indice

PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA

1.Clasificación de las maquinas eléctricas1.1 Clasificacion por su uso

A. GeneradoresB. MotoresC. Convervidores electromecánicosD. Compensadores electromagnéticosE. Amplificadores electro mecánicosF. Convertidores electromecánicos de señales

1.2 Clasificacion por tipo de corriente y por su funcionamientoA. Transformadores B. maquinas de inducciónC. maquinas sicronasD. maquinas colectorasE. maquinas de c.c.

1.3 clasificacion por nivel de potenciaA. micro maquinasB. De pequeña potenciaC. De potencia media D. De gran potencia

1.4 Clsificacion por frecuencia de giro (velocidad)2.Generador elemental. Características de funcionamiento

2.1 altendor2.2 inductor2.3 rotor2.4 inducido

3.Generador monofásico, trifásico de corriente alterna

4.Principales aspectos constructivos1. Estator

2. Rotora) Rotor jaula de ardillab) Rotor bobinado

5.Perdidas y rendimiento

6.Grupo electrógeno, su aplicación a la industria6.1 Clasificación de los grupos electrógeno

a) De acuerdo al tipo de combustibleb) De acuerdo a su instalaciónc) Por su operaciónd) Por su aplicación

6.2 tipos de grupos electrógenosa) grupos electrógenos manualesb) los grupos electrógenos semiautomáticosc) los grupos automáticos (A.T.S.)d) Los grupos electrógenos automáticos para/sincronía/pcak

shaving

1 .CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS1.1. CLASIFICACIÓN POR USOSLas máquinas eléctricas de acuerdo a sus usos se dividen en:A. Generadores.- Transforman la energía mecánica en eléctrica. Se instalan enlas centrales eléctricas (CC.EE.) y en los diferentes equipos de transportecomo autos, aviones, barcos, etc. En las CC.EE. los generadores sonaccionados mecánicamente mediante turbinas que pueden ser a vapor ohidráulicas; en los equipos de transporte mediante motores de combustióninterna o turbinas a vapor. En una serie de casos los generadores se usancomo fuente de energía para equipos de comunicaciones, dispositivosautomáticos, de medición, etc.B. Motores.- Son equipos eléctricos que transforman la energía eléctrica enenergía mecánica; sirven para accionar diferentes máquinas, mecanismos ydispositivos que son usados en la industria, agricultura, comunicaciones, y enlos artefactos electrodomésticos. En los sistemas modernos de control los

motores se usan en calidad de dispositivos gobernadores, de control, comoreguladores y/o programables.C. Convertidores electromecánicos.- Transforman la c.a. en c.c. y viceversa,variando la magnitud de tensión (V), tanto de c.a. como c.c., frecuencia (f),número de fases y otros. Se usan ampliamente en la industria aunque en lasúltimas décadas ha disminuido su demanda debido al uso de los conversoressemiconductores (dispositivos electrónicos de potencia).D. Compensadores electromecánicos.- Generan o absorben potencia reactiva(Q) en los sistemas eléctricos de potencia para mejorar los índicesenergéticos (el factor de potencia ϕ, niveles de tensión) en las interconexionesy los centros de carga.E. Amplificadores electromecánicos.- Se usan para el control de equipos degran potencia, mediante señales eléctricas de pequeña potencia, que sontransmitidos a los devanados de excitación (control). Su uso también hadisminuido.F. Convertidores electromecánicos de señales.- Generan, transforman yamplifican diferentes señales. Se diseñan y proyectan en forma demicromotores y lo usan ampliamente diferentes equipos

1.2. CLASIFICACIÓN POR TIPO DE CORRIENTE Y POR SU FUNCIONAMIENTOPor el tipo de corriente se dividen en máquinas de c.a. y de c.c. Las máquinas endependencia de su funcionamiento y de su sistema magnético (núcleo) se dividenen transformadores, máquinas de inducción, máquinas síncronas y máquinascolectoras.A. Transformadores.- Se usan ampliamente para la variación de tensión. En lossistemas de transmisión, distribución y utilización, en los rectificadores decorriente, en la automática y la electrónica.B. Máquina de inducción.- Se usan como motores trifásicos, habiendo tambiénmonofásicos. La simpleza de su diseño y su alta confiabilidad permiten su usoen diferentes campos de la ingeniería. En los sistemas de regulaciónautomática. (SRA) se usan ampliamente motores de control mono y bifásico,taco generadores así también como selsynes.C. Máquinas síncronas.- Se usan como generadores de c.a. de frecuenciaindustrial (50 ó 60 Hz) en las CC. EE., así como generadores de altafrecuencia (en los barcos, aviones, etc.). En los sistemas de mando eléctricode gran potencia se usan motores síncronos. En los dispositivos automáticosse usan máquinas síncronos de histerésis, con imanes permanentes, de pasoy otros.D. Máquinas colectoras.- Se usan muy rara vez y sólo como motores. Tienenun diseño complejo y exigen muy buen mantenimiento.E. Máquina de C.C..- Se usan como generadores y motores en los sistemas demando eléctrico que requieran flexibilidad en la regulación de velocidad: en losferrocarriles, en el transporte marítimo, en laminadores, en grúas; también encasos cuando la fuente de energía eléctrica son baterías acumuladoras.Los generadores de c.c. frecuentemente se usan para el suministro de energía a

