.2.7 Evacuacin de gases 178

2.2.8 Sistemas de admisin de aire 180A. Requisitos de adm isin de aire .... 180B. Diseo del sistema de admisin .... 182'2.2.9 Combustibles 184A. Sistemas de co mb us ti bl e diesel .... 185B. Dep sito pa ra almacenaje a granel.. 18.6C. .Bombas de transferencia 189D. Depsito auxiliar de combustible .. 190E. Sistem a de co mb us tib le de cr udo s .. 1932.2.10 Sistema de escape 194A. Tamao del tubo ...., 194B. Silenciadores 194C. Conexiones flexibles 196.'D. Instalacin 197E. Instalaciones de grupos electrge-nos mltiples 1992.2.11 Consideraciones sobre segu rida d y me-dio ambiente del personal . . 200A. Aire para en fri am ien to del motor .. 200B. Siste ma de escape 200C. Emisin del escape . , _ 201D. Peligros para el personal 202

2.2.12 Control elctrico ....' 203A. Paneles de control montado s en lapared 203B. Panel de control montado sobre elgenerador auxiliar 204C. Sistemas auxiliares 206D, Sistemas de fuerza principal 209D.1 Sistemas de fuerza principal "manuales 209


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2.2.132.2.14D.2 Sistemas de fuerza principalautomticosCondiciones ambientalesPrueba peridica

210213213CAPITuro - ITI;PROYECTO: CMARA PARA GEN ERA DOR DE EMERGE NCIA,EDIFICIO DEL BANCO CENTRAL DEL ECUADOR,SUCURSAL MCHALA

3.1 Datos bsicos 2143.2 Carga ' 2173.3 Grupo a utilizarse .' 2183.4 Diseo de la cmara 2193.5 Presupuesto 226

CAPITULO IVCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 228BIBLIOGRAFA 231


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C A P I T U L O ' ' 1 !

1. GE-N-ERALIDAD-E-S; ' ;

Tedas las medi das ad opt ada s para la seguri dad de ser-vicio en las redes de alim enta cin de ene rg a.e lc tri ca, nop u e d e n evitar completamente las susp ensi ones de servicio delas redes de distribucin. Por ejemplo, las lneas areas dealta tensin estn sujetas a perturbaciones debidas a tempes-tades y fuertes vientos. Pu ed e suceder tam bi n, que las ex-cava doras y otras m qui nas emple ada s en la construccin, de-terioren los cables subte rrne os. En cualquier momento pue-den surgir inci dentes de explo taci n en estaciones- de trans-form acin y distr ibuci n. Fina lme nte las guerras y catstro-fes en general, exponen a las redes a suspensiones.

Estas suspensiones en la alimentacin de energa elc-trica significa, en la mayora de los casos, una importanteprdida eco nm ica por el paro de la prod uc ci n (por ejem plo ,en fabricaciones en serie) o por deterioro de las mercancas

i(por ejemplo, en frigorficos industriales). Pero, otras ve-ces, pueden significar grandes peligros para la vida humana(por ejemplo en hospitales y quirfanos).


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,2

Por todas estas consideraciones, en los edificios tan-to pbli cos como pr iv ad os se pr ev n, cada vez con ms frecuen-cia, grupos elctricos de emergencia.

En los grandes proyectos, los arquitectos .y promoto-res pl ani fic an, de sd e un princi pio, la instalacin de un gru-po de emergencia, los cuales existen en diferentes modelos..La caracterstica esenc ial que los distingu e es el "tiempo de.interrupcin" admisible, es decir, el ti empo transcurrido des-de que empieza a fallar la red (o que la tensin y frecuenciabajan por deb ajo de ciertos valores m nim os) , hasta que los.puntos de consumo disponen de corriente de emergencia en ser-vicio normal.

Los gru po s consisten del motor de accion amie nto aco-plado a un gen era dor for man do una sola unidad compacta. Sefabrican grupos para todas las tensiones y frecuencias usua-les, para funcio namie nto en paralelo y bajo carga desequili-brada . . -

1.1 APLICACIN DE LOS GRUPOS DE EMERCENCA '

.Las plantas de corriente d emer genc ia, sirven parapro.seguir el servicio en caso de fallar el abastecimiento des-de la red pblica. Estn dest ina das en casas frecue ntadas por


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el pblico, tales como b a n c o s , c a s a s de seguros, almacenes de

ventas, etc., para evitar robos o pnicos al fallar la red.Otros importantes sectores de aplicacin son: hospitales , es-taciones de bombeo para el abastecimiento de agua, sistemasde telecomunicaciones, estaciones de radar, plantas industria-les de los ms difer entes tipos , etc.

Existen simples plantas de corriente de emergencia,arrancadas manual o elctricamente por operacin de un botnpul sad or; son de precio muy e co n mi co y de fcil y r pi da ins-talacin. Abastecen frecuentemente a las exigencias formula-'das, si con ocasin de fallar la re d, carece de importanciaun per od o de inter rupci n en el abaste cimien to de energa de

hasta un os po co s seg und os y en el caso de que con sta nte men tese disponga de un operario que ponga en servicio el gr up o alfallar la red.

En Iss plantas de emergencia totalmente automatizadas,los grupos de estas plantas se ponen automticamente en ser-

vicio al fallar la red pblica y se vuelven a parar, autmata-\, al restablecerse la

se requ iere nin gn personal de servicio especial y el pero-do de reaccin, desde el fallo de la red hasta la puesta enservicio del grupo por un operario, queda eliminado.


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En el .caso de las plantas de corriente de emergencia to-.talm ente automatizad as de be n existir las condiciones- previaspara un perfecto arranque del motor 'del grupo electrgeno yla inmediata posibilidad de carga despus de haberse alcanza-do el rgimen de revoluciones nominal. Estas condiciones secumplen en forma ideal en los motares refrigerados por aire.En el caso de grupos electr genos d ota dos con motores die'selrefrigerados por agua, se aconseja, especialmente para el ser-vicio a bajas temperaturas de ambiente y en salas sin calefac-cin, un prec alen tami ento del agua1 refr iger ant e del motor pormedio de cartuchos de calefaccin elctrica.

ESTUDIO DE LAS DEMANDAS DE EMERG'ENCTA '

Las instalaciones elctricas en edificios pblicos,privados y en industrias, inc luy en circuitos que resul tan par-ticularmente exigentes en lo que se refiere a la continuidady a la calidad de su alimentacin .de energa elctrica. Ca-sos tpicos son por ejemplo, el de los sistemas de alumbradoen reas de circulacin de pblico, ascensores, alarmas, el de "los controles electrnicos y el de los ordenadores incorpora-dos a las unidades de fabricacin

i

Se pueden tambin citar otros ejemplos: en algunas in-dustrias qumicas,.un paro en.el tratamiento puede significar


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.la prd id a total o par cia l de pr od uc to s en curso de elabora-cin. Estos casos concretos demuestran la necesidad de pre-ver en las instalaciones, un sistema de alimentacin de soco-rro, para ciertos circuitos que pueden ser designados como prio-ritarios . - .

De una manera general, puede decirse que, en caso defalla de la corriente normal de alimentacin.deben quedar cu-biertas las siguientes funciones: . . '

i - Asegurar la integridad personal. 'Impedir averas de material.Evitar la p rd i da de costosos pro duc tos .Continuar e.1 control de fenmenos durante el pe-rodo de paro , sobr e todo para saber lo' que habrque hacerse cuando se restablezca el servicio nor-malPermitir la ejecucin de maniobras.D'isponer de un alum brado m nim o, tanto para la se-guridad durante, el tiempo del inc'idente como parala puesta en marcha.

1.2 ' CONSIDERACIONES GENERALES PARW LA ELEC'CION DE UNA ' AL'IMENTACTOM ' DE EMERGENCIA '

Para elegir un sistema ad ec ua do de alimen tacin de


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emergencia, han de tomarse en cuenta las siguientes conside-raciones: --

1. Cules son los circuitos netamente prioritariosque puedan justificar el costo de instalacin de un sistema de energa de emergencia. Entre estos circuitos -los hay dedos tipos:

a) Dispositivos reg amentarlos de seguridad, cuy.a amortizacin no debe justificarse . -

b) Dispositivos destinados a impedir averas en los.materiales, a evitar la prdida de costosos pro-ductos, o a permitir la reanudacin del servicionormal. En estos casos, debe realizarse un estu-dio de la. rentabilidad.

2. Cul es la duracin mxima de interrupcin de co-rriente que puede tolerar cada uno de estos consumidores prio-ritarios . .

3. Durante cunto ti emp o habr que disponer de unaalimentacin de emergencia, suponiendo que la falla en la ali-mentacin normal se prolonga indefinidamente-.

4; Cul es la probabilidad para que la falla del su


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ministro normal se extienda ms all de la duracin que p u e d e nadmitir los circuitos prioritarios.

5. Cules son los riesgos que la institucin o- el in-dustrial est dispuesto a tomar. ..

6. Finalmente, cules son los costos de instalacinde los difer ente s sistemas de socorro que pueden responder a ;las cue stio nes precedent.es y cul es el grado de complejidadque cada uno de ellos introducir en la instalacin elctrica.

La elecc in de los circuitos prioritarios cons titu yeuna situacin muy delicada. Analizando las funciones.de losdiferentes aparatos recep tores, gener alme nte podr apreciarseque, en realidad, hay pocos de ellos que no puedan admitir cor-tas interrupciones de servicio y an menos que no puedan to-lerar ninguna.' Si se ha previst o la posi bili dad de alim ent arseparadamente estos circuitos ex ige nte s, la pote ncia deemer-gencia a prever permanecer moderada.

/ Por lo tanto entre los circuitos se podr distinguir:

ia) Los que no pueden soportar ninguna parada, paradotarlos de un socorro inmediato.


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b) Los que pue den aceptar una corta interrupcin de..corriente que se podrn realimentar, por ejemplo,con un grup o electrgeno que arranca cuando se p r o -d u c e l a a v e r a . /

c) Los que pueden esperar sin perjuicio el retornode la alimentacin normal y para los gue se pre-

ver alimentacin de emergencia.

Algunos de estos circuitos, como por ejemplo, el alum-"brado de emergencia, pueden realimentarse ? sin inconveniente,por medio de corriente continua producida directamente por ba-teras de acumuladores. Pero otros, por razn de su construc-cin, no pueden adaptarse a la alimentacin por corriente con-tinua: tal ocurre, por ejemplo, con los motores de inducciny sincrnicos, con los motores de accionamiento de los regis-tradores; para stos receptores habr que disponer un socorroinmediato para corriente alterna.

El presente trabajo considerar nicamente la alimen-tacin de socorro con corriente alterna.

