Mantenimiento de Grupos Electrogenos

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Unidad IV 

M ANTENIMIENTO  DE  GR UPOS  ELECTR ÓGENOS 1.

GR GRUP UPO O ELEC ELECTR TRÓG ÓGEN ENO O 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 motores o má máqui quinas nas prima primass pue pueden den ser los de enc encend endido ido por com compre presió sión n (diesel) o las de encendido por chispa (gasolina, gas), los generadores usados son los síncronos y los asíncronos, la selección de estos componentes esta sujeta a una serie de criterios determinados por el uso particular del equipo. El uso exte extens nsiv ivo o del del mo moto torr Diese iesell com omo o má máqu quin ina a pr prim ima a de los los Gru rupo poss electrógenos obedece a las siguientes razones:     

 



  Bajo consu consumo mo específico de combustible.   Alta eficienc eficiencia ia térmica a cargas parciales.   Bajo precio del combustible.   Opera Operación ción más conf confiable iable por su diseño simpl simple. e.   Excel Excelen ente te dura durabi bililida dad d por por su co cons nstr truc ucci ción ón ro robu bust sta a y su capa capaci cida dad d de restauración hasta la condición de nuevo.   Bajas emis emisiones iones de CO e hidrocarb hidrocarburos uros a carga baja y modera moderada. da.   Us Uso o de co comb mbus usti tibl bles es de me meno norr ries riesgo go y cu cuid idad ado o en su ma mani nipu pula laci ción ón y almacenaje.   Rap Rapide idezz en el arr arranq anque ue y la ac acepta eptació ción n de car carga ga que garan garantiz tiza a su apl aplica icació ción n en sistemas de emergencia.

Es bueno indicar como desventaja relativa su mayor costo, consecuencia de su manu ma nufa fact ctur ura a má máss prec precis isa a y de su ma mayo yorr rela relaci ción ón peso peso/k /kW W por por el us uso o de materiales más resistentes y pesados. En cu cuan anto to al gene genera rado dorr sínc síncro rono no,, inde indepe pend ndie ient nte e de la má máqu quin ina a pr prim ima, a, su aplica apl icació ción n es gen genera eral, l, no así el gen genera erador dor asíncr asíncron ono o que su uso esta lim limita itado do solamente a trabajar donde haya una red comercial.

95 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Figura 4.1 Grupo electrógeno

2.

COMPONE COMPONENTES NTES DE LOS GRU GRUPOS POS ELECTRÓ ELECTRÓGENO GENOS S 2.1 2.1

EL MO MOTO TOR R DI DIES ESEL EL 2.1. 2.1.1 1

PRIN PRINCI CIPI PIO O DE OPER OPERAC ACIÓN IÓN Es Este te mo moto torr util utiliz iza a como como comb combus usti tibl ble e desde desde acei aceite te de baja baja volatilida volat ilidad d obten obtenido ido por destilaci destilación ón hasta petróleo crud crudo, o, toma el nomb nombre re de En Ence cend ndid ido o por por Co Comp mpre resi sión ón por por real realiz izar ar la combu busstión 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 cilin dro y un pistón, con la siguie siguiente nte secuenc secuencia: ia:   Aspiración de aire del ambiente.    Compre Compresión sión de la masa de aire por el pistó pistón. n.    Inyec Inyección ción del combu combustible stible pulveriz pulverizado ado (atomizad (atomizado) o) antes de que el pis pistón tón alc alcanc ance e el máx máximo imo rec recorr orrido ido de com compre presió sión n (PMS = Punto Muerto Superior).    Combu Combustión, stión, el aire comprimid comprimido o a alta temper temperatura atura (700 °C) inflama al combustible. 



  Expan Expansión sión de los gases de la combu combustión stión reali realizando zando Trabaj Trabajo o mecánico en el inte terrior ior del del cilin ind dro. Los gases a la 96 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  



temperatura temperatur a aproximad aproximada a de 2500 °C se convie convierten rten tambié también n en Fluido Activo del motor, el pistón se desplaza hasta su máxi má ximo mo reco recorr rrid ido o de expa expans nsió ión n (P (PMI MI = Pu Punt nto o Mu Muer erto to Inferior).   Expuls Expulsión ión al ambient ambiente e de los gases de la combus combustión tión..

Figura 4.2 Motor Diesel

2. 2.1. 1.2 2

CI CICL CLO O OPER OPERAT ATIV IVO O Es la suces sucesión ión de opera operacion ciones es que el Fluido act activo ivo real realiza iza en el cilindro y que se repiten periódicamente. Los principales Ciclos oper opera ativ tivos qu que e ta tamb mbié ién n sirv sirven en como como pr prim imer er crite riteri rio o de clasificación de los Motores son: De 4 Tiempos y de 2 Tiempos según se realice cada ciclo en 4 Carreras o en 2 Carreras del pistón.

2. 2.1. 1.3 3

MO MOTO TOR R DE 4 TIEM TIEMPO POS S 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).

97 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Carrera de Compresión Las válvulas de escape están cerradas, las válvulas de admisión se cier cierra ran n y el pist pistón ón av avan anza za ha haci cia a la po posi sici ción ón de míni mínimo mo volumen del cilindro (PMS). El aire se comprime con el correspondiente incremento de la temperatura.

Carrera de Potencia  Antes de que el pistón alcance el PMS comprimiendo al aire el inyector pulveriza el combustible dentro de la cámara. Por la elevada temperatura del aire el combustible se inflama con una fuerte explosión, la expansión de los gases obligan al pistón a desplazarse hacia el otro extremo del cilindro o PMI.

Carrera de Escape Las válvulas de escape se abren antes de que el pistón llegue al PMI. El pistón invierte el sentido de avance expulsando de la cámara a los gases de la combustión. Llegando el pistón al PMS se repite la Carrera de Admisión.

 ADMISIÓN

COMPRESIÓN

POTENCIA

Figura 4.3 Motor de 4 tiempos - Esquema

98 

ESCAPE

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

2. 2.1. 1.4 4

MO MOTO TOR R DE 2 TIEM TIEMPO POS S Carrera de Compresión La Lass vá válv lvu ulas las de esc escape ape está están n abie biert rtas as,, el aire ire fr fre esco sco es impulsado impuls ado a presió presión n por un soplado sopladorr de desplazamie desplazamiento nto positivo o por un turbocompresor. El aire ingresa a la cámara por las lumbreras (ventanas) del cilindro expulsando fuera de esta a los gases de la combustión de la ca carr rrer era a de pote potenc ncia ia in inme media diata ta an ante teri rior or.. Al av avan anza zarr el pistón desde el PMI va cerrando las lumbreras. Tamb Tambié ién n las las vá válv lvul ulas as de esca escape pe se cier cierra ran n que queda dand ndo o el aire aire nuevo nue vo atr atrapa apado do en el cilin cilindro dro,, com comprim primién iéndos dose e cad cada a vez que avanza el pistón hacia el PMS.

Carrera de Potencia  Antes de alcanzar el pistón su máximo recorrido de compresión del aire (PMS), el inyector pulveriza combustible dentro de la cámara, el encendido es casi instantáneo por la alta lta temperatura del aire presurizado en la cámara. El combustible se quema rápidam rápidament ente, e, la expan expansió sión n de los gase gasess emp empuja ujan n el pistón hacia el PMI. Las válvulas de escape se abren antes que las lumbreras de admisión de aire, la mayor parte de los gases de la combustión salen reduciéndose la presión dentro de la cámara. El pistón nuevament nuev amente e en la posic posición ión del PMI reini reinicia cia un nuevo cicl ciclo. o.

99 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Figura 4.4 Motor de 2 tiempos - Esquema

1 2 3 4 5 6 7 a) b) c) d)

2.1. 2.1.5 5

Válvula escape. Caja de aire. Cilindro. Pistón. Soplador. Lumbreras. Inyector. Ingre Ingreso so de aire ffresco resco y expuls expulsión ión gas gases. es. 1era C Carrer arrera a de co compresió mpresión. n. Iny Inyecc ección ión.. 2da Ca Carrera rrera de po potenci tencia. a.

POT OTEN ENC CIAS El tra trabaj bajo o des desarr arroll ollado ado por el Flu Fluido ido act activo ivo en un cilind cilindro ro se calcula calc ula de acue acuerdo rdo a la siguie siguiente nte relación relación;;  N i



V . P i .n

 

 

 K .h

100 

(1)

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Ni

 V Pi n K h

Pote Potenc ncia ia indi indica cada da,, repr repres esen enta ta el tr trab abaj ajo o real real prod produc ucid ido o durante un ciclo por la variación continua de presión del gas en el interior del cilindro. Volumen total del cilindro (Cilindrada). Pre Presió sión nm medi edia a in indic dicada ada,, es el p prom romedi edio o de la var variac iación ión de presión. Núm Número ero de cic ciclos los com comple pletos tos por uni unidad dad de tiempo tiempo.. Co Cons nsta tant nte e de prop propor orci cion onal alid idad ad.. Núm úme ero de tie tiemp mpo os.

De mayor interés práctico es la potencia disponible en el eje motriz denominada Potencia efectiva Ne o Potencia al freno. La diferencia entre la Potencia indicada y la Potencia efectiva es la Potencia de pérdidas utilizada para vencer los rozamientos de las partes mecánicas en movimiento, para efectuar el trabajo de bombeo del fluido activo (aspiración de aire, expulsión de ga gase ses) s),, pa para ra mo move verr los los acce acceso sori rios os como como bomb bomba a de agua agua,, bomba de aceite, etc. Se define a la Eficiencia mecánica    m  como la relación entre la Potencia Poten cia efec efectiva tiva y la Potenc Potencia ia indicad indicada. a. m 

 N e

 

 N i

(2)

Si denominamos Presión Media Efectiva a la relación:  P e

 

    m P i 

(3)

La Potencia efectiva que se mide en el eje motriz esta definida por la igualdad:  N e



V . P e .n

 

 K .h

 

(4)

Para un motor con cilindro cilindross la Potencia efe efectiva ctiva tot total al Net es:  N et        z .N e

 

(5)

Es usual deducir de las igualdades anteriores la Presión media efectiva por que su valor es útil para comparar los motores y establecer sus límites de utilización.

 P e

    K  .h. N e

V .n

 

101

(6)

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Deducimos que la Potencia efectiva esta en relación directa con la cilindrada, la Presión media efectiva y la velocidad de giro del moto mo tor. r. La cili cilind ndra rada da repr repres esen enta ta la geom geomet etrí ría a y los los otro otross 2 factor fac tores es rep repres resent entan an el compo comporta rtamie miento nto res result ultado ado del dis diseño eño del motor.

2.1. 2.1.6 6

SIST SISTEM EMAS AS Y COMP COMPON ONENT ENTES ES Los mecanismos básicos de funcionamiento del motor son: 

  Bie Biela– la–man manive ivela la que tra transf nsform orma a el mov movimi imiento ento alt altern ernati ativo vo lineal del pistón en movimiento rotativo del cigüeñal.



  Distri Distribució bución n de gases que conduc conduce e el ingre ingreso so de aire fresco a la cá cáma mara ra de co comb mbus usti tión ón y la ev evac acua uaci ción ón de los los gase gasess producto de la combustión.

Figura 4.5 Biela – Manivela (Cigüeñal, biela, pistón) y Distribución de gases (Válvulas, culata) e inyector.

Comple Comp leme ment ntan ando do a es esto toss me meca cani nismo smos, s, el mo moto torr tiene tiene los los siguientes sistemas:

102 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  



  INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE Tiene como función trasportar e introducir el combustible a la cám cámara ara de com combus bustió tión, n, en la canti cantidad dad adecu adecuada ada,, en el momento preciso y en las condiciones requeridas para una óptima combustión. El co comb mbus usti tibl ble e co cont nten enid ido o en un reci recipi pien ente te o tanq tanque ue es as aspi pira rado do por por la Bomb Bomba a de tr tran ansf sfer eren enci cia a (b (bom omba ba de baja 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 ém émbo bolo lo de dell in inye yeccto torr bomb bomba a. En est esta eta etapa se presur pre suriza iza el com combus bustib tible le en forma forma per perman manent ente e y uni unifor forme me haciéndole circular por las tuberías de alta presión hasta el Inye Inyect ctor or,, es este te últi último mo pulv pulver eriz iza a o atom atomiz iza a el combu combust stibl ible e dentro de la cámara de combustión.

Figura 4.6 Sistema de combustible 

  LUBRICACIÓN La func funció ión n es limi limita tarr el desga desgaste ste,, am amin inor orar ar la fric fricci ción ón y prot proteg eger er a las las parte partess mó móvi vile less en cont contac acto to usan usando do acei aceite te lubr lubric ican ante te pres presur uriz izad ado o qu que e se ha hace ce circ circul ular ar como como un una a pelí pelícu cula la delg delgad ada a en entr tre e los los hu huel elgo goss de las las sup super erfi fici cies es en movimiento.

103 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

El ac acei eite te es esta ta co cont nten enid ido o en un sumi sumide dero ro o cárt cárter er y es impulsado por una bomba hacia el intercambiador de calor (e (enf nfri riad ador or), ), pa pasa sa por por el filt filtro ro,, las las gale galerí rías as y los los dren drenes es inte intern rno os de dell mo moto torr. Recor ecorre re el cigüe igüeñ ñal, al, las las pare parede dess inte interi rior ores es del del cili cilind ndro ro,, el siste sistema ma de leva levas, s, bal balan anci cine ness y válvul vál vulas, as, la bom bomba ba de in inyec yecció ción, n, el tur turboa boalim liment entado adorr y los ejes de accionamiento auxiliares. Los Los filt filtro ross de es este te sist sistem ema a tien tienen en vá válv lvul ulas as in inte tern rnas as en deriva der ivació ción; n; una para dej dejar ar pasa pasarr el ace aceite ite cua cuando ndo el filtro filtro esta saturado y otra para evitar que el aceite pase por el enfriador cuando el motor esta en el proceso de arranque.

Figura 4.7 Sistema de lubricación 

  ENFRIAMIENTO La fun funció ción n de la ref refrige rigerac ración ión es man manten tener er la tem temper peratu atura ra correc cor recta ta en el mot motor or ext extray rayend endo o el cal calor or gen genera erado do por la combustión combu stión y por la fricc fricción. ión. Una bomba accionada por el mismo motor impulsa el fluido de enfriamiento o refrigerante, le hace pasar por el enfriador del aceite lubricante, los ductos en la bancada que circundan los cilindros, las culatas, la válvula termostática (controla el nivel de temperatura) y el radiador. Este último transfiere el calo ca lorr a la at atmó mósf sfer era a por por el fluj flujo o de aire aire forz forzad ado o de un ventilador.

