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About This Presentation

Manual de Generadores Cummins

Size: 7.35 MB
Language: es
Added: Jan 29, 2020
Slides: 152 pages

Slide Content

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

CONTENIDOS

2

CONTENIDOS

GARANTÍA.............................................................................................6

1 INTRODUCCION................................................................................7
Generalidades.................................................................................................................7
Acerca de Este Manual...................................................................................................7
Manuales de Aplicación Relacionados...........................................................................8
Seguridad........................................................................................................................8

2 DISEÑO PRELIMINAR.......................................................................10
Generalidades.................................................................................................................10
Requerimientos de Potencia...........................................................................................10
Requerimientos Generales.........................................................................................10
Requerimientos Específicos........................................................................................10
Tipos de Sistema y Rangos........................................................................................10
El Diagrama de Una Sola Línea.....................................................................................12
Guías para los Rangos de Potencia del Generador......................................................13
Rango de Potencia de Emergencia............................................................................13
Rango de Potencia Primaria.......................................................................................13
Rango de Potencia de Carga-Base (Rango de Potencia Continua)..........................15
Tamaño...........................................................................................................................15
Consideraciones de Ubicación.......................................................................................16
Consideraciones de Ubicación en Exteriores.............................................................16
Consideraciones de Ubicación en Interiores..............................................................17
Consideraciones de Selección de Combustible.............................................................18
Diesel...........................................................................................................................18
Biodiesel......................................................................................................................18
Gas Natural..................................................................................................................18
LPG (Gas Licuado de Petróleo)..................................................................................19
Gasolina.......................................................................................................................19
Combustibles Substitutos............................................................................................19
Consideraciones Ambientales........................................................................................19
Ruido y Tratamiento del Ruido....................................................................................19
Regulaciones y Leyes para el Ruido..........................................................................20
Regulaciones para las Emisiones de Escape del Motor............................................20
Regulaciones de Almacenaje de Combustible...........................................................20
Protección contra Incendios........................................................................................21
Checklist de Diseño Preliminar.......................................................................................22

3 IMPACTO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN EL TAMAÑO DEL
GENERADOR ........................................................................................23
Generalidades.................................................................................................................23
Aplicaciones en Rangos de Trabajo...............................................................................23
Rangos de Trabajo de Generador..............................................................................23
Aplicaciones Obligatorias y Opcionales......................................................................23
Entendiendo las Cargas..................................................................................................24
Requerimientos de Arranque y Funcionamiento de Cargas......................................24

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

CONTENIDOS

3

Secuenciación de Pasos de Cargas...........................................................................25
Tipos de Carga............................................................................................................25
Características de la Carga.........................................................................................32

4 SELECCIÓN DE EQUIPO..................................................................35
Generalidades.................................................................................................................35
Alternadores de CA.........................................................................................................35
Voltaje..........................................................................................................................35
Aislamiento y Rangos..................................................................................................35
Devanados y Conexiones...........................................................................................35
Fundamentales y Excitación.......................................................................................36
Motores............................................................................................................................45
Gobernadores..............................................................................................................45
Sistemas de Arranque de Motor.................................................................................46
Controles.........................................................................................................................49
Basados en Relevador................................................................................................49
Electrónicos (Basados en Microprocesador)..............................................................49
Electrónicos de “Autoridad Total”................................................................................50
Opciones de Controles................................................................................................50
Accesorios y Opciones....................................................................................................50
Seguridades de los Controles y Anunciadores...........................................................50
Breakers de Circuito de Línea Principal......................................................................51
Baterías y sus Cargadores..........................................................................................51
Sistemas de Escape y Silenciadores..........................................................................52
Casetas (Cabinas).......................................................................................................53
Configuraciones Alternativas de Enfriamiento y Ventilación......................................53
Sistemas de Mantenimiento de Nivel de Aceite Lubricante.......................................54
Dispositivos de Calentamiento para Generadores de Emergencia...........................54
Tanques de Combustible (Diesel)...............................................................................56
Montaje de Aisladores de Vibración...........................................................................56
Equipo de Interrupción de Voltaje...............................................................................57
Necesidades de Equipo Adicional..............................................................................57

5 DISEÑO ELÉCTRICO.........................................................................58
Generalidades.................................................................................................................58
Consideraciones de Diseño............................................................................................58
Conexiones Eléctricas.....................................................................................................58
General........................................................................................................................58
Conexiones de Potencia CA en el Generador............................................................59
Conductores de Potencia CA......................................................................................61
Factor de Potencia de Carga de Inicio........................................................................64
Aterrizado de Sistema y Equipo..................................................................................64
Coordinación Selectiva................................................................................................67
Protección de Falla y Sobrecorriente con Generadores................................................70
Tamaño de un Breaker de Circuito de Generador de Línea Principal.......................70
Fuentes de Generador................................................................................................71
Protección de Sobrecarga de Generadores...............................................................72
Voltaje Medio, todas las Aplicaciones.........................................................................76

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

CONTENIDOS

4

6 DISEÑO MECANICO..........................................................................78
Cimientos y Montaje...........................................................................................................78

Montaje del Generador y Aislamiento de Vibración...................................................78
Provisiones para la Cimentación.................................................................................79
Cimentación Aislante de Vibración.............................................................................79
Aisladores de Vibración...............................................................................................81
Resistencia a Terremotos...........................................................................................83
Alivio de Tensión en Cableado de Potencia y Control...............................................84
Sistema de Escape.........................................................................................................84
Guías Generales del Sistema de Escape...................................................................84
Cálculos del Sistema de Escape.................................................................................89
Enfriamiento del Motor....................................................................................................93
Radiador Montado en el Patín....................................................................................93
Radiador Remoto........................................................................................................95
Sistema de Radiador Remoto de Tipo De-aereación.................................................97
Radiador Remoto con Bomba Auxiliar de Refrigerante.............................................97
Radiador Remoto con Pozo Caliente..........................................................................99
Enfriamiento de Motor Multi-Circuito, Radiadores Remotos......................................101
Radiadores para Aplicaciones de Radiador Remoto..................................................101
Enfriamiento de Combustible con Radiadores Remotos............................................105
Cálculos de Tamaño de Tubería de Enfriamiento......................................................106
Ventilación.......................................................................................................................108
Guías Generales.........................................................................................................108
Cálculos de Flujo de Aire............................................................................................111
Probado en Campo de Sistemas de Ventilación........................................................111
Ventilación de Radiador Montado en el Patín............................................................111
Ventilación de Intercambiadores de Calor o Radiador Remoto.................................114
Ejemplo de Cálculo de Flujo de Aire de Ventilación...................................................114
Suministro de Combustible.............................................................................................115
Suministro de Diesel...................................................................................................115
Tubería de Diesel........................................................................................................120
Tanque de Combustible Sub-Base.............................................................................121
Tanques de Día...........................................................................................................121
Suministro de Combustible Gaseoso..........................................................................121
Calidad del Combustible Gaseoso..............................................................................122
Diseño del Sistema de Combustible del Generador...................................................124
Diseño del Sistema de Combustible del Sitio.............................................................124
Cálculos del Sistema de Combustible Gaseoso, Presión de Combustible................126
Reducción de Ruido en Aplicaciones de Generador.....................................................132
La Ciencia del Ruido...................................................................................................132
Ruido del Generador...................................................................................................135
Reducción del ruido Transmitido por la Estructura.....................................................136
Reducción del Ruido Transmitido por el Aire.............................................................136
Casetas (Cabinas) con Atenuación de Sonido...........................................................137
Desempeño del Silenciador de Escape......................................................................137
Protección contra Incendios............................................................................................137
Diseño del Cuarto de Equipo..........................................................................................138
Consideraciones Generales........................................................................................138

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

CONTENIDOS

5

7 APENDICE..........................................................................................140
A. Definición del Tamaño del Generador con GenSize.................................................140
Generalidades.............................................................................................................140
Parámetros del Proyecto.............................................................................................141
Introduciendo Cargas..................................................................................................143
Definición de los Términos..........................................................................................145
Cálculos Detallados de Cargas...................................................................................145
Introduciendo las Cargas en Pasos............................................................................152
Consideraciones de Pasos de Carga.........................................................................152
Guías de Secuencia de Pasos....................................................................................152
Recomendaciones y Reportes....................................................................................153
Reportes......................................................................................................................157
B. Arranque de Motores con Voltaje Reducido..............................................................159
Comparación de Métodos de Arranque......................................................................159
Arranque de Motores con Voltaje Total......................................................................160
Arranque de Motores De Autotransformador, Transición Abierta..............................160
Arranque de Motores De Autotransformador, Transición Cerrada............................161
Arranque de Motores de Reactor, Transición Abierta................................................161
Arranque de Motores de Reactor, Transición Cerrada..............................................162
Arranque de Motores Estrella-Delta, Transición Abierta............................................162
Arranque de Motores con Parte de Devanado, Transición Cerrada..........................163
Arranque de Motores de Rotor Devanado..................................................................163
Arranque de Motores Sincrónicos...............................................................................164
Nota de Aplicación General........................................................................................164
C. Voltajes y Suministros Mundiales..............................................................................165
D. Fórmulas Útiles...........................................................................................................167
E. Mantenimiento y Servicio...........................................................................................168
F. Códigos y Estándares.................................................................................................170
Estándares de Productos Relacionados.....................................................................170
Modificaciones de Productos......................................................................................170
G. Glosario......................................................................................................................171
Indice de Fórmulas..........................................................................................................179
Indice de Tablas..............................................................................................................179
Indice de Figuras.............................................................................................................180

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación
GARANTIA

6

GARANTIA

Garantía: Este manual se publica únicamente con propósito de informar y
no debe considerarse como incluyente de todo. Si se requiere mas
información, consulte a Cummins Power Generation. La venta del producto
mostrado descrito en esta literatura está sujeto a los términos y
condiciones especificados en las políticas de ventas apropiadas de
Cummins Power Generation u otros acuerdos contractuales entre las
partes. No es la intención de esta literatura agregar o aumentar a dichos
contratos. La única fuente de gobierno de los derechos y remedios del
comprador de este equipo, es el contrato entre el comprador y Cummins
Power Generation.

LA INFORMACION, RECOMENDACIONES Y DESCRIPCIONES
CONTENIDAS EN ESTA LITERATURA NO CREAN NI DAN NINGUNA
GARANTIA EXPRESA O IMPLICITA, INCLUYENDO GARANTIAS DE
CAPACIDAD PARA UN USO EN PARTICULAR O COMERCIALIZACION,
ASI COMO TAMPOCO GARANTIAS QUE SE DESPRENDAN DE
TRATOS O USOS. Cada cliente es responsable del diseño y
funcionamiento de de los sistemas de sus edificios. No podemos asegurar
que las especificaciones de los productos de Cummins Power Generation
son apropiadas y suficientes para sus propósitos. Usted debe estar
satisfecho en cuanto a ese punto.

Cummins Power Generation no será en caso alguno, responsable con el
comprador o usuario en el contrato, de agravio (incluyendo negligencia),
responsabilidad directa o indirecta, incidental o consecuencial de ningún
daño o pérdida de ningún tipo, incluyendo, pero sin limitarse a, daño o
pérdida del equipo, planta o sistema de energía, costos de capital,
pérdidas de energía, gastos adicionales en el uso de las instalaciones de
energía existentes, o reclamaciones en contra del comprador o sus
clientes resultando de el uso de la información, recomendaciones y
descripciones contenidas en esta literatura.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

1 INTRODUCCION

7
1 INTRODUCCION

Generalidades

El mundo se está volviendo cada vez más
dependiente de la electricidad. Los
suministros de electricidad son críticos para
toda instalación, y un suministro de confiable
de electricidad es vital para un número cada
vez más grande de instalaciones. Grandes
edificios de oficinas y grandes fábricas, así
como instalaciones de telecomunicaciones,
centros de datos y proveedores de servicios
de Internet dependen de energía eléctrica
que esté disponible las 24 horas del día,
siete días a la semana esencialmente sin
interrupciones. Esta necesidad también está
alimentada por la continua proliferación de
computadoras electrónicas en el proceso de
datos, control de procesos, sistemas de
soporte de vida y comunicación global –
todos los cuales requieren de un flujo
continuo e in-interrumpido de energía
eléctrica. Aparte de la confiabilidad, hay
cada vez más incentivos económicos que
favorecen la instalación en-sitio de
generadores impulsados por motor. Como
resultado, los generadores impulsados por
motor se especifican rutinariamente en la
construcción de nuevos edificios, así como
en la adaptación a sistemas que antes no los
tenían. Estos proveen de energía de
emergencia en el caso de una falla de la red
pública y se pueden usar para reducir el
costo de la electricidad en lugares donde la
estructura de tarifas ofrece esa opción. Dada
su importancia, los generadores deben
especificarse y aplicarse de manera que
suministren energía eléctrica confiable y de
la calidad y capacidad requeridas.

Los suministros de energía principal, a
comunidades remotas que no tienen el
servicio de una red pública, y a sitios donde
la red pública no está disponible durante
largos periodos de tiempo, se están
convirtiendo también en una necesidad, más
que en un lujo, para muchos usuarios.

Cualquiera que sea la intención de uso de
energía en-sitio, la confiabilidad en el
servicio del equipo, desempeño y efectividad
de costo son preocupaciones principales
para los usuarios. El propósito de este
manual es dar una guía a los diseñadores de
instalaciones para la selección del equipo
apropiado para la instalación en particular, y
el diseño de la instalación para que se
puedan satisfacer las necesidades comunes
del sistema.

Acerca de este Manual

Este manual describe la especificación y
aplicación de generadores estacionarios,
impulsados por motores diesel y de chispa,
enfriados por líquido, llamados
“generadores” en el curso de este manual.
Este manual consiste de siete secciones
principales: Diseño Preliminar, Impacto de la
Carga Eléctrica en el Tamaño del
Generador, Selección del Equipo, Diseño
Eléctrico, Diseño Mecánico y Apéndice.

El Diseño Preliminar describe
consideraciones preliminares para el
proyecto de generador. Los requerimientos
de equipo e instalación varían dependiendo
de las razones de tener un generador y la
intención de su uso. El revisar y entender
estas razones es un útil punto de partida en
el diseño del sistema y la selección del
equipo.

El Impacto de la Carga Eléctrica en el
Tamaño del Generador explica varios tipos
de carga, sus características y su impacto en
el tamaño del generador, su operación y
selección del equipo. También se cubre el
tema de la secuencia de conexión de las
cargas.

La Selección del Equipo explica las partes
fundamentales de un generador y su equipo
periférico, sus funciones e interrelaciones y
los criterios para su selección. Se cubren las
características funcionales, criterios de
selección y equipo opcional necesario.

El Diseño Eléctrico cubre el diseño de
instalación del generador y sistemas
eléctricos relacionados, sus interfaces con
las instalaciones y temas acerca de la
protección de la carga y el generador. El
diseño eléctrico y la planeación de un

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

1 INTRODUCCION

8
sistema de generación en-sitio son críticos
para su operación adecuada y confiabilidad.

El Diseño Mecánico cubre el diseño de
instalación para el generador y sus sistemas
mecánicos relacionados, junto con las
interfaces con las instalaciones. El diseño
mecánico y la planeación de un sistema de
generación en-sitio, son criticas para a
operación apropiada y confiabilidad del
sistema. Los temas incluyen, cimientos y
montaje, sistemas de escape, sistemas de
enfriamiento, ventilación, sistemas de
combustible, reducción de ruido, protección
contra el fuego y cuarto de equipos.

El Apéndice contiene numerosos temas
útiles incluyendo generalidades de los
contenidos del software GenSize y Power
Suite. También se incluye una discusión
sobre el arranque de motor de voltaje
reducido y útiles referencias a los voltajes
mundiales, temas de man tenimiento,
fórmulas, referencias a los códigos y
sistemas y un glosario de términos.

Este manual describe la aplicación de
generadores estacionarios. Este manual no

cubre la aplicación de generadores
comerciales estacionarios que se usen en
aplicaciones móviles, los cuales e
consideran generalmente una aplicación
incorrecta. Cummins Power Generation
(CPG) no aprueba ninguna aplicación móvil
de sus generadores comerciales excepto en
aquellas aplicaciones diseñadas y probadas
por CPG. Si los distribuidores o clientes
desean aplicar un generador comercial
estacionario en otras aplicaciones móviles, lo
harán solamente después de un extenso
análisis, pruebas y clara comunicación con el
usuario final en cuanto a las posibles
limitaciones en el uso o el diseño de vida del
generador. CPG no puede asegurar que los
atributos del producto sean apropiados y
suficientes para las aplicaciones móviles del
cliente, por lo tanto cada cliente debe
satisfacer ese punto él mismo. Cada cliente
es responsable del diseño y función de su
propia aplicación e instalación. Una barra
negra al lado izquierdo del párrafo es una
señal de que el texto en ese párrafo ha
cambiado o de que el párrafo es nuevo
desde la última revisión.

Manuales de Aplicación Relacionados

Cada instalación de generador requerirá de
equipo de transferencia, ya sean
interruptores de transferencia o equipo de
paralelismo. El sistema apropiado para el
trabajo y su aplicación apropiada son
cruciales para una operación segura y
confiable. Los siguientes manuales de
aplicación de Cummins Power Generation se
refieren a aspectos específicos de sistemas
energía de emergencia. Puesto que estos
manuales cubren aspectos que requieren
decisiones que deben tomarse en las partes
iniciales del proceso de diseño, se deberán
revisar junto con este manual.