1 . 3 MA'QUTN'A' KOTRT-T CON' "MOTOR- TESEL' '

El motor de explosin se emplea todava para el accio-namiento de pequeos grupos electrgenos. Varias fbricas de


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automviles construyen tambin motores industriales, estacio-narios con los corres pondi entes accesorios. Para los gruposde emergencia, estos motore s de explosin giran gene ralm entea 3600 rp m. Su ejec uci n ligera y su pr od uc ci n en g'randesseries los hacen econmicamente ventajosos. Sin embargo, elriesgo de incendio que presenta el carburante, limita el .cam-po de aplicacin del motor de explosin. Adems, las condi-ciones de seguridad limitan la cantidad en el depsito de re-serva, a un tiempo mximo de funcionamiento de 5 a 10 horas.Generalmente, los motores de explosin utilizados estn re-frigerados por aire, a causa de las.,peq ue as potencias queentran en consideracin.

Ll motor diesel, es po'r muchas razoneSj la mquinamotriz empleada en. los grup os .electrgenos de socorro. Su ro-bust ez y su moderada velocid ad de rotacin lo hac en particu-larm ente a pto para s.ervicios de larga duracin. El combusti-ble es econmico y no explosivo,.por lo que puede almacenar-se fcilmente.

Para los grupos de emergencia, la velocidad de los mo-tores diesel es. generalmente de 1800 rpm. Las velocidades me-nores de 1200, 900 o 720 rpm solamente entran en consideracinpara instalaciones de servicio.permanente, porque su preciode costo es ms elevado y . p o r q u e su instalacin obliga a dis-


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posiciones especiales de montaje. Tambin existen grupos ac-cionados por motor diesel de 3600 rpm pero solamente para pe-queas poten cias y para servicio i nter mite nte.

Hasta potencias de 200 HP y para vel oc id ad es de 1800rpm. se pueden proponer motores diesel con refrigeracin poraire. Los problemas de fabricacin se refieren principalmen-te a la refrigeracin uniforme de todos los cilindros. Estos'motores tienen la ventaja de alcanzar rpidamente su tempera-tura de r gi me n y de no nece sita r lq uid o de refrigeracin,sensible al hielo.

Los motores diesel con.refrigeracin por agua, exis-ten para todas las potencias requeridas. Precisan de un equi-po de refrigeracin, para absorber el calor desarrollado. Unaventaja de estos motores es la refrigeracin uniforme de to-dos los cilindros. A d e m s , el precalentamiento- del agua pue-de mejorar el tie mpo de arran que del motor fro. El empleoadecuado .de anticongelantes, adicionados con anticorrosivos,suprmelos riesgos del hielo.

Para juzgar sobre las caractersticas de potencia delos motores diesel utilizados en grupos electrgenos, es im-porta nte tener en cue nta las cond icio nes de ambi ente . Gene -ralmente, la potencia nominal de estos motores se refiere a


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una altura del nivel del mar, con una temp erat ura ambiente de20C.

Las caractersticas de construccin son, adems, de"la forma de refri geraci n, el nmero y disposicin, de los ci-lindros, la carrera de los pistones y la cilindrada total. Esms corriente el empleo del sistema de 4 tiempos que el sis-tema de 2 tiempos. .

r

Los motores diesel sobrealimentados, con llegada deaire comburente -a elevada presin, requieren un soplante ocompre sor a cci ona do mec ni cam ente por el motor diesel o, msfrecuentemente, por una turbina alimentada con los gases deescape. La compresin permite aumentar la potencia, sobre to-d a grandes alturas. La refrigeracin del aire de combustin,compensando la elevacin de la tem per atu ra del aire de bi da ala compresin en el soplante, permite un mejor llenado de loscilindros y aumenta an ms la potencia.

Adems de las ventajas indicadas se pueden citar lassiguientes :

a) Bajo consumo de combust ible; basta con unos 200gramos de combustible por HP efectivo y hora.

b) Durante las paradas, el consumo de combustible deun mot or diesel es nulo.


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c) El tiempo de arra nque es muy br ev e, pudiendo re-cibir toda su carga en pocos minutos.

d) La temperatura de la sala de mquinas es soporta-ble y el conjunto de la instalacin es de gran " limpieza. . . . .

'1 .3.2 Arr'an'q'u'e' 'd'e' To's' 'm'o't'o'r'e's' 'd'i'e's'e'l'

El motor diesel, como todas las mquinas de combustininterna, no puede arrancar por s mis mo. Para darle carg a apartir del re po so, hay que llevarlo pri mer o a la ve lo ci da d dergimen mediante diversos disposit ivos de arranque.

En los motores, lentos de gran potencia, el arranquese realiza, generalmente, inyectando aire a una presin de

212 a 35 Kg./cm. , al ma ce na do en depsi tos especiales. En losmotores diesel con inyeccin neumtica, el aire requerido pa-ra el arranque lo suministra el mismo compresor del motor. Enlos de ms tipos de motores diesel ha de instalarse un compre-sor, especialmente utilizado para el arran que y un dep sitode aire comprimido, alimentado por aqul. Unas veces, el com-presor de aire va acoplad o al moto r y se des aco pla cua nd o es-t lleno el depsito de aire comprimido, .otras veces, el com-presor es accionado independientemente por medio d e - un motorelctrico. La ltima solucin es pre fer ibl e porque o frece ma-


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yor seguridad de funcionamiento y, ade ms , permit e inyectaraire e:n un mom ent o cualesquiera.

.X" "El aire comprimido se enva a los cilindras en l mo-mento opo rtuno , a travs de adecuada s vlv ula s de 'arranque,aplicada s a todo s los cilindros o solam ente a una'pa-rte deellos. La distribucin del aire en los cilindros puede rea-lizarse con vlvulas de arranque accionadas mecnicamente enlas que cada vlvula., puesta en comu nicac in con el depsitode aire, se abre en el justo tiempo por una serie de levas,situadas en el e-j e de distribucin, o bien por medio de .vl-vulas arr anq ue accionadas neumticamente en las que cada vl-vula puesta en comunicacin con. el depsito de aire, se abreneumticamente por la accin de'un distribuidor, accionado porun eje de levas dispuesto, casi siempre, sobre la prolongacindel eje que acciona las bombas de "inyeccin.

La. cap aci dad de los depsitos de aire -comprimido parael arranque, ha de ser la siguiente:

Motores de pequea y mediana potencia: 2 a 4 li-tros por HP.Motores de gran potencia: 1.6 litros por HP.

Cuando en la instalacin solamente existe un motor,


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han de disponerse de 2 'depsitos de aire comprimido, uno deellos de reserva. Cuando.hay varios motores, basta con undepsit o para cad a uno de ellos, siempre que estn debidamen-te conectados entre s todos los depsitos.

Para motores diesel rpidos de pequea potencia, re-sulta ms ventajoso el arranque elctrico. Un motor elctri-co se acop la al mo to r diesel y lo hace girar has ta que steentra en 'funcionamiento, desacoplndose despus; el motor elc-trico de arra nque est alimentado me dia nte una red auxiliar o, en caso de grup os electrgenos autnomos , por medio de una 'batera de acumuladores, generalmente del tipo alcalino y pre-visto especialmente para esta circunstancia.

1.3.3 R e'f 'i'g'e'r'a'c ion'.

1 . Re'fr'i'g'e'r'a'c'ion' 'p'o'r' 'a'i'r'e'.' Al disponerse de salassuficientemente grandes 'y bie n venti lada s se puede aspirar elaire re frig eran te direc tamen te des de el interior de la sala.Con respecto al caudal.de aire refrigerante requerido en de-pendencia de la potencia del generador, se pu ed e ver en la Fi g1.1. Al existir'salas menores, deb er tomarse el aire refri-gerante desde el exterior, a travs de una tubera correspon-diente


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POTENCIA DEL,GENERADOR

16014012010080604020

1 ( KVA ) ' -

~~^/X

.

////// /

//

(n.1000 2000

Fig. 1.1

3000 5000 10000 16000Vh )

CAUDAL DEREQUERIDO

Caudal de aire requerido paramotores diesel refrigerados poraire.

En grupos electrgenos equipados con motores refrige-rados por aire con cilindros en lnea existen tres posibili-dades para la desviacin del aire refri gerante como pu ed e ver-se en la Fig . 1 . 2 .

1. Desviacin del aire refrigerante hacia arriba.2. Desviacin del aire refrigerante hacia el lado.3. Desviacin del aire refrigerante bajo piso.


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Fig. 1.2 Posibilidades de desviacin del aire refr ige-rante en grupos dotados con motores ref r igera-dos por aire con cilindros en lnea. 1- Desvia-cin del aire ref r igerante hacia arriba. 2-Desviacin del aire refr igerante hacia el lado,3- Desviacin del aire refr igerante bajo piso.

En lo s g r u p o s e l e c t r g e n o s con mo t o r e s r e f r i g e r a d o spo r aire con c i l i n d r o s en V, se d e s v a e l a i re r e f r i g e r a n t e ,p o r principio, b.ajo p i s o . C o n t a l o c a s i n s e c o n d u c e n en l osc a n a l e s b a j o piso t a m b i n a l misrr\ t i e m p o lo s c o n d u c t o s dee s cape ( F i g . 1 3 ) .


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Fig, 1.3 Desviacin del aire refrigerante bajo piso engrupos con motores refrigerados por aire concilindros en V

2. Refrigeracin por' 'a'g'a'.'

a) Ra'di'ad'o'r' 'de' p'a'n'a'l'.' El empleo, de radiadores de pa-nal es aconsejable en.especial en aquellos casos d o n d e no sedispone de suficiente cant idad de agua refr iger ante o d on d e laalimentacin y desviacin de mayores'caudales de agua refrige-rante implicara dificultades.

Radiad ores de panal pue den monta rse dire ctam ente so-ibre el bastidor base del grupo. En tal caso resulta aconse-jable colocar el grupo con el radiador indicado hacia una aber-tura por la que se desva el aire refrigerante a la atmsfera.


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.1

Al existir una susp ensi n elstica del grupo deber interca-

larse, entre el rad ia do r de pana l y la pa re d, una pieza inter -media elstica.

/' 'Al tratarse de motores con sobrealimentacin se utili-

zan frec uente mente radiado res de panal de .dos o de tres cir-cuitos, con el objeto de 'prever para el refrigerador del 'airede sobrealimentacin un circuito de refrigeracin individual^(en el ref rig era dor de panal de tres circuitos se de st ina ta m-bin un circuito de refrigeracin 'individual al refrigeradorde aceite).

Radiadores de panal pueden instalarse tambin indepen-dizados del grupo, bien en una sala individual con el corres-pondiente sistema de ventilacin o bien tambin al aire libre(Ver Fig. 1.4).

En caso de clima tropical, se deber utilizar radia-dores de panal de may or tama o, de acuer do con la tempera turasuperior de ambiente.