104 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Es Este te sist sistem ema a es bast bastan ante te impo import rtan ante te en la vi vida da út útilil del del equipo considerar que de el provienen más del 40% de las fallass del motor. falla

Figura 4.8 Sistema de enfriamiento 

  INDUCCIÓN DE AIRE Y ESCAPE El sist sistem ema a de indu inducc cció ión n sumi sumini nist stra ra aire aire limp limpio io para para la combustión del motor. El ingreso del aire a la cámara puede se ser; r; dire direct ctam amen ente te (asp (aspir irac ació ión n na natu tura ral) l),, pres presur uriz izad ado o (turboalimentado), presurizado y enfriado (post enfriado), en cada caso la dens densid idad ad del del aire aire de combust bustió ión n se va incrementando y consecuentemente también se incrementa la potencia que desarrolla el motor. El sist sistem ema a de es esca cape pe co cond nduc uce e los los gase gasess prod produc ucto to de la combu combusti stión. ón. En los sistem sistemas as pre presur suriza izados dos de in induc ducció ción n se impulsa la masa de aire de combustión con un compresor rotativo que es movido por una turbina accionada por los ga gase sess de esc sca ape. pe. Al conj njun unto to Tu Turb rbin inaa-co comp mpre reso sorr se denomina Turboalimentador o Turbo. El post enfriado se realiza pasando aire por un intercambiador de calor Aire–agua (Intercooler) o Aire–aire (After cooler) o por ambos a la vez. Inicialmente el aire ingresa al Filtro donde se separan las partículas sólidas, de ser el caso, pasa por el Turbocargador y los Post enfriadores; el aire presurizado y enfriado pasa 105 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

por por el mú múlt ltip iple le de admi admisi sión ón haci hacia a la cu culat lata, a, al abrir abrirse se la válvula de admisión ingresa a la cámara donde se comprime e inflama al combustible. Producida la carrera de trabajo se abre la válvula de escape se expulsa los gases quienes pasan por por el turb turbo, o, el sile silenc ncia iado dorr y fina finalm lmen ente te se desc descar arga gan n al ambiente ambien te cond conducido ucidoss por la tuber tubería ía de esca escape. pe.

Figura 4.9 Sistema de inducción y escape 

  ELÉCTRICO La fun funció ción n pri princ ncipal ipal de est este e es sistem sissuministrar tema a es arr arranc ancar ar al mot motor or diesel, complementariamente electricidad para los los disp dispos ositi itivo voss de prot protec ecci ción ón,, med medic ició ión, n, ilum ilumin inac ació ión n y sistema sist emass de contr control ol (re (regul gulaci ación ón de vel veloc ocida idad, d, in inyec yecció ción n de combustible). Es importante anotar que si el medio de arranque no es un motor de corriente continua (arrancador) el funcionamiento del mot motor or die diesel sel es ind indepe ependi ndient ente e de una alim aliment entaci ación ón de energía eléctrica. Cuando se usan elementos eléctricos es necesario disponer de Bat Baterí erías as y sus res respec pectiv tivos os dis dispos positi itivos vos de rep reposi osició ción n de ca carg rga a (a (alt lter erna nado dor) r) que que norm normal alme ment nte e son son mo movi vido doss por por el propio motor.

106 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Figura 4.10 Sistema eléctrico 

  REGULACIÓN DE VELOCIDAD La característica de operación más importante del motor de un Grupo electrógeno es el valor constante de la velocidad de giro, magnitud que debe mantenerse desde la condición de vacío (marcha sin carga) hasta la de plena carga. Los disp dispos osit itiv ivos os en enca carg rgad ados os de ma mant nten ener er este este pará paráme metr tro o variando la cantidad de entrega de combustible a inyectarse son los reguladores de velocidad o gobernadores. El rang rango o de la regu regula laci ción ón de velo veloci cida dad d para para las un unida idade dess genera gen erador doras as es de 3.5 ± 1.0% sobr sobre e la veloc velocid idad ad de Ple Plena na carga. Comercialmente y por requerimientos específicos de la carga se usan gobernadores Isócronos con prácticamente 0% de regulación. Los mét método odoss usa usados dos po porr los gob gobern ernado adores res par para a el contr control ol son: 

  Mecánico o centrífugo.-   Los ele elemen mentos tos sen sensor sores es del giro so son n contrapesas que rotan a una veloc locidad prop propor orci cion onal al a la del del mo moto tor. r. La vari variac ació ión n de la ca carg rga a modif mo dific ica a la ve velo loci cida dad d de giro giro alte alterá ránd ndos ose e tambi también én la

107 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

fuer fuerza za ce cent ntrí rífu fuga ga en las las pesa pesas, s, esta estass por por me medi dio o de articu art iculac lacion iones es mec mecáni ánicas cas mod modifi ifica can n la dos dosifi ificac cación ión del combustible para mantener en su valor a la velocidad. 

  Hidráulico.-  El elemento sensor es del tipo Centrífugo, la orden a los elementos de mando para la dosificación del combustible es amplificado con un sistema hidráulico.



  Electrónico.-   El se sens nsad ado o de ve velo loci cida dad d se real realiz iza a co con n palpadores electromagnéticos (pickup) que envían pulsos de tens tensió ión n a un co cont ntro rola lado dorr de esta estado do sólid sólido o (t (tar arje jeta ta electr ele ctróni ónica) ca) El man mando do cor correc rectiv tivo o de la vel veloc ocida idad d es por envío de señales eléctricas al actuador para que dosifique el combustible. El actuador puede ser un servomecanismo eléctrico externo o una bobina integrada en el inyector.

2.2 2.2

EL GE GENER NERAD ADOR OR SÍ SÍNC NCRON RONO O Es un una a má máqu quin ina a eléc eléctr tric ica a rota rotati tiva va que que gene genera ra corr corrie ient nte e alte altern rna, a, su fu func ncio iona nami mien ento to se rige rige por por las las leye leyess de la in indu ducc cció ión n ma magn gnét étic ica, a, el fundamento se expondrá a continuación.

Figura 4.11 Generador síncrono

108 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

2.2. 2.2.1 1

INDUC INDUCCI CIÓN ÓN EL ELEC ECTR TROM OMAGN AGNÉTI ÉTICA CA 

  Fuerza Electromotriz Electromotriz - FEM Se tiene el campo magnético Ф formado por líneas continuas de flujo emergiendo desde el polo Norte y entrando al polo Sur. Se coloca entre estos polos un núcleo conteniendo una bobina bobin a con N espira espirass alojad alojadas as diame diametralme tralmente, nte, a all girar e este ste núcleo cambia el número de líneas de flujo que abrazan a la bobina creando (induciendo) en las espiras una diferencia de pote ten ncial eléctrico o ten tensión den denominada Fuerza Electromot Elect romotriz riz E. La má máqu quin ina a rota rotati tiva va eleme lemen ntal tal así así form rmad ada a tie tiene los los siguientes elementos:   Cam Campo, po, forma formado do por el núcle núcleo o est estáti ático co con las líne líneas as de flujo Ф y 2 polos uno Norte y otro Sur.    Armadu Armadura, ra, con el núcleo rota rotativo tivo que aloja a la bobina de 

N espira espirass con la ten tensión sión E en sus ext extremos remos.. Durante el giro de la armadura cambia la ubicación diametral de la bobi bobina na resp respec ecto to al sent sentid ido o del del camp campo o ma magn gnét étic ico o produciendo el cambio de polaridad en la tensión generada, es decir la Alternancia de la electricidad. La Frecuencia o número de ciclos completos por unidad de tiempo de la alternancia de la tensión depende directamente de la velocidad de giro de la máquina y de la cantidad de polos de campo. La relación de igualdad es:  f  ( Hz    )

n(  rpm). p( polos )

 

(7)

120

La Tensión generada se expresa según la ecua ecuación ción:: La Tensión generada se expresa según la ecuación:  E    K  g . N      . f  .  K  g 

 

Factor de proporcionalidad

109 

(8)

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

E Tensión n Ve Velocidad de giro

Tecsup – PFR  

IE   Cor orrrie ient nte e ex exci cita taci ción ón N Es Espiras bobina

IC   Corriente de carga Ø F Fllujo de campo

Figura 4.12 Inducción magnética 

  Fue Fuerz rzas as so sobr bree co cond nduc ucto tore ress con con co corr rrie ient ntee en un Campo magnético Cuando circula corriente por el conductor de la armadura se originan lazos de flujo magnético alrededor de sí mismo, si el conductor esta dentro de un campo magnético ico la combin com binaci ación ón de los ca campo mposs causa causan n una conce concentr ntraci ación ón de líne líneas as de fluj flujo o si coin coincid ciden en en sent sentid ido o y un decr decrem emen ento to cuando son opuestos. En un generador la concentración de líneas de flujo produce un par de fuer fuerza zass que que tr trat ata a de de dete tene nerr el mov movim imie ient nto o rota rotati tivo vo y regr regres esar ar a la bobin bobina a a su posi posici ción ón in inic icia ial. l. Para Para vencer al par de fuerzas y mantener el movimiento giratorio la máqui máquina na prima debe entre entregar gar más energ energía ía Mecá Mecánica nica..



  Reacción de Armadura  Al circular corriente por la bobina de la armadura crea un ca camp mpo o ma magn gnét étic ico o co con n línea líneass de fuer fuerza za que se opon oponen en al campo Ф la resultante contiene menor cantidad de flujo que induc ind ucirá irán n men menor or ten tensió sión. n. Al est este e efe efecto cto conse consecu cuenc encia ia del paso de la corriente consumida por la carga se denomina Reac Re acci ción ón de arma armadu dura ra,, que que se in incr crem emen enta tará rá cu cuan ando do se incremente la carga.

110 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Figura 4.13 Reacción de armadura 

  Excitación de campo Es el sis siste tema ma eléc eléctr tric ico o que que pr prod oduc uce e las las líne líneas as de fuer fuerza za magnética Ф del campo (electr ectroi oimá mán) n) Para Para pro produ duci cirr el ca campo mpo se hac hace e circu circular lar corri corrient ente e conti continua nua Ie (co (corri rrient ente e de Excit Exc itac ació ión) n) por por las las espi espira rass Ne de las las bobin bobinas as ar arro rolla llada dass alrededor del núcleo. La relación de igualdad entre el flujo magnético y la corriente de excitación es:  

2.2. 2.2.2 2

 K  . N    e . I e  Rm

 

(9)

 K 

Constante Const ante de propo proporcion rcionalidad alidad

 Rm

Reluctancia, característica del material del núcleo para conducir el flujo magnético.

CIRC CIRCUI UITO TOS S Y SIST SISTEM EMAS AS 

  Circuito magnético El flujo magnético en prácticamente todo su recorrido utiliza como conductor láminas de hierro que se apilan para formar los núcleos magnéticos. En corriente alterna el flujo alterno produce las perdidas en el hierro las cuales se limitan usando aleaciones en el hierro y tra tratam tamien ientos tos esp especi eciale aless en las lám lámina inas. s. Otr Otra a pro propie piedad dad 111

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

im impo port rtan ante te de los los ma mate teri ria ales les ferr ferrom oma agn gnét étic ico os es el magnetismo remanente que hace actuar al núcleo como un imán imán pe perm rman anen ente te dé débi bill indi indisp spen ensa sabl ble e en el in inic icio io de la generación de las máquinas auto excitadas.

Figura 4.14 Núcleo magnético 

  Circuito eléctrico Formado por el conductor de los bobinados y las interc int ercone onexio xiones nes de est estos. os. Los mat materi eriale aless más usa usados dos son alambre ala mbress red redond ondos, os, ala alambr mbres es rec rectan tangul gulare aress de cob cobre re o de aluminio electrolítico. La corriente alterna o continua que pasa por los conductores prod produc uce e las las Pé Pérd rdid idas as en el Co Cobr bre e qu que e son son func funció ión n de la cantidad de corriente circulante.

Figura 4.15 Bobinados 112 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  



  Circuito dieléctrico 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 cubr cubre e los alambres de cobre o alumin aluminio io de las bobina bobinas. s.    Las lámi láminas nas o pla placas cas aisl aislantes antes qu que e separa separan n bobin bobinas. as.    Las lámina láminass o forro forross aislante aislantess que separan de los núcleos de hierro a los conductores eléctricos o bobinas.    Los barnice barnicess que recubr recubren en y dan adheren adherencia cia mecáni mecánica ca 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 trabaj trabajo o de los generado generadores: res:

Clase de Temperatura Temperatura Temperatura  Aislamiento  Aislamient o Nominal °C  Ambiente  Ambiente °C Incremento °C B F H

130 155 15 180

40

80 100 125

Temperatura total de operación °C 120 140 165

La aplic aplicac ació ión n de un una a Clas Clase e de aisl aislam amie ient nto o dete determ rmin ina a el tamaño de la máquina, así a mayor temperatura de trabajo menor tamaño, por lo tanto el peso y el costo se reducen, pero se incrementan las pérdidas disminuyendo la eficiencia. 

  Sistema de enfriamiento Es usu sual al sobre el em empl eo de eje aire irede fla or orza zado do con laven ve ntila tilado dore res montados elpleo mismo máquina, función ess evacuar el calor producido por las Perdidas en el hierro de los núcleos y las perdidas en el cobre de los bobinados.

Figura 4.16 Sistema de enfriamiento

113 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos



Tecsup – PFR  

  Sistema mecánico de soporte y accionamiento Formado por los siguientes elementos: 

  Car Carcaz caza, a, que aloj aloja a y pro proteg tege e a los núcl núcleos eos y bob bobina inados dos.. Contiene los apoyos para anclar a la base de montaje.



  Sopor Soportes, tes, en el extremo accio accionado nado se usan un elemento para alinear y ensamblar la carcaza con la cubierta de la volante del motor. En el extremo no accionado (libre) se aloja al cojinete donde descansa y gira el rotor. Se usan usan co como mo co coji jine nete tess ro roda dami mien ento toss de bola bolass y de rodillos lubricados con grasa, los períodos de reengrase depe depen nden de las las condic diciones de operación ión y del ambiente.



  Acopl Acoplamien amiento to entre motor y gener generador ador normalm normalmente ente del tipo tip o flexi flexibl ble e me medi dian ante te lámi lámina nass de acer acero o en form forma a de discos que se apilan y se montan en un alojamiento de la volante del motor.