Manual de Aplicación T -011, Sistemas
Automáticos de Transferencia. Muchas
aplicaciones utilizan fuentes múltiples de
energía para aumentar la confiabilidad del
sistema de energía. Estas a menudo
incluyen el servicio de red pública y
generadores para cargas críticas. El T-011
cubre los diferentes tipos de sistema de
transferencia disponibles y consideraciones
para su uso y aplicaciones. La cuidadosa
consideración de los sistemas de
interruptores al principio de un proyecto
habilitará al diseñador para ofrecer el
sistema más económicamente viable y de
servicio más confiable al usuario de las
instalaciones.

El Manual de Aplicación T-016, Equipo de
Paralelismo e Interruptores de Paralelismo.
El Equipo de paralelismo hace que dos o
más generadores funcionen como un
generador más grande. Esto puede ser
económicamente ventajoso, especialmente
cuando la carga total es de más de 1000 kW.
La decisión de usar equipos en paralelo
debe hacerse en las primeras etapas de
diseño, especialmente si el espacio y las y
las necesidades de crecimiento futuro son
factores críticos.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

1 INTRODUCCION

9
Seguridad

La seguridad debe ser la preocupación
principal del ingeniero diseñador de la
instalación. La seguridad involucra dos
aspectos: la operación segura del generador
en sí mismo (y sus accesorios), y la
operación confiable del sistema. La
operación confiable del sistema se relaciona
con la seguridad porque equipos que afectan
la vida y la salud son a menudo
dependientes del generador, tales como
equipos de soporte de vida en hospitales,
iluminación de salida de emergencia,
ventiladores de edificios, elevadores,
bombas contra incendios, seguridad y
comunicaciones.

Consulte la sección de Referencias Técnicas
para información acerca de leyes y códigos
eléctricos y de incendio aplicables a Norte
América, América Central y Europa.
































Los estándares y los códigos a los que se
refieren son actualizados continuamente y
requieren revisión continua. El cumplimiento
de con todas las leyes aplicables son
responsabilidad del ingeniero diseñador de
las instalaciones.

Por ejemplo, algunas áreas podrían requerir
un certificado de necesidad, permisos de
zona, permisos de construcción u otros
certificados para el sitio en particular.
Asegúrese de consultar con las autoridades
locales tempranamente en el proceso de
diseño.

NOTA: Aunque la información en este y
otros manuales relacionados intenta ser
precisa y útil, no hay sustituto para el juicio
de un profesional de diseño de instalaciones
hábil y experimentado. Cada usuario final
debe determinar si el generador
seleccionado y el sistema de emergencia
son apropiados para la aplicación.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

10
2 DISEÑO PRELIMINAR

Generalidades

El diseño de la instalación de un generador
requiere considerar el equipo y los
requerimientos de la instalación. Estos varían
dependiendo de las razones para tener un
generador y la intención de su uso. Revisar y
entender estas razones es un punto apropiado
para el diseño del sistema y la selección de
equipo.

Requerimientos de Energía

Requerimientos Generales

La necesidad de electricidad de emergencia es
generalmente mandada por instalaciones
obligatorias para cumplir con la ley de
construcción, y/o el riesgo de pérdida económica
debido a la pérdida de la energía eléctrica.

Las instalaciones obligatorias de electricidad de
emergencia vienen de los requerimientos legales
de construcción exigidos por las autoridades
locales, estatales y federales. Estas instalaciones
se justifican en la base de la seguridad de la vida
humana, donde la pérdida del suministro normal
de energía eléctrica crearía peligro a la vida o a
la salud. Las instalaciones voluntarias de energía
de emergencia por razones económicas se
justifican típicamente en una reducción del riesgo
de perder servicios, datos u otros activos
valiosos. Las instalaciones obligatorias y
voluntarias de generación en-sitio se pueden
justificar sobre la base incentivos de tarifas
favorables ofrecidos por la red pública. El mismo
sistema de generación en-sitio se puede usar
para estas dos necesidades generales,
suponiendo que las necesidades de seguridad de
vida tengan una prioridad, es decir, la capacidad
del generador y los arreglos de transferencia de
carga.

Arreglos Específicos

Un amplio rango de requerimientos específicos
resultarán en la necesidad de sistemas de
generación en-sitio. Algunas necesidades
comunes se mencionan a continuación.

Iluminación:
Iluminación de salida para
evacuaciones, letreros de salida iluminados,
iluminación de seguridad, luces de advertencia,
iluminación de salas de operaciones, iluminación
en elevadores, iluminación en el cuarto de
generador, etc.

Potencia de Control:
Energía para el control de
calderas, compresores de aire y otro equipo de
función critica.

Transporte: Elevadores para el uso del
departamento de bomberos.

Sistemas Mecánicos: Control de humo y
ventiladores de presurización, tratamiento de
aguas de desecho, etc.

Calentamiento: Calor critico para procesos.

Refrigeración: Bancos de sangre,
almacenamiento de alimentos, etc.

Producción: Energía critica de procesos para
laboratorios, procesos de producción
farmacéutica, etc.

Acondicionamiento de espacios: Enfriamiento
para cuartos de cómputo, enfriamiento y
calentamiento para personas vulnerables,
ventilación en ambientes peligrosos, ventilación
de contaminantes biológicos, etc.

Protección contra incendio: Bombas contra
incendio, alarmas y anunciación.

Procesamiento de Datos: Sistemas UPS y de
enfriamiento para prevenir la pérdida de datos,
pérdida de memoria, corrupción de programas.

Soporte de Vida: Hospitales, asilos y otras
instalaciones de cuidado de la salud.

Sistemas de Comunicación: Servicio 911,
estaciones de policía y de bomberos, sistemas
de información pública en rascacielos, etc.

Sistemas de Señales: Control de tráfico aéreo,
ferroviario y marítimo.

Tipos de Sistema y Rangos

Los sistemas de generación en-sitio se pueden
clasificar por tipo y rango de equipo de
generación. El equipo de generación es
clasificado usando los rangos de emergencia,
primario y continuo. Es importante entender las
definiciones de los rangos cuando se aplica el
equipo. Por favor consulte las guías a
continuación. El tipo de sistema de generación
en-sitio y el rango apropiado a usar se basan en
la aplicación. Vea la Tabla 2 -1 y las
descripciones de lo siguiente.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

11
Sistemas de Emergencia: Los sistemas de
emergencia se instalan generalmente como se
requiere para la seguridad del público y como lo
manda la ley. Típicamente son para suministrar
de energía e iluminación durante periodos cortos
de tiempo para tres propósitos: Para permitir la
evacuación segura de edificios, para el soporte
de vida y equipo crítico para personas
vulnerables, o para sistemas de comunicación
crítica e instalaciones usadas para seguridad
pública. La ley especifica típicamente la carga
mínima a servir.

Requerimiento Mínimo Legal de Emergencia:
Los
sistemas de emergencia requeridos legalmente,
se instalan como lo mandan los requerimientos
legales de seguridad pública. La intención típica
de estos sistemas es suministrar energía e
iluminación durante periodos cortos de tiempo
donde sea necesario para prevenir peligro o para
facilitar las operaciones del control de incendios.
Los requerimientos legales típicamente
especifican la carga mínima a servir.

Opcionales de Emergencia:
Los sistemas
opcionales de emergencia se instalan
generalmente donde la seguridad no esta en
juego, pero la pérdida de energía podría causar
una pérdida económica de negocio o ganancias,
interrumpir un proceso crítico o causar una
inconveniencia o incomodidad. Estos sistemas se
instalan por lo general en centros de datos,
granjas, edificios comerciales e industriales y
residencias. El propietario del sistema indica que
cargas se deben conectar a este.
Además de suministrar una fuente de energía de
emergencia en caso de pérdida de una fuente
normal, los sistemas de generación en-sitio se
usan para los propósitos siguientes:

Energía Primaria:
Las instalaciones de energía
primaria usan la generación en-sitio en lugar de
un suministro de red pública, típicamente donde
la energía de red no está disponible. Un sistema
simple de energía primaria usa cuando menos
dos generadores y un interruptor de transferencia
para transferir el suministro a las cargas entre
ellos. Uno o el otro generador funciona
continuamente con una carga variable y el
segundo generador funciona como respaldo en
caso de una falla, y para permitir el tiempo
muerto de mantenimiento requerido. Un reloj de
cambio dentro del interruptor de transferencia
alterna el generador líder en un intervalo
predeterminado.

Rasurado de Picos:
Las instalaciones de
rasurado de picos usan generación en-sitio para
reducir o aplanar la electricidad pico con el
propósito de ahorrar dinero en cargos por
demandas de energía. Los sistemas de rasurado
de picos requieren un controlador que arranca y
hace funcionar el generador en-sitio en los
momentos apropiados para aplanar las
demandas pico del usuario. La generació n
instalada para propósitos de emergencia también
se puede usar para rasurado de picos.

Reducción de Tarifas: Las instalaciones de
reducción de tarifas usan generación en-sitio de
acuerdo a acuerdos de tarifa eléctrica con la red
pública. A cambio de tarifas favorables, el usuario
acepta usar los generadores y asumir una carga
específica (kW) en tiempos determinados por la
red, típicamente sin exceder un especificado
número de horas por año. La generación
instalada para propósitos de emergencia también
se puede utilizar en la reducción de tarifas.

Carga Base Continua:
Las instalaciones de carga
base continua usan generación en-sitio para
suministrar energía constante (kW) típicamente a
través de una interconexión con la red pública.
Estas instalaciones son generalmente de redes
públicas o están bajo su control.

Co-generación: A menudo, la generación de
carga base continua se usa en aplicación de Co-
Generación. De forma simple, la co-generación
utiliza la electricidad generada directamente y el
calor del escape para sustituir la energía
suministrada por la red. El calor de desecho se
captura y cualquiera de los dos es usado
directamente o convertido en electricidad.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

12
El Diagrama de Una Línea

El diagrama de sistema eléctrico de una línea es
un elemento importante para entender el sistema
y el arreglo de las conexiones. Puede ser
especialmente crítico para comunicar esa
información durante la planeación, instalación,
arranque y/o servicio del sistema. Estos
diagramas ilustran los componentes principales


tales como generador(es), equipo de
transferencia de energía, relevadores de
protección, protección de sobre corriente y el
esquema general de conexión. Se debe
desarrollar un diagrama de una línea lo más
temprano posible en la planeación del proyecto
para ayudar el diseño del sistema. La Figura 2-1
es un típico diagrama de una línea de un sistema
básico de generación.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

13
Guías para los Rangos de Potencia del Generador

Los rangos de potencia de los generadores los
publican los fabricantes
1
. Estos rangos
describen las condiciones de carga máximas
permisibles de un generador. El generador
ofrecerá desempeño y vida aceptables (tiempo
entre reconstrucciones) cuando se aplica de
acuerdo a los rangos publicados. También es
importante operar el generador a una carga
mínima para lograr temperaturas normales y
quemar el combustible apropiadamente.
Cummins Power Generation recomienda que un
generador opere a un mínimo de 30% del rango
en su placa.

Las explicaciones siguientes describen los tipos
de rango u sados por Cummins Power
Generation. Las Figuras 2-2 a 2-5 ilustran los
niveles de carga (T1, T2, T3, etc.) permitidos
durante los diferentes rangos.

Rango de Potencia de Emergencia

El rango de potencia de emergencia es aplicable
a aplicaciones de emergencia donde la energía
es suministrada toda la duración de una
interrupción normal de energía. No hay
capacidad de sobrecarga sostenida para este
rango (Equivalente a Potencia al Corte de
Combustible de acuerdo a ISO3046, AS2789,
DIN6271 y BS5514). Este rango es aplicable a
instalaciones servida por una fuente normal y
confiable de red. Este rango solo es aplicable a
cargas variables con un factor de carga promedio
de 80% del rango de emergencia para un
máximo de 200 de operación por año a 100% de
su rango de emergencia. En instalaciones donde
la operación podría exceder 200 horas por año a
carga variable, o 25 horas por año a 100% de
rango, debe aplicarse el rango de potencia
primaria. El rango de emergencia solo debe
aplicarse en aplicaciones de emergencia donde
el generador sirve como respaldo de una red
pública normal. No se permite operación paralela
a la red sostenida con este rango. Para
aplicaciones que requieran operación paralela
con la red se debe utilizar el rango de potencia
primaria o carga base.









1
Los rangos para los generadores de Cummins Power Generation se
publican en el paquete de software Power Suite.

Rango de Potencia Primaria

El rango de potencia primaria es aplicable
cuando suministre energía eléctrica en lugar de
la energía comprada comercialmente. El número
de horas de operación permisibles por año es
ilimitado para aplicaciones de carga variable,
pero está limitado para aplicaciones de carga
constante como se describe adelante.
(Equivalente a Potencia Primaria de acuerdo a
ISO8528, y Potencia de Sobre Carga de acuerdo
a ISO3046, AS2789, DIN6271, y BS5514.)

Potencia Primaria Tiempo Ilimitado de
Funcionamiento: La potencia primaria está
disponible durante un número ilimitado de horas
de operación anuales en aplicaciones de carga
variable. Las aplicaciones que requieren
cualquier operación a carga constante paralela a
la red, están sujetas a las limitaciones de tiempo
de funcionamiento. En aplicaciones de carga
variable, el factor de carga promedio no debe
exceder 70% del rango de Potencia Primaria.
Hay una capacidad de de sobrecarga de 10% por
un periodo de una hora dentro de un periodo de
operación de 12 horas, pero no debe exceder 25
horas por año. El tiempo total de operación en
rango de Potencia Primaria no debe exceder 500
horas por año.

Potencia Primaria Tiempo Limitado de
Funcionamiento: La Potencia Primaria está
disponible durante un número limitado de horas
anuales de operación en aplicaciones de carga
constante tales como reducción de carga o
rasurado de picos interrumpibles y otras
aplicaciones que normalmente involucren
operación paralela con la red. Los generadores
podrán operar en paralelo con la red hasta 750
horas por año a niveles de potencia que no
excedan el rango de Potencia Primaria. Debe
hacerse notar que la vida del motor se reducirá
por la operación constante a altas cargas.
Cualquier aplicación que requiera mas de 750
horas anuales de a rango de Potencia Primaria,
deberá usar el rango de Potencia de Carga Base.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

14

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

15






































Rango de Potencia de Carga base (Rango de
Potencia Continua)

El rango de carga base es aplicable para
suministrar potencia continuamente a una carga
de hasta 100% del rango base durante horas
ilimitadas. No hay capacidad de sobrecarga
sostenida en este rango. (Equivalente a Potencia
Continua de acuerdo a ISO8528, ISO3046,
AS2789, DIN6271 y BS5514). Este rango es
aplicable para operación de base de red. En
estas aplicaciones los generadores son operados
en paralelo con una fuente de red y funcionan a















































cargas constantes durante largos periodos de
tiempo. Es importante generar un programa de
carga preciso lo mas pronto posible para
presupuestar los costos del proyecto. Si toda la
información de cargas no se encuentra disponible
al principio del proyecto, se harán estimaciones
para los primeros cálculos de tamaño. Estos
cálculos deben ser modificados conforme se
vaya obteniendo la información. Las cargas de
motores grandes, fuentes de potencia in -
interrumpibles (UPS), impulsores de frecuencia
variable (VFD), bombas de incendio, y equipo
médico de diagnostico tiene un efecto
considerable en el tamaño de los generadores y

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

16
deben considerarse cuidadosamente. Las
especificaciones precisas de desempeño en
cambios, caídas de voltaje y frecuencia, tiempos
de recuperación durante el arranque de motores
y aceptación de carga en bloques también tienen
un efecto considerable en la definición del
tamaño. Vea la Sección 3, Impacto de la Carga
Eléctrica en el Tamaño del Generador en este
manual en cuanto a los cálculos de tamaño y las
clases de información necesaria apara los
diferentes tipos de equipo de carga.

Para propósitos de estimación preliminar, se
pueden usar con reserva las siguientes reglas
generales:

· Motores – 0.5 HP por kW.
· UPS – 40% sobredimensionado por un
diámetro y 6 pulsos, o 15%
sobredimensionado por 6 pulsos con filtros
de entrada y UPS de 12 pulsos.
· VFD – 100% sobredimensionado a menos
que sean de ancho de pulso modulado. Si es
así, 40% sobredimensionado.

Cuando se carga un generador, la división de las
cargas en bloques o pasos de carga discretos
puede tener un efecto favorable en el tamaño del
generador requerido. El uso de múltiples
interruptores de transferencia u otros medios
(retardos de tiempo, PLC, etc.) será necesario
para permitir que el voltaje y la frecuencia del
generador se estabilicen durante los pasos.

Dependiendo de la carga total (generalmente
sobre 500 kW), puede ser ventajoso poner
generadores en paralelo. Aunque es
técnicamente posible, es generalmente
económicamente prohibitivo poner generadores
en paralelo cuando la carga total es de 300 kW o
menos.