dispositivos de comunicaciones, el transporte (aviones, trenes, buques), paracargar baterías. Sin embargo ahora son reemplazados por generadores de c.a.,que funcionan conjuntamente con rectificadores de estado sólido(semiconductores).1.3. CLASIFICACIÓN POR NIVEL DE POTENCIAEn función a la potencia que absorben o generan las máquinas, se dividen enmicro máquinas, motores de pequeña, media y gran potencia.A. Micro máquinas.- Cuya potencia varía de décimas de watt hasta 500 w. Estasmáquinas trabajan tanto en C.A. como en C.C., así como a altas frecuencias(400 - 200 Hz).-B.De pequeña potencia.-. 0.5 - 10 kW. funcionan tanto en c.a. como en c.c. y, enfrecuencia normal (50 - 60 Hz ó más).- De potencia media.- 10 kW hasta varios cientos de kW.- De gran potencia.- Mayor de 100 kW. Por lo general las máquinas de media ygran potencia funcionan a frecuencia industrial.1.4. CLASIFICACIÓN POR FRECUENCIA DE GIRO (VELOCIDAD)Se dividen en :De baja velocidad : con velocidad menor de 300 r.p.m.;De velocidad media : (300 - 1500 r.p.m.);De altas velocidades : (1500 - 6000 r.p.m.);De extra altas velocidades: (mayor de 6000 r.p.m.).Las micro máquinas se diseñan para velocidades de algunos r.p.m. hasta 6000r.p.m.

2.Generador elemental de corriente alterna:

2.1 el alternador

Los generadores de corriente alterna o alternadores son máquinas que transforman energía mecánica, que reciben por el rotor, en energía eléctrica en forma de corriente alterna. La mayoría de alternadores son máquinas de corriente alterna síncrona, que son las que giran  a la velocidad de sincronismo, que está relacionada con el nombre de polos que tiene la máquina y la frecuencia de la fuerza electromotriz. Esta relación hace que el motor gire a la misma velocidad que le impone el estátor a través del campo magnético. Esta relación viene dada por la expresión:

Donde f es la frecuencia a la cual esta conectada la máquina y P es el numero de pares de polos.

2.2 Inductor

Inductor es el que crea el campo magnético 

2.3 El rotor, es la Parte móvil que gira dentro del estátor El rotor contiene el sistema inductor y los anillos de rozamiento, mediante los cuales se alimenta el sistema inductor. En función de la velocidad de la máquina hay dos formas constructivas.

Rotor de polos salidos o rueda polar: Utilizado para turbinas hidráulicas o motores térmicos, para sistemas de baja velocidad.

Rotor de polos lisos: Utilizado para turbinas de vapor y gas, estos grupos son llamados turboalternadores. Pueden girar a 3000, 1500 o 1000 r.p.m. en función de los polos que tenga.

2.4 Inducido

el inducido que es el conductor atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético.

El inducido o estator es donde se encuentran unos cuantos pares de polos distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por un bobinado en torno a un núcleo de material ferromagnético

Parte fija exterior de la máquina. El estátor está formado por una carcasa metálica que sirve de soporte. En su interior encontramos el núcleo del inducido, con forma de corona y ranuras longitudinales, donde se alojan los conductores del enrollamiento inducido.

La rotación del inductor hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, se haga variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él una corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina.

Modelización del funcionamiento de un generador

El alternador es una máquina eléctrica rotativa síncrona que necesita de una corriente de excitación en el bobinaje inductor para generar el campo eléctrico y funcionar. Por lo tanto su diagrama de funcionamiento es el siguiente:

Diagrama de funcionamiento del alternador

Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa.

Un alternador es un generador de corriente alterna que funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía. En el mundo se utilizan alternadores con

una frecuencia de 50 (Europa,.. ) o 60 Hz(Brasil, Estados Unidos, ...), es decir, que cambia su polaridad 50 o 60 veces por segundo.

Para generar el campo magnético, hay que aportar una corriente de excitación (Ie) en corriente continua. Esta corriente genera el campo magnético para conseguir la corriente inducida (Ii) que será corriente alterna.Los alternadores están acoplados a una máquina motriz que les genera la energía mecánica en forma de rotación. Según la máquina motriz tenemos tres tipos:

Máquinas de vapor: Se acopla directamente al alternador. Generan una velocidad de giro baja y necesitan un volante de inercia para generar una rotación uniforme.

Motores de combustión interna: Se acoplan directamente y las características son similares al caso anterior.

Turbinas hidráulicas: La velocidad de funcionamiento tiene un rango muy amplio. Estos alternadores están diseñados para funcionar bien hasta el doble de su velocidad de régimen.Excitatriz de los alternadores

Los alternadores necesitan una fuente de corriente continua para alimentar los electroimanes  que forman el sistema inductor. Por eso, en el interior del rotor se incorpora la excitatriz.La excitatriz es la máquina encargada de suministrar la corriente de excitación a las bobinas del estátor, parte donde se genera el campo magnético. Según la forma de producir el flujo magnético inductor podemos hablar de:

Excitación independiente. La corriente eléctrica proviene de una fuente exterior.

Excitación serie. La corriente de excitación se obtiene conectando las bobinas inductoras en serie con el inducido. Toda la corriente inducida a las bobinas del rotor pasa por las bobinas del estátor.

Excitación shunt o derivación. La corriente de excitación se obtiene conectando las bobinas del estátor en paralelo con el inducido. Solo pasa por las bobinas del estátor una parte de la corriente inducida.

Excitación compound. En este caso las bobinas del estátor están conectadas tanto en serie como en paralelo con el inducido. 

Efectos del funcionamiento de un alternador

Cuando un alternador funciona conectado a un circuito exterior se crean corrientes inducidas que nos generan los siguientes efectos:

Caída de tensión en los bobinajes inducidos: La resistividad que nos presentan los conductores hace que tengamos una caída de tensión.