Figura 4.17 Carcaza - Acoplamiento

2.2. 2.2.3 3

OPERACI ACIÓN El generador síncrono tiene el bobinado de campo excitado por corr corrie ient nte e cont contin inua ua y la tens tensió ión n indu induci cida da en la ar arma madu dura ra es alterna de ahí su nombre de Alternador. La forma de onda de la tensión generada es Sinusoidal, con frecu fre cuenc encia ia Sín Síncro crona na f S, es esta ta úl últi tima ma deno denomi mina nada da así así porq porque ue permanece invariable durante todo el régimen de operación. La frecu fre cuenc encia ia sín síncro crona na de los sist sistema emass de gen genera eració ción n comer comercia ciall esta normalizada y su valor es 50 Hz ó 60 Hz.

114 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  



  Velocidad síncrona (nS) Es la velocidad de giro de la máquina prima determinada por el valor de la frecuencia síncrona normalizada. De la relación (7) se ded deduc uce e la vel veloci ocidad dad sín síncro crona na nS   según según la sigu siguien iente te ecuación:   n S  ( rpm   )

120. f  S  ( Hz )  p( polos)

 

(10)

La tabl tabla a que que sig sigue ue cont contie iene ne un conj conjun unto to de velo veloci cida dade dess síncro sín cronas nas ded deduci ucidas das de las fre frecu cuenc encias ias nor normal maliza izadas das y el número de polos de alternadores.

P Polos 2 4 6 8 10 12 

fS  (Hz)

nS (rpm) 3600 1800 1200 900 720 600

60

fS  (Hz) 50

nS (rpm) 3000 1500 1000 750 600 500

  Arreglo de Tensiones El acomodo físico de las bobinas de armadura da lugar al núme número ro de fa fase ses. s. Lo Loss gene genera rado dore ress se segú gún n la cant cantida idad d de estas últimas son: 

  Monofásicos, o de una sola fase.

Figura 4.18 Máquina elemental monofásica

115 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos



Tecsup – PFR  

  Trifásicos, con tres fases distanciadas 120    entre sí. El ac acom omod odo o de bobin bobinas as y las las tens tensio ione ness gene genera rada dass en el alternador altern ador elementa elementall de 2 polos polos..

Figura 4.19 Máquina elemental trifásica

Debido Debi do a las las vent ventaj ajas as ec econ onóm ómic icas as del del sist sistem ema a tr trif ifás ásic ico, o, prácticame práct icamente nte la gener generació ación n eléct eléctrica rica es trifá trifásica sica excepto por limitadas aplicaciones monofásicas de potencias menores a 15 Kva. La interconexión de las fases da lugar a 2 formas principales de conexión:   Cone Conexión xión Estr Estrella ella o en Y.    Conexión Triángulo o en De Delta. lta. 

Si ca cada da fa fase se tien tiene e má máss de un grup grupo o de bobi bobina nas, s, esta estass se cone conect ctar arán án en se seri rie e o en para parale lelo lo resu result ltan ando do un jue juego go de alte altern rnat ativ ivas as de tens tensio ione ness gene genera rada dass a part partir ir de un una a mism misma a máquina. En el siguiente cuadro se indican los arreglos posibles de conexio xiones y los niveles de ten tensión obtenibl ibles en genera gen erador dores es trif trifási ásico coss com comerc ercial iales, es, mul multipr tipropó opósito sito,, de baj baja a tensión.

116 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Figura 4.20 Tipos de conexión de generador trifásico

2.2. 2.2.4 4

FORM FORMAS AS CO CONS NSTR TRUC UCTI TIVAS VAS En los los Grup Grupos os elec electr tróg ógen enos os se encu encuen entr tran an gene genera rado dore ress síncronos de las siguientes formas constructivas: 

  Armadura Rotativa Las bobinas de la armadura se encuentran en el rotor, la tensión inducida por el campo (estator) se conecta a la carga med median iante te un col colect ector or de esc escobi obilla llass y ani anillo lloss roz rozant antes. es. Est Esta a forma constructiva se usó para generar pequeñas potencias porque para mayores presenta serias limitaciones mecánicas como, incremento de las masas rotativas y dificultad en la fabricación de colectores que conduzcan altas corrientes.

117 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Figura 4.21  Armadura rotativa 

  Campo rotativo La ar arma madu dura ra es es está tátic tica a (est (estat ator or)) y la carg carga a se cone conect cta a directamente a las salidas de tensión generada.que El campo rotativo sólo consume la potencia de excitación es una pequeña fracción de la potencia generada. Ver Figura 4.23.



  Generador con escobillas Como el cas Como caso o del alt altern ernado adorr de arm armadu adura ra rot rotati ativa, va, que usa esc escobi obilla llass y ani anillo lloss roz rozant antes es par para a vol volver ver est estáti ática ca la tens tensió ión n gene genera rada da.. Tamb Tambié ién n se apli aplica ca a los los de ca campo mpo rotati rot ativo vo cua cuando ndo usa usan n una fuent fuente e aux auxili iliar ar ext extern erna a par para a ali alimen mentar tar de cor corrie riente nte con contin tinua ua al cam campo. po. Ver tam tambié bién n Figura 4.21.

Figura Generador con4.22 escobillas

118 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  



  Generador sin escobillas escobillas Conjunto generador formado por un alternador de campo rota rotati tivo vo y ot otro ro auxi auxilia liarr de arma armadu dura ra ro rota tati tiva va mo mont ntad ados os so sobr bre e el mi mism smo o ej eje. e. Esta Esta disp dispos osic ició ión n el elim imin ina a el us uso o de escobillas y anillos rozantes para el envío de corriente de excitación al campo.

2.2. 2.2.5 5

REGU REGULA LACI CIÓN ÓN DE TENSI TENSIÓN ÓN El parámetro más importante solicitado a la generación eléctrica es el va valo lorr co cons nsta tant nte e de la tens tensió ión n gene genera rada da,, el cu cual al debe debe mant ma nten ener erse se desd desde e la cond condic ició ión n de va vací cío o hast hasta a la de ple plena na carga. El con contro trol de est sta a ma magn gnit itu ud la real realiz izan an los los regu regula lado dore ress automáticos de tensión (AVR) que son dispositivos que sensan la tens tensió ión n gene generad rada a y real realiz izan an las las corr correc ecci cion ones es de vo volt ltaj aje e ocasio oca sionad nadas as por las var variac iacion iones es de la cor corrie riente nte de car carga. ga. Su acción correctora es indirecta porque actúan enviando corriente al ca camp mpo o de dell ge gene nera rado dorr au auxi xililiar ar qu quié ién n lueg luego o entr entreg egar ará á la corriente corri ente de excita excitación ción al campo principal.

2.2. 2.2.6 6

GENER GENERAD ADOR OR SI SIN N ESCO ESCOBIL BILLA LAS S La co conf nfig igur urac ació ión n an ante tess indi indica cada da se in inic icia ia cu cuan ando do se hi hizo zo confiable y económico el uso de los rectificadores se semi mico cond nduc ucto tore res, s, el resu resulta ltado do es un una a un unida idad d gene genera rado dora ra compacta, auto excitada y auto regulada de mayor aplicación actual.

119 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

1 2 3 4 5 6 7 8

Guar Guarda da ve vent ntililad ador or Cub ubiiert erta Ada dap ptad ado or Pern Perno o di disc sco o flex flexib ible le Di Disco sco fl flexi exible ble mon montaj taje e Es Espa paci ciad ador or Pern Perno o ve vent ntililad ador or Ve Vent ntil ilad ador or

24 25 26 27 28 29 30 31

Mu Muel elle le Roto Rotorr de PMG PMG Anillo Anillo de seg seguri uridad dad Est Estat ator or de PMG Per Perno no est estat ator or PMG Estator Estator Excit Excitatri atrizz Perno estator estator excit excitatriz atriz Rotor Rotor de excit excitatr atriz iz

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Cu Cubo bo impu impuls lsor or Pern Perno o cubo cubo Chave Chaveter tero o Rot Rotor or pri princi ncipal pal Tra Traba ba coji cojinet nete e Coj Cojine inete te pos poster terior ior Carcaza Carcaza y Estat Estator or princ principal ipal Per Perno no ada adapta ptador dor Perno sopor soporte te cojin cojinete ete Soport Soporte e coj cojine inete te Soport Soporte e de PMG Per Perno no tr traba aba coj cojine inete te Caja Caja born bornes es Per Perner nería ía caja caja b born ornes es Ani Anillo llo de seg seguri uridad dad

32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46

Perno rotor excit excitatriz atriz Espárrago Espárrago borne de tierra tierra Bar Barras ras de sal salida ida AVR   Filt Filtro ro Tapa Tapa caj caja a bornes bornes Fu Fusi sibl ble e Por Portaf tafusi usible ble Cubier Cubierta ta caj caja ab born ornes es Cubierta Cubierta apers apersianad ianada a Rectifica Rectificador dor rotativo rotativo Diodo Diodo direct directo o Diodo Diodo invers inverso o Protector Protector sobret sobretensió ensión n Pernería Pernería cubie cubiertas rtas

Figura 4.23 Generador sin escobillas – Corte

120 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  



  COMPONENTES 

  Generador Principal Es el ge gene nera rado dorr de co corr rrie ient nte e alte altern rna a qu que e prod produc uce e la potencia para alimentar a la carga. Se compone de un campo rotativo (Rotor) principal con su bobi bobina nado do de co corr rrie ient nte e co cont ntin inua ua y un una a ar arma madu dura ra (Estator) principal con los bobinados de corriente alterna.



  Excitatriz Es el generador auxiliar que se monta sobre el mismo eje del generador principal y que suministra la potencia de excitación para formar el campo (inductor) del generador principal. Los compo componen nentes tes son el Esta Estator tor o Cam Campo po de exc excita itatri trizz con con el núcl núcleo eo mag magné néti tico co cont conten enie iend ndo o un bobi bobina nado do de corriente continua y el rotor o armadura de excitatriz con el bobinado de corriente alterna.



  Rectificador Rotativo Fo Form rmad ado o por por un pu puen ente te rect rectif ific icad ador or de diod diodos os y un elem elemen ento to pa para ra prot protec ecci ción ón de sobr sobre e tens tensio ione nes. s. Lo Loss rectifica recti ficadores dores conviert convierten en la tensi tensión ón altern alterna a gener generada ada en el rotor de excitatriz en tensión continua que se inyecta al campo principal. Como se observa para la alimentación desde la excitatriz de la corriente de excitación del campo principal no se us usan an es esco cobil billa lass ni co cole lect ctor ores es de ro roza zami mien ento to,, por por esta esta razón se denomina al conjunto generador sin escobillas.



  Regulador automático automático de tensión (AVR) En el generador sin escobillas se usa tarjetas electrónicas como AVR por el bajo consumo de potencia qu que e demandan los campos de excitatriz. La aplicación de la regula reg ulació ción n de ten tensió sión n ele electr ctróni ónica ca se ha exte extendi ndido do hac hacia ia los los gene genera rado dore ress de camp campo o ro rota tati tivo vo de gra gran n pote potenc ncia ia constit con stituye uyendo ndo los lla llamad mados os Exc Excita itador dores es Est Estáti áticos cos que corr corrig igen en la ex exci cita taci ción ón co cone nect ctán ándo dose se dire direct ctame ament nte e al campo mediante colectores.

121

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Figura 4.24 Regulación automático de tensión - AVR 



  Generador de imán permanente (PMG)  Alternador auxiliar usado como fuente de potencia para alimentar al campo de excitatriz. Conformado por un imán pe perm rman anen ente te co como mo ca camp mpo o ro rota tati tivo vo y un una a arma armadu dura ra estática que se conecta al AVR, este último se encarga de rect rectif ific icar ar y co cont ntro rola larr la co corr rrie ient nte e qu que e se en enví vía a a la excitatriz.



  AUTOEXCITACIÓN, AUTO AUTO REGULACIÓN El roto rotorr prin princi cipa pall es un im imá án pe perm rma anent nente e mu muyy dé débi bil, l, inicialmente al ser girado por el motor induce en el estator prin princi cipa pall una una tens tensió ión n alt alter erna na de bajo bajo valo valorr deno denomi mina nada da Tensión remanente o remanencia. Esta tensión que es de menor valor que el calibrado para la operación es sensada por el AVR quién envía una corriente continua correctora al estator de excitatriz induciéndole a su rotor una tensión alterna. El rect rectif ific icad ador or rota rotati tivo vo toma toma la seña señall alte altern rna a del del ro roto torr de excita exc itatriz triz y la tra transf nsform orma a en corrie corriente nte con contin tinua ua que hac hace e pasar por el campo principal. 122 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

 Al paso de la corriente rectificada el campo principal crece indu induci cien endo do una una ma mayo yorr tens tensió ión n gene genera rada da en el esta estato torr principal. Este lazo se repite sucesivamente y termina cuando el AVR  se sens nsa a en el es esta tato torr prin princi cipa pall el va valo lorr de la tens tensió ión n de operación previamente calibrada.  Al paso de la corriente de carga por el bobinado del estator principal se produce el efecto de reacción de armadura que se opone al campo magnético formado en el rotor principal cons co nsec ecue uent ntem emen ente te se am amin inor ora a la cant cantid idad ad de tens tensió ión n generada, nuevamente el AVR sensa y corrige de modo que se mantenga el valor de la tensión de operación. CARGA  AVR

GENERADOR PRINCIPAL PMG

EXCITATRIZ

RECTIFICADOR ROTATIVO

Figura 4.25  Alternador – diagrama de bloques

2.3 2.3

TA TABL BLER ERO O DE CONT CONTRO ROLL 2. 2.3. 3.1 1

DES DESCR CRIP IPCI CIÓN ÓN Este com compon ponent ente e hac hace e pos posibl ible e el tra trabaj bajo o con confia fiable ble del gru grupo po electrógeno porque a través de él sé monitorea la operación del motor, se verifica las variables de la generación y se conecta el equipo al consumidor. Se dis diseñ eña a para para que que func funcio iona nalm lmen ente te sea sea co compa mpatib tible le con con los los requer req uerimi imient entos os del usu usuari ario o com como; o; car caract acterí erísti sticas cas del sist sistema ema eléctr elé ctrico ico,, ubi ubicac cación ión,, car carac acter terísti ísticas cas con constru structi ctivas vas (gra (grado do de protección, cableado), número de funciones, requerimientos de la instrumentación, facilidades de operación. 123 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Los gabinetes o cubículos que contienen el equipamiento de los tableros son:

Montados, es el más común de los arreglos especialmente en los Gru Grupos pos gen genera erador dores es de pot potenc encias ias men menore ores. s. Se sop soport ortan an sobr sobre e el bas asti tido dorr de estas tas unidad dades for orma man ndo equ quip ipos os generadores genera dores autóno autónomos. mos.