Consideraciones de Ubicación

Una de las primeras decisiones de diseño será
determinar si la ubicación de los generadores
será dentro de un edificio o afuera en un cuarto
propio. El costo total y la facilidad de la
instalación del sistema de energía dependen de
la disposición y ubicación física de de todos los
elementos del sistema – generador, tanques de
combustible, ductos de ventilación y salidas,
accesorios, etc. Para ubicaciones internas y
externas, considere estos puntos:

· Montaje del generador
· Ubicación del tablero de distribución e
interruptores de transferencia
· Circuitos ramales para calentadores de
refrigerante, cargador de batería, etc.
· Seguridad en inundaciones, incendio,
heladas y vandalismo
· Contención de derrames accidentales de
combustible o refrigerante
· Posible daño simultáneo a servicios
normales y de emergencia
· Acceso de servicio para mantenimiento
general e inspecciones
· Acceso y espacio de trabajo para trabajos
mayores como reconstrucciones o cambios
de componentes
· Acceso para pruebas con bancos de carga
cuando se requiera para mantenimiento,
ejercicio o certificación

Consideraciones de Ubicación en Exteriores

· Ruido y su tratamiento. Se podrían requerir
barreras de sonido. Además, la distancia
entre el generador y el área sensitiva al ruido
reducirá el ruido percibido. Hay disponibilidad
de casetas acústicas y talvez se requiera
cubrir las expectativas del cliente o l a ley
local acerca de ruido.
· Se podría requerir una caseta a prueba de
intemperie. Como su nombre lo indica, para
proteger del medio ambiente, pero también
para proveer cierto nivel de seguridad, así
como presencia estética para el generador.
· Llevar a cabo el arranque y aceptación de
carga en tiempos específicos y en ambientes
fríos podría ser difícil. Los sistemas de
emergencia, como los define la ley requieren
que la temperatura ambiente alrededor del
generador se mantenga en niveles mínimos.
Por ejemplo NFPA110, que requiere que la
temperatura ambiente mínima alrededor del
generador sea de 40°F (4°C), y CSA282, la
cual requiere que dicha temperatura mínima
sea de 10°C (50°F). Mantener estos
requerimientos de temperatura mínima en
una carcasa muy ajustada podría ser difícil o
imposible. Podría requerirse una caseta
aislada y posiblemente con calefacción. Una
caseta que esté diseñada estrictamente para
aislamiento acústico tendrá material aislante
pero podría no contener suficientemente el
calor. Las unidades de una sola pieza que se
instalan por arriba, o las casetas de tamaño
más grande están generalmente disponibles
con aislamiento, persianas motorizadas o de
gravedad y calentadores si fuera necesario.
· Se podrían necesitar varios dispositivos
auxiliares de calentamiento para el arranque
o el mejoramiento de la aceptación de carga,
aún si la aplicación no es un sistema de
emergencia. Podrían ser necesarios

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

17
calentadores de refrigerante, baterías y hasta
aceite. Consulte la sección de este manual
titulada Dispositivos de Calentamiento para
Generadores en la Sección 4, Selección de
Equipo para información más detallada.
· Calentamiento y acondicionamiento del
combustible. En temperaturas frías el
combustible diesel se volverá nuboso, tupirá
filtros y bombas o no fluirá lo suficiente. Se
usan combustibles combinados para resolver
estos problemas, sin embargo se podría
requerir calentamiento de combustible para
una operación confiable.
· La sal en las regiones costeras puede causar
problemas de corrosión en casetas para
generador, rieles de base y tanques de
combustible instalados a la intemperie. El
uso de una caseta opcional de aluminio y un
faldón, cuando los ofrezca CPG, se
consideran una práctica sana de instalación
debido a la adicional resistencia a la
corrosión, y por lo tanto se requieren para
aplicaciones en regiones costeras, definidas
como ubicaciones a 60 millas (100 km) o
menos de cuerpos de agua salada.
· El acceso de servicio para reparaciones
mayores, reemplazo de componentes
(radiador, alternador) o reconstrucción,
deben considerarse al diseñar casetas y
ubicaciones de generador cerca de otros
equipos o estructuras. Si se requiere trabajo
mayor debido a altas horas de operación, o a
la falla/daño de un componente mayor, los
accesos serán críticos. Estos a ccesos
incluirán cubiertas, paredes removibles de la
caseta, espacios adecuados con otras
estructuras cercanas y acceso del equipo de
apoyo requerido.
· Cercas de seguridad y barreras de
visibilidad.
· Distancias a límites de propiedad.
· El escape del motor debe estar dirigido lejos
de ventilas y aberturas en edificios.
· Aterrizaje – Se podrán requerir electrodos o
anillos de aterrizaje para sistemas derivados
separadamente, o para aterrizaje de equipo.
· Protección contra relámpagos

Consideraciones de Ubicación en Interiores

· Cuarto especial para el generador – Para
sistemas de emergencia, algunas leyes
podrían requerir que el cuarto del generador
sea solo para ese propósito. También
considere el efecto que el flujo de ventilación
tendrá en otro equipo en el mismo cuarto, tal
como equipo de calefacción del edificio.
· Certificación de Bomberos de la construcción
del cuarto – La ley típicamente especifica
una resistencia al fuego de 1 o dos horas
mínimo. Consulte a la autoridad local para
los requerimientos aplicables.
· Espacio de trabajo – El espacio de trabajo
alrededor del equipo eléctrico esta
usualmente especificado por la ley. En la
práctica, debe haber cuando menos 3 pies (1
m) de espacio alrededor de cada generador.
El alternador debe ser reemplazable sin
quitar el generador o accesorios. Así mismo,
se debe considerar acceso para trabajo
mayor, (reconstrucción, o reemplazo de
componentes como el radiador) desde el
diseño de instalación.
· Tipo de sistema de enfriamiento – Se
recomienda un radiador montado de fábrica,
sin embargo, el ventilador del radiador puede
crear presión negativa significativa en el
cuarto. Las puertas de acceso deben por lo
tanto, abrir hacia adentro del cuarto, o tener
persianas, para que se puedan abrir cuando
el generador está funcionando. Vea
Enfriamiento del Generador en la sección
Diseño Mecánico para opciones de
enfriamiento adicionales.
· La ventilación involucra grandes volúmenes
de aire. Un diseño óptimo de cuarto toma
aire del exterior de este y descarga el aire
directamente fuera del cuarto por la pared
opuesta. Se requerirán ventiladores en el
cuarto para configuraciones de enfriamiento
opcionales que involucren un intercambiador
de calor o radiadores remotos.
· Escape del motor – La salida del escape del
motor debe ser tan alta como s ea
prácticamente posible en el lado del cuarto
donde los vientos dominantes alejen los
gases de el de las entradas de aire o
ventilas.
· Almacenamiento y tubería de combustible –
Loa ley local podría especificar métodos de
almacenaje dentro de los edificios, y
restringir las cantidades a almacenar.
Consulte con el distribuidor de Cummins
Power Generation o con el jefe de Bomberos.
Se requerirá acceso para el rellenado de los
tanques. Vea Selección de Combustible mas
adelante.
· Se recomienda que se incluyan previsiones
de conexión para la instalación temporal de
un banco de carga de generador en el
sistema de distribución eléctrica.
· La ubicación dentro de un edificio debe
permitir el acceso para la entrega inicial del
generador y para más tarde dar
mantenimiento y servicio. La ubicación lógica
preferida para un generador en un edificio
basado en esto es en el piso inferior, cerca
de un estacionamiento o acceso, o en una

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

18
rampa de estacionamiento abierta.
Entendiendo que este es importante espacio
de construcción de l edifico, si se forzara
una ubicación alternativa, piense en que se
podría necesitar equipo pesado para la
instalación o servicio mayor de la unidad.
También se necesitarán entregas de
combustible, aceite, refrigerante, etc. Se
diseñará un sistema de combustible con
tanques de abastecimiento, bombas, líneas,
tanques de día, etc., pero el cambio de aceite
y de refrigerante podrían dificultarse si los
materiales usados tuvieran que acarrearse a
mano en cubetas o barriles.
· Las instalaciones en el techo, aunque
comunes, requieren más planeación y
consideraciones del diseño estructural. La
vibración y el almacenamiento y entregas de
combustible podrían ser problemáticos.
· Las ubicaciones en interiores generalmente
requieren un cuarto dedicado con
construcción a prueba de fuego. Proveer un
cuarto interior del flujo de aire requerido
podría ser complicado. Los amortiguadores
de fuego en la ductería a cuartos internos
generalmente no se permiten. Idealmente, el
cuarto deberá tener dos paredes exteriores
opuestas una a la otra para que el aire de
admisión fluya sobre el generador y se
descargue por la pared opuesta en el lado
donde la unidad tiene el radiador.

Consideraciones de Selección
de Combustible

La selección de gas natural, diesel o LPG
afectarán la disponibilidad del generador y su
tamaño. Considere lo siguiente:

Diesel
· Se recomienda diesel para aplicaciones de
emergencia. Se recomienda diesel ATSM
D975 de Grado No. 2 -D para un buen
arranque y máxima vida de motor. Consulte
al fabricante del motor en cuanto al uso de
grados alternativos de diesel para diferentes
motores.
· Se debe proveer de almacenaje de
combustible en-sitio. Sin embargo el tacneño
debe ser muy grande. El diesel dura hasta
dos años en almacenaje, así que el tanque
de suministro debe ser de un tamaño que
permita la renovación del combustible
basado en ejercicios programados y pruebas
en ese periodo. Talvez se necesite agregar
un microbicida al combustible si la
renovación del combustible es baja, o si las
condiciones de alta quedad promueven el
crecimiento de microbios. Los microbios en el
combustible pueden tupir los filtros o
deshabilitar o dañar el motor.
· Climas fríos – Se debe usar combustible
Premium de Grado 1 -D cuando las
temperaturas ambiente estén por debajo del
punto de congelación. Se podría requerir de
calentadores de combustible para prevenir
que los filtros se tupan cuando las
temperaturas caen por debajo del punto de
nubosidad del combustible,
aproximadamente 20°F (-6°C) para el No. 2-
D y -15°F (-26°C) para el No. 1-D.
· Probablemente apliquen requerimientos de
emisiones. Vea Consideraciones
Ambientales.

Combustible Biodiesel

Los combustibles bio-diesel se derivan de una
amplia variedad de recursos renovables tales
como aceites vegetales, grasas animales y
aceites de cocinar. Colectivamente, estos
combustibles se conocen como Metil Esters de
Ácido Graso (FAME). Cuando se usan en
motores diesel, típicamente se reducen el humo,
la potencia y la economía de combustible.
Aunque el humo se reduce, el efecto en otras
emisiones varía, incrementando algunos
contaminantes mientras otros se reducen. El bio-
diesel es un combustible sustituto, lo que
significa que el desempeño y las emisiones del
motor no se pueden garantizar cuando se operan
con este combustible
2
.

Una mezcla de hasta 5% de concentración por
volumen de bio-diesel con diesel de calidad no
deberá causar serios problemas. Una
concentración arriba del 5% y se deben esperar
serios problemas de operación. Cummins no
aprueba ni desaprueba el uso de bio-diesel.
Consulte a Cummins para información adicional.

Gas Natural

· No se requiere almacenaje en-sitio para la
mayoría de los sitios.
· El gas natural puede ser una elección más
económica donde esté disponible a los
rangos de presión y flujo requeridos.
· Se podría requerir un suministro de respaldo
en-sitio de LPG para sistemas de potencia
de emergencia.
· Se puede usar gas natural de campo en
ciertos generadores. Sin embargo, se


2
Cummins Power Generation no asume ninguna responsabilidad de
garantía por reparaciones o incrementos en costos de operación con bio-
diesel.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

19
requieren análisis de combustible y consultas
con el fabricante del motor para determinar el
derrateo potencial y si la composición del
combustible podría generar daños en el
motor debido a combustión pobre,
detonación o corrosión.
· Detonación y daño al motor pueden resultar
cuando algunas redes ocasionalmente
agregan butano para mantener la presión en
la línea. Los motores de gas natural
requieren gas de calidad, limpio y seco para
generar su potencia de rango y asegurar su
término de vida.
· La estabilidad de frecuencia de los
generadores de motor de chispa, podría no
ser tan buena como la de los generadores
con motor diesel. La estabilidad de
frecuencia es importante cuando se
suministra potencia a UPSs.
· Los climas fríos – En temperaturas amiente
debajo de 20°F (-7°C), los motores de chispa
generalmente arrancan más fácilmente y
aceptan carga mas rápidamente que los
motores diesel.

NOTA: Cummins Power Generation no
recomienda entubar el gas natural de alta presión
(5 psig [34 kPa] o más) hacia adentro de los
edificios.

LPG (Gas Licuado de Petróleo)

· La disponibilidad local de LPG debe
investigarse y confirmarse antes de
seleccionar un generador impulsado por
LPG.
· Se debe proveer almacenaje de combustible
en-sitio. El LPG se puede almacenar
indefinidamente.
· La estabilidad de frecuencia de los
generadores de motor de chispa, podría no
ser tan buena como la de los generadores
con motor diesel. Esto es importante cuando
se suministra potencia a UPSs.
· Los climas fríos – El tanque de almacenaje
de LPG debe ser de un tamaño apropiado
para que provea el rango correcto de
vaporización a las mas bajas temperaturas
esperadas. Si no, se debe proveer succión
de líquido con un calentador de vaporización.

NOTA: Cummins Power Generation no
recomienda entubar LPG de alta presión (20
psig [138 kPa] o más) hacia líquido o vapor,
hacia adentro de los edificios.


Gasolina
La gasolina no es un combustible apropiado para
generadores estacionarios de emergencia debido
a su volatilidad y vida en almacenaje.

Combustibles Sustitutos

En general los motores diesel se pueden hacer
funcionar con combustibles sustitutos con
lubricidad aceptable durante periodos cuando el
suministro de diesel No. 2-D es temporalmente
limitado. El uso de combustibles sustitutos puede
afectar la cobertura de la garantía, desempeño
del motor y emisiones. Los siguientes
combustibles sustitutos están generalmente
dentro de los límites prescritos:

· Diesel 1-D y 3-D
· Aceite combustible Grado No. 2
(combustible de calentamiento)
· Combustible de turbina de aviación
Grado Jet A y Jet A -1 (combustible
comercial de jet)
· Combustible de turbina de gas no -
aeronáutico Grado No. 1 GT y No. 2 GT
· Keroseno Grado No. 1-K y No. 2-K

Consideraciones Ambientales

Lo siguiente es un pequeño método para evaluar
las situaciones ambientales relacionadas con el
ruido, emisiones de escape y almacenamiento de
combustible. Consulte el capítulo Diseño
Mecánico para información más completa.

Ruido y su tratamiento

El tratamiento del ruido, si se requiere, necesita
considerarse desde las primeras etapas de
diseño preliminar. Generalmente, los métodos
de tratamiento del ruido añadirán un costo
considerable e incrementaran el área física
requerida para la instalación. Un generador es
una fuente compleja de ruido que incluye el ruido
del ventilador de enfriamiento, y ruido de escape.
U tratamiento eficaz de ruido debe considerar
estas fuentes de ruido. En su mayor parte, los
métodos de tratamiento de ruido modifican o
corrigen el camino del ruido entre el generador y
la gente que lo escucha. El simple hecho de usar
un silenciador de grado crítico puede o no lograr
la reducción de ruido en una ubic ación
especifica. Puesto que el ruido es direccional, se
debe considerar cuidadosamente la ubicación,
orientación y distancia del generador con
respecto a los límites de propiedad o lugares
donde se objete contra el ruido.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

20













Leyes y Reglamentos de Ruido

En Norteamérica, la ley estatal y local establece
niveles máximos de ruido para áreas específicas.
La mayoría de los reglamentos de ruido de la
comunidad especifican el máximo nivel de ruido
permisible en los límites de la propiedad. La
Tabla 2 -2 muestra algunas regulaciones
representativas de ruido exterior. El cumplimiento
con las regulaciones de ruido requiere un
entendimiento del nivel de ruido ambiente y el
nivel de ruido resultante con el generador
funcionando a carga máxima en ese ambiente.

Las regulaciones de ruido también existen para
proteger la audición del trabajador. Las personas
que trabajan en cuartos de generador deberán
usar siempre protección para los oídos mientras
el generador esté funcionando.

Reglamentos de Emisiones de Escape

Los generadores, sin importar la aplicación,
podrían estar sujetos a regulaciones de
emisiones de escape a nivel local, o nacional o
ambos. El cumplimiento de las regulaciones de
emisiones generalmente requiere de permisos
especiales. Algunas localidades podrían tener
designaciones específicas requiriendo
estrategias de post- tratamiento para los
combustibles de los motores de gas o diesel.
Consulte la agencia de calidad de aire local en la
fase de diseño de cualquier proyecto para los
requerimientos de permisos.

La Tabla 2-3 incluye emisiones típicas diesel
para generadores de 40-2000 kW con escapes
sin tratamiento los cuales se pueden usar para
propósitos de estimación. Consulte al fabricante
del motor para información detallada en
productos específicos.




















En Norteamérica, los generadores móviles, (que
se mueven más de una vez a la año) están
sujetos a la certificación de la EPA que
esencialmente limita las emisiones federales de
NOx a 6.9 g/bph • hr. Vea a un distribuidor de
Cummins Power Generation para los modelos
disponibles.

Reglamentos de Almacenaje de Combustible

El diseño del tanque de abastecimiento en
muchas áreas es controlado por reglamentos
escritos generalmente con dos propósitos
separados: protección ambiental y protección
contra incendio. Puesto que las regulaciones, su
aplicación y exenciones varían con la ubicación,
es necesario investigar y entender los
requerimientos locales.

En Norteamérica las leyes de protección
ambiental generalmente existen a nivel local y
estatal. Hay diferentes regulaciones que aplican
para tanques de almacenamiento sobre el
terreno y debajo del terreno. Estas regulaciones
cubren los estándares de diseño, y construcción,
registro pruebas de tanques y detección de
fugas.
















También cubren requerimientos de cerrado,
preparación de planes de prevención de
derrames, provisiones para responsabilidad

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

21
financiera y cobertura de fideicomisos. Como
regla general sujeta a verificación local, se
ofrecen exenciones de regulación para tanques
de almacenamiento de diesel subterráneos o
sobre el terreno que dan servicio en-sitio a
generadores de emergencia donde 1) la
capacidad de la instalación de almacenaje es de
1,320 galones (500 L) o menor, 2) ningún tanque
tenga capacidad mayor de 660 gallones (250 L),
y 3) el combustible se consume en las
instalaciones (no se despacha).