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Fig. 1.4 Ejemplo para la colocacin de un radiador de panalen una sala individual.1 - Radiador de panal.2 - Ventilcin 3 - Motor para ventilador4 - Bastidor 'de sujecin .5 - Conduccin de aire. .6 - Persiana.7 - Tuberas de entrada y de retorno del agua refri-

gerante.

b) Rfr'i'g'e'r'a'd'o'r'es' 'tu'b'u'l'a'r'es' y' 'de 'bl'oq'u'e'.' En la re-frigeracin con refrigeradores tubulares se diferencian doscircuitos individuales de agua: el circuito interior, con elagua circulante en el motor y el circuito exterior, con aguanatural (de ro, agua industrial). En el refrigerador tubu-lar, segn se mue st ra en la Fig. 1.5, se en tr eg a el calor ex-cesi vo por el agu a del circ uito int erior al ag ua natu ral (in-tercambiado-r de calor) , '

Refrigeradores tubulares se montan en los motores derotacin rpida dire ctame nte en el motor mismo. En mot ores


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de rotacin semi-rpida, se montan, normal mente, tambi n di-rectamente en el motor, pudiendo no obstante ser montados in-dependientemente del g r u p o , por separado. Tal disposicin r e -sulta aconsejable especialmente en aquellos casos donde traba-jan varios grupos con motores refrigerados por agua.

Apua natural Agua de l circuito in terior

Fig. 1.5 Esquema de un sistema de refrigeracin por circuitocerrado con refrigeracin tubular."1 - Refrigerador de aceite.2 - Refrigerador tubular.3 - Regulador de circulacin para agua refrigerante.4 - Manmetro, presin de agua refrigerante detrs de

la bomba centrfuga.5 - Tanque de compensacin.6 - Vlvula de regulacin para agua refrigerante.

1 .3.4 Aire 'd'e c'o'm'b'u's'ti''r

Al disponerse de grandes salas, bien ventiladas, se


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.21

puede aspirar el aire de admisin di rect amen te desd e la mismasala. Para filtrar el ..aire, de combustin' se colocan normal-mente filtros de aire en hmedo, ya que, por regla general,se p u e d e suponer que las salas de instalacin quedan libres *de ambiente polvoriento Al colocarse grupos al aire libreo en un ambiente .cargado de po lv o, se utilizarn filtro de ai-re en bao de aceite para filtrar el aire de admisin. Al uti-lizarse gr up os en un amb ie nt e muy c ar ga do de pol vo con efecto,abrasivo (canteras, fbricas de cemento, etc.) se deber efec-tuar un filtrado adicional ineludible, empleando filtros- decombinacin de cicln y elemento de papel. Los filtros de ai-re se colocan, especialmente"cuando se trata de plantas mayo-res, al aire libre, fuera de la central misma. Al aspirar siaire de combustible.desde la misma -sala de motores, se tendren cuenta que no se aspire'ningn aire calentado, ya que ental caso se reducira la potencia del g r u p o . Por tal razndeber efectuarse, al utilizarse los. grup os en sectores tro-picales, una reduc cin de pot enc ia, en consi derac in a la tem-peratura superior de ambiente.

Los mot or es diesel re qu ier en un cau dal de aire de com-bustin, cuyo valor se pu ed e ded uci r del grfico de la Fig.1.6.


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. 2 2

1500

1250

E10CQ

~ 750

250

1000 .2000 3000 4OOO 500O 600O 700O 80OO ;Caudal de aire de combustin requerida, en m3/h .:

Fig. 1.6 Caudal de aire de combustin requerido para motoresrefrigerados por aire o por agua (valores promedio)

Sistema de Gases de Escape'-'

Los gases de escape del motor se conducen, a travsde tuberas con aislamiento trmico, al aire libre. Para, amor-tiguar los ruidos de escape se disponen silenciadores de esca-pe que pueden ser colocadas- fuer a del edificio., sobre el tej ado , o bien- en - un muro ..Lateral .T1-__En se atores poblados no bastafrecuentemente el efecto del silenciador de escape, en cuyocaso se emp lea n fosas de amortiguacin acstica d o n d e se des-tensan, en varias cmaras sucesivas, los gases de escape, con


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. 2 3

s i g u i n d o s e d e e s t a f o r m a u n a e f i c i e n t e a m o r t i g u a c i n d e l o sr u i d o s d e e s c a p e .

D e s d e l a l t i m a c m a r a p u e d e n c o n d u c i r s e l o s g a s e s d e s c a p e b i e n a t r a v s d e u n a r e j i l l a . d e p a r r i l l a , o s i ta l sis-t e m a n o f u e r a p e r m i t i d o por l as c o n d i c i o n e s l o c a l e s , a t r a v sd e u n t u b o , h a c i a a r r i b a ( V e r F i g . 1 . 7 ) .

Fig. 1.7 Fosa de amortiguacin acstica. 1-Entrada de los gases d e .escape. 2-Salida de los gases de escape a travs de la re-j i l l a . 3-Entrada deaire re f r igeran te . 4-Salida de airerefr igerante por re j i l la . 5-Arena. -Hormign o maniposte-ra de ladrillos. 7-Enlucidos. 8-EVacuacin-de agua l luvia.9-Tapa de fundicin de hierro para el pozo.


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.24

1.3.6 Ab'a'st'ec'i'm'i'e'n't'o' de' Combustibl'e'

La reserva de combustible pu ed e dispone rse bien en tan-que s sub ter rn eos o en tanqu es que se colo can en recinto s es-peciales. A este objeto de be r n tenerse en cuenta las pres-cripciones oficiales existentes para el almacenamiento de com-bustibles. Desd e el tan que de alma cen amie nto se b o m b e a el com -bustible a los tanques de consumo dispuestos sobre una consolamural para plantas mayores. En caso de grupos menores , irnmontados en el mot or. En tran svas e se efecta manualmente enlas plantas pequeas. Al tratarse de plantas mayores se lle-na el tan que de con sumo auto mti came nte por control de flota-dor.

1.3.7 Tamao' d'e' Ta' S'a'l'a' 'de 'Ve'nt'i'la'c'i''n'

El motor diesel del grupo entrega con ocasin del fun-cionamiento constantemente 4 hasta 5% de su potencia como ca-lor de irradiacin a. la sala. Ad em s se entre ga por el gene -rador la potencia de prdidas, en una mag ni tud de aprox imad a-mente el 10% de la poten cia nomi nal . Esta cant idad de calorproducira, en caso de un funcinamiento prolongado, un calen-tamiento inadmisible para la sala de motores, razn por lacual es necesario prever una ventilacin para la sala dondese instala el grupo sobre el caudal de aire requerido en de-


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.25

pendencia de la potencia del generador, se pued e obtener del 'grfic.o de la Figura 1 .8. El caudal de aire requerido rigepara una temperatura de ambiente de 20 C y un calentamientoadmisible en 10 C. La curva all registrada para el paso deaire en el radiado r de panal de circuit o nico deja rec ono cerq u e , en el caso de grupos con radiador de panal montado o dis-puesto en la misma sala, no es necesario una aireacin forza-da de la sala. En casos de grupos en los que se han de espe-rar cortos perod os de fun cio nam ien to, menore s a una hora, yque quedan instalados en salas de tamao suficientemente gran-de, , puede suprimirse igualmente una aireacin forzada de lasala.

10OO ?CCO 3000 5000 1000Q 15OOO 25OOOCaudal de aire, en mVhCaudal de aire requerido para la sala congrupos dolados de motores dieselrengerados por aireCaudal ae aire requerido para la sala congrupos equipados con motores dieselrefrigerados por aguaPaso de caudal de aire para radiadoresde panal (de circuito nico)

OGI8V2

Fig. 1.8 Caudal de aire requerido en la sala para grupos con moto-res diesel refrigerados por aire y por agua, as como pa-so de aire a travs del radiador de panal.


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1.3.8 Am'o'r't'i'g'ua'cin 'acstica ,' Suspensin e 1 s't'ic a'

La amortiguacin acstica juega en muchos casos un pa-pel decisivo. Respecto.a la amortiguacin acstica de los ga-ses de escape ya se dieron las indicaciones ms importantes en"Sistemas de Gases de Escape". Los grupos generadores de co-rriente de rotacin rp ida , tienen en.su ejecucin estndard,

el motor y el generador acoplados para formar una sola unidad,s'oportes de metal antivibratorio entre la unidad del grupo yel bastidor base de chapa de acero-.

De esta fo rma se amorti gua eficientemente la transmi-sin de vibraciones de contacto sobre otras partes del edifi-cio.

Al tratarse de grupos mayores se colocan el motor yel gener ador rgidamente sobre el bastidor base,

Tales grupos se puede apoyar elsticamente s obr e elfundamento por medio de varios elementos elsticos.

Otras medidas para la amortiguacin acstica son: re-vestimiento interior de la sala, donde queda colocado el grupocon planchas de amortiguacin acstica y amortiguacin de losruidos del ventilador y del ruido saliente con el aire despe-


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.27

dido por conducirse la entrada y la salida del aire a travsde conductos de amortiguacin (a travs de tabique s inter me-dios, conductos subdivididos en forma de laberintos).

x ' '

1 . 4 GE-N'ERADQ-RES- 'DE ENERGA ELCTRICA;'

Generalmente, se utilizan generadores trifsicos de4 polos, para velocidad de 1800 rpm. que pueden ser , sin nin-guna dificultad, mquinas de fabricacin en serie, no de fa-bricacin especial. Estos ge ne rad or es casi siempre estn pro-\s contra el goteo de agua y construidos con patas.

En lo que se refiere al sistema de excitacin en laprctica se utiliza casi siempre uno de los tres procedimien-tos siguientes: . - '

1. Excitacin con excitatriz de corriente continua.2 . Autoexcitacin.3. Excitacin con excitatriz de corriente alterna.

En la Fig. 1.9 se ha representado el esquema de fun-cionamiento del .sistema de excitacin con excitatriz de co-rriente continua. La excitatriz es autoexcitada en conexinshunt. La resistencia insertada en el circuito shunt pue demodificarse por medio de un regulador de sectores rodantes, y


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sirve para la regulacin de la tensin

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Fig. 1.9 Esquema de un alternador t r i fsico para grupos electrgenos,con excitatriz de corriente contina, a) Alternador t r i f-sico, b) Bobina de campo girator io , c) Excitatriz de co-r r iente continua, d) Arrollamiento.de excitacin shunt dela excitatriz. e) Regulador de -sectores rodantes.