Murales, sop soporta rtados dos so sobr bre e la pare pared, d, cerc cercan anas as al gr gru upo electrógeno o en ubicaciones distantes (remotas).

 Autosoportados, muy usados en equ quiipos de pot potencias mayores como módulos de control centralizado.

2.3. 2.3.2 2

FUNCIONE NES S Funciones de control   Real Realiz izar ar la se secu cuen enci cia a de ar arra ranq nque ue del del mo moto torr de mo modo do manual o remoto.    Medir las variables de gener generació ación n como; tensi tensión, ón, frecue frecuencia, ncia, corriente, potencia activa, factor de potencia, etc.    Med Medir ir las varia variable bless de ope operac ración ión del mot motor or como; como; horas de opera peracción ión, pres presió ión n del lubr lubric ican ante te,, temp tempe eratu ratura ra del del refrigerante, nivel de carga de la batería.    Re Reco coge gerr las las se seña ñale less de los los elem elemen ento toss de pro prote tecc cció ión n del del moto mo torr y de la gen generac eració ión n para para aler alerta tar, r, conti ontin nuar uar en operación o comandar la paralización del equipo.    Reg Regula ularr la tensió tensión n de gen genera eració ción n y la veloc velocida idad d de giro del motor.    Señ Señaliz alizar ar la acc cció ión n de los los eleme lemen nto toss de pr prot otec eccción ión y maniobra.    Comunicarse con centros de con control. trol.    Conectar y desconectar lla a carga.    Realizar la secuencia de paralización del Grupo electrógeno. 

Funciones de protección   Sensa Sensarr los parám parámetros etros de operación del motor; baja presión del lubricante lubricante,, alta tempe temperatur ratura a del refriger refrigerante, ante, bajo ni nivel vel del ref refrig rigera erante nte en el radi radiado ador, r, baj bajo o niv nivel el del com combus bustibl tible, e, baja carga de las baterías, sobre velocidad.    Se Sens nsar ar los los nive nivele less de las las vari variab able less eléc eléctr tric icas as gene genera rada das; s; mí míni nima ma te tens nsió ión, n, sobr sobre e tens tensió ión, n, baja baja frec frecue uenc ncia ia,, sobr sobre e frecuencia, potencia inversa.    Corta Cortarr el suministro de electr electricidad icidad en caso de sobrec sobrecargas argas o 

de cortocircuitos.

124 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

2. 2.3. 3.3 3

COMP COMPON ONEN ENTE TES S   Medición:   Ins Instru trumen mentos tos;;

Vol Voltíme tímetro tro,, fre frecue cuencí ncímet metro, ro, amperímetro, analizadores de redes. Vatímetro, cosfímetro, medido med idorr de ene energí rgía a act activa iva,, tra transf nsform ormado adores res de cor corrie riente nte y de tensión.    Señalización:  Lámparas, bocinas, pantallas (display).    Maniobra:   Pulsadores, Pulsadores, conm conmutado utadores, res, reósta reóstatos, tos, cursor cursores, es, teclados.    Comando:   Rel Relés, és, tem tempor poriza izador dores, es, tar tarjet jetas as ele electr ctrón ónica icas, s, unidades microprocesadoras, módulos programables.    Protección:   Inte Interr rrup upttor term termom oma agnét gnétic ico o, relé reléss de protección de variables eléctricas, fusibles.    Conexión:  Barrajes, aisladores, conductores, borneras. Auxili liaares res de gen ener eraació ción:   AVRs    Auxi AVRs,, Go Gobe bern rnad ador ores es electrónicos.    Gabinetes:  Montados, murales, autosoportados.    Auxiliar Auxiliares es ext extern ernos: os:   SSen enso sore ress de me medi dici ción ón (m (mot otor or), ), inte interr rrup upto tore ress de prot protec ecci ción ón (m (mot otor or), ), elec electr trov ovál álvu vula las, s, solenoides, actuadores.



Figura 4.26 Tablero de control – Vista frontal

2.4 2.4

AUXI AUXILI LIAR ARES ES 2.4.1

BAS BASTIDO DOR  R  Form Forma a part parte e del del su sumin minis istr tro o del del gru grupo po elec electr tróg ógen eno, o, es un una a estructura de acero de plancha plegada o de perfil estructural sobr sobre e la que que se mo mont nta a el mo moto torr acop acopla lado do al gene genera rado dor, r, su

125 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

func funció ión n es ma mant nten ener er el alin alinea eami mien ento to,, aisl aislar ar vi vibr brac acio ione ness mecánicas y facilitar la instalación. En los equipos compactos de meno me norr pote potenc ncia ia el basti bastido dorr es part parte e o in incl cluy uye e el tanq tanque ue de combustible, adicionalmente sirve de base al tablero montado.

Figura 4.27 Bastidor

2.4. 2.4.2 2

TABL TABLER ERO O DE CONM CONMUT UTAC ACIÓN IÓN Estas unidades tienen la función de conmutar la carga desde una fuen fuente te norm norma al a otra tra fuen fuente te alte altern rnat ativ iva. a. La fuen fuente te nor orma mall usualmente es la red pública o comercial y la fuente alternativa es un Grupo electrógeno. Respecto a la carga esta puede ser el total de la instalación o parte de ella denominada carga de Emergencia, la magnitud y car ara act cter erííst stic icas as de es esta tass de deffin inen en la cap apac acid ida ad del del grup grupo o electrógeno y del tablero de conmutación o transferencia. La conmutación puede ser automática, manual o mixta según los requerimientos de la carga. El equipo generador será comandado remo remota tame men nte desd desde e el tabl tabler ero o para para pone poners rse e en ma marc rcha ha y abastecer la carga por cortes intempestivos o programados del suministro normal. La inst instal alac ació ión n de un ta table blero ro de conm conmut utac ació ión n impli implica ca que que el grupo electrógeno debe estar preparado para realizar acciones remo remota tass de arra arranq nque ue y de para parada da,, cont contar ar co con n dispo disposit sitiv ivos os au auxi xililiar ares es pa para ra fa faci cililita tarr el ar arra ranq nque ue en frío frío,, cons conser erva varr el aislamiento aisla miento,, mante mantener ner la carga de las baterías. Los tableros de conmutación están compuestos por el módulo de fuer fuerza za y el mó módu dulo lo de co cont ntro rol. l. El de fuer fuerza za form formad ado o por por

126 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

contactores o interruptores termomagnéticos motorizados que tran transf sfie iere ren n la pote poten ncia eléc eléctr tric ica. a. El de con contr tro ol que que se complementa con el tablero del grupo electrógeno y realizan las siguientes acciones:        

  Seleccionar la operac operación: ión: Apagado, Automático, M Manual. anual.   Selecci Selecciona onarr la ver verifi ifica cació ción: n: Pru Prueba eba en vac vacío, ío, pru prueba eba con con carga, prueba de alarmas.   Intentos de arranque arranque..   Contr Control ol de la Tensión y fre frecuen cuencia cia de la Red.   Contr Control ol de la tensión y la frecuen frecuencia cia del Grupo.   Con Contro troll de los tiempo tiemposs de arr arranq anque, ue, transf transfere erenci ncia a Gru Grupo po Red, retransferencia.   Red – Grupo, parali paralizació zación n del Grupo.   Seña Señalizac lización ión de los estad estados os Red con carga carga,, Grupo disponibl disponible, e, Red disponible, Grupo con carga.

Figura 4.28 Tablero de conmutación

3.

INST INSTALA ALACIÓ CIÓN N DEL GRU GRUPO PO ELE ELECTR CTRÓGEN ÓGENO O EST ESTACIO ACIONARI NARIO O 3.1 3.1

SA SALA LA DE MÁQU MÁQUIN INAS AS Es usual que desde las primeras etapas del desarrollo de un proyecto de ed edif ific icac ació ión n (ofi (ofici cina nas, s, co come merc rcio io,, ho hosp spit ital al,, fábr fábric ica) a) se cons consid ider ere e la instalación de un grupo electrógeno y que a este se le asigne dentro de la

127 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

construcción una ubicación a la que se denomina Casa de fuerza o Sala de máquinas. Lo Loss deta detalllles es de la sa sala la de má máqu quin inas as son son elab elabor orad ados os por por Ar Arqu quit itec ecto toss e Ingeni Ing eniero eross de acuer acuerdo do a los dato datoss sum sumini inistr strado adoss por el pro provee veedor dor del eq equi uipa pami mien ento to.. Re Real aliz izar ar la plan planif ific icac ació ión n en esta esta etap etapa a va a in infl flui uirr favorablemente en la economía, en la eficiencia de la operación y en el mantenimiento de la unidad generadora instalada.

3.1. 3.1.1 1

UBIC UBICAC ACIÓ IÓN N Y DIMEN DIMENSI SIONE ONES S Inic Inicia ialm lmen ente te se so solilici cita ta la in info form rmac ació ión n o se coor coordi dina na con con el proveedor del grupo electrógeno los aspectos relacionados con la selección de las cargas eléctricas en el edificio, la expectativa de duración de la generación, la autonomía de la operación, el método y suministro tro del enfriamien entto del motor, la confi configur guraci ación ón del sistem sistema a de alimen alimentac tación ión de com combus bustib tible, le, la distrib dis tribuc ución ión del equ equipa ipamie miento nto elé eléctr ctrico ico aux auxili iliar, ar, los mét método odoss para contener el ruido, etc. 

  Ubicación Considerar las siguientes recomendaciones: 







   



  En zona zonass urba urbana nass y en edif edific icac acio ione ness co como mo en ho hote tele les, s, edificios de oficinas, hospitales se prefiere ubicar al grupo gene genera rado dorr baj bajo el nive nivell de piso piso.. En in inst sta alac lacion iones industriales se ubica a nivel del piso.   Al menos un lado de la sala debe tener la pared colindando con el exterior del edificio para que el aire de la ventilación sea descargado directamente al exterior.   El punto salida del ducto de descarga de los gases de es esca cape pe de debe be es esta tarr lo má máss ce cerc rca a posi posibl ble e de la sala sala de máquinas.   La sala de tableros debe estar lo más cercana al grupo elec electr tróg ógen eno o para para ec econ onom omiza izarr el cabl cablea eado do eléc eléctr tric ico o y aminorar amino rar las caída caídass de tensión.   La sala de máquin máquinas as debe estar libr libre e de hum humeda edad d o del ingreso de agua que la inunde.   Algun Algunas as part partes es del del edif edific icio io nece necesi sita tan n ser silen silenci cios osas as,, colocar el equipo lo más alejado posible de estas áreas.   Ubi Ubicar car el tan tanque que de alma almacen cenami amient ento o de combu combustib stible le lo más cerc cerca a posible posible..   La sala de máq máquin uinas as debe estar ubic ubicada ada tal que sea fácil fácil el su sumi mini nistr stro o del del comb combus ustib tible le,, los los lubr lubric ican ante tess u otros otros consumibles.   Cada sala de máquin máquinas as debe tener un equip equipo o de izaje. La cap capaci dad corre correspo sponde nderá rámotor al peso ind indivi ividua duall la deejecución la par parte te masacidad pesada. Como todo diesel prever de trabajos de reparación. 128 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  



  Dimensiones Las dimensiones de la sa salla de máqu quiinas debe deben n ser determ det ermina inadas das cui cuidad dadosa osamen mente te consi consider derand ando o los esp espaci acios os necesa nec esario rioss par para a los ser servic vicios ios reg regula ulares res y par para a con contro trolar lar e inspeccionar en operación al grupo electrógeno.   Un esp espaci acio o suf sufici icient enteme emente nte anch ancho o y alt alto o par para a el ing ingres reso o de la unidad a la sala.    Un Una a sa sala la de má máqu quin inas as reple repleta ta es difíc difícilil de ve vent ntila ilar, r, la ad adec ecua uada da vent ventililac ació ión n es ne nece cesa sari ria a para para prev preven enir ir el sobrecalentamiento de los componentes.    Dispo Disponer ner espac espacios ios latera laterales les entre 0.6 á 1 metro del grupo para para aseg asegur ura ar la libr libre e ma man niobr iobra a de la op oper era ación ión, mantenimiento y recambio de consumibles.    Col Coloca ocarr el tec techad hado o alto alto par para a fac facili ilitar tar la ins instal talaci ación ón y el rendim ren dimien iento to de la ven ventil tilaci ación, ón, los equ equipo iposs de iza izaje, je, los ductos de admisión, los ducto de escape.    La altu altura ra debe debe ser ser lo sufi sufici cien ente te como como para para retir retirar ar un



o   pistón El larg largo o una y anch anbiela. cho o será serán n de la dim dimen ensi sión ón su sufi fici cien ente te para para real realiza izarr trab trabaj ajos os así así como como el reti retiro ro y reco recolo loca caci ción ón de componentes dentro de la sala.    En equipo equiposs de baj baja a pot potenc encia ia es sufic suficien iente te con una sola sa sala la,, co con n unida unidade dess de pote potenc ncia iass ma mayo yore ress se dis dispo pone nen n máss am má ambi bien ente tess como una sala sala para para albe lberg rga ar a los los tableros, esta última inclusive se aísla del ruido formando las llamadas cabinas de con control. trol.    En el interior de la sala de máquin máquinas as debe dispon disponerse erse del espa espaccio pa para ra pasa pasarr los acceso cesori rio os com omo o tu tube berí ría as, canaletas, cables, etc.    Las Las ca cana nale leta tass para para los los sist sistem emas as de alim alimen enta taci ción ón del del combus com bustib tible le y cab cablea leado do elé eléctr ctrico ico deb deben en ten tender derse se en el piso piso de la sa sala la,, las las dime dimens nsio ione ness son son dete determ rmin ina ada dass indiv individ idua ualm lmen ente te.. Usar Usar co como mo secc secció ión n míni mínima ma 0.3 0.3 x0. x0.3 3 metros.    La Las líne líneas as elé eléct ctri riccas debe deben n lle llevars varse e po porr can canalet aletas as se sepa para rada das, s, a las las ca cana nale leta tass por por dond donde e circ circul ulan an otro otross fluidos, darle una inclinación de 1/1000 para evacuar los derrames de petróleo, aceite, etc. Cubrir las canaletas con tapas de planchas o con rejillas. 