Aún cuando la instalación esté exenta de
regulaciones, se debe reconocer que los gastos
de limpieza podrían ser muy altos aún para un
derrame muy pequeño que re sulte de fugas,
sobrellenado, etc. La tendencia en el almacenaje
de diesel para generadores en sitio en interiores
y exteriores ha sido hacia tanques de terceros
certificados, de sub-base de doble




































pared, sobre el terreno, con detección de fallas y
protección contra sobrellenados. Vea la Sección
6, Diseño Mecánico, para más información en
diseños de sistemas de combustible.

Protección Contra Incendios

En Norteamérica, las regulaciones de protección
contra incendio típicamente adoptan o se refieren
a una o más de los estándares de la Asociación
Nacional de Protección contra Incendio (NFPA).
Estos estándares cubren requerimientos tales
como capacidad de almacenamiento en
interiores, tubería de sistemas de combustible, el
diseño y construcción de los tanques de
combustible, ubicaciones de los tanques, diques
y/o provisiones para un drenado seguro.
Consulte el estándar NFPA No. 37, Instalación de
Motores Estacionarios. Las autoridades de
bomberos locales podrían tener requerimientos
más restrictivos o interpretaciones de los
requerimientos diferentes a los de los estándares
nacionales.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

2 DISEÑO PRELIMINAR

22

Checklist de Diseño Preliminar

Tipo de Sistema

De Emergencia
De Emergencia obligatorio Legal
De Emergencia Opcional
Potencia Primaria
Rasurado de Picos
Reducción de Carga
Carga Base

Rango de Generador

Rango de Emergencia
Rango Primario
Rango Continuo

Tamaño del Generador

Unidad Sencilla ___kW ___kVA___PF
U. Paralelas___#___kW ___kVA___PF

Voltaje y Frecuencia del Generador

___Voltaje ___Hz
Mono-fásico
Tri-fásico

Ubicación

Interiores
Nivel de Piso
Nivel Superior
Subterráneo
Exteriores
Nivel de Piso
Techo
Acceso Directo para Instalar/Dar Servicio
Si___ No___

Combustible

Diesel
Gas Natural
LPG
















Suministro de Combustible – Diesel

Tanque seco
Tanque Sub-base
Tanque Externo

Suministro de Combustible – LPG

Remoción de Vapor
Succión de Líquido

Caseta

Protege contra la Intemperie
Acústica
Caseta Walk-in
Sobrepuesta
Región Costera

Accesorios

Interruptores de Paralelismo
Interruptor de Transferencia Automático
Cargadores de Batería
Interfase con Red
Alarmas Remotas/Monitoreo
Breakers de Circuito
Módulos de Control de Paralelismo
Silenciador
Aisladores de Vibración

Requerimientos Especiales de Alternador

Rango reducido de Temperatura
105C 80C
RTDs o Termistores

Sistema de Enfriamiento

Radiador Montado en Unidad
Radiador Remoto

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

23
3 IMPACTO DE LAS CARGAS ELECTRICAS EN EL
TAMAÑO DEL GENERADOR

Generalidades

Esta sección se concentra en el impacto de las
cargas en el tamaño del generador. Es
importante ensamblar un razonablemente preciso
programa de cargas al principio del diseño de los
proyectos de generación de energía, porque la
carga es el factor más importante en la decisión
del tamaño del generador. Si al principio del
diseño del proyecto no se tiene disponible toda la
información del equipo de carga necesaria para
definir el tamaño del generador, los primeros
cálculos de tamaño se tendrán que basar en
estimaciones. Esto deberá ser seguido de re-
cálculos cuando la información real y precisa se
hace disponible. Los diferentes tipos de cargas –
motores, UPSs, VFDs, equipo de diagnóstico
médico y bombas de incendio tienen
considerables y diferentes influencias en el
tamaño del generador.

Aplicaciones y Rangos de
Trabajo

Rangos de Trabajo de Generador

Determinar las cargas que se requiere que el
generador soporte es una función del tipo de
aplicación y trabajo requerido. Generalmente hay
tres clasificaciones de trabajo para aplicaciones
de generadores: Emergencia, Primaria y
Continua. Estas clasificaciones se definen en la
Sección 2, Diseño Preliminar. Los rangos
disponibles para generadores varían de acuerdo
a estas tres clasificaciones. Un generador usado
en aplicaciones de Emergencia es usado como
respaldo de la fuente de potencia primaria (red) y
se espera que sea usado poco frecuentemente,
así que el rango de Emergencia es el más alto
disponible para el generador. Los generadores
clasificados como primarios deben trabajar horas
ilimitadas y son considerados la fuente primaria
de energía para varias cargas, así que el rango
Primario es típicamente 90% del rango de
Emergencia. E n aplicaciones de trabajo
Continuo, se espera que el generador produzca
la salida establecida durante horas ilimitadas a
carga constante (aplicaciones donde el
generador sea operado en paralelo con una
fuente de red y cargado de base), así que el
rango Continuo es típicamente el 70% del rango
de Emergencia. La capacidad de llevar carga del
generador es una función de la vida esperada o
del intervalo entre reconstrucciones.
Aplicaciones Obligatorias y Opcionales

Fundamentalmente las aplicaciones de
generadores están agrupadas en dos categorías
básicas, aquellas obligadas por la ley y las
regulaciones, y aquellas que se desean por
economía (generalmente asociadas con
disponibilidad y confiabilidad de la energía).
Estas categorías impulsarán un juego
completamente diferente de elecciones cuando
las decisiones se deben hacer en cuanto a que
cargas se conecten al generador.

Obligatorias por la ley:
Estas son las que las
autoridades juzgan como requeridas legalmente
de emergencia donde la seguridad de vida y
soporte de vida son de máxima importancia. Este
tipo de aplicaciones están estipuladas en códigos
de construcción, o códigos específicos para la
seguridad de vida, e involucran típicamente
instalaciones de cuidado de la salud (hospitales,
asilos, clínicas) construcción de rascacielos y
lugares de asamblea (teatros, centros de
conferencias, instalaciones deportivas, hoteles).
Típicamente el generador proveerá de energía de
respaldo a cargas como iluminación de salida,
detección de fuego, ventilación, sistemas de
alarma, elevadores, bombas de incendio,
sistemas de comunicación de seguridad pública y
hasta procesos industriales donde la pérdida de
energía crea un peligro a la vida o a la salud.
Otros sistemas son legalmente obligatorios
cuando se determina que la pérdida de energía
de la red normal constituye un peligro u
obstaculizara las labores de rescate o bomberos.
Para determinar las cargas mínimas a las que
debe suministrar el generador, consulte con la
autoridad local y los estándares relacionados. Se
podrían aplicar cargas opcionales adicionales al
generador en la mayoría de las aplicaciones si lo
aprueba la autoridad local.

Emergencia Opcional
: Este tipo de sistemas se
ha hecho mas frecuente conforme la
disponibilidad de la energía se ha hecho más
crítica. Estos sistemas dan energía a
instalaciones tales como edificios industriales o
comerciales y sirven cargas como calefacción,
refrigeración, proceso de datos, comunicaciones
y procesos industriales críticos. Los generadores
son justificables donde las pérdidas de energía
de la red podrían causar incomodidad o la
interrupción de procesos críticos que amenacen
productos o equipo de proceso.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

24
Primaria y Continua: Las aplicaciones para
generadores que suministran energía de trabajo
primario o continuo se hacen cada vez más
presentes en países en desarrollo y en muchas
aplicaciones generación de energía distribuida.
Existen muchas oportunidades con las redes del
lado de la generación y clientes de las redes del
lado del consumo. La desregulación y
regulaciones ambientales más estrictas tienen a
las redes públicas de electricidad buscando
producción y distribución de energía de formas
alternativas a la construcción de nuevas plantas
generadoras centrales. El rasurado de picos, y
estructuras de tarifas interrumpibles son algunas
de las formas en que se busca satisfacer la
creciente demanda. Los clientes de las redes
están usando la co-generación para reducir la
demanda pico de la red y continúan persiguiendo
oportunidades de co-generación donde la
demanda simultánea de energía y calor existen.

En cualquier caso, uno debe estar consiente de
que los generadores son una pequeña fuente de
energía comparados con la red pública normal, y
las características de operación con carga
pueden tener un profundo efecto en la calidad de
la energía si el generador no es del tamaño
apropiado. Dado el hecho de que un generador
es una fuente limitada de energía, se deben
esperar alteraciones en el voltaje y la frecuencia
cada vez que se le conecten o desconecten
cargas. Estas alteraciones se deben mantener
dentro de los límites aceptables para todas las
cargas conectadas. Además, habrá distorsión de
voltaje en la salida del generador cuando se
conecten cargas no-lineales que produzcan
corrientes armónicas. La distorsión puede ser
considerablemente mas grande cuando se opera
de un generador que de la red pública, y causara
calentamiento adicional en el generador y el
equipo de carga si no se mantiene observada.
Consecuentemente, para suministrar energía
adecuada de funcionamiento se necesitan
generadores más grandes de lo necesario para
limitar las alteraciones de voltaje y frecuencia
durante las transiciones por carga y para limitar
la distorsión armónica cuando se da servicio a
cargas no-lineales como computadoras, UPSs y
VFDs.

Los programas de definición de tamaño de
generador, permiten en el presente la selección
precisa del generador y dan un alto nivel de
confianza en la compra de un sistema de tamaño
justo para sus necesidades. Mientras que la
mayoría de los ejercicios de definición de tamaño
de generador se llevan a cabo de mejor manera
con programas como GenSize de Cummins
Power Generation, (Vea Apéndice A), o con la
ayuda de un representante del fabricante, es aun
muy educativo saber que es lo que se necesita
para seleccionar el generador correcto para su
aplicación.

Además de la carga conectada, muchos otros
factores afectan el tamaño del generador:
requerimientos de arranque de cargas tales como
motores y sus cargas mecánicas, imbalances de
carga monofásica, cargas no lineales como
equipo UPS. Restricciones de caída de voltaje.
cargas cíclicas etc.

Entendiendo las Cargas

Requerimientos de Arranque y
Funcionamiento de Carga

La potencia requerida por muchos tipos de carga
puede ser mucho mas alta cuando se arranca la
carga que lo que se requiere para su
funcionamiento continuo estable (la mayoría de
las cargas movidas por motores que no emplean
algún tipo de equipo de arranque suave).
Algunas cargas también requieren de energía
pico durante la operación que durante el
funcionamiento (soldaduras o algún equipo
médico por ejemplo). Otras cargas (no-lineales
como UPSs, computadoras, VFDs y otras cargas
electrónicas) causan excesiva distorsión del
generador a menos que el generador sea de un
tamaño mas grande de loa que se requiere para
alimentar la carga. La fuente de energía debe ser
capaz de suministrar todos los requerimientos
operativos de la carga.

Durante condiciones de arranque o de carga
pico, las transiciones repentinas de carga pueden
causar alteraciones de voltaje y frecuencia
dañinos a las cargas conectadas, o lo
suficientemente grandes para no arrancar
exitosamente u operar apropiadamente si el
generador es de un tamaño menor. Mientras que
algunas cargas son bastante tolerantes a las
transiciones de corto tiempo, otras cargas son
muy sensibles. En algunos casos el equipo de
carga puede tener controles protectores que
causen que la carga se apague en estas
condiciones. Aunque no tan críticas, otras
condiciones como luces parpadeantes o jaloneos
momentáneos en elevadores pueden ser cuando
menos, incomodas.

Un generador es una fuente limitada de energía
en términos de potencia del motor (kW) y volt-
amperes de generador (kVA)
independientemente del sistema de excitación.
Debido a esto, las transiciones de carga
causaran excursiones de transición en el voltaje y
la frecuencia. La magnitud y duración de estas

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

25
excursiones son afectadas por las características
de la carga y el tamaño del generador relativo a
la carga. Un generador es una fuente
relativamente grande de impedancia cuando se
compara con un típico transformador de red
pública, Vea más información en la Sección 4,
Selección de Equipo.

Secuenciación de Pasos de Carga

En muchas aplicaciones puede ser
recomendable limitar la cantidad de carga que el
generador reciba o arranque en un solo
momento. Las cargas generalmente son pasadas
al generador en secuencia para reducir los
requerimientos de arranque y, por lo tanto, el
tamaño del generador requerido. Esto requiere
control de las cargas y equipo para conectar la
carga a l generador
1
. Interruptores múltiples de
transferencia son comúnmente usados para este
prepósito. Los interruptores de transferencia
individuales se pueden ajustar para conectar
cargas en diferentes momentos usando ajustes
estándar de retardo de tiempo de transferencia
para escalonar las cargas. Se recomienda un
retardo de tiempo de unos cuantos segundos
para permitir que el generador estabilice el
voltaje y la frecuencia entre los pasos de las
cargas. Esto, por supuesto, significará que
cualquier carga de emergencia u obligatoria por
la ley, deberán conectarse primero para cumplir
los requerimientos legales. Las cargas que
requieran más energía de arranque, como
motores con cargas grandes, deben arrancarse
mientras hay una carga mínima conectada. Las
cargas de UPSs pueden dejarse hasta el último
puesto que la carga de estos esta soportada por
batería.

Con esa información básica, las características
de operación de cargas individuales se discuten
adelante.

Tipos de Carga

Cargas de Iluminación:
Los cálculos de
iluminación son muy directos, una suma del
wattaje de las lámparas o del voltaje requerido
para circuitos de iluminación, mas el wattaje
requerido por las balastras. Los tipos comunes
de iluminación son incandescentes, focos
estándar que típicamente usan un filamento de
tungsteno, fluorescentes, una lámpara de gas
ionizado impulsada por una balastra, también
aplica para iluminación de descarga de gas y
descarga de sodio a baja presión, sodio de alta


1
Cummins Power Generation ofrece sistemas de control de carga en
cascada basados en red.
presión, etc. Las Tablas 3-1 y 3-2 contienen
algunos datos representativos útiles.



Cargas de Aire Acondicionado: Las cargas de
aire acondicionado son especificadas
generalmente en toneladas. Para estimar los
requerimientos de potencia en kilowatts, se usa
una conversión de 2 HP/ton como un estimado
muy conservador de la carga total de una unidad
de baja eficiencia. Si quiere UD. un tamaño más
exacto y conoce las cargas de motor de los
componentes individuales del equipo de aire
acondicionado, súmelas individualmente y llegue
a un factor de demanda para las cargas que
podrían arrancar simultáneamente.

Cargas de Motor:
Hay una gran variedad de tipos
de motor y tipos de cargas conectadas a esos
motores, cada una de las cuales afecta las
características de arranque y funcionamiento del
motor. A continuación, una discusión de muchas
de estas características y sus efectos en la
definición del tamaño del generador.

Alta y Baja Inercia:
El momento de inercia de una
masa rotatoria, como un motor y su carga, es una
medida a la resistencia de aceleración por el
torque de arranque del motor. El torque de
arranque requiere mas potencia del motor del
generador (SkW) que la carga en
funcionamiento. Más que tener que hacer
cálculos, sin embargo, es generalmente
suficiente caracterizar las cargas como cargas de
alta inercia y cargas de baja inercia para el
propósito de determinar la potencia de motor
necesaria para arrancar y acelerar las cargas de
motor. Por lo tanto, las cargas de baja inercia son
aquellas que pueden acelerarse cuando se
puede asumir un factor de servicio de 1.5 o
menos, mientras que, las cargas de alta inercia
son aquellas donde se debe asumir un factor de

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

26
servicio mas grande de 1.5. Se debe asumir un
factor de servicio más alto para cargas pulsantes
o mecánicamente desbalanceadas. La Tabla 3-3
muestra la categorización de cargas comunes.


* Ventiladores o bombas excepcionalmente grandes que
trabajan contra cabezas altas, podrían no calificar como
cargas de baja inercia. Si no está seguro, asuma que es de
alta inercia.
** Las cargas de alta inercia incluyen cargas pulsantes o
mecánicamente desbalanceadas.

Más de 50 HP: Un motor grande arrancado a
través de la línea con un generador, representa
una carga de baja impedancia en mientras está
en condición de rotor bloqueado o de caída
inicial. El resultado es una corriente alta de
entrada, típicamente 6 veces la corriente de
rango. La alta corriente de entrada causa que el
voltaje del generador caiga. Esta caída de voltaje
está compuesta de la caída instantánea de
voltaje de transición y la caída de voltaje de
recuperación.

La caída instantánea de voltaje de transición
ocurre en el instante que el motor se conecta al
generador y es una función de las impedancias
relativas del generador y el motor. La caída
instantánea de voltaje es la caída de voltaje cuya
predicción se encuentra en las curvas de caída
publicadas en las hojas de datos del alternador
2
.
Estas curvas de caída dan una idea de lo que se
puede esperar de la caída instantánea,
asumiendo que la frecuencia es constante. Si el
motor se desacelera debido al arranque de
equipo de muchos kW, la caída de voltaje de
transición podría exagerarse al disminuirse (por
medio de la característica de empatamiento de
torque del regulador) la excitación del alternador
para ayudar al motor a recuperar la velocidad.

Después de la detección de de la caída
instantánea de voltaje de transición, el sistema

2
Las curvas de caída de voltaje de los equipos de Cummins Power
Generation están disponibles en Power Suite Libray.
de excitación del generador responde al
incrementar la excitación de para recuperar el
voltaje de rango, al mismo tiempo que el motor
está acelerando a velocidad de funcionamiento
(asumiendo que el motor desarrolle suficiente
torque). El torque del motor, para motores de
inducción, es directamente proporcional al
cuadrado del voltaje aplicado. La aceleración del
motor es una función de la diferencia entre el
torque del motor y los requerimientos de torque
de la carga. Para evitar excesivos tiempos de
aceleración o paro del motor, el generador debe
recuperar el voltaje de rango lo más pronto
posible.