Efecto de reacción en el inducido: El tipo de reacción que tendremos en el inducido dependerá de la carga conectada:o Resistiva: Tenemos un incremento en la caída de tensión interna

y una disminución de la tensión en los bornes de salida.o Inductiva: Aparece una caída de tensión importante en los bornes

de salida.o Capacitiva: Disminuye la caída de tensión interna y eleva mas el

valor de la tensión de salida en los bornes de salida. Efecto de dispersión del flujo magnético: Hay líneas de fuerza

que no pasan por el inducido, se pierden o llegan al siguiente polo. Cuanto más alta sea la corriente del inducido, más pérdidas por dispersión nos encontramos.

3.generador monofásico,trifásico de corriente alternaGenerador de Corriente Alternada¿Qué es un Generador?Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M.).Se clasifican fundamentalmente en:• Primarios: Convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente.• Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente.Este generador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo.LA FORMA COMO TRABAJAN LOS GENERADORESPara estudiar la forma en como convierten los generadores la energía mecánica en energía eléctrica, se puede usar la siguiente figura, que representa un generador elemental, en donde el campo magnético

principal viene de un par de imanes permanentes. obsérvese que la cara del polo norte se encuentre enfrente de la cara del polo sur, la forma curvada de los polos produce el campo más intenso. La bobina de la armadura esta devanada sobre el rotor, cada extremo de esta bobina esta fijo a su propia banda metálica, estas bandas se llaman anillos rozantes y es donde aparece el voltaje generado.GENERADOR DE CORRIENRE MONOFASICA:Voltaje de salida monofásico. Un generador que tiene un voltaje de salida monofásico, se lo denomina generador monofásico. Este voltaje de salida se obtiene con un conjunto de bobinas de armadura en el estator, si se trata de un generador monofásico de dos polos; entonces, se dice que estos polos son Norte y Sur con conductores que son parte de los conductores de armadura continuos y que llenan las ranuras del estator.Las ranuras están separadas mecánicamente y eléctricamente por 180º, de modo que cuando el flujo proveniente del polo norte intercepta el lado A(1) del conductor, el flujo que retoma al polo sur intercepta al lado A(2) del conducto, obteniéndose como resultado la generación de un pico de voltaje entre A(1) y A(2). Cuando los polos norte y sur están perpendiculares con respecto al plano de los conductores A (1) y A (2), no hay líneas de fuerzas que intercepten los conductores y, entonces la diferencia de voltaje entre A (1) y A (2) es cero. Cuando el rotor completa una revolución (360º) se dice que ha completado un ciclo. Su voltaje oscila en 137-220-230 voltiosPARTES DE UM GENERADOR MONOFASICOGENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICO:

CONCEPTO.-Se define la corriente alterna polifásica como un conjunto de corrientes

monofásicas idénticas en amplitud y frecuencia pero desfasadas entre sí una fracción

Entera de vuelta. Así podemos hablar de corriente bifásicas (2 fases), trifásicas (3 fases),tetrafásicas (4 fases), y así sucesivamente, según el número de fases. Cada una de lasCorrientes se transporta por un conductor independiente. El desfase que existe entre estasCorrientes viene dado por:

Ф¿ 360o

n=2πnrad Donde Ф es el desfase

Donde n es el número de fases

Para un generador trifásico, se deben tener tres bobinas de armadura que están desplazadas entre si 120º, a cada una de las bobinas o grupos

de bobinas se los denomina Fase, de manera que se designan tres fases como: Fase A, Fase B y Fase C. Su voltaje oscila entre (440-500- 525) voltios

DIFERENCIA ENTRE GENERADOR MONOFASICO-TRIFASICO

Los transformadores de potencia importante y fundamentalmente los de distribución son siempre trifásicos. Se puede obtener energía monofásica de ellos en forma simple de acuerdo al tipo de conexión. Los generadores monofásicos se utilizan para pequeños grupos electrógenos con fines de electricidad generalmente doméstica o para casos de emergencias. 

Constructivamente son parecidos difiriendo en los bobinados del inducido - estator - que estarán conectados para salida monofásica. Obviamente los generadores monofásicos saldrán con dos líneas - vivo y neutro - y los trifásicos con las tres fases + neutro - 4 líneas

APLICACIONES DE LOS GENERADORES MONOFASICOS –TRIFASICOS:MONOFASICOS.- Son más utiliza sados en la área domestica por su economía y por qué no hace falta mucha potencia potencia para los aparatos eléctricos. (Ventilador, televisión, licuadora, etc.)TRIFASICOS.- Son utilizados mayormente en la zona industrial donde existen equipos que necesitan mayor intensidad de corriente eléctrica (ascensores grandes, Escaleras eléctricas, maquinaria pesada, etc.)

4 características constructivas 1. estator

Es la parte fija del motor. Esta constituido por una carcasa en la que esta fijada una corona de chapas de acero de calidad especial provistas de ranuras. Los bobinados están distribuidos en estas ranuras y forman un conjunto de bobinas desfasadas entre sí 120º. Cada una de lasbobinas se conecta a una de las fases de un sistema trifásico y dan lugar a un campo magnético giratorio:

2 rotor Él es la parte móvil del motor. Esta situado en el interior del estator y consiste en un acoplamiento de chapas de acero que forman un cilindro solidario con el árbol del motor. El rotor del motor trifásico es atravesado por el campo giratorio engendrado en el estator. El arrollamiento rotórico puede ejecutarse como el estatórico en forma repartida, con las bobinas unidas en serie (rotor bobinado o con anillos rozantes); o también a base de barras (rotor de jaula o en cortocircuito). Estas barras, de aluminio inyectado a

presión (las aletas de refrigeración hechas en la misma operación hacen masa con el rotor) están conectadas en paralelo y al mismo tiempo puestas en cortocircuito por medio de dos aros extremos. En uno y otro caso queda el arrollamiento rotórico en cortocircuito una vez el motor está en servicio. Igual que en el secundario de un transformador, en el arrollamiento rotórico se induce también una f.e.m., la cual, por estar éste cerrado sobre sí mismo, da lugar a la circulación de una corriente rotórica. La acción conjunta del campo giratorio y del campo debido a la corriente rotórica determina, como en todos los motores, un par de giro. Éste par arrastra al rotor en el sentido de rotación del campo giratorio y le comunica una velocidad muy próxima a la de sincronismo. Una vez el motor puesto en marcha se induce en el rotor, además de la tensión de reposo, una contratensión producida por el movimiento de los conductores rotóricos en el campo giratorio. Con el motor en servicio, la tensión rotórica efectiva equivale pues solamente a la diferencia entre las dos anteriores. Si el rotor llegase a girar a la velocidad de sincronismo es evidente que ambas tensiones serían iguales (en magnitud), con lo cual la tensión rotórica efectiva resultaría nula. En tal caso no circularía tampoco corriente alguna por el rotor y desaparecería el par de giro. El motor trifásico funciona, pues, siempre algo rezagado con respecto a la velocidad de sincronismo: se dice que desliza. La diferencia entre esta última y la velocidad real del motor constituye la velocidad relativa de éste con respecto al campo. El motor trifásico es, por consiguiente, esencialmente asíncrono. A medida que la carga aumenta y con ella la corriente rotórica, va disminuyendo el numero de revoluciones.

a. rotor jaula de ardilla Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comúnmente en un motor de inducción de corriente alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos y barras y la rueda de un hámster (ruedas probablemente similares existen para las ardillas domésticas). La base del rotor se construye de un apilado hierro de laminación. El dibujo muestra solamente tres capas de apilado pero se pueden utilizar muchas más.Los devanados inductores en el estator de un motor de inducción instan al campo magnético a rotar alrededor del rotor. El movimiento relativo entre este campo y la rotación del rotor induce corriente eléctrica, un flujo en las barras conductoras. Alternadamente estas corrientes que fluyen longitudinalmente en los conductores reaccionan con el campo magnético del motor produciendo una fuerza que actúa tangente al

rotor, dando por resultado un esfuerzo de torsión para dar vuelta al eje. En efecto el rotor se lleva alrededor el campo magnético pero en un índice levemente más lento de la rotación. La diferencia en velocidad se llama "deslizamiento" y aumenta con la carga. A menudo, los conductores se inclinan levemente a lo largo de la longitud del rotor para reducir ruido y para reducir las fluctuaciones del esfuerzo de torsión que pudieron resultar, a algunas velocidades, y debido a las interacciones con las barras del estator. El número de barras en la jaula de la ardilla se determina según las corrientes inducidas en las bobinas del estator y por lo tanto según la corriente a través de ellas. Las construcciones que ofrecen menos problemas de regeneración emplean números primos de barras. El núcleo de hierro sirve para llevar el campo magnético a través del motor. En estructura y material se diseña para reducir al mínimo las pérdidas. Las laminas finas, separadas por el aislamiento de barniz, reducen las corrientes parásitas que circulan resultantes de las corriente de Foucault. El material un acero bajo en carbono pero alto en silicio, con varias veces la resistencia del hierro puro, pérdidas corriente de eddy en la reductora adicional. El contenido bajo de carbono le hace un material magnético suave con pérdida bajas por histéresis. El mismo diseño básico se utiliza para los motores monofásicos y trifásicos sobre una amplia gama de tamaños. Los rotores para trifásica tienen variaciones en la profundidad y la forma de barras para satisfacer los requerimientos del diseño. Este motor es de gran utilidad en variadores de velocidad

b. rotor bobinado

5.perdidas y rendimiento rendimiento en los motores eléctricos

1. Utilizar motores de elevado rendimiento. Para una misma potencia, puede haber diferencias en la eficiencia entre un 3% y un 8% de un motor a otro.

2. Seleccionar adecuadamente la potencia del motor según los requerimientos de la carga, siendo conveniente trabajar entre un 75% y un 100% de plena carga. Para índices de carga inferiores al 75%, el rendimiento del motor disminuye considerablemente.

3. Usar variadores de velocidad donde sea apropiado, para ajustar la velocidad y el par a los requerimientos de la carga. Es especialmente interesante su utilización para el ahorro energético en el caso de bombas y ventiladores.

4. Programar correctamente las operaciones de mantenimiento y reparación. Un adecuado mantenimiento ayuda a minimizar pérdidas por rozamiento y calor, consiguiendo además alargar la vida útil del motor.

Las pérdidas que aparecen en el motor de inducción

1. Pérdidas eléctricas (pérdidas por efecto Joule): Son proporcionales al cuadrado de la corriente que circula por las bobinas y se incrementan rápidamente con la carga del motor. Aparecen como consecuencia de la resistencia eléctrica de los bobinados del estator (Pj1) y de las barras conductoras del rotor (Pj2).

2. Pérdidas magnéticas: Se producen en los núcleos de chapa magnética del estator y del rotor, debidas al ciclo de histéresis y a las corrientes de Foucault (Pfe). Dependen básicamente de la frecuencia y de la inducción, por lo que prácticamente son independientes del índice de carga.

3. Pérdidas mecánicas: Son debidas a la fricción entre rodamientos y a las pérdidas por resistencia del aire al giro del ventilador y otros elementos rotativos del motor (Pfreg). Dependen de la velocidad, por lo que en el motor de inducción alimentado desde la red se consideran prácticamente constantes.