129 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Figura 4.29 Sala de máquinas

3.1. 3.1.2 2

CIM IMEN ENTA TACI CIÓN ÓN Lo Loss grup grupos os elec electr tróg ógen enos os dies diesel el pert perten enec ecen en al conj conjun unto to de máqu quiinas que su suss vibraciones no pueden eliminarse completamente (por el efecto reciprocante de pocos cilindros, fuerzas fuer zas y momento momentoss inercia inerciales les libres) libres).. Para la instalación de estos equipos en áreas residenciales se debe provisionar de un sistema de resilentes que se monten sobre el piso, los cuales además de aislar la vibración realizan una efectiva acción contra la transmisión de ruido a través de la base estructural de la construcción. Toda Tod a cim ciment entaci ación ón deb debe e cum cumpli plirr a ple plenit nitud ud las sig siguie uiente ntess tre tress propiedades:    Servir como soporte perman permanente. ente.    Conservar el alineamien alineamiento to entre generador y motor.    Abso Absorbe rberr las car cargas gas din dinámi ámicas cas imp impues uestas tas por la ope operac ración ión del gru grupo po ele electr ctróge ógeno no.. Esta Estass car cargas gas son ese esenc ncial ialmen mente te las vibr vibrat ator oria iass y no de debe ben n tr tran ansm smit itir irse se a otra otrass part partes es del del edificio. En pequ pequeñ eñas as pote poten ncias ias dond donde e el alte ltern rna ador dor se mo mon nta embridado al motor normalmente no se requiere de una loza o bloque blo que de funda fundació ción n esp especi ecial, al, los grup grupos os se sum sumini inistra stran n con resi resile lent ntes es de mo mont ntaj aje e en entr tre e má máqu quin inas as y bast bastid idor or o en entr tre e bastidor y piso. Los resilentes permiten aislar entre 80 y 90% la vibración.

130 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Pa Para ra mo mont ntaj ajes es co con n resi resile lent ntes es es ne nece cesa sari rio o veri verifi fica carr los los disturb dist urbios ios que pro produc ducen en las vibr vibraci acion ones, es, las cua cuales les depe depende nden n del del peso peso,, veloc elocid idad ad,, resi resile len ncia cia, etc etc., al dime dimen nsio sionar nar la cimen cim entac tación ión la res reson onanc ancia ia debe ser lo sufic suficien ientem tement ente e baj baja a respecto de la velocidad de operación. Para unidades intermedias hasta 1000 kVA, es necesario hacer una loza de cimentación para montar el grupo sobre resilentes de forma similar a los equipos pequeños.

Figura 4.30 Montaje sobre resilentes

Si el equipo va a instalarse sobre el piso de una construcción, la cons constr truc ucto tora ra debe debe prot proteg eger er a este este úl últi timo mo de los los esfu esfuer erzo zoss estáticos y dinámicos. Grupos mayores deben montarse sobre bases de fundación del tipo flotante o monolítico dimensionadas por expertos.

Figura 4.31 Lozas de cimentación

131

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

3.1. 3.1.3 3

Tecsup – PFR  

VE VENT NTIL ILAC ACIÓ IÓN N Una sa Una sala la sufi sufici cien ente teme ment nte e ve vent ntililad ada a es esen esenci cial al para para un una a operación libre de problemas, una considerable cantidad de aire es requerida para enfriar el aire de la sala, enfriar al radiador proporcionar molestias poaire r upara na laalcombustión ta temperaytuenfriar ra deal generador. la sala Las son prin princi cipa palm lmen ente te la redu reducc cció ión n de la pote potenc ncia ia de sali salida da y un recalentamiento del motor y del generador. Pa Para ra un eq equi uipo po que que tien tiene e un radi radiad ador or dent dentro ro de la sala sala es suficiente con la cantidad de aire que impulsa el ventilador pero la condición importante es que las aberturas por donde circula el aire aire perm permit itan an el fluj flujo o su sufi fici cien ente te para para ma mant nten ener er el ra rang ngo o correcto de temperaturas, recordar que 40°C es la temperatura nominal del ambiente. Para mantener el aire de enfriamiento con el calor radiado al mínimo mínim o es aconsej aconsejable able aisla aislarr térmicamen térmicamente te los tubos de escap escape e y silenciador. Es recomendable hacer un ducto para encausar el aire de salida del radiador. La ventilación natural es recomendada para unidades de poca capacidad, capa cidad, para unida unidades des mayore mayoress la cantid cantidad ad de aire caliente a remover es mayor y es necesario ayudarse con ventiladores adicionales. La cantidad de aire de ventilación de la sala de máquinas esta en func funció ión n de; de; las las cond condic icio ione ness am ambie bient nte e (de (dete term rmin inan an las las tempe tempera ratu tura ras, s, la dens densid idad ad del del aire aire), ), de la cant cantida idad d de ca calo lorr generado por las perdidas en el potencia de los equipos y de la cantidad cant idad aire para la comb combustión ustión..

3.1.4

RUIDO Los Los requ requer erim imie ient ntos os ac acús ústi tico coss ca cada da ve vezz son son má máss seve severo ross part partic icul ular arme ment nte e porqu porque e son son sopo soport rtad ados os por por regla reglame ment ntos os y regula reg ulacio ciones nes leg legale aless esto a det determ ermina inado do que los prob problem lemas as ocasio asion nado ados por por el ruid ruido o usu sua alm lmen ente te sea sean resu resue eltos ltos y completados durante el curso de la instalación de los grupos electrógenos. En los grupos las principales fuentes de ruido son: el ventilador del del aire aire de enfr enfria iami mien ento to,, la comb combus ustió tión, n, el mo movi vimi mien ento to de pa part rtes es y el esca cape pe de dell mo moto tor; r; por por part parte e del del gene genera rado dor, r, el ventilador deles aire de enfriamiento.

132 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Normalmente no son económicas las soluciones que tratan de alte altera rarr las las fuen fuente tess de ru ruid ido, o, por por lo qu que e la ma mayo yorr part parte e de medidas tratan de eliminar el ruido aislando y amortiguando la transmisión hacia el exterior de la sala de máquinas, actuando principalmente en:  

  El espes espesor or de las p paredes aredes..   La longit longitud ud de los ducto ductoss de entrada y de la salida del aire aire..

Debido Debid o a la ext extre rema ma depe depend nden enci cia a de las las carac caracte terí ríst stic icas as del lugar lug ar de ope operac ración ión del equ equipo ipo la eva evalua luació ción, n, que usu usualm alment ente e realizan especialistas, genera recomendaciones individuales en cada caso para tratar el ruido. De todas maneras existen algunas pautas generales las cuales nombramos a continuación:   



3. 3.1. 1.5 5

  Usar silenciadores tipo de ccámaras. ámaras.   Mon Montar tar el gru grupo po ais aislán lándol dole e de sop soport ortes es est estruc ructur turale aless que conducen ruido.   Dispo Disposició sición n y arreg arreglo lo de compuerta compuertass en la sala de máqui máquinas nas para modificar la dirección y velocidad de la entrada y salida de aire.   Encerrar al grupo e en n cabinas metálicas ate atenuadas. nuadas.

SI SIST STEM EMA A DE ESCA ESCAPE PE Lo Loss gase gasess de la co comb mbust ustió ión n del del mo moto torr son son peli peligro groso so para para la salud y dañinos por el calor, estos se conducen hacia el exterior de la sala de máquinas y se evacuan al ambiente por un ducto sin fugas de modo que la contrapresión del flujo de los gases sobr sobre e el mú múlt ltip iple le de esca escape pe este este dent dentro ro de los los lími límite tess que que puede tolerar tolerarsueltotal motor motor. . Si los límites son exc excedido edidos s los el motor no desarrollará capacidad y la temperatura de gases se elevara eleva ra anorma anormalment lmente e averiando a la máquin máquina a o acor acortando tando los períodos de mantenimiento. En el tendido de la línea del escape se recomienda lo siguiente: 

 

  Acor Acortar tar la longitud de la tubería de esca escape pe (entre múlti múltiple ple de es esca cape pe y punt punto o de sali salida) da) para am amin inor orar ar la res resis iste tenc ncia ia al flujo y en consecuencia aminorar la contrapresión.   Ca Cada da co codo do es un elem elemen ento to de resis resiste tenc ncia ia al igua iguall que que el silenciado silen ciador. r. Utiliza Utilizarr el menor núme número ro de doble dobleces ces posible.   La máxima resisten resistencia cia permis permisible ible del sistema total de escape es de 45 450m 0mm m de Ag Agua ua,, dime dimens nsio iona narr los los du duct ctos os para para no exceder este valor.

133 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

3.1. 3.1.6 6

Tecsup – PFR  

SILEN ILENC CIAD IADOR  El silenciador es un accesorio al sistema de escape del motor po porr do don nde pa pasa san n to tod dos los los gase gasess de la com ombu bust stió ión. n. El sile silenc ncia iado dorr redu reduce ce el ruid ruido o en el sist sistem ema a de esca escape pe por por la disipación de los gases engrados, sus cámaras y deflectores.deLaenergía calidad cinética del silenciamiento tiene a mayor reducción del ruido, el silenciador es más costoso. El silenciador debe seleccionarse en acuerdo a las cara raccte terí ríst stic ica as de dell mo mottor y a la com ompa pati tibi bili lida dad d con con las las dimensiones de la tubería. Los tipos de silenciador son: Industrial, residencial y crítico. 

  Industrial Sumi Sumini nistr strad ado o para para área áreass indu indust stria riale less dond donde e el ru ruido ido es relativa ivamente alto lto y para áreas remotas donde el amortiguamiento amortiguami ento parcial del aire es permisib permisible. le. Nivel del ruido 100 dB (A).



  Residencial Redu ducce el ruido del escape a un nivel aceptable en localidades donde se requiere un efectivo pero no completo silencio. Se usa en zonas donde es soportable algo de ruido en el ambiente. Nivel de ruido 85 dB (A).



  Crítico Sile Silenc ncia iado dorr que que su sumi mini nist stra ra el má máxim ximo o silen silenci cio, o, se usa usa en áreas reside residencia nciales, les, hospi hospital, tal, escue escuelas, las, hotel hoteles, es, almac almacenes, enes, edific edi ficios ios de dep depart artame amento ntoss y otr otras as áre áreas as crí crític ticas as don donde de el nivel de ruido debe guardarse en el mínimo. Nivel de ruido 75 dB (A).

Figura 4.32 Silenciador

134 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

3.1.7

TUBERÍA   









  El materia materiall recomen recomendado dado para el tubo de escape es el acero acero,, no usar hierro galvanizado.   No dej dejar que que el peso peso de la tu tube berí ría a desc descan anse se so sobr bre e el múltiple, múlti ple, usar los soporte soportess nece necesario sarios, s, y tubos de expans expansión. ión.   Al me meno noss una una junt junta a de expa expans nsió ión n debe debe ser ser usada sada en la prim primer era a se secc cció ión n de la tu tube berí ría a para para perm permit itir ir la expa expans nsió ión n horizontal (no para prevenir la vibración del motor).   La tub tuberí ería a debe estar sopor soportad tada a en el tec techo ho por sop soport ortes es que impidan que la dilatación térmica tienda a empujar al tubo contra el motor.   La tubería ente entera ra debe forrarse con materi material al aislante térmic térmico o para minimizar la tem temper peratura den dentro de la sala de máquinas por radiación.   Uno de los productos de la combustión es vapor de agua debe proveerse de una trampa y un drenaje de agua en la parte mas inferior de la tubería.   Pro Prote tege gerr del del ingreso de agua de lluvia o ingreso de elementos sólidos.

Figura 4.33 Instalación de Grupo electrógeno

3.2 3.2

SIST SISTEM EMA A DE COMB COMBUS USTI TIBLE BLE El comportamiento del grupo generador esta influenciado en gran medida por por la cali calida dad d de dell co comb mbus usti tibl ble e y por por la form forma a de como como se real realiz iza a el suministro dentro de la sala de máquinas. La presencia de problemas se debe muchas veces a que en la etapa inicial del planeamiento se realiza un diseño a la ligera del sistema.

135 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Debe reco Debe record rdar arse se que que la bomb bomba a de in inye yecc cció ión n y los los in inye yect ctor ores es son son elementos mecanizados con mucha precisión y su rendimiento demanda un su sumi mini nist stro ro de combu combust stibl ible e perf perfec ecta tame ment nte e libre libre de impu impure reza zass y de agua, esto estoss son también requeri requerimiento mientoss que deben ser satisf satisfecho echoss por el sistema de aprovisionamiento de combustible.

3.2.1

TANQUE En la mayor parte de lugares el diseño y la instalación de los tanques esta sujeto a los códigos y regulaciones locales contra incendios, reiterando lo indicado por las normas de seguridad del personal y la protección del equipamiento debe insistirse en las siguientes recomendaciones:   Coloc Colocarse arse avisos prohibi prohibiendo endo hacer fuego en el lugar donde se manipula combustible.    No usar usar ma mate teri rial ales es inf inflama lamabl bles es en los los piso pisos, s, tech techos os y paredess de las cubie parede cubiertas rtas alrededo alrededorr del tanqu tanque. e. 

Entre otras consideraciones respecto a la instalación del tanque tenemos:   An Ancl clar ar rígi rígida dame ment nte e la es estr truc uctu tura ra del del tanq tanque ue al pis piso o de su emplazamiento.    El tubo de aireació aireación n del tanque debe extend extenderse erse para que su extremo termine fuera del local.    Verif Verificar icar la máxima altura que debe alcan alcanzar zar el combu combustible stible alma almaccenad enado o en el ta tanq nqu ue, el valor alor lími límite te lo indi indicca el fabricante del motor.    Recu Recurrir rrir a las indicac indicacione ioness del fabri fabricant cante e para dimen dimensiona sionarr la línea que alimenta a la bomba de transferencia del motor, si se excede de profundidad, longitud o dobleces la bomba de transferencia no succionara combustible. 



  Si el volumen del tanqu tanque e es exces excesivo aprovisiona sionarse rse un tanque intermedio o Tanque diario.ivo debe aprovi    Los Los tanq tanque uess no debe deben n fabr fabric icar arse se de acer acero o galv galvan aniza izado do porq porque ue la reac reacci ción ón quím químic ica a entr entre e el comb combus usti tibl ble e y las las cubie cubiert rtas as galv galvan aniz izad adas as desp despre rend nden en esca escama mass que que lu lueg ego o taponan los ductos y filtros del sistema.    Si el tanqu tanque e principal exter exterior ior esta alto respecto del tanqu tanque e diario una válvula de cierre de emergencia debe ubicarse en la línea de suministro (al tanque diario) para evitar que por fa falllla a de los los co cont ntro role less de ni nive vell se reba rebals lse e y derr derram ame e el combustible. 

