GRUPOS ELECTROGENOS

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento

GRUPOS ELECTRÓGENOS de la Educación

”

INSTRUCTOR:

EJECUTOR:

FLORES SOLANO, Percy P.

ID:

000716503

GRUPOS ELECTRÓGENOS

GRUPO:

CFP:

403

GRUPOS ELECTRÓGENOS

GRUPOS ELECTRÓGENOS

1. PAUTAS DE SEGURIDAD: El uso responsable de un grupo electrógeno implica tomar los cuidados y precauciones

para

evitar accidentes y daños en la salud del personal e integridad del equipo. Las prácticas de seguridad serán ejecutadas

por

el personal que instala, opera y mantiene el equipamiento, los cuales deben contar con: 

Calificación para el trabajo con equipos generadores.



Manuales de instalación, operación y mantenimiento.



Reglamentos locales y normas de seguridad.



Implementos de seguridad personal: ropa, casco, orejeras, botines, guantes, etc.



Quiero dedicar este trabajo a Dios por darme la

Implementos de seguridad: extinguidores, carteles ilustrados, señalización con símbolos, carteles con procedimientos,

Recomendaciones:

vida y la fortaleza para ejecutar este trabajo, a mis padres por estar ahí cuando más lo necesité. También al instructor por su constante apoyo y guía para poder plasmar la información contenida. El autor.

Las recomendaciones de seguridad consideran los siguientes aspectos: 

Instalación.



Fuego y explosión.



Partes mecánicas estáticas y móviles.

etc.

GRUPOS ELECTRÓGENOS 

Productos químicos.



Ruido.



Equipos eléctricos.

Símbolos: Entre los símbolos usados para señalizar áreas de cuidado y tomar precauciones de seguridad tenemos:

GRUPOS ELECTRÓGENOS 2. COMPONENTES DE LOS GRUPOS ELECTROGENOS: 2.1 Grupo Electrógeno: El grupo electrógeno es una unidad productora de electricidad formada por un motor de combustión interna acoplado directamente a un generador eléctrico, denominada máquina prima. Los motores o máquinas primas pueden ser los de encendido por compresión (diesel) o las de encendido por chispa (gasolina, gas), los generadores usados son los síncronos y los asíncronos. El uso extensivo del motor Diesel como máquina prima de los Grupos electrógenos obedece a las siguientes razones:     

Bajo consumo específico de combustible. Alta eficiencia térmica a cargas parciales. Bajo precio del combustible. Operación más confiable por su diseño simple. Excelente durabilidad por su construcción robusta y su capacidad de restauración hasta la

 

condición de nuevo. Bajas emisiones de CO e hidrocarburos a carga baja y moderada. Uso de combustibles de menor riesgo y cuidado en su manipulación y almacenaje. Rapidez en el arranque y la aceptación de carga que garantiza su aplicación en sistemas de emergencia.

Es bueno indicar como desventaja relativa su mayor costo, consecuencia de su manufactura más precisa y de su mayor relación peso/kW por el uso de materiales más resistentes y pesados. En cuanto al generador síncrono, independiente de la máquina prima, su aplicación es general, no así el generador asíncrono que su uso está limitado solamente a trabajar donde haya una red comercial.

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2.2. El motor

diesel:

2.2.1. Principio de operación: Este motor utiliza como combustible desde aceite de baja volatilidad obtenido por destilación hasta petróleo crudo, toma el nombre de Encendido por Compresión por realizar la combustión comprimiendo aire que se mezcla con el combustible antes de finalizar la compresión. La operación tiene lugar dentro de la cámara formada por un cilindro y un pistón, con la siguiente secuencia:  

Aspiración de aire del ambiente Compresión de la masa de aire por el pistón Inyección del combustible pulverizado (atomizado) antes de que el pistón alcance el máximo recorrido de compresión (PMS = Punto

 

Muerto Superior) Combustión, el aire comprimido a alta temperatura (700 °C) inflama al combustible. Expansión de los gases de la combustión realizando Trabajo mecánico en el interior del



cilindro. Los gases a la temperatura aproximada de 2500 °C se convierten también en Fluido Activo del motor, el pistón se desplaza hasta su máximo recorrido de expansión (PMI = Punto



Muerto Inferior) Expulsión al ambiente de los gases de la combustión.