4. Pérdidas adicionales en carga: Estas pérdidas están relacionadas con la carga y generalmente se supone que varían con el cuadrado del par de salida (Pad). La naturaleza de estas pérdidas es muy compleja influyendo, entre otros, el diseño del devanado, la relación entre la magnitud del entrehierro y la abertura de las ranuras, la relación entre el número de ranuras del estator y del rotor, la inducción en el entrehierro; las condiciones de superficie del rotor, el tipo de contacto superficial entre las barras y las laminaciones del rotor.

5. Pérdidas en el fierro.- Son pérdidas que se deben a las características de diseño y a la calidad de los materiales empleados en su fabricación. Este tipo de pérdidas son permanentes y tienen lugar mientras el transformador esté conectado a la red. La magnitud de estas pérdidas depende del tamaño o potencia del transformador.Este tipo de pérdidas ΔPFe las define el fabricante y las presenta en las especificaciones del equipo.

6.Grupo electrógeno y su aplicación a la industriaEn la actualidad se demandan mucho los suministros de energía eléctrica que sustituyanal suministro ordinario cuando este falle. Entre los equipos que desempeñan esta función se encuentran los grupos electrógenos.Un grupo electrógeno es una máquina que mueve un generador de electricidad a través de un motor de combustión internaEstos equipos no utilizan una fuente renovable de energía, pero puede generar electricidad en cualquier momento, en cualquier lugar donde se necesite y con una gama de potencias muy amplia. Es el sistema idóneo para funcionar como sistema auxiliar para momentos de déficit de una instalación, o bien para cubrir determinados consumos que se prefiere que no pasen a través de la misma. En el primer caso se encontrarían, por ejemplo, las viviendas permanentes, y en el segundo, las explotaciones agropecuarias o granjas, con consumos especiales, como aparatos de soldadura eléctrica, bombeo de gran potencia, molinos, etc.Los grupos electrógenos permiten disponer de energía eléctrica cuándo y dónde se necesite, son imprescindibles en lugares donde la suspensión del suministro de energía eléctrica puede ocasionar trastornos graves en la producción o en la integridad de las personas, por ejemplo centros comerciales, instituciones sociales, recreativas y turísticas, hospitales, industrias de alimentación o agrícolas, viviendas, comunicaciones, etc.A veces los grupos electrógenos pequeños tienen una salida a corriente continua (12 ó 24 V) destinada a la carga de baterías. Sin embargo, hay que tener en cuenta que esta salida es de poca potencia, por lo que no será práctico cargar baterías de capacidades importantes. Por lo tanto, si se quiere utilizar el grupo electrógeno para esta función en una instalación, habrá que utilizar un cargador de baterías que pase la corriente alterna del generador a corriente continua, a la tensión adecuada para la carga. Según si el grupo es mono o trifásico, el cargador deberá ser de uno u otro tipo.La potencia del cargador no debe ser excesiva. Un proceso de carga demasiado rápido puede deteriorar las baterías. La potencia del cargador, por tanto, debería ser el equivalente, como máximo, al 10% de la capacidad de las baterías. Por ejemplo, una baterías de 400 Ah a 48 V tienen una capacidad de 19,2 kWh, resultado de multiplicar ambos valores. En este caso la potencia del cargador podría estar entre 1 y 2 kW.Se puede automatizar la carga de las baterías a partir de un grupo electrógeno mediante un mecanismo que lo ponga en marcha cuando la tensión baje de un determinado voltaje y que se pare cuando llegue a otro. Estos valores se tienen que programar previamente en función del tipo de instalación.

CLASIFICAION DE LOS GRUPOS ELECTROGENOS

Los grupos electrógenos con motores decombustión interna se clasifican comosigue:a) De acuerdo al tipo de combustible:- Con motor a gas (LP) ó natural.- Con motor a gasolina.- Con motor a diesel.- Sistema Bifuel (diesel/gas)b) De acuerdo a su instalación.- Estacionarias.- Móviles.c) Por su operación.- Manual.- Semiautomática- Automática (ATS)- Automática (sincronía/peak shaving)d) Por su aplicación.- Continua- Principal- Auxiliar- De emergencia

A) De acuerdo al tipo de combustibleLos grupos electrógenos que usan gasoil (diesel) son idóneos para potencias a partir de unos 5 kW, aproximadamente, y de utilización frecuente y durante períodos largos (varias horas).Los de nafta, que son más baratos, se usan para potencias por debajo o iguales a 2 kW si se utilizan frecuentemente, o hasta 5 kW si su uso es más esporádico.El gas (propano o butano) es un combustible apropiado para grupos electrógenos de pequeña o mediana potencia (hasta 5 kW, por ejemplo) pero con una utilización frecuente. También es adecuado convertir un grupo de gasolina a gas si se dispone de gas propano en depósitos grandes, ya que su coste por hora de funcionamiento es menor. El adaptador correspondiente representa un sobrecosto que sólo se amortiza si se utiliza frecuentemente o si se dispone de un tanque de propano.En la siguiente tabla se muestra una comparación de grupos electrógenos refrigerados por aire:

Potencia (Kw)

Combustible Consumo de combustible a plena carga (l/h)

Volumen de aire de refrigeración (m3/min.)