  Capacidad La capacidad del tanque principal dimensiona de acuerdo a las expectativas de velocidad de se consumo del combustible y del número de horas de operación entre rellenados. 136 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Para el consu Para consumo mo de combu combustib stible le ref referi erirse rse a man manual uales es del motor quienes indican el consumo específico de combustible. En los casos don donde exis xiste la gar garantía tía de un rápid pido ab abas aste teci cimi mien ento to de co comb mbus usti tibl ble, e, por por ej ejem empl plo o en ár área eass urbana urb anas, s, par partic ticula ularme rmente nte par para a los gru grupos pos ele electr ctróge ógenos nos de emer em erge genc ncia ia,, el vo volu lume men n del del tanq tanque ue se dimen dimensi sion ona a para para pocas horas de funcionamiento (8 a 12 horas de autonomía de operación). Lo prác prácti ticco es ten tener un volu volume men n lo me men nor posi posibl ble e de combustible combu stible (que al menos sirva para rea realizar lizar los ejerc ejercicios icios de oper operac ació ión) n) y que que sea sea rá rápi pida dame ment nte e relle rellena nable ble,, porq porque ue ta tamb mbié ién n se da dan n ca caso soss dond donde e es ne nece cesa sari rio o pr prov ovee eerr de tanques tanqu es para abastece abastecerr días o semana semanass de opera operación ción..

3.2.2

TUBERÍA Usar tubo negro, no recu usar tubo galvanizado nindos zincado por po r que qu e de se hierro de desp spre rend nde e el re cubr brim imie ient nto o ag aglo lome merá ránd ose e y bloque blo queand ando o pre premat matura uramen mente te al filtro filtro de combu combustib stible le lo cua cuall incrementa la frecuencia del mantenimiento. Una conexión flexible con manguera debe usarse en toda unión en entr tre e elem elemen ento toss de dell mo moto torr y las las tu tube berí rías as del del sist sistem ema a de alimentación y retorno. Si las tuberías de alimentación y de retorno atraviesan paredes, inte interc rcal alar ar ma mang ngue uera rass an ante tess y desp despué uéss de dell tu tube berí ría a qu que e se encuentra dentro de la pared para evitar roturas o distorsiones por movimientos telúricos. Dimensionar las tuberías y dede lasdirección. conexiones considerando los calibres, longitudes y cambios

137 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Figura 4.34 Sistema de combustible

3.3 3.3

SIST SISTEMA EMA ELÉCT ELÉCTRI RICO CO La instalación del sistema eléctrico de un grupo electrógeno consiste en el cableado del circuito de potencia o fuerza y del circuito de control. Para las unidades que tienen el tablero montado, solo debe considerarse los cables de fuerza. Para seleccionar los calibres y cubiertas de los cables así como los ductos deben tomarse en cuenta los reglamentos y recomendaciones locales. Las inte interc rcon onexi exion ones es es esta tará rán n dete determ rmin inad adas as por por los los esqu esquem emas as eléc eléctri trico coss entregados entre gados por los fabrican fabricantes tes de los equipos. En el cableado considerar las condiciones ambientales como temperatura, hu hume meda dad, d, polu poluci ción ón,, al aire aire libr libre, e, en ente terr rrad ado, o, por por duct ductos os,, dista distanc ncia ias, s, calentamiento, caídas de ten tensión, sión, interferencia electromagnética, e etc. tc. El cableado básico del grupo electrógeno comprende:

138 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  



  CIRCUITO DE FUERZA FUERZA 

  Operación individual Enttre En

bornera

del generador

y

el

interrupto ptor

del del

tablero

seccionamiento. Entre el interruptor y el tablero de distribución de la carga. 

  Operación en paralelo Entre bornera del generador y el interrupto Ent ptor seccionamiento Entre el interruptor y las barras del sistema



del del

tabl ble ero

  Equipo de emergencia Entre bornera del generador y el interrupto Ent ptor del del tablero seccionamiento Entr Entre e el inte interr rrup upto torr y el table tablero ro de tr tran ansf sfer eren enci cia a a las las toma tomass de grupo. Entre el tablero de emergencia y el tablero de distribución de la carga. Las acometidas de la red y el tablero de transferencia.

3.4 3.4

SI SIST STEM EMA A DE TI TIER ERRA RA Entre masa del generador y la malla de tierra. Entre la barra de tierra y la malla de tierra. Pozo y malla de tierra. 

  CIRCUITOS DE C CONTROL ONTROL Entre el AVR y el ajustador de tensión del tablero de control. Entr Entre e el gobe gobern rnad ador or y el ajus ajusta tado dorr de frec frecue uenc ncia ia en el table tablero ro de control. Entre tablero de control y sistemas de protección del motor. Entre el tablero de control y los dispositivos de arranque y parada del motor. Entre la red y el calentador del refrigerante del motor. Entre la red y el calefactor contra la condensación en el generador. Entre la red y el cargador estático de baterías. Entre la red y el tablero de mando remoto de arranque. Entr Entre e los los tra trans nsfo form rmad ador ores es de tens tensió ión n y corr corrie ient nte e de me medi dici ción ón y el tablero de control. Entre Ent re los tra transf nsform ormado adores res de ten tensió sión n y corri corrient ente e de pro protec tecció ción n y el tablero de control. Entre los sensores de medición del motor y el tablero de control.

139 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Conexiones a tierra.

Figura 4.35 Sistema eléctrico

4.

OPERACI OPERACIÓN, ÓN, DIAG DIAGNÓS NÓSTIC TICO OD DE EA AVERÍ VERÍAS AS Y MANTENI MANTENIMIEN MIENTO TO 4.1 4.1

OP OPER ERAC ACIÓ IÓN N  A continuación se definen dos tipos de operaciones, el individual y en paralelo:

4.1. 4.1.1 1

OPER OPERAC ACIÓ IÓN N INDIV INDIVID IDUA UALL Es el caso cuando el GE entrega energía a la carga asignada. 

  Procedimiento 

  Verificaciones iniciales 1. Ve Veri rifi fica carr que que todo todoss los los co comp mpon onen ente tess así así como como la inst instal alac ació ión n cump cumpla lan n con con las las espe especi cifi fica caci cion ones es del del fabricante. 2. La inst instal alac ació ión n de dell co conj njun unto to debe debe cu cump mplilirr con con los los requerimientos de seguridad. 3. Ase seg gurarse qu que e el mo mottor y el generador dor estén correctamente alineados.

140 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

4. Verificar que pernos, elementos de unión y conexiones estén ajustados. 5. Todas das las par partes en movimiento debe deben n estar adecuadamente protegidas. 6. Todas las partes con tensión viva estarán adecuadamente protegidas. 7. Todas das las conexio xiones elé lécctrica icas deb deben estar correctamente realizadas. 8. Ret Retira irarr tod todo o mat materi erial al infl inflama amable ble de las cer cercan canías ías del grupo electrógeno y de superficies calientes. 9. El perso personal nal pa para ra ope operaci ración ón debe estar a autor utorizado izado.. 

  Preparación para la operación 1. Verif Verificar icar el ni nivel vel del rrefrig efrigeran erante te del radiad radiador, or, relle rellenar nar si fuera el caso. 2. Ver Verifi ificar car el nivel del lubr lubrica icante nte,, rel rellen lenar ar hasta el nivel correcto. 3. Ver Verifi ificar car el nivel del combu combustib stible, le, rell rellena enar. r. Dren Drenar ar el agua contenida en el filtro de combustible. 4. Ver Verifi ificar car e ell esta estado do de la lass bat baterí erías. as. 5. Rev Revisa isarr la mar marca ca del indic indicado adorr de res restric tricció ción n de air aire e de admisión, sacudir el filtro de aire. 6. El int interrupt erruptor or pri principa ncipall de debe be esta estarr abie abierto. rto.



  Operación 1. Arran Arrancar car e ell moto motorr del grupo elec electrógen trógeno. o. 2. Ve Veri rifi fica carr que que los los co cont ntro role less de arra arranq nque ue y para parada da operen correctamente. 3. Ve Veri rifi fica carr que que la pre presió sión n del del acei aceite te lubr lubric ican ante te sea sea el correcto. 4. Ver Verifi ificar car que la ten tensió sión n y fre frecu cuenc encia ia gener generada ada sean corre rrecta tas. s. Aj Aju usta star la tens tensió ión n de desd sde e el AV AVR R o el potenc pot encióm iómetr etro o del table tablero ro.. La frecu frecuenc encia ia se cor corrig rige e en el acelerador del motor. Verificar la secuencia de fases (pruebas de recepción). 5. Ver Verifi ificar car qu que e no hay haya a fug fugas as de ace aceite ite o agu agua. a. 6. Ver Verifi ificar car que los disp disposi ositiv tivos os de con contro troll y pro prote tecci cción ón operen correctamente. 7. Verif Verificar icar qu que e la vib vibració ración n sea la norm normal al del e equipo quipo.. 8. Ver Verifi ificar car qu que e el rui ruido do sea e ell nor normal mal.. 9. Cerra Cerrarr el inter interrupto ruptorr princ principal ipal y apli aplicar car ca carga rga en fforma orma gradual. 10. Tomar lecturas del horómetro, tensiones, frecuencia, corrientes, presión, temperatura del motor. Registrar lecturas periódicas. 11. Concluido el servicio retirar gradualmente la carga y abrir el interruptor principal.

141

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

12. Operar el equipo por 5 minutos o lo que indique el fabricante antes de paralizar el motor. 

  Reporte de operación El cua cuadro dro sig siguie uiente nte,, per permit mite e reg registr istrar ar los par paráme ámetro tross del grupo en su estad estado o de func funciona ionamient miento. o. REPORTE DE OPERACIÓN DE GRUPO ELECTRÓGENO

Empresa : Lugar: Denominación Denom inación del Grupo Motor Marca : Modelo: No. de Serie : LECTURA Hora de lectura lectura Horómetro (Hrs) Porcentaje Porcentaj e de carga (%) Potencia aparente (kVA) Potencia activa (kW) Potencia aparente (kVAR) Cos Ø Tensión Tensi ón R-S (V) (V) Tensión Tensi ón S-T (V) (V) Tensión Tensi ón T-R (V) (V) Corriente R (A) Corriente S (A) Corriente T (A)

Fecha: Gen erador   Marca : Modelo: No. de Serie : 1

2

3

Frecuencia (Hz) Presión Pres ión acei aceite te (Bar) (Bar) Temperatura agua (°C) Tensión Tensi ón batería batería (V) Observaciones:

Operador:

142 

4

5

6

7

8

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

4.1. 4.1.2 2

OPERA OPERACI CIÓN ÓN EN PARA PARALE LELO LO Es el ca caso so cuan cuando do al me meno noss dos dos GE GE,, tr trab abaj ajan an en sim simul ultá táne neo o conectadas al mismo sistema eléctrico. 

  JUSTIFICACIÓN Dentro de la operación de equipos generadores eléctricos, el as aspe pect cto o de ma mayo yorr difi dificu cult ltad ad y qu que e pr prod oduc uce e mu much chas as de las las pérdidas operativas es el trabajo en paralelo. A pesar de estas circunstancias esta aplicación es necesaria por las siguientes razones:   Incr Increment ementar ar la capac capacidad idad de gener generació ación n existente de un sistema.    Evit Evitar ar inte interr rru upcio pcione ness del del su sumi min nistr istro o du dura rant nte e las las atenciones de mantenimiento o reparación de los equipos.    Uso de uni unidade dadess men menore oress cua cuando ndo dimen dimensio siones nes y pes pesos os impiden el empleo de una sola unidad mayor.





  su Re Redu ducc cció ión ndedeunida lo s des cost co os nore de infren vers rsió ión na por po ra lama comp co mpra ra suce cesiv siva a unlos idade s stos me meno ressinve fr ente te un una mayo yor r de capacidad capac idad igual a la pote potencia ncia final.    Eco Econo nomía mía en los costo costoss de ope operat rativo ivos, s, por los ser servic vicios ios máss simpl má simples es de los los pro progra grama mass de ma mant nten enim imien iento to y la mayor eficiencia térmica de operación.    Aba Abast stec ecer er requ requer erim imie ient ntos os de carg cargas as espe especi cial ales es por por ejemplo arranque de motores eléctricos (alta potencia de arranque por un período muy corto), trabajo con la red cubriendo cubri endo picos en hora punta, sistemas de coge cogenera neración ción,, etc. 

  CONDICIONES OPERATIVAS Las condiciones debenconfiable reunir losy grupos generadores para una operación enque paralelo eficiente son: 

  Condiciones básicas Todos los sistem sistemas as deben cumplir con: 1. 2. 3. 4.

Ten Tener er la mi misa sa ten tensió sión n en lo loss term termina inales les La mis misma ma ro rotació tación n o se secuen cuencia cia de fase fases. s. La m misma isma frec frecuenc uencia ia de gener generación ación.. Las fase sess deben estar si sin ncronizadas desfasaje).

La operación satisfactoria de los sistemas implica: 5. Rep Repart arto o equ equita itativ tivo o de la car carga. ga.

143 

(mismo

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos



Tecsup – PFR  

  Reparto de carga La ca carg rga a tien tiene e la comp compon onen ente te acti activa va y la comp compon onen ente te reactiva, react iva, la composi composición ción de ambas determ determina ina el facto factorr de potencia del sistema. 



  La carg carga a activ activa a (kW) es sum sumini inistr strada ada por el motor y se regula controlando el paso de combustible con el gobernador de velocidad.   La ca carg rga a reac reacti tiva va (k (kVA VAR) R) es sumi sumini nist stra rada da por por el gen genera erador, dor, se regu regula la vari varian ando do la corr rrie ient nte e de excitación con el AVR.

La operación en paralelo cumple con su objetivo cuando el repa repart rto o de la ca carga rga en entre tre las las un unida idade dess gene genera rado dora rass cumple con lo siguiente:





  La carga ac activa tiva y la carga rea reactiva ctiva asu asumidas midas por cad cada a unidad son proporcionales a su capacidad nominal.



  El facto factorr de potenci potencia a de cada unidad es igua iguall al factor de poten potencia cia del siste sistema. ma.

  SISTEMA AISLADO 1.