E l p r i n c i p a l i n c o n v e n i e n t e d e e s t e s i s t e m a , es la i n e r -ci a de la r e g u l a c i n q u e en c a s o d e g o l p e s d e c a r g a , s e t r a d u -ce po r g r a n d e s c a d a s d e t e n s i n . A d e m s , l o s g e n e r a d o r e s r e -s u l t a n r e l a t i v a m e n t e l a r g o s y p e s a d o s . T a m b i n hay que c o n t a rc on e l p r e c i o e l e v a d o d e l a e x c i t a t r i z , s o b r e t o d o c u a n d o s et r a t a d e g r u p o s d e p e q u e a p o t e n c i a , a s c om o l a c o n s e r v a c i nd e l c o l e c t o r y de las e s c o b i l l a s .

Como c o n t r a p a r t i d a , l a f o r m a de la c u r v a de t e n s i nd e l a l t e r n a d o r e s b u e n a , p o r q u e l o s p o l o s e s t n a l i m e n t a d o s


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co n c o r r i e n t e c o n t i n u a c a s i p u r a . A d e m s , p u e d e r e s u l t a r d e -s e a b l e e n c i e r t o s c a s o s que la . r e g u l a c i n no sea d e m a s i a d o r -p i d a , p or e j e m p l o , p a r a e v i t a r p u n t a s d e c a r g a i n a d m i s i b l e s 'a l m o t o r d i e s e l , en c a s o de p u e s t a en m a r c h a de motor.es deg r a n p o t e n c i a q u e a b s o r b e n d u r a n t e e l p e r o d o d e a r r a n q u e , d e -m a s i a d a p o t e n c i a a c t i v a . .. '

P a r a g r u p o s e l e c t r g e n o s e s t p a r t i c u l a r m e n t e indica-'da la a u t o e x c i t a c i n d e l g e n e r a d o r p o r med io d e r e g u l a d o r e s dde t i r i s t o r e s . S e puede ve r en la F i g u r a 1 . 1 0 e l e s q u e m a " d ef u n c i o n a m i e n t o .

Fig. 1.10 Esquema de un alternador t r i fsico para grupos elec-t rgenos, con autoexcitacin y regulador de tiristo-res: a) Alternador, b) Bobina de campo girator io.c) Excitacin y regulacin por t i r is tores.


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La fuente de corriente continua es un rectificador desilicio controlado o tiristor, que recibe su energa directa-mente de los bornes estatricos del generador. La regulacin "de la tensin se obtiene por el m a n d o del tiristor con la ayu-da de un circuito de me di da transitorizado y que alcanza unaprecisin esttica de + 1.5%. La cada transitoria de la ten-sin es de 12 a 15% en caso de puesta en ma rc ha de la carg a no-minal con un factor de potencia de 0.8; esta ca d a tr ansitor iaqueda suprimida en un tiempo.de 0.1 a 0.3 seg un do s, se g n lap o t e n c i a d e l a s m q u i n a s .

Este sistema de escitacin pre sen ta las siguientes ve n-ta j as :

El dispositivo de excitacin pr opi ame nte dicho es es-ttico, por lo tanto no tiene partes mviles y prcticamente noprecisa ning n mant enim ient o. Los tiempos de regu laci n sonmuy bre ves po rq ue no hay que tener en cuen ta las constantes detiempo de la excitatriz y del regulador mecnico. En caso depu nt as de ca rg a, las cadas de tensi n son ms db ile s. La m-quina resulta menos pesada, ms corta, ms sencilla y, por lotanto, menos cara. No puede producirse corriente de cortocir-cuito permanente, puesto que la excitacin cesa cuando la ten-sin del alte rnado r cae por debajo de un cierto va lor.


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.31

El equ ipo de excitacin con tiristores- no pr es ent alos inconvenientes de otros sistemas, tales como las d f icu 1 -tades d e excit acin d es pu s de una parada prolo ngada porqueel tiristor ya acta con una dbil tensin remanente. - P o r es-ta razn, resultan superfluos los artificios con fuente auxi-liar de co rr ie nt e co'ntnua. Par a la construccin del g r u p o ,hay que proyectar cuidadosamente el acoplamiento entre mqui-na motriz y generador, porque la transmisin puede sufrirfuertes puntas de torque, a causa del comportamiento relati-vamente duro de la regulacin de la mquina sincrnica, conexcitacin por tiristor.

Los gene rado res para grupos electrgenos con excita-cin por tiristor se. construyen hasta potencias de unos 750K V A .

Para potencias mayores, hay que prever el sistema deexcitacin con excitatriz de corriente alterna; en la Figura1.11 se expresa el esquema de funcionamiento. La corrientealterna procedente del rotor de la excitatriz es rectificadapor rectificadores de semiconductores que giran con el rotory, despus, utilizada para la excitacin del generador prin-cipal. La excitacin de la mquina excitatriz, es suminis-trada por medio de un regulador de tensin de tiristor, co-nect ado a los borne s estatricos del generador principal.


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F"ig. 1.11 Esquema de un alternador t r i fsico para grupos electr-genos, con excitatr iz de corriente alterna y rectifica-dores ro ta t i vos: a) Alternador t r i fs ico, b) Bobina decampo giratorio, c) Rotor de la excitatr iz t r i fs ica.d) Rectif icador ro ta t i vo , e) Bobina de excitacin de laexci tat r iz . f ) Regulador de t i r is tores.

C I R C U I T O S P R I N C I P A L E S

Un g r u p o e l e c t r g e n o e s t f o r m a d o p o r e l c o n j u n t o m o -t o r t r m i c o - g e n e r a d o r d e c o r r i e n t e a l te r n a d e b a j a t e n s i n .C o m o la s r e d e s que se han d e a l i me n t a r s o n l o c a l e s y relati-v a m e n t e p o c o e x t e n d i d a s , s o l a m e n t e s e e s t u d i a r l a b a j a t e n -s i n .

P a r a la m a y o r a d e g r u p o s e l e c t r g e n o s , se e x i g e u nf u n c i o n a m i e n t o t o t a l m e n t e a u t o m t i c o . A d e m s de que e s t o e sl o m s c m o d o , e s t a s i n s t a l a c i o n e s q u e d a n d e e s t a f o r m a r p i -damente -en d i s p o s i c i n d e f u n c i o n a r y , po r o t r o l a d o , s e e v i -t a n l a s f a l s a s m a n i o b r a s . C o n l o s a d e l a n t o s r e a l i z a d o s en l a


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tcnica de semiconductores, y con el empleo de unidades enchu-fables con circuitos im.presojs, la instalacin d_e__l.ps gruposelectrgenos han alcanzado gran seguridad de funcionamiento.

En la Figura 1.12 se muestra un primer esquema de prin-cipio de los circui tos p rin cip ale s de un sist ema nor ma l de emer-gencia. Las salidas 8 que v a n a los receptores que deben ali-mentarse con corriente de emergencia, cuando la red local fun- -.ciona, estn alime ntad as por med io del contactor 4.. En casode ave ra de la red, 'est os recept ores se conectan sobre el al-'terna dor por me di o del contactor 7, des pu s de que el grupo hallegado a su velocidad de rgimen, mientras que las salidas 3para los otros rece ptor es de ene rga , permanecen no alimenta-das hasta el fin de la avera de la red. Esta subdivisin endos clases de receptores, permite limitar la potencia del gru-po de emergencia, al.valor realmente indispens able. Ade mseste esquema ofrece la ventaja de dos redes separadas de ali-mentacin, sobre todo, la posibilidad de cargar el gr up o deemergencia, durante los ensayos de funcionamiento, con losreceptores de energa de eme rge nci a aunque la otra red estalimentada normalmente .

En caso de rest able cimie nto de la.tensin de la red,los receptores no alimentados qued an inm edi ata men te alimenta-dos de nuevo por la red, mientras que los receptores que es-


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taban alimentados con corriente de emergencia, por razonesde seguridad, permanencen cierto tiempo alimentados por el al-ternador del grupo elec tr geno . El seccionad or 12 permite aco-plar conjuntamente los dos juegos de barras.

I2

(U'1 I12 U 1 0 I U) t)

Fig. 1.12 Circuitos principales de una instalacin" eiectrgena deemergencia con doble juego de barras : 1-Alimentacin del a - r e d . 2-Medidas. 3-Salidas de los consumidores no prio-r i tar ios . 4- Proteccin de la r e d . 5 -Grupo electrgeno.6-Instrumentos de control . 7-Proteccin del a lterna dor.8~Salidas de los consumidores prioritarios. 9-Disyuntorprincipal de la red. 10-Disyuntor del al ternador . 11-Dis-yuntr de las salidas. 12-Seccionador. 13-Regulacin dela tensin.

De e s t a f o r m a , s e d e s c o n e c t a e l c o n j u n t o de la i n s t a -l a c i n d e e m e r g e n c i a , p a r a t r a b a j o s d e r e v i s i n , r e t i r a n d o l o sf u s i b l e s , o ab r i en do lo s s e cc io na do r e s 10 . 11 y 12 . E l i n c o n -v e n i e n t e d e e s t e s i s t e m a es e l c o s t o , a v e c es e l e v a d o , de lado b l e r ed de r ece p to r e - s de e n e r g a .


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.35

La F i g u r a 1 . 1 3 m u e s t r a u n s e g u n d o e s q u e m a d e p r i n c i -p i o , q u e c o n s i s t e e n u t i l i z a r u n a s o l a r ed d e d i s t r i b u c i n p a -ra la a l i m e n t a c i n po r la red p b l i c a y p a r a la a l i m e n t a c i np o r l a c o r r i e n t e d e e m e r g e n c i a . L a s a l i d a h a c i a l o s r e c e p t o -re s qu e no ha n de q u e d a r a l i m e n t a d o s por l a c o r r i e n t e d e e m e r -g e n c i a e n c a s o d e a v e r a en la re d p b l i c a , q u e d a n b l o q u e a d o sc o n l a a y u d a d e c o n t a c t o r e s m a n d a d o s p o r e l e q u i p o a u t o m t i c ode l a i n s t a l a c i n d e e m e r g e n c i a .

Fig. 1.13 Circuitos principales de una instalacin electrgena deemergencia con juego de barras simple: 1-Alimentacin dela r e d . 2-Medidas. 3-Salidas de los consumidores no prio-r i t a r ios . 4~Proteccin de la r e d . 5 -Grupo electrgeno.6-Instrumentos de control. 7-Proteccin del alternador.8-Salidas de circuitos pr ior i tar ios . 9-Disyuntor princi-pal de la r e d . 10-Disyuntor del alternador. 13-Regula-cin de la tensin. 14-Redes de tensin nula . 15-Sincro-nizacin.