La manera en que el voltaje del generador se
recupera es una función de los tamaños relativos
del generador y el motor, potencia del motor
(capacidad en kW) y la capacidad de forzar la
excitación del generador. Varios milisegundos
después de la caída inicial del voltaje de
transición, el regulador de voltaje aplica voltaje
total de fuerza al excitador del generador, lo cual
resulta en un crecimiento del campo principal de
corriente de acuerdo a las constantes de tiempo
del excitador y campo principal. Los
componentes del generador están diseñados y
empatados para lograr el tiempo de respuesta
más corto posible y al mismo tiempo mantener la
estabilidad del voltaje y evitar la sobrecarga del
motor. Los sistemas de excitación que responden
demasiado rápido o que son demasiado rígidos
pueden de hecho sobrecargar el motor cuando
arrancan motores de tamaño grande.
Dependiendo de lo severo de la carga, el
generador se debe recuperar hasta su voltaje de
rango dentro de varios ciclos, o cuando mucho
en unos cuantos segundos.

Para aplicaciones d e arranque de motores,
deben considerarse la caída inicial de voltaje de
transición y el voltaje de recuperación. Un
generador debe tener el tamaño de manera que
no exceda la caída de voltaje de transición inicial
especificada para el proyecto, y así mismo que
ese recupere a un mínimo de 90% de de su
rango de voltaje de salida con la aplicación de los
kVA del motor bloqueado. Por lo tanto el motor
puede entregar 81% (0.9 x 0.9 = 0.81) de su
torque de rango durante la aceleración, lo que ha
demostrado ser adecuado para la mayoría de las
aplicaciones de arranque. En lugar de
especificaciones únicas para el proyecto, una
caída de voltaje de arranque se considera
aceptable en una situación de arranque de motor.

Se encuentran disponibles varios tipos de
arrancadores de motor de voltaje reducido para
reducir los kVA de arranque de un motor en
aplicaciones donde el torque reducido del motor

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

27
es aceptable. El reducir los kVA de arranque del
motor puede reducir la caída de voltaje, el
tamaño del generador y dar un arr anque
mecánico más suave. Sin embargo, como se
explica a continuación, se debe tener cuidado
cuando se aplican estos arrancadores a los
generadores.

Métodos de Arranque Trifásicos: Hay varios
métodos disponibles para arrancar motores
trifásicos, como se sumarizan en la Tabla 3-4 y
como se explican más a detalle en el Apéndice
C-Arranque de motor de Voltaje Reducido. El
método más común de arranque es el arranque
con toda la línea (voltaje total). Los
requerimientos de arranque del motor se pueden
reducir aplicando algún tipo de arrancador de
voltaje reducido o de estado sólido, resultando en
un generador más pequeño. Sin embargo, se
debe tener cuidado cuando se aplican estos
métodos de arranque reducido. Puesto que el
torque de motor es una función del vo ltaje
aplicado, cualquier método que reduce el voltaje
del motor también reduce el torque del motor en
el arranque. Estos métodos de arranque solo se
deben aplicar a cargas de motores de baja
inercia a menos que se pueda determinar que el
motor producirá t orque adecuado para la
aceleración durante el arranque. Adicionalmente
estos métodos de arranque pueden producir altas
corrientes de entrada cuando cambian de
arranque a funcionamiento (si la transición ocurre
antes de que el motor alcance velocidad de



operación), lo que resulta en requerimientos de
arranque que se acercan a un arranque con toda
la línea. Si el motor no alcanza velocidad de
operación cercana a la de rango antes de la
transición, pueden ocurrir caídas de voltaje y
frecuencia excesivos c uando se utilizan estos
arrancadores con generadores. Si no está seguro
de cómo reaccionarán el arrancador y la carga,
asuma arranque con toda la línea.

Impulsores de Frecuencia Variable (VFDs): De
todas las clases de carga no lineal, los VFDs que
se usan para controlar la velocidad de los
motores de inducción, inducen la más alta
distorsión en el voltaje del generador. Se
requieren alternadores más grandes para
prevenir el sobre calentamiento del alternador
debido a las corrientes armónicas de inducidas
por el impulsor de frecuencia variable, y para
limitar la distorsión de voltaje del sistema al bajar
la reactancia del alternador.

Por ejemplo, las cargas de VFD de tipo invertido
de fuente de corriente convencional, en un
generador deben ser menores que
aproximadamente el 50% de la capacidad del
generador para limitar la distorsión armónica total
a menos de 15%. Más recientemente VFDs de
Ancho de Pulso Modulado se han hecho más
efectivos en los costos e inducen armónicos más
bajos. El alternador necesita ser solo 40% más
grande para estos impulsores.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

28
Para aplicaciones de velocidad variable, defina el
tamaño del generador tomando en cuenta el
rango de la placa del impulsor, no el rango del
motor impulsado. Los armónicos podrían ser mas
altos con el impulsor operando a carga parcial y
podría ser posible que un motor más grande,
hasta de la capacidad total del impulsor, se
instale en el futuro.

Letra de Código de Motor NEMA: En
Norteamérica, el estándar NEMA para motores y
generadores (MG1) designa rangos aceptables
para kVA de arranque de motor con Letras
Código de la “A” a la “V”. El diseño del motor
debe limitar los kVA de arranque (rotor
bloqueado) a un valor dentro del rango
especificado por las Letras Código indicadas en
el motor. Para calcular los kVA de arranque,
multiplique los caballos del motor por el valor en
la Tabla 3 -5 que corresponda con la Letra
Código. Los valores en la Tabla 3 -5 son los
promedios de los rangos especificados de los
valores de las Letras Código.



Diseño de Motores Trifásicos: En Norteamérica,
los motores de diseño de tipo B, C, o D son
motores trifásicos de inducción tipo caja de ardilla
clasificados por NEMA (Asociación Nacional de
Fabricantes Eléctricos) con respecto a el valor
máximo de corriente con el rotor bloqueado y
valores mínimos de torque con el rotor
bloqueado, torque de subida y torque de rotura.
Los motores de tipo de alta eficiencia son
motores de inducción de jaula de ardilla trifásicos
de eficiencia alta, con valores mínimos de torque
similares a los de diseño tipo B, pero con una
corriente de rotor bloqueado y eficiencia de carga
total nominal mas altas. Vea la Tabla 3-6 para
los valores estándar nominales de motores de
diseño B, C, y D y de alta eficiencia.

Diseño de Motores Monofásicos: Vea la Tabla 3-
7 para valores estándar nominales para motores
de inducción monofásicos.


Cargas de UPSs (Fuentes de Poder
Ininterrumpibles): Una fuente de poder
ininterrumpible (UPS) estática utiliza
rectificadores de control de silicón (SCRs) u otros
dispositivos estáticos para convertir el voltaje CA
a voltaje CD. El voltaje CD se utiliza para
producir voltaje CA a través de un circuito de
inversión en la salida del UPS. El voltaje de CD
se utiliza también para cargar las baterías, el
medio de almacenaje de las UPSs. Los SCRs de
cambio en la entrada reducen las corrientes
armónicas en el alternador del generador, Los
efectos de estas corrientes incluyen
calentamiento adicional de devanados, eficiencia
reducida, y distorsión de la onda de CA. El
resultado es un requerimiento de un alternador
más grande para una salida dada de kW del
generador.

Los dispositivos UPS pueden también ser
sensitivos a las caídas de voltaje y excursiones
de frecuencia. Cuando el rectificador está
rampeando hacia arriba, bandeos relativamente
altos en la frecuencia y el voltaje pueden ocurrir
sin molestar la operación. Sin embargo una vez
que se habilita el sobrepaso, la frecuencia y el
voltaje deben estar muy estables o se disparará
la alarma.

Los problemas pasados ente incompatibilidad de
generadores y UPSs llevaron a muchas ideas
incorrectas acerca del tamaño del generador
para este tipo de cargas. En el pasado, los
proveedores de UPSs recomendaban
sobredimensionar el generador dos o tres veces
sobre el rango del UPS, pero entonces tenían
aun más problemas. Desde entonces los
fabricantes de UPSs han resuelto el problema de
la incompatibilidad y ahora es más efectivo en
cuanto a costos requerir UPSs que sean
compatibles con el generador que
sobredimensionar el generado r
significativamente.

Cuando defina el tamaño del generador use el
rango de la placa del UPS, aún si el UPS no vaya
a estar completamente cargado, más el rango de
la batería. El UPS tendrá típicamente una
capacidad de carga de la batería de 10 a 1% de
su rango UPS. Si las baterías se descargan
cuando el UPS está operando con el generador,
el generador debe ser capaz de suministrar la
carga de salida y el cargado de las baterías. La
mayoría de los UPSs tiene un límite ajustable de
corriente. Si este límite se ajusta al 110-150% del
rango del UPS, esa es la carga pico que el

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

29
generador necesitará suministrar inmediatamente
después de una falla de energía de red. Una
segunda razón para utilizar el rango total del UPS
es que se podrían agregar cargas adicionales
hasta el rango de la placa en el futuro. Lo mismo
aplica para sistemas redundantes de UPS.
Defina el tamaño del generador para los rangos
de palca combinados de los UPS individuales en
aplicaciones donde, por ejemplo, un UPS se
instala para respaldar a otro y hay dos en línea
todo el tiempo con 50% o menos de la carga.

Debido a que son cargas no lineales, los UPS
inducen armónicos en la salida del generador.
Los Dispositivos UPS equipados con filtros de
entrada de armónicos, tiene menos corrientes
armónicas que los que no están equipados así.
Los filtros armónicos deben reducirse o dejarse
fuera por medio de un interruptor cuando la carga


en el UPS es pequeña. Si no, estos filtros pueden
causar un factor de potencia inicial en el
generador. Vea Carga de Factor de Potencia
Inicial en la sección de Diseño Mecánico. El
número de rectificadores (pulsos) también dicta
el grado de sobredimensión del generador que se
requiere. Un rectificador de 12 pulsos con un filtro
armónico resulta en el generador de tamaño más
pequeño recomendado.

La mayoría de los dispositivos UPS tiene una
función de de limitación de corriente para
controlar la carga máxima que el sistema puede
aplicar a su fuente de poder, la cual se expresa
como un porcentaje de el rango de carga máximo
del UPS. El total de la carga que el UPS aplica a
su suministro es controlado a ese valor limitando
su rango de carga de la batería. Si por lo tanto, la
carga máxima es limitada al 125% y el UPS está

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

30

operando a 75% de su capacidad de rango, el










































cargado de la batería está limitado a 50% del
rango del UPS. Algunos dispositivos UPS
reducen la carga de la batería a un valor mas
bajo durante el tiempo que el generador esta
energizando el UPS.

Cargas de Cargador de Baterías:
Los cargadores
de baterías típicamente usan rectificadores de
silicón (SCRs). Un cargador de baterías es una
carga no lineal, lo cual requiere un alternador
sobredimensionado para acomodar el calor
adicional y minimizar la distorsión armónica cau-
















































sada por las corrientes armónicas inducidas por
el cargador. El número de rectificadores (pulsos)
dicta el grado de sobredimensionado del
generador. Un rectificador de 12 pulsos resulta
en el generador más pequeño recomendado.

Equipo Medico de Imagen (Rayos X, Cat Scan,
MRI): El equipo de imagen como los rayos X, Cat
Scan y MRI producen características de arranque
y funcionamiento únicas que se deben
considerar al definir el tamaño del generador. La
carga pico kVA (kVP x ma) y caída permisible de
voltaje son factores esenciales para definir el
tamaño de un generador para aplicaciones de
imagen médica. Dos factores adicionales deben

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

31
comprenderse para todas las aplicaciones de
imagen médica.

Primero, cuando el equipo de imagen médica es
energizado por un generador, la imagen podría
ser diferente que cuando esta siendo energizado
por la red pública. La razón de esto es debido a
la diferencia en las características de la caída de
voltaje. Como ilustra l a Figura 3 -1, la caída
tenderá a ser constante cuando la fuente de
energía es la red pública. Los intentos del
regulador de voltaje del generador por regular el
voltaje también afectan la característica de la
caída.

Segundo, entre el tiempo que el operador hace el
ajuste para la imagen y el tiempo que toman la
imagen, no deben ocurrir grandes cambios e las
cargas como las de elevadores o aires
acondicionados arrancando o deteniéndose.

El equipo de imagen médica es generalmente
diseñado para usarse energizado por la red
pública. La mayoría de los equipos, sin embargo,
tiene un compensador de voltaje en línea,
ajustable ya sea por el instalador o el operador.
En aplicaciones donde el generador es la única
fuente de energía, el compensador de línea
puede ajustarse para la caída de voltaje
esperada con el generador. Cuando el equipo de
imagen ha sido ajustado para energía de la red
pública, el generador tendrá que imitar la caída
de voltaje de la red lo más posible. Por
experiencia, se pueden obtener imágenes

























satisfactorias cuando el rango kVA del generador
alternador es cuando menos de 2.5 veces el kVA
pico del equipo de imagen. Se puede esperar
una caída de voltaje de 5 a 10% cuando se
define el tamaño del generador por este medio.
En la Tabla 3-8 se listan los kVA pico y los kVA
de generador requeridos para equipo de imagen
de diferentes rangos.

Aplicaciones de Bomba de Incendio
3
:
Se debe
dar especial consideración a las bombas de
incendio debido a su posición crítica y
requerimientos especiales de código. El Código
Eléctrico Nacional Americano (NEC) contiene
requerimientos que limitan la caída de voltaje a
15% cuando se arrancan bombas de incendio.
Este límite se impone para que los arrancadores
de motor no se apaguen durante condiciones de
bloqueo de rotor extendidas y así los motores de
las bombas den torque adecuado para acelerar
las bombas a sus velocidades de rango para
obtener así los rangos de presión y de flujo de las
bombas. El tamaño del generador no tiene que
ser para suministrar kVA de rotor bloqueado de la
bomba de incendio indefinidamente. Eso
resultaría en un generador de tamaño muy
grande, lo cual generaría problemas de
mantenimiento y confiabilidad debido a un
generador sub-utilizado.


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

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

32























Cuando se usa un arrancador de voltaje reducido
para el motor de una bomba de incendio, sin
importar el tipo, dé capacidad de generador para
arranque con toda la línea. El controlador de la
bomba de incendio incluye un medio ya sea
manual-mecánico, manual-eléctrico o automático
para arrancar la bomba con toda la línea en el
caso de una falla del controlador.

La capacidad adicional de generación puede ser
manejada, si fuera práctico, proveyendo de
controles automáticos de desecho de carga en
cargas de baja prioridad conectadas de manera
que esa capacidad de generador inactiva para la
bomba de incendio se pueda usar para esas
cargas.

Otra opción es considerar una bomba de
incendio impulsada por un motor diesel en lugar
de una eléctrica. La economía generalmente
favorece las bombas eléctricas, pero el ingeniero
de protección contra incendio podría preferir una
con motor diesel. De esa manera el sistema de
protección contra incendio y la potencia de
emergencia se mantienen separados. Algunos
ingenieros y aseguradoras creen que esto mejora
la confiabilidad de los dos sistemas. El costo de
un interruptor de transferencia para la bomba de
incendios se evitaría. El generador no tendría
que ser de un tamaño para suministrar los kVA
de un rotor bloqueado de la bomba de incendio
indefinidamente, lo cual resultaría en un
generador de tamaño más grande de lo
necesario que podría tener problemas de
manteniendo y confiabilidad por estar siendo sub-
utilizado.























Características de la Carga

Tolerancias del Voltaje y Frecuencia de Carga:
La Tabla 3 -9 sumariza la tolerancia que
diferentes cargas tienen para cambios en el
voltaje y la frecuencia.

Potencia Regenerativa: La aplicación de
generadores a cargas que tienen impulsores
motor-generador (MG) tales como elevadores, y
grúas requieren la consideración de la potencia
regenerativa. En estas aplicaciones el descenso
del elevador o grúa es desacelerado por el motor
generador el cual “bombea” energía eléctrica de
regreso a la fuente para ser absorbida. La fuente
normal de red absorbe la energía regenerada
fácilmente porque es esencialmente una fuente
ilimitada de energía. La potencia producida por la
carga simplemente sirve a otras cargas
reduciendo la carga real en la red. Un generador,
por otro lado, es una fuente aislada de potencia
que tiene una capacidad limitada de absorber
potencia regenerativa. La absorción de potencia
regenerativa es una función del caballaje de
fricción del motor a una velocidad gobernada,
caballaje del ventilador, fricción del generador,
pérdidas de embobinado y cuerpo (la potencia
necesaria para mantener el rango de voltaje de
salida del generador). El rango de potencia
regenerativa del generador aparece en la Hoja de
Especificaciones del generador recomendado, y
es típicamente, 10 a 20% del rango de potencia
del generador. (El generador mueve al motor el
cual absorbe la energía a través de pérdidas por
fricción).