El repar reparto to de po potenc tencia ia act activa iva se ri rige ge por la lass carac característ terísticas icas de los gobernadores. Los Los gobe gobern rna adore doress con igu igual Esta statism tismo o o caída aída de velocidad (frecuencia) reparten equitativamente la carga. El gru grupo po con meno menorr caí caída da tom tomará ará may mayor or pro propor porció ción n de carga activa.

144 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Figura 4.36 Reparto de carga activa

2.

El repa repart rto o de po pote tenc ncia ia reac reacti tiva va esta esta cont contro rola lada da po porr el regulador de tensión del generador (AVR). Los Los AV AVRs Rs calib alibrrados ados con la misma isma caída ída rep epar arte ten n equi equita tati tiva vame ment nte e la carg carga. a. El gru grupo po con con me meno norr caíd caída a tomará mayor proporción de la carga reactiva.

145 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Figura 4.37 Reparto de carga reactiva



  SISTEMA CONECTADO A UNA RED RED RÍGIDA Los grupos se conectan en paralelo con una red de muy alta capa ca paci cida dad d (red (red co come merc rcia ial) l) deno denomi mina nada da tamb tambié ién n ba barr rra a infinita. Según el equipamiento se presentan 2 opciones: 1.

Co Cont ntro roll de la ca carg rga a usan usando do el gr grup upo o elec electr tróg ógen eno o con con gobernador y AVR con caída.

2.



Rep Repart arto o de la carg carga a usan usando do con contro trolad lador ores es de la Pot Potenc encia ia activa, controladores de potencia reactiva o del factor de potencia.

  Equipamiento Pa Para ra inte integr grar ar un grup grupo o elec electr tróg ógen eno o a un sist sistem ema a de trab trabaj ajo o en pa para rale lelo lo es ne nece cesa sari rio o tene tenerr la sigu siguie ient nte e información:

146 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

4. 4.1. 1.3 3

MOTO MOTOR R DI DIES ESEL EL Potencia y velocidad nominal. Gobernador y forma de control de activos. Rango de ajuste de la caída de velocidad. Rango de variación de la frecuencia.

4.1.4

GEN GENERADOR  Potencia, tensión y factor de potencia nominal. Forma constructiva, tipo de excitación.  AVR y forma de control de reactivos. Rango de ajuste de la caída de tensión. Rango de variación de la tensión. La instrumentación y protección mínima es:

4.1. 4.1.5 5

TABLE TABLERO RO DE CONT CONTRO ROLL DEL GR GRUP UPO O  Voltímetro, frecuencímetro, amperímetro, vatímetro. Relé de poten potencia cia inversa.

4.1. 4.1.6 6

TABLE TABLERO RO DE SI SINC NCRO RONIZ NIZAC ACIÓ IÓN N  Voltímetro doble, frecuencímetro doble, sincronoscopio o lámparas. Relé verificador de sincronización. El equip equipo o adici adicional onal puede ser: Relé verificador de sincronismo (sincronismo semiautomático). Relé Re lé de sinc sincro roni niza zaci ción ón,, co cont ntac acto tore ress o inte interr rrup upto tore ress mo moto to-operados (sincronización automática). Controladores de secuencia de ingreso al paralelo de acuerdo a la dem demand anda, a, con contro trolad lador ores es de imp import ortaci ación ón y exp export ortac ación ión de potencia, etc.

147 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Figura 4.38 Tablero (brazo) de sincronización 

  PROCEDIMIENTO 1.

2. 3. 4.

5.

6. 7.

La ope opera raci ción ón de la máqu máquin ina a que que in ingr gres esar ará á al Pa Para rale lelo lo sigue el mismo procedimiento inicial del equipo operado en forma individual. Se iguala igualan n ttensio ensiones nes y ffrecu recuencia encias. s. Se con conec ecta ta el ta table blero ro de sinc sincro roni niza zaci ción ón y se veri verifi fica ca el sincronoscopio. Se corrige la frecuencia del del Grupo hast sta a qu que e el sincro sin cronos noscop copio io mar marque que igu iguald aldad ad de fas fase e (ag (aguja uja en las 12:00 horas). Se ci cierr erra a el inte interru rrupto ptorr y se inici inicia a la toma de ca carga rga.. Para as asum umir ir ca carga rga ac activ tiva a se actú actúa a sobr sobre e el acel aceler erad ador or del del gobernador. Para asumir carga reactiva se actúa sobre el ajust ajustador ador de tensió tensión. n. Evaluar el factor de potencia y verificar la proporcionalidad el reparto de las cargas. Para Para fina finaliliza zarr la oper operac ació ión n reti retira rarr pro progre gresiv sivam amen ente te la carga. Desconectar el interruptor.

148 

 

Tecsup – PFR

4.2 4.2

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

DI DIAG AGNÓS NÓSTI TICO CO DE AVERÍ AVERÍAS AS 4. 4.2. 2.1 1

DE DESC SCAR ARTE TE DE FALL FALLAS AS 

  Verificaciones previas La as asoc ocia iaci ción ón de los los compo compone nent ntes es con con las las va vari riab able less de generación es: El motor diesel con la frecuencia y la potencia activa. El alternador con la tensión y la potencia reactiva. La carga con la corriente.

Figura 4.39 Instrumentos eléctricos portátiles

 Antes de proceder a la ubicación y descarte de averías pres presen enta tada dass dura durant nte e la oper operac ació ión n del del grup grupo o elec electr tróg ógen eno o inspeccionar visualmente los componentes accesibles del motor y ge gene nera rado dor. r. Así Así ta tamb mbié ién, n, disp dispon oner er de inst instru rume ment ntos os qu que e pe perm rmit ita a me medi dirr la te tens nsió ión, n, co corr rrie ient nte e y pa para ra algu alguno noss caso casoss resistencia de aislamiento por si existiera fugas, estos equipos se muestra en la figura 4.39. 1. 2.

3.

El ac acop opla lami mien ento to de debe be es esta tarr en bu buen en es esta tado do,, los pe pern rnos os y elementos de unión bien ajustados. Los Los fusibl sibles es y cond ndu ucto tore ress eléc eléctr tric icos os no debe deben n esta star abiert abi ertos os ni par parcia cialme lmente nte sec seccio cionad nados. os. Cam Cambia biarr o rep repara ararr por otros de la misma capacidad de corriente y nivel de tensión. Rea Realiza lizarr de sser er p posi osible ble e ell rec recali alibra brado do de la vvelo elocid cidad ad y d de e la tens tensió ión, n, corr correg egir ir la esta estabil bilid idad ad y reaj reajus usta tarr a los los ni nive vele less nomi nomina nale less de volt voltaj aje e y de frec frecue uenc ncia ia.. Re Recu curr rrir ir a los los

149

149 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

4. 5.

6. 7.



Tecsup – PFR  

procedimientos indicados en los manuales correspondientes. Lo Loss empa empalm lmes es y cone conexi xion ones es elé eléct ctri rica cass bien aj ajus usta tada das, s, sin sulfatació sulfa tación n y en buen estado. Limpiar, ajustar o camb cambiar. iar. Los e elem lement entos os de med medic ición ión,, pro protec tecció ción n y ma manio niobra bra d debe eben n es esta tarr gir, encambi buen buen esta tado do icar y según func funcio iona nand o . corr correc ecta tame ment nte. e. Corregir, Corre cambiar ar oes modif modificar el ndo caso caso. Ver Verifi ifica carr el b bala alanc nce e de llas as ccorr orrien ientes tes de ccarg arga. a. Co Corre rregir gir.. Determinar si la carga presenta fugas a tierra, cortocircuitos, etc. Corregir.

  Prueba de la batería del g generador enerador Con esta prueba se descarta si la avería en el alternador se encuentra en la máquina o en el AVR. 1. 2. 3. 4.

5.

6. 7.

Desconectar todas las conexiones del AVR al generador. Marcar los terminales. Ve Veri rifi fica carr los rrec ecti tifi fica cado dores res rrot otat ativ ivos os y el e ele leme ment nto o de protección, A rrancar elcambiar motor siyhay hadeterioro. cer girar a la velocidad nominal. Co Cone nect ctar ar a all bo bobi bina nado do de ccam ampo po de lla a exc excit itat atri rizz un una a fuente fue nte exte externa rna de corrie corriente nte con contin tinua ua de igu igual al val valor or que la tensión de excitación en vacío (12V us usua ualm lmen ente te en los los alte altern rnad ador ores es sin sin esco escobi billllas as). ). Considerar la polaridad. Me Medi dirr la ten tensi sión ón d de e sal salid ida a de la ar arma madu dura ra pr prin inci cipa pall de dell ge gene nera rado dorr de debe be ser ser el va valo lorr de la tens tensió ión n de vacío. Si no cumple, el generador esta averiado, inspeccionar las conexiones y los bobinados. Corregir Si ccum umpl ple, e, rrec econ onec ecta tarr el A AVR VR.. Si sse e ma mant ntie iene ne lla a fa falllla a de operación cambiar el AVR.

4.2. 4.2.2 2

FALL FALLA, A, SÍ SÍNTO NTOMA MA,, RE REMED MEDIO IO  A continuación se presenta un cuadro indicando el tipo de falla, su síntoma y las acciones a realizar.

150 

 

Tecsup – PFR

Falla El moto motorr no ar arra ranc nca a

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Síntoma Se actua actua con con el interruptor de ar arra ran n ue el moto motorr

Acción / Remedio - Comp Compro rob bar el int nter erru rupt ptor or de arra arranq nque ue,, fu fusi sib bles, es, ba bate terí rías as,, sol solenoi enoid de de co cort rte e de combustible combustibl e cableado del sistema eléctrico de de -activo, Comprobar si el esta cancelar el sistema bloqueode deprotecciones alarmas.

El moto motorr no no arr arran anca ca

El motor motor gira gira pe pero ro no se pone en marcha

- Com Compr prob obar ar si la línea línea y el filtro filtro de petr petról óleo eo tienen restricciones. - Verificar el nivel del combustible - Comprobar si el sistema de protecciones esta activo, cancelar el bloqueo de alarmas. - Comprobar carga de las baterías, estado del solenoide de corte de combustible - Purg Purgar ar el aire del sistema de combustib combustible. le. - Ver Verifi ificar car si hay tensió tensión n generad generada, a, alguno algunoss sistemas de arranque están alimentados por la tensió tens ión n enerad enerada. a.

El moto motorr se pa para raliliza za

Se Señal ñaleratura de alta alta Tem eratur a

- Verificar si no esta con sobrecarga el equipo - Verificar si hay obstrucciones del radiador - Ver el ajuste de las fajas del ventilador - Con Con el motor enfr nfriado ver el niv nivel del refrigerante - Purgar el sistema de enfriamiento - Verificar calibraciones de válvulas - Verificar fuga de aire del sistema de postenfriado. - Veri Verifi fica carr el sens sensor or de pr prot otec ecci cion on de al alta ta temperatura - Ver Verif ific icar ar la tempe tempera ratu tura ra de dell ambie ambient nte e de o era eració ción n

El motor motor se para paraliliza za

Señal Señal de baja baja Pr Presi esión ón - Comprob Comprobar ar el nivel nivel del aceite aceite - Veri Verifi fica carr el ce cens nsor or de prote rotecc cciión de ba baja ja presión - Ver Verifica ficarr si hay hay diluci ución del ac acei eitte por contaminación

El moto motorr se pa para raliliza za

Se Señal ñal de sobr sobre e velocidad

- Verificar estado del gobernador de velocidad.

El motor no mantiene la car a

- Cae la velocidad con la car a conectada conectada - Oscil Oscila a la frecuencia enerada

- Verifi Verificar car el fi filtr ltro o de aire aire o restri restricci cciones ones del sistema de admisión. - Verificar el fltro de combustible u obstrucciones en la línea. - Comprobar la magnitud de la carga - Verifi Verificar car estado estado de inyect inyector ores es y calib calibrac ració ión n de válvulas. - Verificar estado del gobernador del motor.

151

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

No hay tensión generada

- Gira el motor correctamente - El voltímet voltímetro ro marca 0.

Tecsup – PFR  

- Verificar estado del voltímetro - Verific Verificar ar fusibl fusibles es del del sistema sistema de excitac excitación ión del del enerado eneradorr - Verificar estado del generador y del regulador de tensión. - Prueba con batería del generador

 Alta tensión generada El voltímetro voltímetro marca mas de la tensión nominal

- Verificar estado del voltímetro

- Desc Descon onec ecta tarr el int inter erru rup pto torr y ver verif ific icar ar la tensión en los bornes del generador - Ve Veri rifi fica carr si la carg carga a cone conect ctad ada a co cont ntie iene ne condensadores - Verificar estado del generador y del regulador de tensión. - Prueba con batería del generador Baja tensión tensión generada generada El voltímet voltímetro ro marca

- Verificar estado del voltímetro

menos de la tensión nominal - Verificar si esta en sobrecarga. Cortocircuitos - Desc Descon onec ecta tarr el int inter erru rup pto torr y ver verif ific icar ar la tensión en los bornes del generador - Verificar estado del generador y del regulador de tensión. - Prueba con batería del generador Tensión generada fluctuante (oscila)

El voltímetro marca tensión oscilante

- Verificar estado del voltímetro - Verificar la magnitud de la carga - Verificar el tipo de carga, motores eléctricos, compresores - Comprobar el nivel de aislamiento. - Verificar estado del generador y del regulador de tensión. - Prueba con batería del generador

4.3 4.3

MANT MANTEN ENIM IMIE IENT NTO O El mantenimiento de los grupos electrógenos tiene por objetivos:   Conservar la capacidad nomina nominall de generación (Estado teórico). teórico).    Ga Gara ran ntiza tizarr la disp dispon oniibili bilida dad d de los equ equipo ipos mi mini nimi miza zan ndo las las paralizaciones.    Asegur Asegurar ar la integ integridad ridad de los equipos, sala de máquinas y operadores. operadores.    Dismin Disminuir uir los costos de la gener generación ación eléc eléctrica trica por estos grupos grupos.. 

152 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

En la org organi anizac zación ión del man manten tenimi imient ento o es nec necesa esario rio el int interc ercamb ambio io de info inform rmac ació ión n co con n las las área áreass co comp mpro rome meti tida dass qu que e us usua ualm lmen ente te son: son: Mantenimiento, Producción y Logística. La información a considerar es:   

  Reporte de inspección o evalu evaluación ación - recorrido horario horario..

                           

Historia de a atenciones tenciones de mantenimiento. Orden de trabajo. Manuales de operac operación. ión. Manuales de taller. Listad Listados os de pa partes. rtes. Inventario de repuestos y materiales procesivo procesivos. s. Inventario de herramie herramientas. ntas. Catálo Catálogo go de servicio de terce terceros. ros. Repor Reporte te de pruebas y ensa ensayos. yos. Hojas de costos.