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Este esquema se puede tomar en cuenta cuando se pre-

tenda introducir rpidamente una alimentacin por corrientede eme rge nc ia en una red no rm al , des pu s de una avera en es-ta lti ma; pero tiene algunos inconvenientes. Durante los ensayos de funcionamiento a carga nor mal del gr up o electrge-no, cuando la red pblica alimenta a los receptores, estos en-sayos no resultan posibles ms que si los receptores 3 no" es-tn alimentados o previniendo el funcionamiento en paralelocon la red pblica, lo que necesita, naturalmente, un costoso'equipo de sincronizacin. Adems, ha de preverse una mayorpotencia instalada del grupo de socorro, que en caso de redesseparadas, parque no resulta fcil bloquear' todos los recepto-res de energa que no son absolutamente necesarios

Otro inconveniente es que, -cuando se ha restablecidola tensin de la red p bli ca , los rec.eptores no a lim ent ado spor la corriente de em erg enc ia, per man enc en sin corriente has-ta que para el gr up o ele ctr gen o.


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.

A1 - Grupo regulador K1A2.3,4, Grupo Supresor ' L1C1 Condensador de supresin L3C4,5?6 Condensadores de supresin L4

RFI L5CR1.2 Rectificadores controlados L6,7CR3,4 Rectificadores de Potencia LBCR5 Rectificador de campo R1CR6,1G Diodos-CR7,8 Diodos supresores de onda R2CR9,11 Diodos de proteccin del R3

reaulador R4E1,3 Bastidor SCR . R5E2,4 Bastidor del rectificador R5E5 Bastidor del rectificador R6

de campo R7"F1 ,2 Fusibles T1T2 Transformador de cada vol. T3TB1,2 Terminales

ContactorInductancia de filtroCampo GiratorioEstator Inductancia de supresinInductancia SCRInductancia de DiodoResistencia reguladora deganancia" 'Reostato regulador de gananciaReostato de cada de voltajeReostato de nivel de voltajeResistenciaResistenciaResistencia de ondaResistencia de amortiguamientoTransformador de aislamiento'Transformador del regulador


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REGULACIN DE TENSIN - GENERADOR 5RCR'

PRINCIPIOS DE OPER-ACTON" : .

El Genera dor con Rectificador Controlado de Regulac inEsttica da un mejor funcionamiento y ms larga vida de servi-cio aplicando un mtodo de excitacin, el cual se controla porun sistema de regulacin automtica de voltaje que no tienepartes en movimiento. El sistema armado para el voltaje gene-rado usa solamente una parte mvil; un contactor, que operasolamente cuando el g e n e r a d o r se prende o se apaga.

El gen era dor est cons truido con las bobinas de la ar-madura en el estator. (L4) y las bobinas de campo en el rotor,designadas en el diagrama como camp o gir ato rio (L3). Las bo-binas de campo estn .enrolladas en chapas de acero .magnticoque retienen una pequea cantidad de magn eti smo residual. Elcamp.o giratorio se conecta directamente al volante del motorjunto con el eje y acoplamiento del generador.

Como el campo giratorio (L3) gira con'el mot or, unapequea cantidad de voltaje de corriente alterna se genera enel estator (L4) por la . influencia del magnetismo residual enel ca mp o giratorio . Una parte de esta corri ente alter na (AC)se rectifica a corriente continua(DC) y esta parte es regresa-


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da directamente al campo giratorio pa ra increm entar su magne-tismo. El pr oce dim ien to de excitacin puede seguirse en eldiagrama del Generador SRCR des de la part e de corriente alter-na del estator (L4). . ./

La corriente alterna de las fases -1 y 2 pasa a travsde los alambres (3 y 22), de los terminales (TB2-3 y TB2-4),de los alambres (35 y 36), fusibles (F1 y F2), alambres (61 y59), inductancia de supresin (L5), alambres (62 y 60) al'ba.s-tidor (E2 y E4). Si los rectificadores controlados (C R 1 CR2) no tienen seal de co mp ue rt a para permitir fluir la co-rriente, el voltaje AC carga los condensadores paralelos (C2y C3). Cu an do una seal de compuerta se rec ibe a cad a recti-ficador controlado (CR1 o CR2), la corri ente fluir del basti -dor (E2 o E4) a travs de "la inductancia SCR (l_6 o L7) y losrectificadores controlados asociados al bastidor (E5).

La corriente fluye del bastidor (E5) a travs del reos-tato de regulacin de ganancia (R1), el alambre (30) al termi-nal (TB2-1 ) ; a travs del alambre (C1) al terminal positivo"+" del camp o giratorio (L3).- La cor rien te fluye de aqu atravs- del campo giratorio (L3), el alambre (C2) al terminal(TB2-2) a travs del alambre (29), cualquiera de los dos rec-tificadores de pot enc ia (CR3 o CR4) al otro lado de la fuentde potencia.

e


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Para ma nt en er el flujo de corr ient e en el ca mp o gira-torio (L3), cuando los rectificadores controlados (CR1 o CR.2)no estn cond uci end o (porque no estn en el circuito del es-tator (L4) fase 3) o antes que la seal de compuerta se' reci-ba en (CR1 o CR2), hay un circuito del terminal n eg at iv o "-"al terminal positivo " + " del campo giratorio (L3K 'El circui-to empieza en el alambre (C2) y el terminal (TB2-2), a travsdel alambre (29), la inductancia de diodo (l_8), el rectifica-dor de campo (CR5) , el reostato regulador de ganancia ( R1 ) , elalambre (30), terminal (TB2-1), el alambre (C1) al terminal po-sitivo "+" del campo giratorio (L3).

Este c ircuito ma nt ie ne un flujo de corriente, de bi doal volt aje in du ci do por el mis mo del' camp o mag nt ico . Una ana-loga mecnica de este circuito es corno la accin de un volan-te motor que mantiene la rotacin del cigeal entre las ca-rreras de los pistones individuales.

El diodo supresor de rizado de voltaje (CR7) conecta-do a travs de los rectificadores de potencia (CR3 y CR4) li-mita voltajes transitorios de pico anormales en los rectifica-dores de potencia. Los grupos de supresin (A2 y A4) limitavoltajes transitorios de pico anormales en los rectificadorescontrolados (CR1 y CR2). Los fusibles (F1 y F2) son del tipo

*

"soplado fuerte" y suministran proteccin contra daos secun-


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darios del circuito de excitacin si cualquier componente*, es -tara daado o funcionando mal. La resistencia de amortigua-miento (R7) elimina la oscilacin que causa el flujo de co-rriente re versa en la indu cta nci a de supresin (L5). .El io-do supresor de rizado (CR8), la resistencia de rizado (R6)el capacitor de rizado (C1). en tr e los terminales (TB.2-1) y(TB2-2) y el grupo de supresin (A3) minimiza los efectos delrizado del voltaje en el circuito de excitacin y protege elrectificador de campo (CR5) . '

1.-nodoSmbolo del rectificador controlado

2. Ctodo 3. Tercer terminal(compuerta)

Los r e c t i f i c a d o r e s c o n t r o l a d o s ( C R 1 y C R 2 ) son en e f e c -t o v l v u l a s " p r e n d i d o - a p a g a d o " q u e p u e d e n d e j a r f l u i r c o r r i e n -t e o p u e d e n p a r a r e l f l u j o d e c o r r i e n t e a t r a v s d e l . c i r c u i t od e e x c i t a c i n . U n r e c t i f i c a d o r c o n t r o l a d o t i e n e s u a l m e n t el os t e ' r m i n a l e s d e r e c t i f i c a c i n , n o d o (1) y c t o d o (2 ) y un


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tercer terminal (3) que para propsitos de explicacin se re-fiere corno la "compu erta". Cu an do la co mp ue rt a (3) recibe unimpulso elctrico, toma a pro xi mad am ent e tres micro segun dos(0.000003 segundos) para pren der el rectificador contr olado ydejar fluir la corriente. El rectificador controlado per man e-ce pr en di do hasta que no exista flujo de cor rie nte , 'entoncesse apaga. Porque no es circuito de la fase 3, la corrienteno fluye una vez durante cada .ciclo completo. Por consiguien-te, los recti fica dores contr olado s (CR1 yCRZ) se apa gan unavez en cada ciclo y la comp uer ta de be recibir una seal paraprender el rectificador cont rolado algn tiempo dur ant e el si-guiente ciclo.

El tiempo de la seal de com pu er ta de cada rectifica-dor controlado (CR1 y CR2) es una funcin del gru po regulador(A1). A medida que la carga del generador se incrementa, elgrupo regulador (A1) da la seal a las "compuertas" de los rectificadores controlados ms tem pra no en cada ciclo, permitien-do un tiempo ms largo de excitacin- en el campo giratorio,con esto se provee de la excitacin adicional r equ er id a pa ramantener constante el voltaje con incremento de carga. Cuan-do la carga decrece, el gru po reg ula dor (A1) d a l a seal a las

icompuertas ms tarde, y el tiempo de excitacin es menor.Exactamente cuando los rectificadores controlados (CR1 y CR2)estn apagados y la corriente de la fase 1 y fase 2 se bloquea


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la corriente de excitacin del campo giratorio se mantiene porun ciclo complato por el circuito que incluy e el rec tifi cad orde campo (CR5) (Analoga del volante).

. / "

El contactor (K1) tiene la nica parte mvil (excep-to para el campo giratorio) en tod o el sistema de regul aciny .excitacin. El contactor tiene pun ta s de contacto que ope-ran sol ame nte cua ndo el gen era dor se pre nde o se apaga. Unpunto de contacto no rm al me nt e cerr ado en el contac tor (K1) es-t conectado en efecto, de la fase 1 a la "compuerta" del rec-tificador controlado (CR1) y a travs de la resistencia (R5)~al ctodo del rectificador controlado (CR1) y al bastidor (E5)El otro punto de contacto norma lme nte cerrado del contactor(K1) est conectado de la fase 2 a la compuerta del rectifi-cador controlado (CR2) "y a travs de la resistencia (R5) alctodo del rectificador controlado (CR2) y al bastidor (E5).La bobina del contactor est conectada al circuito de excita-cin por el alambre (83), entre el terminal (TB2) y el torni-llo terminal (A) del contactor (K1).. El otro terminal delcontactor est conectado al neutro del estator (L4) por elalambre (17), entre el tornillo terminal (B) y el terminal(TB2-5)., Cuando el voltaje de salida del generador, es bajo,

ila compuerta del rectificador controlado (CR1) o (CR2) reci-be una seal continua durante el ciclo pos-itivo de la fase 1o 2, respectivamente. La seal de la fase 1 pasa a travs


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del alambre (62) bastidor (E2), el diodo (CR10), los alambres(67.66) al tornillo terminal (3) del contactor (K1).