1 Nafta 1,1 3,9

2,5 Nafta 1,85 8,5

3 Gas Oil 1,32 12,5

4 Nafta 2,65 14,25

5 Nafta 3,33 14,25

6 Gas Oil 2,12 16,7

7,5 Nafta 3,97 15,85

12 Nafta 6,81 25,20

12 Gas Oil 4,54 22,65

15 Nafta 8,52 25,20

Los valores de la tabla son modelos normalizados funcionando a 1800 r.p.m., con refrigeración por aire a presión y con arranque eléctrico. Para esta comparación se han tenido en cuenta los grupos electrógenos de un solo fabricante, por lo que otros fabricantes pueden presentar valores distintos.

B) De acuerdo asu instalación

Los equipos fijos entre 20 KVA y 344 KVA pueden ser transportados en camiones aptos para cargas desde 1500 kg. hasta 5000 kg. Preferentemente del tipo "playo" o con laterales desmontables para facilitar la carga. Los equipos fijos entre 388 KVA y 500 KVA, requieren camiones aptos para transportar contenedores ISO de 20' de longitud (6 m.). Los equipos fijos de 1100 KVA requieren camiones aptos para transportar contenedores ISO de 40' de longitud (12 m.). Los equipos fijos de 1500 KVA requieren camiones aptos para transportar contenedores ISO de 40' de longitud (12 m.). Estos contenedores tienen la particularidad de ser más altos que el resto, por lo que el camión tiene que ser de una altura especial para no sobrepasar el límite admisible de avenidas y rutas.Para equipos móviles, se recomienda el uso de camionetas tipo F100 para grupos hasta 175 KVA inclusive. Desde 250 KVA hasta 344 KVA será necesario el uso de por lo menos camiones tipo F350. En ambos casos el gancho que deben poseer es el adecuado para ojales de 3". Se recomienda ver los equipos o sus fotografías antes de decidir la forma de traslado.

1)Grupo electrógeno fijo en un estación de agua potable.2)Grupo electrogeno móvil, en sitio de construcción

C) Por su operación

Los grupos electrógenos manuales:Son aquellos que requieren para su funcionamiento que se operen manualmente con un interruptor para arrancar o parar dicho grupo. Es decir que no cuenta con la unidad

de transferencia de carga sino a través de un interruptor de operación manual (Switch o botón pulsador).Los grupos electrógenos semiautomáticos:Son aquellos que cuentan con un control automático, basado en un microprocesador, el cual les proporciona todas las ventajas de un grupo electrógeno automático como: protecciones, mediciones, y operación pero que no cuenta con un sistema de transferencia.Los grupos electrógenos Automáticos (ATS): Automatic Transfer SwitchEste tipo de grupos electrógenos cuenta con un control basado en un microprocesador, el cual provee al grupo electrógeno un completo grupo de funciones para:• Operación• Protección• SupervisiónContienen funciones estándar y opcionales en su mayoría programables por estar basada la operación en un microprocesador provee un alto nivel de certeza en sus funciones como: mediciones, protecciones, funciones de tiempo, y una alta eficiencia,en su sistema de transferencia.

Los grupos electrógenos Automáticos para (Sincronía / Peak shaving):Este tipo de grupos cuenta con un control para un grupo electrógeno automático, el cual es capaz de manejar funciones de sincronía (Abierta o cerrada) que se requieren para realizar un procesoemparalelamiento de grupo y red ó grupo con grupo. Su operación es la siguiente:Sincronía Abierta: Cuando ocurre una falla de la red normal, ocasiona dos interrupciones de energía en la carga (transferencia y re transferencia) si contamos con un sistema de sincroníaAbierta se elimina la interrupción de energía en el momento de la re transferencia ya queLa misma se realiza en una forma controlada, sincronizando ambas fuentes yCerrando ambos interruptores simultáneamente por un tiempoPredeterminado (paralelo).Sincronía Cerrada o Peak Shaving:Actualmente, la energía eléctrica alcanzado niveles de precios altos. Por locual se tiene la alternativa de un sistema de Peak shaving con el cual se reducen suscostos por consumos de energía en horario punta, es decir, sincronizamos el grupo conla red, ya que están en paralelo tomamos la carga suave, de forma controlada kW/s. dela red dejando la misma sin carga y abriendo el interruptor de la red.Transcurrido el tiempo programado para horario punta, se realiza el mismoprocedimiento en sentido inverso, es decir, se sincroniza el grupo electrógeno con lared, y cuando se encuentran en paralelo se realiza una transferencia suave de carga delgrupo electrógeno a la red, y el grupo electrógeno entra en periodo de enfriamiento.Durante todo el proceso (Peak shaving) no hay corte de energía, lo cual evita la interrupción en su proceso.

D) Por su aplicación

La clasificación de potencia continua es aplicable para el suministro continuo de potencia sin reducción de carga. Una instalación de potencia continua se apaga sólo durante el mantenimiento y reacondicionamientos generales programados. - Salida promedio de potencia: 70-100% de clasificación de potencia continua- Carga: Sin variación

- Horas típicas por año: Ilimitadas- Demanda máxima típica: 100% de eKW clasificada continua para 100% horas de operaciónLas aplicaciones típicas de potencia continua incluyen:- Carga base en una planta de energía central- Estación de bombeo de aguas lluvias- Carga simple impulsada por un grupo electrógeno, como una bomba de desagüe de una mina

La clasificación de potencia principal anticipa fluctuaciones normales de la carga. Una instalación de potencia principal puede apagarse durante el mantenimiento de rutina y reacondicionamientos generales programados.- Salida promedio de potencia: no debe exceder 70% de clasificación de potencia principal- Carga: Variable- Horas típicas por año: Ilimitadas- Demanda máxima típica: 100% de ekW clasificadas principal con 10% de capacidad de sobrecarga para uso de emergencia durante un máximo de 1 hora en 12. La operación de sobrecarga no puede exceder 25 horas por año.