4.3.1 4.3 .1

PLA PLANIF NIFICA ICACIÓ CIÓN N Y ADMINIS ADMINISTRA TRACIÓ CIÓN N 

  Planificación del del Mantenimiento Mantenimiento De acuerdo a la inspección (recorrido horario) y evaluación del grupo electrógeno se define la clase de atención entre:   Mantenimiento Preventivo.    Mantenimiento Correctivo. 

Segú egún el caso aso se pr pro ogr gram ama a las las tare tareas as,, los los pla plazos, zos, los los recursos, las pruebas, las correcciones y los costos.

Tareas Se genera la Orden de trabajo donde se indica:   El diagnós diagnóstico tico o motivo pr princip incipal al de la aten atención. ción.    El pe pers rson onal al;; supe superv rvis isor or,, técn técnic ico o me mecá cáni nico co,, técn técnic ico o electricista, ayudantes.    Herramienta Herramientass conv convenci encionale onales, s, herra herramient mientas as espec especiales, iales, instrumentos.    Repuestos, consu consumibles, mibles, materiales procesivos.    Lugar de atención atención,, izaje, facilidades de la instalación. 

Plazos Se determina el Cronograma de acuerdo a las actividades y el período de paralización.

Recursos

153 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Pe Pers rson onal al prop propio io,, se serv rvic icio ioss de terc tercer eros os,, exis existe tenc ncia iass de almacén, facilidades de la instalación, recursos monetarios, información técnica.

Pruebas Regula Regu laci cion ones es,, ca calilibra braci cion ones es.. En Ensa sayo yoss en va vací cío, o, a carg carga a parcial, a plena carga. Medición de variables de operación, de generación. Correcciones, reportes.

Costos De los rec recurs ursos, os, del man manten tenimi imient ento, o, de las par parali alizac zacion iones. es. Previsiones posteriores al mantenimiento. 

  Administración Realiz Real iza a el se segu guim imie ient nto o de las las tare tareas as plan planif ific icad adas as en la ejecución del Mantenimiento, sus funciones son:

Prepara Las Las orde ordene ness pa para ra la insp inspec ecci ción ón y eval evalua uaci ción ón del del grup grupo o electrógeno. Elabora la Orden de trabajo del mantenimiento, calcula los recursos, fija los plazos y pone a disposición los repuestos, consumibles y materiales procesivos.

Controla La adjudicación del personal y les distribuye las actividades.  Verifica el estado Real y los avances. Verifica la existencia y el suministro de repuestos y materiales. Verifica el avance de terceros, terce ros, controla la segu seguridad ridad del perso personal nal y los costos.

 Asegura La calidad, calidad, los plazos y los costos del manteni mantenimien miento. to. De ser el cas caso o y mod modifi ifica cando ndo la pla planif nifica icació ción n dis dispon pone e las med medida idass correctivas cuando hay una desviación entre el estado real y el teórico de los resultados y de los avances.

154 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

4. 4.3. 3.2 2

CL CLAS ASIF IFIC ICAC ACIÓ IÓN N 

  Mantenimiento Preventivo Es el conju conjunto nto de accio acciones nes pla planif nifica icadas das de ma manten ntenimie imiento nto que se realizan sobre los grupos electrógenos. Se establecen los períodos de tiempo y las actividades por atención. El mantenimiento preventivo puede ser: 

  Rutinario  Actividades simples y repetitivas realizadas en forma siste sistemá máti tica ca co como mo in insp spec ecci ción ón,, limp limpie ieza za,, lu lubr bric icac ació ión, n, ajustes.



  Planificada Se programan:

 ACTIVIDADES En el motor: Reemplazo de consumibles; filtros, lubricantes, aditivos. Reemplazo Reemp lazo de repue repuestos stos de desgast desgaste, e, empaqu empaquetadu etaduras, ras, sellos, retenes, cojinetes. Servic Ser vicio io a los com compon ponent entes; es; bom bomba ba de in inyec yecció ción, n, tur turbo bo cargador. Regula Reg ulacio ciones nes de iny inyect ectore ores, s, rec recali alibra bracio cione ness de luc luces es de válvulas.

En el alternador: Lubricación de cojinetes. Rebarnizado de bobinados. RECURSOS Personal calificado; mecánico, electricista. Dispo Disponi nibi bililida dad d de ma mate teri rial ales es pr proc oces esiv ivos os;; tela tela esme esmeri ril, l, trapo, solventes, pegamentos. Lugar de la atención; facilidades de izaje, instalaciones de prueba.

Los plazos Criticidad o grado de importancia del equipo dentro del proceso productivo.

155 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Período Períod o de parali paralizació zación n determinado por el área usuar usuaria. ia.

La información Se prepara: La Orden de trabajo, la secuencia del mantenimiento, los procedimientos e instrucciones. El Plan de trabaj trabajo: o: descripció descripción, n, equipo especi especial, al, material y su cantidad. Formatos Forma tos de regist registro ro de la ejecució ejecución n de activ actividade idades. s. Formato de pruebas en vacío, con carga. 

  Mantenimiento Predictivo Se ba basa sa en el mo moni nito tore reo o regu regula larr de los los pará paráme metr tros os de operación de los grupos generadores mediante instrumentos que que cont contro rola lan n es esen enci cial alme ment nte e el esta estado do de oper operat ativ ivida idad d decidié dec idiéndo ndose se la int interv ervenc ención ión del equ equipo ipo cuand cuando o los niv nivele eless de medición discrepan de los valores referenciales. Se aplican preferentemente las técnicas siguientes: 

  Análisis vibracional El nivel de vibración es inherente a toda máquina y a todo compon com ponent ente, e, un inc increm rement ento o impl implica ica ano anorma rmalid lidad ad en su operación.



  Ferrografía  Analiza las partículas de desgaste, tomadas de las muestras de aceite lubricante.



  Termografía  Analiza los espectros gráficos de la medición infrarroja de temperatura.



  Ultrasonido Us Usad ado o para para me medi dirr los los espe espeso sore res, s, perm permit ite e cont contro rola larr el desgaste de los materiales y proyectar el estimado de la vida útil remanente en las piezas evaluadas.



  Mantenimiento Correctivo Es el mantenimiento que se realiza cuando es evidente el deterioro deteri oro de la máquina.

156 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  

Se presentan 2 casos: 

  Planificado Se corrige después de detectada la avería, la ejecución de la atención una programación ejemplo recuperac recu peración iónobedece del nivelade aislam aislamiento iento de unpor alternado alternador. r. la



  Emergencia La máquina paraliza y la única alternativa es intervenir en el grupo electrógeno, por ejemplo la picadura del panal de un radiador.

4.3. 4.3.3 3

PROG PROGRA RAMA MA DE MANT MANTENI ENIMIE MIENT NTO O Las diferentes acciones que se llevan a cabo en el mantenimiento son: 

  INSPECCIÓN Y EVALUACIÓN Utiliza izando medios sensit sitivos (vist ista, oído, tac actto), herramientas, instrumentos.    Del motor, gene generador, rador, table tablero ro de contr control ol y auxiliare auxiliares. s.    De las instal instalaci acione oness par para a det determ ermina inarr en ellos ellos su est estado ado Real. 

  Conservación Para mantener el estado teórico aplicando la información reco recogi gida da de la in insp spec ecci ción ón y real realiz izan ando do acti activi vida dade dess pe peri riód ódic icas as co como mo rell rellen enar ar flui fluido dos, s, lubr lubric icar ar,, limp limpia iar, r, cambiar, calibrar, regular, reajustar.



  Reparación Para alcanzar el GE del estado real al estado teórico. Las tareas se determinarán de acuerdo a la evaluación y las reco recome mend ndac acio ione ness de los los fabr fabric ican ante tess del del mo moto tor, r, del del ge gene nera rado dor. r. La rest restau aura raci ción ón en algu alguno noss caso casoss será será plan planif ific icad ada a y en otro otross caso soss son son corr correc ecccio ion nes de emergencia. Entre las planificadas tenemos;

  En el mo moto tor: r: De Desc scar arbo boni niza zado do o repa repara raci ción ón de la part parte e superior, reparación integral (overhaul).    En el gener generador: ador: Recu Recuperac peración ión del aislamien aislamiento, to, cambio de cojinetes.



157 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

Todas est Todas estas as acc accion iones es se dist distrib ribuye uyen n en act activi ividad dades es las cuales normalmente se tabulan en formatos que guía la ejecución del mantenimiento. 

  OPERACIÓN CONTINUA Tomar como referencia el siguiente cuadro:

PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE GRUPO ELECTRÓGENO OPERACIÓN CONTINUA Empresa : Denom Deno minación inación : Marca : Modelo: No. de Serie : No.

DESCRIPCIÓN ACTIVIDAD Diario

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

50

Motor    X Verificar Verificar goteo, goteo, fugas fugas de de aceit aceite e y niv nivel el de aceite   Cambio Cambio fil filtro tro aceite aceite   Cambio Cambio aceite lu lubrican bricante te   X Verificar Verificar got goteo, eo, fugas fugas y niv nivel el del refirg refirgerant erante e   Verificar Verificar y lilim mpiar restricciones restricciones radiado radiador  r    Cambio Cambio refrigerant refrigerante e   Cambi Cambio o fil filtro tro aire aire Verificar fugas fugas de petróleo petróleo en línea línea de alim alimentación entación   X   X Drenar sedimen sedimentos tos y agua de filtros petról petróleo eo   Cambio Cambio fil filtros tros pet petróle róleo o   Aj Ajustar ustar luces de válvul válvulas as Regular Regular presi presión ón atomizaci atomización ón iny inyectores ectores Verificar Verificar juego uego axial axial y rad radial ial de turbocarg turbocargador  ador  Verificar alternador ternador carga de batería Verificar Verificar y aju ajustar star faja ass del ven ventil tila ador  dor  Verificar Verificar nivel nivel y densid densidad ad del del ele electról ctrólito ito de de bat batería ería   Verificar indicadores indicadores de presión, temperatu temperatura ra   Verificar Verificar interru interrupt ptores ores de protección protección y al alarm arma a   Verificar Verificar motor arrancador  arrancador  Verificar Verificar cableado eado Mantenim Mantenimiento iento mayor Descarbonizado Mantenim Mantenimiento iento mayor Int Integral egral - Overhaul Overhaul Generador  Verificar Verificar aislam aislamien iento to Recuperación Recuperación del aisl aislam amien iento to Cambio Cambio de cojinet cojinetes es Grupo electrógeno Revisión Revisión de fusible fusibless d de e tabl tablero ero Aj Ajuste uste de de conexion conexiones, es, instrumen instrumentos, tos, relés d de e table ero ro Verificar montaj montaje y anclajes es   Limpie Limpieza za general general del conju unto nto

PERÍODO ( Horas ) 250 1000 2000

X

X X X X X

X

X X

X X X

X X X X X X X X X X X X X

X X X X X X X X X X X X X

X X X X X X X X X X X X X

X X X X X X

X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X X

X X X X X X X

 

  X X

X X

10000

X X X X X X X X X X

 

   

5000

     

X

 

X

X

 

X

 

X X

    X

X

X

X

X

X

X X X X

X X X X

158 

 

Tecsup – PFR

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos  



  OPERACIÓN DE EMERGENCIA Tomar como referencia el siguiente cuadro:

PROGRAMA DE MANTENIMIE MANTENIMIENTO NTO PREVENTIVO PREVENTIVO DE GRUPO ELECTRÓGENO OPERACIÓN OPERACI ÓN DE EMERGENCIA EMERGENCIA Empresa : Empresa Denominación Denomin ación : Marca : Modelo: No. de Serie : No.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

DESCRIPCIÓN ACTIVIDAD

Motor    Verificar Verificar got goteo, eo, fug fugas as aceite y niv nivel el aceite   Cam Cambi bio o filtro filtro aceite aceite   Cambio Cambio aceite lubrican lubricante te Verificar Verificar got goteo, eo, fug fugas as y niv nivel el del refrigeran refrigerante te   Verificar, Verificar, limp limpiar iar restriccion restricciones es radiad radiador  or  Cam Cambi bio o refrige refrigeran rante te Cam Cambi bio o filtro filtro aire Verificar Verificar fu fugas gas p petról etróleo eo en línea línea de alimen alimentación tación   Drenar sediment sedimentos os y agu agua a de filtros filtros p petról etróleo eo   Cambio Cambio filtros filtros petról petróleo eo Aju Ajustar star luces luces vválvu álvulas las Regular Regular presión presión at atomi omización zación iny inyectores ectores Verificar Verificar ju uego ego a axial xial y radial radial de turbocarg turbocargador  ador  Verificar Verificar al altern ternador ador carga de de batería batería Verificar Verificar y aju ajustar star faja ass de dell vent ventililador  ador  Verificar Verificar ni nivel vel y densid densidad ad d del el elect electróli rólito to d de e batería batería Verificar indicadores indicadores de presión, temperatura temperatura   Verificar Verificar int interrup erruptores tores de p protección rotección y al alarma arma  

1

2

3

PERÍODO ( Meses ) 4 5 6 7 8 9

X

X

X

X

X

X

X  

X

X

X

X X

X X

Fuente: Grupos Electrógenos TECSUP (virtual).

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

X X

X X

X X

X X

X X

X X X X X

X X

X X

X X

X X

X X

    X X

X X

X X    

        X X

19 Verificar Verificar mot motor or arrancador  arrancador      20 Verificar Verificar cabl cableado eado Generador  21 Verificar Verificar aislam aislamient iento o 22 Lubricación Lubricación de colj coljin inetes etes Grupo electrógeno   X 23 Revisión Revisión de de fusib fusibles les de tablero ero 24 Aju Ajuste ste de conexiones, instrum instrumentos, entos, relés relés de tablero tablero 25 Verificar Verificar m mont ontaje aje y anclaj anclajes es   S 26 Pruebas Pruebas de operaci operación ón   X 27 Limpiez Limpieza a general general del conj conjun unto to

S   Frecuencia semanal

X X X X X

10 10 11 12

X X

  X X

X X

X X

X X

X X

 

X X

  X

X

X

X

X X

X

X

X

X

X

  S X

S X

S X

S X

S X

S X

S X

S X

  S X

S X

X X X X X X X X X X X X X X X X X X

X X X S X

159 

 

Mantenimiento de Sistemas Electromecánicos

Tecsup – PFR  

 ANOTACIONES ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. .............................................................................................................................