A travs del contacto normalmente cer rad o del contac-tor (K1) al tornillo (9). La seal contina del tornillo (9)al tornillo terminal (7), a travs del diodo de proteccin delregulador (CR1 ), al tornillo (5), a travs del alambre ('65)a la compuerta del recti ficad or cont rola do (CR1). Hay tam bi nun circuito del tornillo terminal (9) a travs de la resisten-cia (R5) y el alambre (38) al ctodo del rectificador contro-lado (CR1) en el bastidor (E5). La seal de la fase 2 pasa atravs del alambre (60), el bastidor ( E4), el diodo (CR6) , losalambres (39 y 21). al tornillo terminal (1) del contactor ( K1) ,a tra vs del contac to no rm al me nt e cerr ado de (K1) al tornillo(7), puenteado con el tornillo (9), a travs del diodo de pro-teccin del regulador (CR9), a travs del alambre (23) a lacompuerta del rectificador controlado (CR2). Hay tambin uncircuito del tornillo t erm inal (9)-, a travs de la resisten-cia (R5) y el al am br e (-38) al c to do del rectifi cador contro-lado (CR2) en el ba st id or (E5). Una pe qu e a ca da de volta-je en la resistencia (R5) produce que la compuerta de cada rec-tificador controlado (CR1) o (CR2) tenga un voltaje positivoresp ecto al ct odo del rectificad or contro lado (CR1) o (CR2).Cuando la fase 1 es positivaj el nodo del rectificador con-trolado (CR2) es positivo y la seal de compuerta prender


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el rectificador controlado (CR2). Este circuito p ro du ce unarectificacin de on da completa del voltaje residual del gene-rador para asegurar la generacin de voltaje. (Nota: Al gu -nos generadores pequeos, utilizan un circuito que producerectificacin de med ia onda del voltaje residual del genera-dor para asegurar la generacin de voltaje-). El diodo de pro-teccin del regulador (CR11) evita que la seal de compuertadel regul ador (alambre 7) se conecte al ctodo de (CR1). Eldiodo de pr ot ec ci n del re gu la do r (CR9) evita que la seal decompuerta del regulador (alambre 8) se conecte al ctodo- de(CR2). Tan pronto como el voltaje generado se incrementa, labobina del contactor se energiza, abriendo sus contactos y elgrupo reg ula dor (A1) suministra ahora la^ seal a las dos co m-puer tas (CR1 y CR2). Cuando el motor est parndose, el vol-taje decrece, la bobina se desenergiza y los contactos se cie-rran

El control de nivel de voltaje (5), es un control ma-nual para ajustar el nivel de. voltaje moviendo el restato( R4) cuando es necesario ajustar el generador para obtener unvoltaje de lnea correcto.

El contr ol de ga na nc ia del Regulador (6) es un controlmanual para ajustar el regulador moviendo el restato (R2).El control de gan an ci a del re gu la d or (6) y el control del ni-


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vel de voltaje (5) se ajustan en secuen cia pa ra ob te ne r la re-gulacin del voltaje de generacin preciso cuando el motor es- -t equipado con gobernadores mecnicos al 1> % de cada de velo-cidad o asincrnico (G? de cada de velocidad). ,

Cuando dos o ms gene rad or es estn operando .en parale-lo, ser necesario q ue el voltaje de cada generador decrezcauna cant idad especfica seg n sea la carga de los gene rad ore s.Este decrecimiento en voltaje, segn se cargue el generador,s e l l a m a c a d a d e v o l t a j e .

El control de cada de voltaje (4) es un control ma-nual para ajustar la cada de voltaje moviendo el restato (R3)La cada correcta de voltaje g en er ad o pu ed e obtene rse ajustan-do el cont ro l de cada de volt aje (4) de sd e to tal me nte contra-:rio al giro de las agujas del reloj para nin gun a cada de vol-taje, hasta totalmente al giro de las agujas del reloj para in-crem enta r al porc entaj e de cada de vo lta je. El control decada de voltaje (4) debe ajustarse en secuencia con el con--trol de nivel de voltaje (5) y el control de ganancia del re-gulador ( 6) .

iEstuvo previamente establecido que los rectificadorescontrolados se prendieron en aproximadamente tres micro-segun-dos. Este encendimiento extremadamente rpido, causa una sa-


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elidida de carga en el estator (L4). Los golpes de voltaje ACgenerarn componentes armnicas y radio interferencia. para mirchas aplicaciones estas armnicas p u e d e n ser muy indeseab les.

Controles de ajuste del voltaje del generador4. Control de cada de voltaje,5. Control de nivel de voltaje.. Control de ganancia de regulador

La sacudida de carga del estator es considerablementereducida por los condensadores de supresin en paralelo (C2 y C3)y las reactancias SCR (Lo y L7). Como se mencion anteriormente,los condensadores de supresin (C2 y C3) aceptan una carga deVoltaje durante el tiempo en que los rectificadores controlados(CRI o CR2) no estn en estado de conduccin. Cuando una sealde compuerta es aplicada a cada rectificador controlado (CR1 oCR2 ) , la onda inicial de potencia (flujo de corriente) es sum- nistrada por el voltaje de carga en los condensadores de supre


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48.

sin (C2 y C3) . El rizado es evitado por las inductancias SCR(Le o L7). Las frecuencias de sadio.interferencia son atenua-das por la in du cta nc ia de sup res in (L5) y los co nd en sa do re sde supresin RF (C4, C5 y C 6). La.inductancia de supresin(L5 ) est conectada en serie con la fuente exitatriz de corrien-te alterna. Los condensador.es de supresin RFI (C5 y- C4) estnconectados de la fase 1 y 2 al neutro y el condensador (C6) es-t conectado del neutro del generador a la carcasa. Para lo- -grar el mx im o efecto de los condensadores de supresin RFla carcasa del generador debe estar conectada a tierra.

Luego que el voltaje del generador ha crecido lo sufi-ciente como para abrir los contactos del c'ontactor (K1), ste/ha cumplido su funcin. Cuando.los puntos de contacto se abren,el gr up o regulador. (A1 ) da a las dos compuertas de los recti-ficadores controlados, impulsos elctricos.

El grupo regulador c-ontiene resistencias, rectificado-res condensadores y transistores en circuitos conectados a losterminales (1 a 12) en el lado grupo regu lador. A causa desus muchos componentes y por la complejidad del circuito, elgrupo co mp le to est sellado en una resina sinttica no conduc-tora y es vendida como una unidad.


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Del estator (L4) del generador hay un circuito (conec-tado de la fase 2 y del neutro del estator) incluyendo la in-ductancia sensitiva (l_2) y el potencimetro de nivel de volta-je (R4) r egleta de terminales (12 y 11) en el grupo regulador(A1). Este circuito del estator del generador estabilizaruna 'referencia de voltaje de corriente alterna. Aqu el vol-taje AC se divide en proporcin directa al valor de la reac-tancia sensitiv a y la resistencia co mb in ad a en el gr up o regu-lador y el pot enc im etr o. Por la fre cuen cia vara la reacta n-cia d e la inductancia sensitiva,., el voltaje aplicada a los/terminales del potencimetro es independiente de la velocidaddel motor o variacin de frecuencia. Este voltaje de referen-cia AC tambin se conecta al transformador de aislamiento (T1)devanado primario. El transformador aisla el circuito de re-gulacin y tambin impide que los circuitos sensitivo, y re-gulador estn en paralelo.

El voltaje AC del de vanado"secundario del transformadorde aislamiento entra al grupo regulador por los terminales(1 y 2). Los terminales (1 y 2) tienen 4 diodos que hacen unatransformacin de AC en DC con rectificacin de onda completa.Este voltaje DC es filtrado por un filtro de choke (L1) conec-tado a los terminales (3 y 5). El voltaje filtrado DC hacetrabajar a los transistores, resistencias, conde nsador es y dio-


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dos. Los transistores ampli fican cua lqu ier -variacin de volta-je en 1.a en tr ada del tra nsfo rma dor de aisla mient o. Este ^vol-taje amp lifi cado cont rola al circuito de tiempo en el gru poregulador. Seales del circuito de tiempo, a travs de termi-nales (7 y 8) dan impulsos elctricos a las compuertas de losrectificadores controlados (CR1 y CR2) los cuales hacen quelos rectificadores controlados se pr en da n para energizar elcircuito de exitacin del campo giratorio (L3) (segn se requie-ra) para m an ten er constante el voltaje de salida del generador.


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.51CR 7 CR 7 C 1 C C 5 CB R6 C

-S^'-ff iW> fKKifK, J^l16558X1A1 Grupo reguladorA2,3,4 Grupo SupresorCl Condensador de ondaC2j3 Condensador de supresinC4,5j6 Condensadores de supresin RFICR1,2 Rectificadores controladosCR3 Rectificadores de PotenciaCR6 DiodosCR7,8 Diodos supresores de ondaCR9 Diodos de proteccin del reg.E1,3 Bastidor 5CR2,4 Bastidor del rectificador5 Bastidor del rectificador de

15102X1 ES A3

H7 l o R l 15

n,2K1

campoFusiblesContactor

L1 Inductancia de filtroL2 Inductancia sensitivaL5 Inductancia de supresinL6,7 Inductancia SCRL8 Inductancia de DiodoR1 Resistencia reguladora de gananciaR2 Reostato Regulador de GananciaR3 Reostato de cada de voltajeR4 Reostato de nivel de voltajeR5 ResistenciaR6 Resistencia de ondaR7 Resistencia de amortiguamientoT1 Transformador de aislamientoT3 Transformador del reguladorTB1,2 Terminales


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CAPITULO" II- '

2.1 ' D'at'os" 'B's'i'co's'

2.1.1 Ca'r'a'c't'e'r''s'tTc'a's' 'd'e' l'a' 'C'ar'g'a'

A..' 'Il'u'm'i'n'a'c'io'n' *

Las lmparas incandescentes estn reguladas por las de-mandas del voltaje y watiaje y pu ed en funcionar ta nto en co-rriente alterna como continua. L a - corriente a bsorbi da por unalmpara puede ser a v e r i g u a d a dividiendo el watiaje por el vol-taje de en tr ad a esp ec fic o ( A =' W ') , ya que el fa ctor de po~

Vtencia es u n i d a d . Si tenemos un nmero de bombillas conecta-das a un sistema, el watiaje total procede de sumar la poten- -cia de cada una de las.lmparas, (El factor de potencia serligeramente inferior a la unidad en instalaciones donde un cir-cuito de lmpa ras in de pe nd ie nt e se alimente de un transforma-dor reductor)..

La intensidad de la luz de una lmp ara inc and esc ent evara con el voltaje. Si el voltaje aum ent a sobre lo normal seincrementa el brillo y se redu cir la duracin del filam ento;un voltaje relativamente bajo debilita la luz.


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53.