Motor de 4 tiempos Carrera de Admisión.Se abren las válvulas de admisión, el pistón avanza aspirando aire fresco al interior del cilindro hasta la posición de máximo volumen (PMI) Carrera de Compresión.Las válvulas de escape están cerradas, las válvulas de admisión se cierran y el pistón avanza hacia la posición de mínimo volumen del cilindro (PMS) Carrera de Potencia.-

GRUPOS ELECTRÓGENOS Antes de que el pistón alcance el PMS comprimiendo al aire el inyector pulveriza el combustible dentro de la cámara. Carrera de Escape.Las válvulas de escape se abren antes de que el pistón llegue al PMI.Llegando el pistón al PMS se repite la Carrera de Admisión. 2.2.2. Potencias El trabajo desarrollado por el Fluido activo en un cilindro se calcula de acuerdo a la siguiente relación;

Ni =Potencia indicada, representa el trabajo real producido durante un ciclo por la variación continua de presión del gas en el interior del cilindro. V =Volumen total del cilindro (Cilindrada) Pi =Presión media indicada, es el promedio de la variación de presión. n = Número de ciclos completos por unidad de tiempo. K =Constante de proporcionalidad. h =Número de tiempos.  Inyección de combustible Tiene como función trasportar e introducir el combustible a la cámara de combustión, en la cantidad adecuada, en el momento preciso y en las condiciones requeridas para una óptima combustión. El combustible contenido en un recipiente o tanque es aspirado por la Bomba de transferencia (bomba de baja presión) e impulsado a través de tuberías que descargan en el cuerpo de la Bomba de inyección (bomba de alta presión) o en el émbolo del inyector bomba. En esta etapa se presuriza el combustible en forma permanente y uniforme haciéndole circular por las tuberías de alta presión hasta el Inyector, este último pulveriza o atomiza el combustible dentro de la cámara de combustión.  Lubricación La función es limitar el desgaste, aminorar la fricción y proteger a las partes móviles en contacto usando aceite lubricante presurizado que se hace circular como una película delgada entre los huelgos de las superficies en movimiento.

GRUPOS ELECTRÓGENOS El aceite está contenido en un sumidero o cárter y es impulsado por una bomba hacia el intercambiador de calor (enfriador).  Enfriamiento La función de la refrigeración es mantener la temperatura correcta en el motor extrayendo el calor generado por la combustión y por la fricción.  Eléctrico La función principal de este sistema es arrancar al motor diesel, complementariamente es suministrar electricidad para los dispositivos de protección, medición, iluminación y sistemas de control (regulación de velocidad, inyección de combustible) Es importante anotar que si el medio de arranque no es un motor de corriente continua (arrancador) el funcionamiento del motor diesel es independiente de una alimentación de energía eléctrica. Cuando se usan elementos eléctricos es necesario disponer de Baterías y sus respectivos dispositivos de reposición de carga (alternador) que normalmente son movidos por el propio motor.

GRUPOS ELECTRÓGENOS 2.3. El generador síncrono Es una máquina eléctrica rotativa que genera corriente alterna, su funcionamiento se rige por las leyes de la inducción magnética, el fundamento se expondrá a continuación. La Tensión generada se expresa según la ecuación:

K= Factor de proporcionalidad E= Tensión IE= Corriente excitación IC= Corriente de carga n= Velocidad de giro N= Espiras bobina Ø= Flujo de campo Excitación de campo Es el sistema eléctrico que produce las líneas de fuerza magnética Ф del campo (electroimán) Para producir el campo se hace circular corriente continua Ie (corriente de Excitación) por las espiras Ne de las bobinas arrolladas alrededor del núcleo. La relación de igualdad entre el flujo magnético y la corriente de excitación es:

K=Constante de proporcionalidad mR =Reluctancia, característica del material del núcleo para conducir el flujo magnético. 2.3.1. Circuitos y sistemas Circuito magnético

GRUPOS ELECTRÓGENOS El flujo magnético en prácticamente todo su recorrido

utiliza como

conductor láminas de hierro que

se apilan

para formar los núcleos

magnéticos.

GRUPOS ELECTRÓGENOS Circuito eléctrico Formado por el conductor de los bobinados y las interconexiones de estos. Los materiales más usados son alambres redondos, alambres rectangulares de cobre o de aluminio electrolítico. La corriente alterna o continua que pasa por los conductores produce las Perdidas en el Cobre que son función de la cantidad de corriente circulante.

Circuito dieléctrico - térmico Tiene por función impedir el paso de corriente eléctrica entre elementos conductores. Forma el aislamiento eléctrico y se encuentra ubicado en:   

El esmalte que cubre los alambres de cobre o aluminio de las bobinas. Las láminas o placas aislantes que separan bobinas. Las láminas o forros aislantes que separan de los núcleos de hierro a los conductores



eléctricos o bobinas. Los barnices que recubren y dan adherencia mecánica a los bobinados.