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

33
EQUIPO VOLTAJE FRECUENCIA COMENTARIOS
Motores de
Inducción
+/- 10% +/-5% El bajo voltaje resulta en bajo torque y alta
temperatura
El alto voltaje resulta en torque y amperes
de arranque incrementados.
Bobinas,
Arrancadores de
Motor %
+/-10% N/A La fuerza de contención de una bobina y su
constante en el tiempo de decaimiento son
proporcionales a las vueltas-ampere de la
bobina. Las bobinas más pequeñas,
pueden salir dentro de estas tolerancias
para la caída de transición. Una caída de
voltaje retransición de 30 a 40% durante
más de dos ciclos puede causar la salida
de la bobina.
Iluminación
Incandescente
+10%, -25% N/A El bajo voltaje resulta en 65% de luz.
El alto voltaje resulta en 50% de vida.
La baja frecuencia hace que la luz
parpadee.
Iluminación
Fluorescente
+/-10% N/A El alto voltaje resulta en
sobrecalentamiento.
Iluminación HID +10%, -20% N/A El bajo voltaje resulta en apagados.
El alto voltaje resulta en
sobrecalentamiento.
UPS estático +10%, -15% +/-5% No se descarga la batería hasta el -20% del
voltaje.
Los UPSs son sensibles a un rango de
cambio de frecuencia (slew rate) de más de
0.5Hz/seg.
Podría ser necesario sobredimensionar el
generador para limitar la distorsión
armónica del voltaje.
VFDs +105, -15% +/-5% Los VFDs son sensibles a los rangos de
cambio de frecuencia de más de 1 HZ/seg.
Podría ser necesario sobredimensionar el
generador para limitar la distorsión
armónica del voltaje.
Si el voltaje no se recupera al 90% los dispositivos protectores de bajovoltaje se dispararán, los
dispositivos de sobrecorriente podrían interrumpir, los arrancadores de voltaje reducido se bloquearán
o brincarán y los motores podrían detenerse o no tener la aceleración aceptable.

Tabla 3-9. Tolerancias típicas de Voltaje y Frecuencia

Un rango de regeneración de potencia
insuficiente, para la aplicación puede resultar en
una velocidad de descenso excesiva y la
sobrevelocidad del generador.

NOTA: Las cargas regeneradoras excesivas
pueden causar que un generador se
sobrerevolucione y se detenga. Las aplicaciones
más susceptibles a este tipo de problema son los
edificios pequeños donde el elevador es la carga
mayor del generador.

Generalmente el problema de regeneración se
puede resolver asegurándose de que haya otras
cargas conectadas que absorban la potencia
regenerativa. Por ejemplo, en edificios pequeños
donde el elevador es la carga más grande, la
carga de la iluminación debe transferirse al
generador antes de transferir el elevador. E
algunos casos, bancos auxiliares de carga con
controles, serán necesarios para ayudar a
absorber las cargas regenerativas.

Factor de Potencia de Carga ( FP): Las
inductancias y las capacitancias en los circuitos
de carga de CA causan el punto en el que la
onda de corriente sinusoidal pasa por cero a
arrastrar o ir al frente del punto en el cual la onda
de voltaje pasa por cero. Las cargas capacitivas,
motores sincrónicos sobreexcitados, etc., causan
un factor de potencia de inicio, donde la corriente
se adelanta al voltaje. El factor de potencia de
arrastre, donde la corriente va detrás del voltaje,
es el caso más típico y es el resultado de

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR

34
inductancia en el circuito. El factor de inicio es el
coseno del ángulo por el cual la corriente se
adelanta o arrastra voltaje, donde un ciclo
sinusoidal es de 360°. El factor de potencia se
expresa generalmente en un número decimal
(0.8) o como un porcentaje (80%). El factor de
potencia es la relación de kW a kVA. Por lo tanto:

kW = kVA x FP

Note que los generadores trifásicos tiene rangos
para cargas de FP de 0.8 y que los generadores
monofásicos para cargas de FP de 1.0. Las
cargas que causan factores de potencia más
bajos que para los que tiene rango, podrían
causa que GenSize recomiende un alternador o
generador mas grande para servir la carga
apropiadamente.

Las cargas reactivas que causan factor de
potencia de inicio pueden ser problemáticas,
causando daños al alternador, cargas o
disparando el equipo de protección. Las fuentes
más comunes de factor de potencia de inicio son
sistemas UPS con cargas ligeras usando filtros
armónicos en la línea de entrada o dispositivos
de corrección de factor de potencia (bancos de

































capacitores) usados con motores.

El factor de potencia de inicio se debe evitar con
los generadores. La capacitancia del sistema se
vuelve una fuente de excitación para el
generador y la pérdida del control del voltaje se
puede convertir en un problema. Siempre
conecte o desconecte los capacitores de
corrección del factor de potencia del sistema con
la carga. Vea cargas de Factor de Potencia de
Inicio en la sección Diseño Eléctrico.

Cargas Monofásicas y Balance de Cargas:
Las
cargas monofásicas deben estar distribuidas lo
mas parejo posible entre las tres fases de un
generador trifásico para utilizar completamente la
capacidad del generador y limitar el desbalanceo
de voltajes. Por ejemplo, un desbalanceo
monofásico tan pequeño como del 10%, podría
requerir limitar la carga balanceada a no más del
75% de la capacidad de rango. Para ayudar a
prevenir la falla de sobrecalentamiento y
aislamiento prematuro en motores trifásicos, el
desbalanceo de voltaje se debe mantener debajo
del 2%. Vea Cálculos de Desbalanceo de Carga
Monofásica en la sección Diseño Eléctrico.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

35

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

Generalidades

Cuando se ha tomado la decisión en cuanto al
tamaño del generador y la secuencia de las
cargas, se puede comenzar la tarea de
seleccionar el equipo a utilizar.

Esta sección trata con diferentes generadores
para una instalación completa y funcional. Se
plantean las características funcionales, criterios
de selección y equipo opcional necesario.


Alternadores CA

Voltaje

Bajovoltaje:
La aplicación determina mayormente
el voltaje del generador seleccionado. En
aplicaciones de emergencia, el voltaje de salida
del generador usualmente corresponde a la
utilización de voltaje de las cargas. La mayoría
de los voltajes y conexiones usadas
comercialmente se encuentran disponibles como
opciones estándar de los fabricantes de
alternadores. Algunos voltajes de uso raros
podrían requerir devanados especiales los cuales
requieren considerable tiempo de anticipación
para producirse. La mayoría de los alternadores
tienen un ajuste de voltaje de cuando menos +/-
5% del voltaje nominal especificado para permitir
ajuste a los requerimientos específicos del sitio.
Vea la tabla de Voltajes del Mundo en el
Apéndice B.

Mediovoltaje
1
:
En potencia Principal o
aplicaciones de carga base, o cuando las
condiciones de aplicación en general son
conductivas, se están usando con mas
frecuencia los generadores de mediovoltaje (más
de 600 volts). Generalmente los voltajes medios
deben considerarse cuando la salida excederá
2,000 amperes de un generador de bajovoltaje.
Otro criterio que apunta hacia el u so de
mediovoltaje es el tamaño y capacidad del
equipo de transferencia de potencia y la cantidad
de conductores requeridos contra el bajovoltaje.
Mientras que el equipo de mediovoltaje será más
caro, los conductores requeridos (del orden de
10-20 veces de menor capacidad de amperaje)


1
Los alternadores de mediovoltaje están disponibles en productos
Cummins Power Generation en rangos de 750kW y más.




combinados con la reducción de conduit,
estructuras de soporte, y tiempo de instalación,
pueden compensar el costo más alto del
generador.


Aislamiento y Rangos.

Generalmente los alternadores en el rango de 20
a 2,000 kW tienen aislamiento de devanado de
Clase F o Clase H. El aislamiento de Clase H
está diseñado para resistir temperaturas más
altas que el de Clase F. Los rangos de alternador
lo refieren en términos de límites de elevación de
temperatura. Los alternadores con aislamiento de
Clase H tienen rangos de salida kW y kVA que se
mantienen dentro de las elevaciones de
temperatura de 80, 105, 125 y 150°C sobre una
ambiente de 40°C. Un alternador operado en su
rango de 80°C tendrá una vida más larga que en
sus rangos de temperatura más altos. Los
alternadores con una elevación de temperatura
mas baja para un rango dado de generador,
resultarán en mejor arranque del motor, menores
caídas de voltaje, mayor capacidad de carga
desbalanceada o no lineal, así como mayor
capacidad de falla de corriente. La mayoría de
los generadores de Cummins Power Generation
tiene más de un tamaño de alternador disponible,
haciendo posible cubrir un amplio rango de
aplicaciones.

Muchos alternadores para un rango específico
tendrán rangos múltiples, tales como 125/150/80
(E,P,C). Esto significa que el alternador operará
dentro de un límite diferente de temperatura
dependiendo del rango del generador, esto es, se
mantendrá dentro de la elevación de temperatura
de 125°C en ele rango de emergencia, dentro de
la elevación de 105°C en el rango Principal y
dentro de los 80°C en el rango continuo.


Devanados y Conexiones

Los alternadores están disponibles en diferentes
configuraciones de devanado y conexión. El
entendimiento de alguna de la terminología
usada ayudará en la decisión que mejor se
adapte a su aplicación.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

36
Re-conectable: Muchos alternadores están
diseñados con salidas individuales de los
devanados separados de las fases que pueden
re-conectarse a configuraciones WYE o Delta. A
estos se les conoce a menudo como alternadores
de 6 puntas. A menudo, los alternadores
reconectables tiene 6 devanados separados, que
se pueden reconectar en serie o en paralelo y o
en configuraciones WYE o Delta. Estos tipos de
alternador son producidos principalmente por
flexibilidad y eficiencia de manufactura y se
conectan y prueban en la fábrica a la
configuración deseada.

Rango Amplio:
Algunos alternadores están
diseñados para producir un amplio rango de
salidas de voltaje nominal, tales como un rango
de 208 a 240 o 190 a 220 volts con solo un ajuste
del nivel de excitación. Cundo se combinan con
la característica de re-conexión, se les llama
Reconectable de Amplio Rango.

Rango Extendido: Este término se refiere a
alternadores diseñados para producir un rango
de voltajes más amplio que los de amplio rango.
Cuando uno de rango amplio produciría
nominalmente 416-480 volts, uno de rango
extendido producirá 380-480 volts.

Rango Limitado: Como el nombre lo indica, los
alternadores de rango limitado tiene un rango de
ajuste nominal muy limitado (por ejemplo 440-
480 volts) o pueden estar diseñados para
producir solo un voltaje nominal específico y
conexiones tales como WYE.
























Arranque Incrementado de Motor:
Este término
es usado apara describir un alternador más
grande o uno con características especiales en el
devanado para producir una capacidad más alta
de corriente de arranque de motor. La capacidad
incrementada de arranque de motor también se
podrá logra escogiendo un alternador con menor
elevación de temperatura.

Fundamentales y Excitación

Es deseable tener un entendimiento de lo
fundamental de los generadores de CA y los
sistemas de excitación con respecto a la
respuesta de transición de carga, y la respuesta
del sistema de excitación alas fallas de salida del
generador.

Un generador convierte la energía mecánica
rotacional en energía eléctrica. Consiste
esencialmente de un rotor y un estator, como se
muestra en el corte seccional en la Figura 4-1. El
rotor lleva el campo del generador (mostrado
como de 4 polos), que es girado por el motor. El
campo es energizado por una fuente de CD
llamada excitador, el cual está conectado a las
terminales “+” y “-“ de los devanados de campo.
El generador está construido de manera que las
líneas de fuerza del campo magnético cortan
perpendicularmente a través de los devanados
del estator cuando el motor gira el rotor,
induciendo voltaje en los elementos del
devanado del estator. El voltaje en un elemento
de devanado, se voltea cada vez que la polaridad

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

37
cambia (dos veces cada revolución en un
generador de 4 polos). Típicamente un generador
tiene 4 veces mas “ranuras de devanado” como
se muestra y esta “embobinado” para obtener
una salida sinusoidal, alternante, monofásica o
trifásica.

El voltaje inducido en cada elemento del
devanado depende de la fuerza del campo (el
cual podría representarse por una más alta
densidad de las líneas de fuerza), la velocidad
con la que las líneas de fuerza cruzan los
elementos del devanado (rpm), y la “longitud del
banco”. Por lo tanto, para poder variar el voltaje
de salida de un generador de un tamaño y
velocidad de operación dados, es necesario
variar la fuerza del campo. Esto lo hace el
regulador de voltaje que controla la corriente de
salida del excitador.

Los generadores están equipados con sistemas
de excitación auto-excitados o de excitación
separada (PMG).

Generadores Auto-excitados:
El sistema de
excitación de un generador auto-excitado es
energizado, por medio del regulador de voltaje
automático (AVR), derivando potencia de la
salida del generador. El voltaje del regulador
detecta el voltaje y la frecuencia de salida, la
compara con los valores de referencia y entonces
suministra una salida de CD a los devanados del
campo del excitador. El campo del excitador
induce una salida de CA en el rotor del excitador,
el cual está en el eje giratorio del generador
impulsado por el motor. La salida del excitados
es rectificada por los diodos rotativos, que
también están en el eje del generador, para
suministrara CD al rotor principal (campo de
generador). El regulador de voltaje incrementa o




















decrece la corriente del excitador al detectar
cambios en el voltaje y frecuencia de salida
debido a los cambios en la carga, incrementando
o decreciendo así la fuerza del campo del
generador. La salida del generador es
directamente proporcional a la fuerza del campo.
Consulte la Figura 4-2.

Típicamente, un sistema de excitación de
generador auto-excitado, es el sistema más
económico disponible de un fabricante. Da buen
servicio e todas las condiciones de operación
cuando el generador es del tamaño apropiado
para la aplicación. La ventaja de un sistema auto-
excitado sobre un sistema excitado
separadamente, es que el sistema auto-excitado
está inherentemente auto -protegido bajo
condiciones de corto circuito simétricas porque el
campo se “colapsa”. Debido a esto, no se
considera necesario un interruptor de circuito en
línea para proteger a generador y a los
conductores al premier nivel de distribución,
reduciendo así el costo del sistema instalado.

Las desventajas de un sistema auto-excitado
son:

· Podría ser necesario seleccionar un
generador más grande para proveer
desempeño de arranque de motor aceptable.
· Las máquinas auto-excitables dependen del
magnetismo residual para energizar el
campo. Si este no es suficiente, será
necesario “flashear” el campo con una fuente
de potencia CD.
· Podría no sostener fallas de corriente lo
suficiente para disparar interruptores de
circuito más adelante en el circuito.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

38



















Generadores Excitados Separadamente:
El
sistema de excitación de un generador excitado
separadamente, es similar al de un generador
auto-excitado excepto que un generador de
magneto permanente separado (PMG) ubicado al
final del eje principal del generador da potencia al
regulador de voltaje. Consulte la Figura 4 -3.
Puesto que es una fuente separada de potencia,
el circuito de excitación no es afectado por las
cargas del generador. El generador es capaz de
sostener 2 o 3 veces la corriente de rango
durante aproximadamente 10 segundos. . Por
estas razones, los sistemas de excitación de
generador separadamente excitados son
recomendados para aplicaciones donde se
necesitan capacidad mejorada de arranque d e
motor, buen desempeño con cargas no lineales o
desempeño con cortos circuitos de duración
extendida.

Con este sistema de excitación es necesario
proteger el generador de condiciones de falla
porque el generador es capaz de operar hasta la
destrucción. E l Sistema de Control
PowerCommand® con AmpSentry ™ da esta
protección al regular la corriente de corto circuito
sostenido y apagando el generador en el caso de
que la falla de corriente persista pero antes de
que el generador se dañe. Vea Diseño Eléctrico
para más información al respecto.

Carga de Transición:
Un generador es una fuente
limitada de potencia en términos de potencia del
motor (kW) y volts-amperes de generador (kVA),
sin importar el sistema de excitación. Debido a
esto los cambios de carga causarán excursiones
de transición en el voltaje y la frecuencia.























La magnitud y duración de estas excursiones son
afectadas principalmente por las características
de la carga y el tamaño del generador relativo a
la carga. Un generador es una fuente
relativamente alta de impedancia cuando se
compara con un transformador de red pública.

Un perfil típico de voltaje en una aplicación y
remoción de carga se muestra en la Figura 4-4.
Al lado izquierdo de la gráfica, el voltaje estable
sin carga se regula al 100% del voltaje de rango.
Cuando se aplica una carga el voltaje cae
inmediatamente. El regulador de voltaje siente la
caída de voltaje y responde incrementando el
campo de corriente para recuperar el voltaje de
rango. El tiempo de recuperación de voltaje es la
duración entre la aplicación de la carga y el
regreso del voltaje al rango de regulación
(mostrado como +/-2%). Típicamente la caída
inicial de voltaje va desde 15 a 45% del voltaje
nominal cuando 100% de la carga de rango del
generador (0.8 FP) se conecta en un paso. La
recuperación a nivel de voltaje nominal sucederá
en 1-10 segundos dependiendo de la naturaleza
de la carga y el diseño del generador.

La diferencia más significativa entre un
generador y una red pública, es que cuando una
carga se aplica repentinamente a la red,
típicamente no hay variación de frecuencia.
Cuando las cargas se aplican a un generador, las
rpm del motor (frecuencia) caen. La máquina
debe sentir el cambio de velocidad y reajustar su
rango de combustible para su nuevo nivel de
carga. Hasta que un nuevo rango de carga y
combustible se igualen, la frecuencia será
diferente a la nominal. Típicamente, la caída de

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

39

























frecuencia va de 5 a 15% de la frecuencia
nominal cuando una carga de 100% se agrega
en un paso. La recuperación p odría tomar
algunos segundos.

Nota: No todos los generadores pueden aceptar
una carga en bloque de 100% en un paso.

El desempeño varía entre generadores debido a
diferencias en las características de regulador de
voltaje, respuesta del gobernador, diseño del
sistema de combustible, aspiración del motor,
(natural o turbocargado), y a cómo están
empatados los motores y generadores. Una
meta importante en le diseño de los generadores
es limitar el la excursión de voltaje y frecuencia a
niveles aceptables.