Las lmparas fluorescentes tam bi n estn clasificadaspor el watiaje. .Estas lmparas tdenen un factor de potencia ligeramente bajo"- (de 0,95 a 0,97) debido a su reactancia. Pa-ra ob te ne r el ta ma o , el factor de pote nci a ms bajo pu-ede serignor ado y para aver igua r la demanda de po te nc ia total del sis-tema de iluminacin, se suma el watiaje requerido d las lampa-'ras o dispositivos individuales. Como se indic arriba, cuan-do el circuito de encendido es accionado por medio de un trans-formador reductor, la contribucin del factor de potencia deltransformador debe ser ta mbi n to ma do en cuenta. Los nivele sde voltaje deben ser mantenidos dentro de' +_ "10 /o para conse-guir un arranque seguro, aunque las lmparas fluorescentes pue-den tolerar el 25% de cada de v o l t a j e - s i n o s c i l a c i n .

El ojo h u m a n o es sensible a ligeras fluctuaciones de laluz. Una re du cc i n de un vol tio y me di o en una bo mb il la in can-des cen te de 110 voltios es ad ver ti da por el ojo hu ma no . Unacada de ms de un voltio, si es repetititva, 'es rechazable. Latabla 2.1 muestra la gama de cadas de voltaje usuales y recha-zadas en distintas frecuencias. Esta est basada en las lmpa-ras de iluminacin directa y de tam ao medi o.

En aplicaciones donde se utiliza la luz para leer o pa-ra otro trabajo de precis in, de be evitar se una exc esi va varia-


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cin del voltaje de lnea. A co nti nua ci n se da una orienta-cin para el mximo nmero de veces por segundo que puede va-riar el voltaje.

rs"

TAB-L'A" '2V1' ' LIMITES DE FLUCTUACIN DEL NIVEL DE V O L T A J E

1 V a'r'i'a'c'i''n' 'd'e'l' 'V'oTt"a"j e' ' ' Fr'e'c'u'e'n'c'i'a' ' -'p'e'r'm'i's'i'b'1'e' 'd'e 'oc'ut'r'e'n'cl'a'' +/ 1 1/2 % 20 veces por segundo f ' 2 1 / 2 - 5 % 2 veces por segundo' + 5-10 % 1 vez por hora

A cont inua ci n se dan las limitaciones gene rales parala instalacin -tpica.

' TA'B1"A"--2V2-

" T , - I 7 ? - Cada de VoltaA.pli.c.a.ca..n C.o.n.da,ca,o.n n , .-,. _5_ je PermisibleHospital, hotel, mo- Carga de, iluminacin 2? frecuentetel, apartamentos, gr an de . Carga de fuer-bibliotecas, escue-^.^ za grande.las, almacenes. Oscilacin altamenterechazable . i

.sigue . . . /


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Cada efeVolta_"je" P'er'mi'sibl'e'p l'i'a'c'i''n' ' ' * ' "C'o'n'di'c'i'TV

Cines (el tono del s_p_ 'nido requiere una fre_cuencia constante: lu_minosos intermitentes)Bares y lu ga re s de re-creo.

Tiendas, fbricas,funciones, lavande-rasMinas, campos petrol-

feros, canteras,plantas asflticas

Carga de iluminacingrande.Oscilacin rechaza-ble.Car ga de fuerzagrande. Alguna os-cilacin aceptable.Car ga de fuerzagrande. Alguna os-cilacin aceptable.Carga de fuerzagrande, oscilacin .aceptable.

3% infrecuente

5-1 ? infre-.cuente

3-5 % frecuen-te

25-30 % fre-cuente

.8 . Cal'e'f'a c'c'i o'n'

Las cargas de calefaccin p u e d e n consistir en los mis-mos elemen tos de calefaccin y equ ipo auxiliar, tal como venti-lad ore s o bo mb as utilizados para hacer circular el aire o flui-do caliente .

Las caractersticas de volt aje y poten cia pa ra los ele-me nt os de calefaccin son in di ca do s por el fab rica nte . El f a c -tor potencia en los elementos de resistencia es la u n i d a d . Elmotor correspondiente que hace funcionar el equipo de distri-


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56.

bucin de calor tendr un factor de potencia ms bajo. Talesdisp ositi vos de ben ser tenidos en?, cuenta a la hora de evalan..-el factor de pot enc ia de to do el sistema de cal efa cci n.

La potencia de los dispositivos de calefaccin elctri-ca es a menudo controla do cam bia ndo el eleme nto de calefaccinque causa una variacin de carga en el generador de potencia.La capacidad de regulacin de voltaje del grupo electrgenocompensar normalmente estas variaciones de carga si la unidades ac ci on ad a den tro de sus reg me nes de carga.

C !' Mo't'o'r'e's'

Los motores elctricos 'representan una carga inductiv a.Su factor de poten cia est reta rdado y variar entre 0,5 y 0,95segn el tamao, tipo y carga. . Los motores sincrnicos son unaexcepcin, ya que tienen factor de potencia de la unidad, segnla excitacin.

Los motores consumen grandes corrientes de arranque,entre dos a ocho veces su corrientede funcionamiento normal.La carg a mec nic a en el mot or no vara la corri ent e m x i m a - d earra nqu e, pero si determ ina la durac in de tiempo req ueri dapara que el motor arranque y para que la cor r.i ente vuelva a b a -


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57.

jar al valor normal de funcionamiento. Si el'motor est exce-sivamen te ca rg ad o, quiz no arranque del todo o funcione a unaveloc idad reduc ida. Tanto la corriente de arranque como defuncionamiento debe ser tenida en cuenta al analizar las .de-mandas de KVA totales. ' .

Se usan comnmente varios tipos de motores. Cada unost seleccionado p o r - s u s caractersticas pa rtic ular es y cada

uno representa un tipo algo diferente de carga de arranque yfuncionamiento. '

e

C . 1 ' Mo't'o'r'e's' 'd'e' 'C'o'r'r'i'e'rVt'e' 'C'o'nt'i'n'u'a'- '

Los motores diseados para funcionamiento por corrientecontinua se utilizan donde se requiere su control de velocidado capacidad de arranque, de gran carga o- bien donde los otroselementos de un sistema requieren el uso de una alimentacinde potencia en corriente continua.

G. 2 ' Ro't'o'r'e's" 'de Tn~d"u"c"cio"n'

El motor de induccin es el ms comn. Estos motoresson generalmente utilizados par a servici o monofs ico o trif-sico. Los motores trifsicos estn generalmente especificados


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cuando la carga excede de 1 HP , debido a su costo ms bajo, s e n -cillez y ms alto rendimiento.

Los motores con rgimen de 1HP o menos son normalmentemonofsicos de varios diseos. Los cuatro tipos generales son

' 'Tipo' 'Devanado auxiliar dearranqueRepulsin-InduccidnArranque por conden-sador y marcha

' HF '

Hasta 1/3Hasta 2

Hasta 2

KVA/HP-

12,-56

7,5

Estos valores se aplicancuando se opera con generado-res monofsicos. Cuando se opera con generadores trifsicos,se pue de n prod ucir cargas dese qui lib rad as y los valores KVA/HPanotados deben ser du pli cad os, a menos que se preste especialcuidado para equilibrar las fases.

Las cargas desequilibradas de generadores trifsicosdeben ser evitadas siempre que sea posible. En la prctica,los motores monofsicos . deben ser colocados en la fase o fasesreguladas del generador.


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C . Ho't'or'e's' 'd'e' 'C'o'l'e'c't'o'r' 'd'e' B'ar'r'a's'. '

La mayora de los motores trifsicos son del tipo decolector en barras. La Asociacin de Fabricantes de Electrici-dad Nacionales de los Estados Unidos (NEMA) utiliza dos mtodosde clasificacin, por cdigo. La placa de caractersticas delmotor lleva nor ma lme nte estas dos denominaciones. .No existe'relacin directa entre las denominaciones del diseo y cdigoN E M A . El cdigo ser tratado en la seccin "Caractersticasdel Motor".

Los diseos NEMA ms comunes son:

TIPOS ' . USOS TPICOSB. Torque de arranque normal, ba- Ventiladores, impelentes,ja corriente de arranque. compresores (arrancados sincarga), bombas centrfugas,generadores.C. Torque de ar ra nq ue alto, baja Comp reso res de pistn (arran-corriente de arranque, roza- cados con carga), transport a-miento moderado a plen a carga. dor es, ele vad os (alta corrie.n-te absorbida en el arranque),machacadoras (arrancadas concarga),.bomba de desplaza-miento positivo.D. Torque de arranque alto, baja Astillador es, pr ens a troque-corriente de arranque, alto 1 adora.deslizamiento. (


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.60

C . 4 Caracte rstica s del Motor'

Los motores, al arrancar, ab'sorben va ri as vec es su co-rriente nom ina l a ple na ca rg a. El volt aje de salid a de un gru-po elec trg eno caer hasta que el moto r logre la vel oci dad der gi me n. La can tid ad de ca da de pe nd e de la relacin entre eltamao del motor, la precarga .del gen era dor y capac idad del ge-nerador. La cada del volta je perm isib le depende de la aplica-cin. Lo unido a tener en cuenta son las cadas del voltajehasta un 30% que pueden ser toleradas cu an do se arra nca un mo-tor sin carga. No se re co mi en da que se pe rm it an cadas superio-res al 30% ya que los contactores magnticos de los circuitosde control de los otros motores de la lnea pu ed e abrirse si elvoltaje desciende por d.e bajo del 7 O ? del valor nominal. Cu and olas cargas de iluminacin compartan la capacidad dei generadorcon los motores, las grandes cadas de voltaje, o repetitivasd e b e n ser rechazadas.

Modelos de gr up os elec trg enos similares que operanen paralelo co mpartir n bast ant e bien los SKVA (KVA de arran-que) de un motor, Incluso unida de diferentes tamaos, perodel mismo fabricante y configuracin; com o por eje mpl o en elregulador de combustible, generador 1 y regulador, dividirn pro-porcionalmente la carga segn sus respectivas caractersticas.


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.61

de trab'ajo. Es una prctica comn incrementar los SKVA en un10% (regla aproximada) para tener en cuenta las diferencias deajustes, tolerancias de produccin de corrientes.

La capacidad para predecir la divisin SKVA entre gru-pos electrog-enos dif ere nte s de distintos fabricant es est basa-da en la experiencia y se debe consultar a los distintos provee-dores del equipo.

' C . 4.1 K_VA de arranquei

Los.SKVA del motor snc rono no han sido reg ulari zados porNEMA y los SKVA pueden oscilar desde 250 a 1.200? de KVA a ple-na carg a. Se debe consultar al fabricante del motor o la placade caractersticas "del mismo pa ra informacin sobre el rendi-miento especfico de los motores sncronos,

NEMA ha regularizado los SKVA del motor de induccin delcolec tor de bar ras , y estos val ore s se reflejan en la Tabl a 2.3En la placa de caractersticas de este tipo de motor se incluyeuna letra de cdigo.