El material usado como aislante determina la temperatura de trabajo del generador, con ello la capacidad y vida útil de la máquina. En el cuadro siguiente indicamos los niveles de temperatura de trabajo de los generadores:

Regulador automático de tensión (AVR)

GRUPOS ELECTRÓGENOS En el generador sin escobillas se usa tarjetas electrónicas como AVR por el bajo consumo de potencia que demandan los campos de excitatriz. La aplicación de la regulación de tensión electrónica se ha extendido hacia los generadores de campo rotativo de gran potencia constituyendo los llamados Excitadores Estáticos que corrigen la excitación conectándose directamente al campo mediante colectores. 3. CRITERIOS DE SELECCIÓN Y ESPECIFICACIONES: 3.1. Selección La selección se inicia determinando el tipo de servicio, es decir que aplicación y cuál es la capacidad del grupo electrógeno. 3.1.1. Normas Referenciales La normatividad aplicable a los componentes y el grupo electrógeno son los distintos reglamentos locales y los estándares internacionales como las que indicamos a continuación: IEC 34-1 Rotating electrical machines. MENA MG-1 Motors and Generators. BS 5000 Rotating electrical machines of particular types or for particular applications. ISO 3046 Reciprocating internal combustion engines: Performance. ISO 8528 Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets. IEC 529 Degrees of protection provided by enclosures (IP Code). IEC 439-1 Low voltage switchgear and control gear assemblies. 3.1.2. Aplicación Son varios los criterios para seleccionar los equipos generadores, entre otros indicamos a los siguientes:     

Modo de operación. Lugar de operación. Operación individual o en paralelo. Forma del arranque y del control. Tiempo del arranque.

Regulación de la frecuencia 

Clase G1 Caída de frecuencia = < 8% estado estable 2.5 %.

GRUPOS ELECTRÓGENOS +18% de cambio transitorio de la de frecuencia en retiro de toda la carga, recuperación de la banda de frecuencia estado estable en 10 segundos. -15% cambio transitorio de la frecuencia cuando se aplica toda la carga, recuperación de la banda de frecuencia de estado estable en 10 seg. 

Clase G2 Caída de frecuencia = < 5% estado estable 1.5 %. +12% Cambio transitorio de la de frecuencia en retiro de toda la carga, recuperación de la banda de frecuencia estado estable en 5 segundos. -15% cambio transitorio de la frecuencia cuando se aplica toda la carga, recuperación de la banda de frecuencia de estado estable en 10 seg.



Clase G3 Caída de frecuencia = < 3% estado estable 0.5 %. 10% Cambio transitorio de la de frecuencia en retiro de toda la carga, recuperación de la banda de frecuencia estado estable en 3 segundos. 7% cambio transitorio de la frecuencia cuando se aplica toda la carga, recuperación de la banda de frecuencia de estado estable en 3 seg.



Clase G4 Especial. Será especificado por el cliente y será de una clase superior a las indicadas.

Regulación de la tensión 

Clase G1 Estado estable ± 5% a frecuencia, tensión y factor de potencia nominales. - 25%, caída transitoria de tensión, recuperación hasta el 95% de la tensión nominal en 2.5 seg. Cuando se aplica la carga nominal. Típico.- -15%, caída transitoria de tensión, recuperación hasta el 95% de la tensión nominal en 1.5 seg. Cuando estando en vacío se aplica 35% de la carga nominal.



Clase G2 Estado estable ± 2.5% a frecuencia, tensión y factor de potencia nominales. - 20%, caída transitoria de tensión, recuperación hasta el 97% de la tensión nominal en 1.5 seg. Cuando se aplica la carga nominal. Típico.- 15% de caída transitoria de tensión, recuperación hasta el 97% de la tensión nominal en 1.5 seg. Cuando estando en vacío se aplica 60% de la carga nominal.



Clase G3 Estado estable ± 1% a frecuencia, tensión y factor de potencia nominales.

GRUPOS ELECTRÓGENOS - 15%, caída transitoria de tensión, recuperación hasta el 99% de la tensión nominal en 1.5 seg. Cuando se aplica la carga nominal. Típico.- 15% de caída transitoria de tensión, recuperación hasta el 99% de la tensión nominal en 0.5 seg. Cuando estando en vacío se aplica 60% de la carga nominal. 

Clase G4 Especial. Será especificado por el cliente y será de una clase superior a las indicadas.

Clases de potencia de salida: i.

Potencia continua (COP = Continuous Power)

ii.

Potencia principal (PRP = Prime power)



Lugar de operación  Condiciones Estándar La capacidad de potencia de cada uno de los componentes del grupo electrógeno están definidas de acuerdo a las siguientes condiciones referenciales, en este caso denominadas condiciones estándar:

 Motor reciprocarte de combustión interna (ISO 3046-1): Presión barométrica total 100 kPa (1 bar) Temperatura del aire circundante 25 °C

GRUPOS ELECTRÓGENOS Temperatura del aire en la admisión 25°C Humedad relativa 30% La presión barométrica de 1bar es hasta 150 metros (ASNM = Altura sobre el nivel de mar)

 Alternador (IEC 34-1): Temperatura del aire ambiente < 40°C Temperatura de ingreso del aire de enfriamiento