Curvas de Saturación de Generador:
Las curvas
de saturación de generador grafican el voltaje de
salida para diferentes cargas al cambiar la
corriente devanado de campo principal. Para el
generador típico mostrado, la curva de saturación
sin carga A cruza la línea de voltaje de rango del
generador cuando la corriente de campo es
aproximadamente de 18 amperes. En otras
palabras se requieren aproximadamente 18
amperes de corriente de campo para mantener el
voltaje de salida del generador sin carga.































La curva de saturación a carga completa B
muestra que se requieren aproximadamente 38
amperes de corriente de campo para mantener
el voltaje de salida de rango del generador
cuando el factor de potencia de carga completa
es 0.8. Vea la Figura 4-5.

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

El forzamiento de campo está diseñado en
consideración de todos los componentes de
sistemas de excitación para optimizar el tiempo
de recuperación. Debe ser suficiente para
minimizar el tiempo de recuperación, pero no
tanto para llevar a la inestabilidad o para sobre
pasar al motor (el cual es una fuente limitada de
potencia). Ver Figura 4-6.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

40

































Respuesta de Arranque de Motor:
Cuando se
arrancan motores ocurre una caída de voltaje de
arranque que consiste principalmente de una
caída instantánea de voltaje, más una caída de
voltaje como resultado de la respuesta del
sistema de excitación. La Figura 4 -7 ilustra
estos dos componentes que juntos representan
la caída de voltaje de transición. La caída
instantánea de voltaje es simplemente e l
producto de corriente de rotor bloqueado de
motor y la reactancia sub -transición del
generador. Esto ocurre antes de que el sistema
de excitación pueda responder incrementando la
corriente de campo y por lo tanto no es afectado
por el tipo de sistema de excitación. Esta caída
de voltaje inicial puede ser seguida de mayor
caída causada por la función de “empatamiento
de torque” del regulador de voltaje, la cual reduce
el voltaje para descargar al motor si siente una
desaceleración significativa en el motor. Un
generador debe estar diseñado para optimizar el
tiempo de recuperación y al mismo tiempo evitar
la inestabilidad o jaloneo del motor.





































kVA de Rotor Bloqueado:
La corriente de
arranque de motor, (rotor bloqueado) es
aproximadamente 6 veces la corriente de rango y
no disminuye significativamente hasta que el
motor casi alcanza su velocidad de rango como
se muestra en la Figura 4-8. Esta gran corriente
de entrada causa caída en el voltaje del
generador. Así mismo, la potencia requerida para
arrancar el motor puede llegar a hasta 3 veces la
potencia de rango del motor cuando el motor
alcanza aproximadamente el 80% de la velocidad
de rango. Si el motor no tiene si el motor no tiene
tres veces la potencia de rango del motor el
regulador de voltaje reducirá la carga del
generador para descargar al motor a un nivel en
que la pueda llevar. Mientras que torque del
motor sea siempre más grande que el torque de
carga durante la aceleración, el motor podrá
acelerar la carga a velocidad total. Una
recuperación de 90% del voltaje de rango (81%
de torque del motor es generalmente aceptable
porque resulta solamente en un pequeño
incremento en el tiempo de aceleración del
motor.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

41

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

42









































Caída Sostenida de Voltaje:
Después de la
relativamente corta pero abrupta caída de voltaje
de transición (típicamente menos de 10 ciclos
pero de hasta algunos segundos), sigue un
periodo de recuperación de voltaje como se
muestra en la Figura 4-9. Los máximos kVa de
arranque del motor en la Hoja de
Especificaciones del generador son los máximos
kVA que el generador puede sostener y aún re-


















































cuperarse hasta el 90% del voltaje de rango
como se muestra en la Figura 4 -10. Debe
notarse que este es solamente el desempeño
combinado del alternador, excitador y AVR. El
desempeño de arranque de motor de un
generador en particular depende del motor,
gobernador y regulador de voltaje así como del
generador.

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4 SELECCIÓN DE EQUIPO

43











































Respuesta de Falla:
la respuesta de falla de
generadores auto-excitados y excitados
separadamente es diferente. Un generador auto-
excitado es conocido como de “campo
colapsante” porque el campo se colapsa cuando
las terminales de salida del generador se ponen
en corto (corto trifásico o corto L-L a través de las
fases sensibles). Un generador excitado
separadamente puede sostener el campo de
generador en un corto circuito porque la
excitación es suministrada por un generador de
magneto permanente separado. La Figura 4-11















































muestra la típica respuesta al corto circuito
simétrico trifásico de generadores auto-excitados
y excitados separadamente. La corriente corto
circuito inicial es nominalmente 8 a 10 veces la
corriente de rango del generador y es una
función de la reactancia sub-transición reciproca
del generador, 1/X”d. Para los primeros ciclos,
(A), prácticamente no hay diferencia en
respuesta ente los generadores auto-excitados y
los separadamente excitados porque siguen la
misma curva de decremento de corriente corto
circuito al disiparse la energía de campo.
Después de los primeros ciclos (B), un generador

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4 SELECCIÓN DE EQUIPO

44
auto-excitado continuará siguiendo la curva de
decremento de corto circuito a prácticamente
“cero” corriente. Un generador excitado
separadamente, puesto que la corriente de
campo es derivada separa damente, puede
sostener 2.5 a 3 veces la corriente de rango con
una falla trifásica aplicada. Este nivel de corriente
se puede mantener por aproximadamente 10
segundos sin daño al alternador.


La Figura 4 -12 es otro medio de visualizar la
diferencia de respuesta a una falla trifásica. Si el
generador es auto-excitado, el voltaje y la
corriente se “colapsarán” a cero cuando la
corriente se incremente más allá de la rodilla de
la curva. Un generador excitado separadamente
puede sostener un corto directo porque no
depende del voltaje de salida del generador para
la potencia de excitación.







































Temperaturas de los Devanados de Corto
Circuito: El problema a considerar en sostener
una corriente de corto circuito es que el
generador se podría dañar antes de que un
breaker se dispare para liberar la falla. Las
corrientes de corto circuito pueden calentar
rápidamente los devanados del estator del
generador. Por ejemplo, un corto desbalanceado
L-N en un generador excitado separadamente
diseñado para sostener 3 veces corriente de
rango, resulta en una corriente de
aproximadamente 7.5 veces la corriente de
rango. A ese nivel de corriente, asumiendo una
temperatura inicial de devanados de 155°C,
puede tomar menos de 5 segundos para que los
devanados alcancen 300°C – la temperatura
aproximada a la cual ocurren daños inmediatos y
permanentes a los devanados. Un corto L-L toma
unos segundos mas para elevar la temperatura
hasta 300°C, y un corto trifásico balanceado
toma un poco más de tiempo. Vea la Figura 4-
13. Vea también Protección del Alternador en la
sección Diseño Eléctrico.

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4 SELECCIÓN DE EQUIPO

45




















Como el lector podrá ver de esta larga sub-
sección de fundaméntales y excitación,
solamente dos formas básicas de sistemas de
excitación influencian una gran variedad de
características de desempeño. La operación
estable, las condiciones de la transición, el
arranque del motor, la respuesta de falla y más,
son afectados por este sistema. Estos efectos
característicos son importantes en los estudios
de desempeño de un sistema. Abajo se
encuentra un pequeño sumario de las diferentes
características de los sistemas auto-excitados y
excitados separadamente.

· Auto-excitados
-Caídas de voltaje más altas
-Campo colapsante
-Detección de promedio monofase
-Menor tolerancia a cargas no-lineales
-Menor capacidad de arranque de motor

· Excitado separadamente
-Menores caídas de voltaje
-Corriente de falla sostenida
-Detección de RMS trifase
-Mejor inmunidad a cargas no-lineales
-Mejor arrancador de motores

Motores

Gobernadores

Gobernadores Mecánicos:
Los gobernadores
mecánicos como lo indica su nombre, controlan
la alimentación de combustible del motor
basándose en la detección mecánica de las RPM
a través de contrapesos o mecanismos similares.






















Estos sistemas exhiben una caída de velocidad
de aproximadamente 3 -5% de no-carga hasta
carga total inherente al diseño. Este tipo de
sistemas es generalmente el más económico y
es apropiado para aplicaciones donde la caída de
frecuencia no es un problema para las cargas
que se sirven. Algunos, pero no todos los
generadores tienen disponible gobernación
mecánica opcional.

Gobernadores Electrónicos:
Los gobernadores
electrónicos se usan en aplicaciones donde se
requiere gobernación isócrona (cero caída) o
donde se especifica equipo de sincronización y
paralelismo activos. Las RPM del motor son
generalmente detectadas por un sensor
electromagnético y la alimentación del motor se
controla por solenoides impulsados por circuitos
electrónicos. Estos circuitos, ya sea auto-
contenidos o como parte de un control de
generador por microprocesador, utilizan
sofisticados algoritmos para mantener el control
de la velocidad precisa (y por lo tanto la
frecuencia). Los gobernadores electrónicos
permiten que los generadores se recuperen más
rápidamente de los pasos de de carga transición
que los gobernadores mecánicos. Los
gobernadores electrónicos se deben usar
siempre que las cargas incluyan equipos UPS.

Los motores modernos, especialmente los
motores diesel con sistemas de combustible de
autoridad total, solo están disponibles con
sistemas de gobernación electrónica. La
demanda o los requerimientos de la ley para
lograr más alta eficiencia de combustible, bajas
emisiones y otras ventajas requieren el control
preciso ofrecido por estos sistemas.

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46
Sistemas de Arranque de Motor

Arranque por Baterías: Los sistemas de arranque
para los generadores son de 12 o 24 volts
generalmente, los generadores más pequeños
usando 12 volts y los más grandes 24. La Figura
4-14 ilustra las conexiones típicas batería-
arrancador. Considere lo siguiente al seleccionar
o definir el tamaño de las baterías o equipo
relacionado:

· Las baterías deben tener suficiente capacidad
(CCA, Cold Cranking Amps, Amperes de
Arranque en Frío)) para suministrar al motor de
arranque la corriente indicada en la Hoja de
especificaciones del generador. Las baterías
pueden ser de plomo-ácido o de niquel-cadmio.
Deben estar designadas para este uso y tal vez
tengan que ser aprobadas por la autoridad
local.
· Un alternador impulsado por generador, con
regulador de voltaje automático integrado,
normalmente tiene provisión para recargar las
baterías durante la operación.
· Para la mayoría de los sistemas de potencia
por generador, es recomendable o requerido
un cargador de baterías auxiliar de tipo
flotante, energizado por la fuente de energía
normal para mantener las baterías
completamente cargadas cuando el generador
no está funcionando. Para los sistemas de
emergencia, se requieren cargadores de tipo
flotante.
· La ley usualmente especifica un máximo de
carga de batería. Se puede usar la siguiente
regla general para definir el tamaño de los
cargadores auxiliares de batería:
· La ley local podría requerir calentadores de
batería para mantener una temperatura mínima
de la batería de 50°F (10°C) si el generador
está sujeto a temperaturas de congelación.














Vea mayor información en Accesorios y
Opciones (esta sección), Dispositivos de
Calentamiento para Generadores.
· Los generadores estándar generalmente
incluyen cables de batería y existen racks para
baterías.

Reubicación de Baterías de Arranque: Si las
baterías están montadas a una distancia más
lejana que lo que los cables estándar permitan,
se deben diseñar los cables de acuerdo a esto.
La resistencia total, cables mas conexiones, no
debe resultar en una excesiva caída de voltaje
entre la batería y el arrancador. Las
recomendaciones del motor son que, la
resistencia total del circuito de arranque, cables
mas conexiones, no excedan 0.00075 ohms para
sistemas de 12 volts y 0.002 ohms para sistemas
de 24 volts. Vea el siguiente ejemplo de cálculo.

Ejemplo: Un generador tiene un sistema de
arranque de 24 volts a ser impulsado por dos
baterías de 12 volts conectadas en serie (Figura
4-14). La longitud total del cable es de 375
pulgadas. Incluyendo el cable entre las baterías.
Hay 6 conexiones. Calcule el calibre del cable
como sigue:

1) Asuma una resistencia de 0.0002 ohms para
el contacto del solenoide del arrancador
(RCONTACT).
2) Asuma una resistencia de 0.00001 ohms
para cada conexión (RCONEXION), total de 6.
3) Basado en la formula que:
· Resistencia de Cable Máxima Permisible
= 0.002 – RCONEXION - RCONTACTO
= 0.002 – 0.0002 – (6 x 0.00001)
= 0.00174 ohms
4) Consulte la Figura 4 -15 para las
resistencias de cables AWG (American Wire
Gauge). En este ejemplo, como se muestra
con las líneas punteadas, el cable más
pequeño que se puede usar es 2 - #1/0
cables AWG en paralelo.

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4 SELECCIÓN DE EQUIPO

48


































Arrancado de Aire:
Para algunos generadores de
mayor tamaño, existen sistemas de arranque por
medio de aires comprimido. Se podría preferir el
arranque por aire en algunas aplicaciones de
potencia principal suponiendo que el aire
comprimido esté disponible. La Figura 4 -16
muestra la tubería para un sistema de arrancador
de aire típico. Se deben considerar los siguientes
puntos para determinar las necesidades del
equipo cuando se instale un sistema de
arrancador de aire:

· Se debe consultar al fabricante del motor para
recomendaciones del tamaño de la tubería, y el
volumen mínimo de tanque requerido para
cada segundo de arranque. El tamaño del
tanque dependerá del tiempo mínimo de
arranque necesario. Todos los arrancadores
disponibles de Cummins Power Generation
tienen un rango de presión máxima de 150 psig
(1035 kPa).






































· Los tanques de aire (receptores) deben estar
equipados con una válvula de drenado del tipo
de destornillar, con asiento cónico (otros tipos
son poco confiables y motivo de fugas). La
humedad puede dañar los componentes del
arrancador.
· Todas las válvulas y accesorios del sistema
deben estar diseñadas para serv icio de
arranque por aire de motores diesel.
· Las conexiones de la tubería deben ser del tipo
de sello seco y deben hacerse con sellador de
uniones. La cinta de teflón no se recomienda
porque no previene el aflojado de las
conexiones y puede ser una fuente de basura
que puede bloquear las válvulas.

Nota: Las baterías, aunque de mucha menor
capacidad, aún se requerirán para el control del
motor y los sistemas de monitoreo cuando se use
arranque por aire.

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Controles

Basados en Relevadores

Hasta hace algunos años los controles basados
en relevador eran comunes en casi todos los
generadores. Se pueden diseñar para ofrecer
arranque manual o completamente automático,
más funciones de básicas de protección al
generador. Podrían incluir equipo suficiente para
cumplir con los requerimientos legales locales
para generadores.

Los sistemas basados en relevador (ver Figura
4-17) controlan el arranque del motor y funciones
operacionales, monitorean las funciones de
motor y alternador buscando fallas, y proveen de
instrumentos, medición y anunciación para la
interfase con el usuario. Las funciones como
control del voltaje del alternador se llevan a cabo
por un circuito AVR separado. Similarmente, un
circuito controlador separado opera la
gobernación electrónica y otro equipo opcional.
Hay numerosas características opcionales
disponibles para aumentar el desempeño y
agregar funcionalidad para tareas especiales
como interfase con equipo de paralelismo y para
monitorear funciones de equipo adicional como
tanques de combustible, refrigerante o baterías.



Algunos generadores están equipados con
sistemas de control híbridos de relevador/estado
sólido (ver Figura 4-18). Estos controles proveen
de más funcionalidad que los sistemas de
relevadores únicamente, pero aún están
limitados en su habilidad para dar control
complejo o interfases de operación avanzada.



Electrónicos (Basados en Microprocesador)

Las exigencias de la actualidad de un alto nivel
de desempeño, funcionalidad, control de
sofisticados sistemas e interfases con redes,
requieren las capacidades de sistemas de control
basados en microprocesador. La era de los
microprocesadores y las computadores ha
permitido el desarrollo de controles electrónicos
basados en microprocesador completamente
integrados tales como la serie de controles
PowerCommand (ver Figura 4-19) de Cummins
Power Generation. El sistema PowerCommand
integra la operación del motor, control del
alternador y monitoreo de funciones de un control
basado en relevador completamente equipado,
además de gobernación electrónica y regulación
e voltaje con muchas características y
capacidades adicionales. El monitoreo completo
de las características de salida eléctrica, kW,
kVA, Kva., sobre y bajo voltajes, potencia de
reversa y más, permiten el control total de el
sistema productor de energía.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

50
Electrónicos de “Autoridad Total”

Los avanzados diseños de motor incorporan
sofisticados sistemas de combustible, encendido
o control del tiempo de la inyección, y monitoreo
y ajuste activos del desempeño. Estos sistemas y
funciones se requieren para logra eficiencia de
combustible y bajas emisiones. Los motores de
“Autoridad Total”, como se les conoce, requieren
sistemas de microprocesador igualmente
sofisticados para operar y controlar estas
funciones. Una versión más avanzada del control
PowerCommand incorpora capacidad dinámica
de control de motor con características y
funcionalidad de la versión mencionada antes,
mas muchas características adicionales (ver
Figura 4 -20). En generadores con motores
electrónicos de “autoridad total”, este tipo de
avanzado sistema de control es parte integral del
paquete motor-generador y no hay opción para
sistemas de control de relevador o de otro tipo.



Opciones de Control

El equipo opcional para los sistemas electrónicos
de control incluye todas las funciones necesarias
para el control y monitoreo del paralelismo de
generadores múltiples ente ellos mismos y con
las redes públicas. También se encuentran
disponibles controles actualizables de
paralelismo de tipo intermedio.