Las aplicaciones típicas de potencia principal incluyen:- Plantas de energía central que usan reguladores de compartición de carga- Perforación de pozos de petróleo costa afuera y plataformas de producción- Grupos electrógeno de alquiler- Cogeneración- Plantas industriales- Plantas de asfalto- Trituradores de roca- Unidades militares

La clasificación de potencia auxiliar es aplicable para reemplazos temporales de la fuente de energía central. En otras palabras, la potencia auxiliar se proporciona para operaciones y uso eléctrico normales en caso de que falle la corriente eléctrica normal proporcionada por la central de energía eléctrica. Se esperan horas por año limitadas de operación.En muchos casos, los clientes añaden 25% o más a la suma de cargas auxiliares existentes, para acomodar un crecimiento de carga anticipado.- Salida promedio de potencia: no debe exceder 70% de clasificación de potencia auxiliar- Carga: Variable- Horas típicas por año: 200 horas- Uso máximo esperado: 500 horas/año

Las influencias climáticas, políticas y ambientales mundiales están haciendo que las empresas de energía eléctrica sean menos fiables y dispuestas. Por ejemplo, en los últimos años los huracanes, tsunamis y tornados han causado daños a los sistemas de distribución de energía eléctrica, causando apagones por largo tiempo, lo que dio como resultado el rápido crecimiento del segmento del mercado de generación de energía eléctrica auxiliar.Las aplicaciones típicas de potencia auxiliar incluyen:- Residencias de tamaño mediano hasta complejos industriales y comerciales grandes- Almacenes de venta al por menor y centros comerciales

- O edificios de apartamentos- Hospitales- Centros de datosCuando se pierde la potencia normal y se reemplaza temporalmente por la potencia

Las clasificaciones de emergencia reemplazan temporalmente la fuente de la central eléctrica que parecía ser confiable. Sin embargo, mientras que la potencia auxiliar está diseñada para proporcionar la energía suficiente para la operación de los negocios normales durante un apagón, la potencia de emergencia sólo proporciona seguridad y conveniencia por un corto tiempo. La potencia de emergencia proporciona la seguridad y orden para permitir la salida del personal del sitio de trabajo, proporciona un apagado controlado de las computadoras y de los sistemas vitales y lleva los ascensores con seguridad a nivel del suelo.- Salida promedio de potencia: no debe exceder 70% de clasificación de potencia de emergencia- Carga: Variable- Horas típicas por año: 50 horas- Uso máximo esperado: 200 horas/año

Las aplicaciones típicas de potencia de emergencia se presentan en las instalaciones que por una u otra razón optan por parar rápidamente una parte principal de su operación en caso de una falla de la central eléctrica. Estas son aplicaciones de emergencia especiales.Es importante observar que los hospitales generalmente deben mantener gran parte de sus funciones por períodos largos de tiempo (posiblemente una semana o más) y por tanto normalmente no caen en esta categoría. Por ejemplo, si las horas de funcionamiento total de la aplicación de un hospital incluyen prueba de carga, está se estima mayor que 50 horas por año, y aplicaría la clasificación auxiliar debido a que la clasificación de emergencia está limitada a un promedio de 50 horas por año.

Los grupos electrógenos Cat pueden usarse en muchas de las aplicaciones mencionadas anteriormente; sin embargo, es importante observar que:- Una clasificación muy agresiva (por ejemplo, una clasificación auxiliar en una aplicación continua) puede resultar en desgaste acelerado y tiempo de inactividad no planeado.- Una clasificación muy conservadora (por ejemplo, una clasificación continua en una aplicación auxiliar) no proporciona al cliente un valor óptimo y, en casos extremos, puede afectar la vida útil del motor debido a la baja carga.COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS GRUPO ELECTROGENOSLos grupos electrógenos automáticos están compuestos principalmente de:- Un motor de combustión interna.- Un generador de corriente alterna.- Una unidad de transferencia.- Un circuito de control de transferencia.- Un circuito de control de arranque y paro.- Instrumentos de medición.- Control electrónico basado en un microprocesador.- Tanque de combustible.- Silenciador.Motor. El motor representa la fuente de energía mecánica para que el alternador gire y genere electricidad. Existe dos tipos de motores: motores de gasolina y de gasoil (diésel). Generalmente los motores diésel son los más utilizados en los grupos electrógenos por sus prestaciones mecánicas, ecológicas y económicas.