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62.

TABLA 2.3IDENTIFICACIN DE LAS LETRAS DE CDIGO EN LOS MOTORES DE

.. CORRIENTE A L T E R N A

L'e'tr'a' 'de" 'Co'di'g'o' ' KV'A' 'd'e' 'A'r'r'a'n'qXTe" 'p'o'r' 'HP'' NEWA- ' ',

A 0,00 - 3,14B 3 3 1 5 - 3,54C . 3,55 - 3,99D ' 4,00 - 4,49E 4,50 - 4,99F . 5,00-- 5,59G 5,60 - 6,29H ' 6,30 - 7,09J 7,10 - 7,99K ' 8,00 - 8,99L 9,00 - 9,99M . 10,00 - 11,19N 11 ,20 - 12,49P . 12,50 - 13,99R 14,00 - 15,99S - 16,00 - 17,^9"T - . 18,00 - 19,99U 20,00-22,39V 22,40

NOTA: Las letras de cdigo se aplican a motores dehasta 200 HP.

El motor de colector de barras ms comnmente usado esun NEMA de diseo B,que normalmente identifica una clasificac'inde c di go F. Sin infor maci n espec fica con res pec to a este ti-

ipo de m o t o r , un S K VA de 5,3 KVA por HP p u e d e ser utilizado paraf i n e s d e c l c u l o .


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.63

Los motores de rotor bobinado (anillo colector) no tie-nen letra de cdigo y, por con sig uie nte , se de be consultar lapiara de caractersticas o al pr ov ee do r.

100

CADA DE VOLTAJE

75

VOLTAGE%

50 - 2-3 SEGUNDOSRECUPERACIN NORMAL

15 Seg. MAX.

TIEMPOFigura 2.1 Efecto del arranque de un motor


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TABLA 2V3A' 'CORRIENTE CGN MOTOR FRENADO

6 0 Hertzios / _ ' Los motores de induccin, la corriente con rotor frenado, auna sola velocidad, trifsicos, 60 hertzios y velocidad cons-tante, ajustados a 230 voltios, cuando s o n - m e d i d o s - - con el vol-taje de rgimen y frecuencia indicados y con rotor frenado, nodeben exceder los valores que se detallan en la tabla siguien-te.

Hp C O R R I E N T E C ON ROTOR LETRASFRENADO, AMP ERI OS DE DISEO1/23/4

11 1/22357 1/21015

2025304050 .6075

1001 25150200250300350400450500

11122345567

2025304050 6492127162

232290365435580725870.085.450.815.170 '.900.650.400.100.800.500.250

B.DB,DB,DB,DB,DB,CB p,LB p) L-B p, LB p, LB p, LB pj L-B p, LB pj LB p} LB,CB,CB r, LB,CB,CB,CBBBBBB

,D,D,D,D,D,D,D,D,D,D,D,D,D,D,D

La corriente con rotor frenado de motores disenados para vol-tajes 'que no sean 230 voltios, ser inversamente proporcionala los voltajes.


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T A B L A 2 . 3 8C A R A C T E R S T I C A S D E A R R A N Q U E D E L M O T O R S E G N DISEO D EB R I T I 5 H S T A N D A R D 26

~ K V A D E A R R A N Q U E ( R O T O R1 F R E N A D O ) W O D E B E EXCE-

' DERA Columna 1 del grfico A.B Columna 2 del grfico A.C Columna 2 del grfico A .

D Columna 3 del grfico A.E Columna 3 del grfico A.F Columna 1 del grfico A.G Sujeto a

GRFICO A- KVA DE ARRANQUE (ROTOR FRENADO)Potencia nonnnaJ KVA d& arranque (rotor frenado)

KW) Potencia nominal en KWColumna 1 Columna 2 Columna 3

Ms de 1-0 hasta 2-5 10-52-5 6-3 9-86-3 16 9-216-0 40 En exceso 8-740 100 de 'os e-2 6-2100 250 . ^alores 7_a 6-0dados en lacolumna 2250 630 7-6 5-8630 1.600 7-4 5-61.600 4.000 7-2 5-4

4.000 10.000 7-0 5-2

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T Q R Q U E C O N R Q T G RF R E N A D O , N O DEBESER INFERIOR AValores en grfico BValores en grfico BNo inferior al doblepor par unidad (p.u . )hasta potencia de r-gimen de 630 KWValores en grfico BValores 0-75 p.u . engrfico B.Valores 1.5 p.u. engrfico B.

acuerdo

GRFICO B PAR EN ROTOR FRENAPar rotor frenado [porvalorea

Nmero do polos2 4 6 8

2 2 1-75 1-52 2 1-75 1-12 2 1-75 1-41-6 1-7 1-6 1-41-25 1-4 1-3 1-251-0 1-1 1-2 1-20-8 0 - 8 0 - 8 0 - 80-6 0-6 0-6 0-60-5 0-5 0-5 0-50-5 0-5 0-5 0-5

unidad)

101-5 11-3 11-2 11-15 , 11-51-1 0-80-60-5 0-5

* Para obtener el porcentaje de la cor r i en te de ar ranque (rotor f r enado) para una carga de corr ien te nommul t ip l iquen esta re lacin por el r endimiento p . u . y ei factor de potencia a la carga nomina l .


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.66C.42 Jorque - Motor Elctrico

Se de be est abl ece r la carg a de un motor de un siste mapara determinar si el generador.y el motor poseen respec tiva -mente los adecuados KVA y KW. La carga del motor puede serconsiderada como el torqu e requerido por la carga. Este tor-que en libras pie (Nm), est normalmente relacionado con la ve-n locidad a la cual se requiere. Por consiguiente, la .carga delmotor en HP es igual a Ib-ft x rpm (Nm. rprn)

5.250 '. 7.350

C . 43 Torque de arr anq ue (corriente abs orb ida en el 'arranque _ ' '

Este es el mn imo torqu e disponible par a arranca r _lacarga y es una funcin del voltaje disponible en los terminalesdel motor.

C.4.4 Torque de Aceleracin

Esta es la diferencia neta a cualquier veloci dad entreel torque requerido y el torque disponible.

La capacidad de torque de aceleracin mnima debe siem-pre superar el torque de aceleracin mxima exigido por sucarga conectada. El tiempo necesario para conseguir la ve-locidad nominal total debe tambin ser tenido en cuenta. Untorque de aceleracin dema siad o peque o podr a dar como, resul-


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tado un tiempo de aceleracin prolongado que sobrecalentarael mot or. Este tiemp o p u e d e ser calcul ado por:

Wk2308TA - . .

Donde: .

t - Tie mpo de aceleraci n en segundos..n? - Velocidad final en rpm.n1 = Velocidad inicial en rpm.TA - Par motor disponible - par de cargaWk2- Carga de inercia, Ib-ft* (0,04214 Kg .tn)

El tiempo t en se gu nd os no debe superar los 15 segun-dos .

C- . 4 . 5 Torque sncrono'

El torque de estado constante desarrollado por un mo-tor a la velocidad nominal.

C .4 . 6 Torque mximo

Este es el tor que mxi mo que una m qu in a req uie re des u m o t o r d e i m p u l s i n .


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C . 4 . 7 Arr'anq'ue's

a) Arranque de volt'aje alto''

El alto voltaje a travs del arranque de lnea es sen-cillo, de bajo costo, y se prefiere siempre que la capacidaddel sistema y el rendimiento lo permitan. En este tipo 'dearranque se suministra el voltaje de lnea total al motor enel momento en que el interruptor del motor se pone en funcio-namiento. El mximo torque de arr anq ue est disponible. Elgrupo electrgeno debe poseer suficiente capacidad de KVA pa-ra impedir que la cada del voltaje exceda los lmites acepta-bles. Si el valor real de la corriente de arranque del motorno p u e d e ser d e t e r m i n a d o , una buena aproximacin sera un va-lor real de alrededor del 600% de la corriente nominal a ple-na carga..

b) A r r a n q u e del voltaje 'reducido

Existen varios m to do s para hace r funciona r motoresa voltajes reducido s du ran te el perodo de arranque. El vol-taje reducido disminuir el torque de arranque del motor. Esto puede seriamente menguar la facilidad del motor para poner-se en marcha y conseguir la velocidad nominal alaplicarle una


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carga. El tiempo req uer ido para alcanzar la velo cida d de ope-racin total .ser tambin in cr em en ta do ,

_*

c) Autotransformad o ' /

Los autocompensadores tambin llamados autotransforma-dores, son comnmente utilizados po rqu e proporcionan un torquede ar ra nq ue ms alto por amp er io que nin g n otro tipo de dis-positivo de arr an qu e de voltaje b.ajo. Los hay disponibles encapacidad que van hasta varios centenares de HP, tanto comomotore s de alto com o de bajo voltaje. El aut otra nsf orma dorprimario est conectado a la lnea de suministro y el motor alas tomas de voltaje bajo hasta que el motor alcanza una velo-cidad predeterminada. El autotransformador se desconecta en-tonces y el moto r se con ect a dir ec ta me nt e a la lnea.

Los dispositivos de arran que autotransformadores es-tn controlados magnticamente. Nor mal men te existen tres enel transformador secundario. La primera toma est ajustadapara el 50%, la segunda para el 65% .y la tercera para el 80?del voltaje de lnea total. La corriente absorbida de.la l-nea variar segn el cuadrado del voltaje en los te rmina lesdel motor. De esta forma, cuando el motor est conectado ala tercera toma (80%), la corriente de la lnea ser del 80%al c u a d r a d o o el 64 ? de la corriente de la lnea que sera a b


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sorbida a pleno voltaje. El dispositivo de arran que requeri-r aproximadamente 25/oKVA'i de HP del motor como corriente mag-netizada. Esta corriente mag net iza da de be ser aad id a al seg-mento de KVA de arranqae del motor que se est poniendo- en mar-cha.

d) Reactancia y Reost'a't'o'

Estos tipos de dispositivos de arranque realizan reduc-ciones de voltaje a travs de los de va na do s del estator inser-tando resistencia o reactancia en cada fase del circuito delestator durante el arranque, cortndolo cuando el motor alcan-za la velocidad de operacin. . Este mtodo posee la ventaja deproporcionar una aceleracin suave, ya que el circuito de arran-que es desplazado sin desconectar mom ent ne ame nte el motor delnea. No obstante, la corriente de la lnea es igual a la co-rriente de bobina del motor. Esta tcnica da co mo resultadouna relacin torque-KVA ms pobre, que el co mp en sa do r auto trans-formador, pero proporciona en cambio .un arranque de transicincerrado y normalmente es ms bajo de precio.

e) Bobinado fraccionadoi

Este mto do requiere motores especiales en los cuales


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el estator es devanado con dos

sistemas electricos de emergencia

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