Regulación del motor. El regulador del motor es un dispositivo mecánico diseñado para mantener una velocidad constante del motor con relación a los requisitos de carga. La velocidad del motor está directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo que cualquier variación de la velocidad del motor afectará a la frecuencia de la potencia de salida.Sistema eléctrico del motor. El sistema eléctrico del motor es de 12 V o 24 V, negativo a masa. El sistema incluye un motor de arranque eléctrico, una/sbatería/s, y los sensores y dispositivos de alarmas de los que disponga el motor. Normalmente, un motor dispone de un manocontacto de presión de aceite, un termocontacto de temperatura y de un contacto en el alternador de carga del motor para detectar un fallo de carga en la batería.Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración del motor puede ser por medio de agua, aceite o aire. El sistema de refrigeración por aire consiste en un ventilador de gran capacidad que hace pasar aire frío a lo largo del motor para enfriarlo. El sistema de refrigeración por agua/aceite consta de un radiador, un ventilador interior para enfriar sus propios componentes.Alternador. La energía eléctrica de salida se produce por medio de una alternador apantallado, protegido contra salpicaduras, autoexcitado, autorregulado y sin escobillas acoplado con precisión al motor, aunque también se pueden acoplar alternadores con escobillas para aquellos grupos cuyo funcionamiento vaya a ser limitado y, en ninguna circunstancia, forzado a regímenes mayores.Depósito de combustible y bancada. El motor y el alternador están acoplados y montados sobre una bancada de acero de gran resistencia La bancada incluye un depósito de combustible con una capacidad mínima de 8 horas de funcionamiento a plena carga.Aislamiento de la vibración. El grupo electrógeno está dotado de tacos antivibrantes diseñados para reducir las vibraciones transmitidas por el grupo motor-alternador. Estos aisladores están colocados entre la base del motor, del alternador, del cuadro de mando y la bancada.Silenciador y sistema de escape. El silenciador va instalado al motor para reducir la emisión de ruido.Sistema de control. Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de control para controlar el funcionamiento y salida del grupo y para protegerlo contra posibles fallos en el funcionamiento. El manual del sistema de control proporciona información detallada del sistema que está instalado en el grupo electrógeno.Interruptor automático de salida. Para proteger al alternador, se suministra un interruptor automático de salida adecuado para el modelo y régimen de salida del grupo electrógeno con control manual. Para grupos electrógenos con control automático se protege el alternador mediante contactores adecuados para el modelo adecuado y régimen de salida.Otros accesorios instalables en un grupo electrógeno. Además de lo mencionado anteriormente, existen otros dispositivos que nos ayudan a controlar y mantener, de forma automática, el correcto funcionamiento del mismo. Para la regulación automática de la velocidad del motor se emplean una tarjeta electrónica de control para la señal de entrada "pick-up" y salida del "actuador". El pick-up es un dispositivo magnético que se instala justo en el engranaje situado en el motor, y éste, a su vez, está acoplado al engranaje del motor de arranque. El pick-up detecta la velocidad del motor, produce una salida de voltaje debido al movimiento del engranaje que se mueve a través del campo magnético de la punta del pick-up, por lo tanto, debe haber una correcta distancia entre la punta del pick-up y el engranaje del motor. El actuador sirve para controlar la velocidad del motor en condiciones de carga. Cuando la carga es muy elevada la velocidad del motor aumenta para proporcionar la potencia requerida y, cuando la carga es baja, la velocidad disminuye, es decir, el fundamento del actuador es controlar de forma automática el régimen de velocidad del motor sin

aceleraciones bruscas, generando la potencia del motor de forma continua. Normalmente el actuador se acopla al dispositivo de entrada del fuel-oil del motor.Cuando el grupo se encuentra en un lugar muy apartado del operario y funciona las 24 horas del día es necesario instalar un mecanismo para restablecer el combustible gastado. Consta de los siguientes elementos:Bomba de trasiego. Es un motor eléctrico de 220 VCA en el que va acoplado una bomba que es la encargada de suministrar el combustible al depósito. Una boya indicadora de nivel máximo y nivel mínimo detecta un nivel muy bajo de combustible en el depósito y activa la bomba de trasiego.Cuando las condiciones de frío en el ambiente son intensas se dispone de un dispositivo calefactor denominado resistencia de precaldeo que ayuda al arranque del motor. Los grupos electrógenos refrigerados por aire suelen emplear un radiador eléctrico, el cual se pone debajo del motor, de tal manera que mantiene el aceite a una cierta temperatura. En los motores refrigerados por agua la resistencia de precaldeo va acoplada al circuito de refrigeración, esta resistencia se alimenta de 220 VCA y calienta el agua de refrigeración para calentar el motor. Esta resistencia dispone de un termostato ajustable; en él seleccionamos la temperatura adecuada para que el grupo arranque en breves segundos

SU APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA

El sector minero a nivel mundial depende en gran medida de los grupos electrógenos para alimentar la maquinaria y los recursos de la explotación ante cualquier tipo de fallo en el sistema de energía.En las minas se llevan a cabo el conjunto de labores necesarias para explotar un yacimiento, la mayoría de las veces en lugares subterráneos aunque también los hay a cielo abierto. Los grupos electrógenos mejor preparados para este sector son los de la firma Kaiser, que se fabrican con la última tecnología alemana.La minería dependiendo de su actividad  y de su ubicación, tiene diferentes necesidades, pueden requerir generadores para trabajo continuo (las 24 horas del día los 365 días del año) o para trabajo en emergencia (sólo como medida de seguridad ante un hipotético fallo en la red comercial).En la mayoría de los casos las minas precisan generadores mayores a 700KW efectivos en alturas superiores a 3000m, para esto se tienen que diseñar una potencia mayor ya que estos equipos sufren una bajada de potencia por la disminución de aire cuando están trabajando arriba de los 1500 m.HIMOINSA es una multinacional especializada en la fabricación de grupos electrógenos y torres de iluminación, cuya política de internacionalización le ha llevado a posicionarse en más de 100 países de los cinco continentes. Sus centros de producción se ubican en Brasil, Estados Unidos, España, China, India y Francia, y cuenta con filiales comerciales en México, Panamá, Argentina, Portugal, Angola, Reino Unido, Alemania, Polonia, Emiratos Árabes y Singapur.

La filial de HIMOINSA en México experimentó en 2013 un importante crecimiento en el mercado del alquiler donde su volumen de ventas alcanzó una subida del 90%. En estos momentos, el país está experimentando un incremento considerable en la demanda, a raíz de la reforma energética y se estima un aumento del 50 % en las ventas de HIMOINSA en el sector del alquiler a lo largo de este año en el país suministrado generadores de 25 y 375 KVA para dotar de energía a las bombas que permitirán la cementación de los pilotes faldón de cada plataforma de ocho patas.