La capacidad de interfase con redes para estos
tipos de controles, puede ser una característica
importante a considerar como equipo opcional.
La capacidad de red ofrece monitoreo y control
remoto del generador así como integración a
sistemas de edificios y sistemas automatizados
de potencia.




También hay disponibles paquetes de
relevadores para el control de equipo periférico.

Accesorios y Opciones

Seguridad en el Control y Anunciadores

Los sistemas de monitoreo y control basados en
relevador disponibles en muchos generadores
pueden incluir múltiples advertencias y alarmas
de paro para la protección del motor/generador.
Generalmente se requiere de equipo opcional
para el monitoreo y anunciación remotos, así
como medición de CA en el generador. Se
requiere equipo adicional si se desea
comunicación de red, pero este tiene capacidad
limitada generalmente. Con la llegada de
complejos requerimientos electrónicas de control
de alternador y generador, incrementados niveles
de diagnóstico e información de servicio, los
sistemas pueden encontrar limitaciones en estos
tipos de sistemas de control.

Los sistemas electrónicos de control y monitoreo,
que son a menudo equipo estándar en muchos
generadores, incluyen un menú completo de
advertencias y alarmas de paro para proteger el
equipo motor/generador y comunicar esas
alarmas. Algunas de estas alarmas son
seleccionables o programables por el cliente.
Todas las alarmas se pueden mostrar en el
tablero de control o en una ubicación remota. La
anunciación remota se puede lograr por varios
medios:

1. Salidas de relevador para alarmas
comunes o individuales.
2. Tableros de anunciador diseñados
específicamente para el sistema de
control, impulsados por diferentes tipos
de interfases de red.
3. Comunicación a través de redes de área
local (LAN) o conexiones de módem a
ubicaciones remotas de monitoreo
usando software para PC.

La ley o los códigos podrían requerir diferentes
tipos de anunciación para diferentes tipos de
aplicaciones. Los códigos de seguridad crítica de
vida (NFPA 110 Nivel 1 de E.U.A.) o todos los
otros códigos de emergencia (NFPA 110 Nivel 2
de E.U.A.) o sus equivalentes especifican la
anunciación m ínima para esas aplicaciones.
Otros códigos podrían también tener
requerimientos específicos. Consulte los códigos

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

51
individuales vigentes para requerimientos de
anunciación. Los controles PowerCommand de
Cummins Power Generation están diseñados
para cumplir o exceder estos tipos de
requerimientos y otros muchos estándares.
(Consulte la hoja de especificación del control
PowerCommand para más detalles.)

Interruptores (Breakers) de Circuito de Línea
Principal

Se pueden usar breakers de circuito del tipo de
caja moldeada o del tipo de circuito de potencia
en los generadores. Los de caja moldeada se
montan por lo general en directamente en el
generador. Sin embargo, muchos breakers deben
montarse en un gabinete separado en un muro o
pedestal. Los tamaños van desde 10 a 2,500
amperes y se pueden montar en una caja de
salida directamente en el generador. Los
breakers de sistema de potencia están
disponibles en tamaños de 800 a 4,000 amperes
y son más grandes, operan más rápido, y son
considerablemente más caros que los breakers
de caja moldeada. Los breakers de circuito de
potencia se montan generalmente en un tablero
independiente junto al generador en lugar de en
él, debido a su tamaño y susceptibilidad a daños
por vibración. Cuando se necesitan breakers de
línea principal para un proyecto, la especificación
del proyecto debe incluir el tipo de breaker, tipo
de unidad de disparo, y base de rango (continuo
o no-continuo). Vea la sección de Diseño
Eléctrico para más información en cuanto a la
selección de breakers.

Interruptores de Caja Moldeada:
En casos donde
se desea un medio de desconexión pero no se
requiere protección para el generador o
conductores, (esta protección la ofrece
AmpSentry™ o un generador auto-excitado), a
menudo se usa un interruptor de caja moldeada
en lugar de un breaker de circuito. Estos
interruptores tiene os mismos contactos y
mecanismos de interrupción que los breakers de
circuito, excepto por la detección de la corriente
de disparo. El interruptor también proveerá una
ubicación de conexión y terminales para la
conexión de conductores de carga.

Cajas de Entrada:
Una caja de entrada es
esencialmente una caja de breaker de circuito sin
un BC. Si no se necesita o no s e desea un
breaker la caja de entrada ofrece espacio
adicional para la entrada, ruteo y conexión de
conductores.

Breakers Múltiples de Circuito: Los breakers
múltiples se requieren a menudo y est án
disponibles de fábrica en la mayoría de los
generadores. Las opciones estándar disponibles
son dos breakers de circuito montados (excepto
en los alternadores más grandes). En algunos
alternadores y generadores simplemente no es
práctico o no hay lugar para montar los gabinetes
de los breakers de circuito. Consulte a los
representantes del fabricante para la
disponibilidad de equipo específico. Se pueden
considerar órdenes especiales para montar tres o
más breakers en algunos generadores, pero
generalmente esto genera el uso de un tablero
de distribución independiente o montado en un
muro.

Baterías y sus Cargadores

Probablemente el sub-sistema más crítico en un
generador es el sistema de baterías para el
arrancado del motor y el control del generador.
La selección y mantenimiento adecuados de las
baterías y sus cargadores son esenciales para la
confiabilidad del sistema.

El sistema consiste de baterías, racks para
baterías, un cargador de baterías energizado por
la fuente normal de energía durante el tiempo de
espera y un cargador energizado por el
alternador del motor para cargar las baterías y
dar potencia CD para el control del generador
cuando esta funcionado el generador.

Cuando los generadores se ponen en paralelo,
los bancos de baterías para los generadores
individuales a menudo se ponen en paralelo para
dar potencia de control al sistema. Siempre se
debe consultar al fabricante del sistema de
control para determinar si el sistema de potencia
de control del motor es apropiado para este
servicio, porque las caídas de voltaje del banco
de baterías pueden afectar algunos sistemas de
control de paralelismo y requieren el uso de
estaciones de baterías separadas para el equipo
de paralelismo.

Las baterías deben ubicarse tan cerca como sea
posible al generador para minimizar la resistencia
del circuito de arranque. La ubicación debe
permitir la facilidad de servido de las baterías y
minimizar su exposición al agua, polvo y aceite.
El gabinete de las baterías debe proveer amplia
ventilación para que los gases explosivos que se
desprenden de la batería se puedan disipar. Los
códigos en zonas sísmicas requieren que los
racks de baterías tengan características
especiales para prevenir el derramamiento de
electrolito y rompimiento de las baterías durante
un terremoto.

El diseñador del sistema debe especificar el tipo
de sistema de baterías (generalmente limitado a

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

52
plomo-ácido o níquel-cadmio NiCad como se
explica abajo) y la capacidad del sistema de
baterías. La capacidad del sistema de baterías
depende del tamaño del motor (desplazamiento)
refrigerante mínimo del motor, aceite lubricante y
las temperaturas esperadas de batería (vea
Dispositivos de Calentamiento para Generadores
de Emergencia abajo), la viscosidad
recomendada por el fabricante del aceite de
lubricación y el número requerido de ciclos de
arranque y su duración
1
. El proveedor del
generador debe poder hacer recomendaciones
basado en esta información.

Las baterías de plomo-ácido son la elección más
común para generadores. Son relativamente
económicas y dan buen servicio en temperaturas
ambiente entre los 0°F (-18°C) y los 100°F
(38°C). Las baterías de plomo-ácido pueden ser
recargadas con cargadores de batería
convencionales los cuales pueden ser montados
en la pared cerca del generador, o en un
interruptor automático de transferencia (si el
generador NO es parte de un sistema de
paralelismo). El cargador debe ser de un tamaño
que pueda recargar el banco de baterías en
aproximadamente 8 horas mientras que
suministra todas las necesidades de control del
sistema.

Una batería de plomo-ácido puede ser del tipo
sellado “libre de mantenimiento” o de celdas
húmedas. Las baterías libres de mantenimiento
soportan mejor la falta de éste, pero no se
pueden monitorear ni mantener tan fácilmente
como las baterías de celdas húmedas.

Se requiere que todas las baterías de plomo-
ácido se carguen en el sitio de trabajo antes de
su uso inicial. Hasta las baterías libres de
mantenimiento no retienen la carga
indefinidamente. Las baterías de celdas húmedas
requieren agregar electrolito en el sitio de trabajo,
y llegaran hasta aproximadamente el 50% de sus
condición de carga total poco tiempo después de
que el electrolito se le agrega a la batería.

Los sistemas de baterías de NiCad (níquel-
cadmio) se especifican a menudo donde se
espera temperatura ambiente extremosamente
alta o baja, porque su desempeño es menos
afectado por los extremos de temperatura que las
baterías de plomo-ácido. Los sistemas de
baterías de NiCad son considerablemente más


1
Las aplicaciones NFPA 110 requieren ya sea dos ciclos de
arranque continuo de 45 segundos con un periodo de
descanso entre ellos, o dos ciclos de arranque de 15
segundos con un periodo de 15 segundos de descanso entre
ellos.
costosos que las baterías de plomo-ácido, pero
tiene una vida de servicio más larga.

Una desventaja mayor de los sistemas de
baterías de NiCad es que su desecho podría ser
difícil y costoso porque los materiales de las
baterías se consideran peligrosos. También, las
baterías de NiCad requieren cargadores
especiales para llevarlas a su nivel de carga
máxima. Estos cargadores deben tener filtros
para reducir la “onda de cargador” que puede
afectar los sistemas de control de los motores y
generadores.

Sistemas de Escape y Silenciadores.

Dos elementos principales son importantes en la
elección de sistemas de escape y silenciadores,
el ruido por supuesto, y acomodar el movimiento
relativo entre el sistema de escape y el
generador.

Las regulaciones de ruido o las preferencias son
los principales puntos a considerar en la elección
de un silenciador. Las elecciones de sistemas de
escape y silenciador también dep enden
obviamente de si el generador está en interiores
o exteriores. Una caseta protectora para
exteriores suministrada por el fabricante del
generador tendrá usualmente varias opciones de
silenciador con éste montado generalmente en le
techo. Las opciones son generalmente
clasificadas como industriales, residenciales o
críticas dependiendo de su atenuación. Las
casetas acústicas por lo general incluyen un
sistema de silenciador integrado como parte del
paquete acústico. Para mas información acerca
del ruido y entendimiento de los niveles de
sonido, vea la Sección Diseño Mecánico.

Un elemento clave concerniente al sistema de
escape en general es que el generador vibra,
esto es, se mueve dentro de la estructura que lo
contiene. Por lo tanto se requiere una pieza de
tubo flexible e la salida de escape del generador.
Los sistemas en interiores con corridas largas de
tubos de escape también requieren espacio para
la expansión para evitar el daño al sistema de
escape y a los múltiples de escape o
turbocargadores.

Otra consideración para el equipo del sistema de
escape concierne a la medición de las
temperaturas de los gases de escape. Al sistema
de escape del motor se le pueden instalar
termocoples y equipo de monitoreo para medir
con precisión la temperatura de escape del motor
con el propósito de diagnóstico de servicio, o

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

53
para verificar la temperatura si el motor está
operando a un nivel de carga suficiente para
prevenir problemas de operacionales por carga
ligera. Vea el Apéndice E Mantenimiento y
Servicio para más información.

Casetas (Cabinas)

Se puede categorizar a las casetas en 3 tipos:
contra la intemperie (a veces llamadas
“entalladas”), acústicas y Walk-in.

Contra la Intemperie:
A veces llamadas
“entalladas”, Estas casetas protegen y aseguran
el generador. A manudo están disponibles con
cerrojos. Tiene persianas o paneles perforados
para permitir el flujo del aire. So obtiene muy
poca o nula atenuación de ruido, y a veces puede
haber mas ruido inducido por la vibración. Estas
casetas no retendrán calor o temperatura sobre
la temperatura ambiente.

Acústicas: Las casetas atenuadoras de sonido se
especifican basadas en una cierta cantidad de
atenuación de ruido, o un rango de sonido
publicado exteriormente. Los niveles de ruido
deben especificarse a una distancia específica y
para compara los niveles deben convertirse a la
misma base de distancia. La atenuación de ruido
usa material y espacio, así que asegúrese de que
los dibujos de la unidad incluyan la información
apropiada de la caseta acústica.

Mientras que algunas de estas casetas exhibirán
algo de capacidad para mantener el calor, esta
no es la intención del diseño. Si se requiere
mantener el generador sobre las temperaturas
ambiente, se necesita un cuarto o habitación.

Casetas Walk-in:
Este término agrupa una gran
variedad de casetas que se construyen
especialmente a las especificaciones del cliente.
A menudo incluyen, atenuación de ruido, equipo
de monitoreo e interrupción de potencia,
iluminación, sistemas contar incendio, tanques de
combustible y otros equipos. Este tipo de casetas
se construyen de forma de cubiertas de una sola
unidad o como unidades integrales con grandes
puertas o paneles removibles para acceso de
servicio. Estas casetas se pueden construir con
aislantes y capacidad de calentamiento.

Regiones Cost eras:
Otra consideración en
cuanto a casetas es la unidad en una región
costera. Una región costera es 60 millas o menos
de un cuerpo de agua salada. En estas áreas, las
casetas de acero, aún cuando estén recubiertas
especialmente, los rieles, tanques de
combustible, etc. Son más susceptibles a la
corrosión por los efectos del agua salada. El uso
de casetas de aluminio opcionales y faldones
(donde estén disponibles) en regiones costeras
se recomienda.

Nota: No se recomienda poner casetas de
exteriores (especialmente acústicas) en interiores
por dos razones principales: Una, las casetas
acústicas utilizan la capacidad de restricción
excesiva de ventilador para lograr la reducción de
ruido por medio de barreras de ventilación. Por lo
tanto no hay poca o ninguna restricción
disponible para ductos de aire, persianas u otro
equipo que invariablemente agregará restricción.
Dos, los sistemas de escape de las casetas
exteriores no son necesariamente sistemas
sellados, esto es, tiene junta y uniones con
abrazaderas o de ensamble en lugar de
conexiones roscadas. Estas conexiones pueden
dejar que los gases escapen al cuarto.

Configuraciones Alternativas de Ventilación y
Refrigeración

Los motores enfriados por líquido se enfrían
bombeando refrigerante (una mezcla de agua y
anticongelante) a través de pasajes en el bloque
de cilindros del motor y cabezas por medio de
una bomba impulsada por el motor. El motor, la
bomba y radiador o el intercambiador de calor
líquido-líquido, forman un sistema cerrado
presurizado de enfriamiento. Se recomienda que
siempre que sea posible, el generador incluya
este tipo de radiador de enfriamiento y ventilación
montado de fábrica. Esta configuración resulta en
un costo mas bajo, mejor confiabilidad del
sistema y mejor desempeño general del sistema.
Aún más, el fabricante de estos generadores
puede hacer pruebas en prototipos para verificar
el desempeño del sistema.

Rangos del Sistema de Enfriamiento:
La mayoría
de los generadores de Cummins Power
Generation tienen rangos opcionales de sistemas
de enfriamiento disponibles en los modelos con
radiador montado de fábrica. Hay sistemas de
enfriamiento a menudo disponibles son los
diseñados para operar en temperaturas ambiente
de 40°C y 50° C. Cheque las hojas de
especificación de la unidad individual para el
desempeño o disponibilidad. Estos rangos tienen
una capacidad de restricción estática máxima
asociada a ellos. Vea Ventilación en la sección
Diseño Mecánico para más información acerca
de este tema.

Nota: Sea cauteloso cuando compare rangos de
sistemas de enfriamiento de que el rango está
basado en temperatura ambiente, no en aire al
radiador. Un rango de aire al radiador restringe la
temperatura del aire que fluye al radiador y no

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

54
permite que incremente la temperatura del aire
debidos a la energía de calor radiada del motor y
el alternador. El rango del sistema a temperatura
ambiente considera este incremento de
temperatura en su capacidad de enfriamiento.

Alternativas de Enfriamiento Remoto: En algunas
aplicaciones, la restricción de flujo de aire podría
ser muy grande, debido a largos ductos por
ejemplo, para que un radiador con ventilador
impulsado por el motor se provea del flujo de aire
requerido para enfriamiento y ventilación. En
tales aplicaciones, y donde el, ruido del ventilador
es una consideración, se debe evaluar una
configuración que involucre un radiador remoto o
un intercambiador de calor líquido-líquido. En
estas aplicaciones, un gran volumen de aire de
ventilación aún se requiere para mover el calor
rechazado por el motor, generador, silenciador,
tubería de escape y otro equipo para mantener la
temperatura del cuarto de generador a niveles
apropiados para la operación correcta del
sistema.

Radiador Remoto:
Una configuración de radiador
remoto requiere de un cuidadoso diseño del
sistema para proveer de enfriamiento adecuado.
Se debe prestar cercana atención a detalles
como la fricción y las limitaciones estáticas de la
bomba de refrigerante del motor y a la de-
aereación apropiada, llenado y drenado del
sistema de enfriamiento así como la contención
de fugas de anticongelante.

Intercambiador de Calor:
Una configuración de
intercambiador de calor líquido-líquido requiere
de atención al diseño del sistema que provee el
medio de enfriamiento del intercambiador de
calor. Se debe hacer notar que las regulaciones
ambientales y de conservación locales podrían
no permitir que el agua de la ciudad se utilice
para enfriar y que en regiones sísmicas el agua
de la ciudad se puede cortar durante un
terremoto.

Vea la Sección Diseño Mecánico para mayor
información acerca de alternativas de
enfriamiento.

Sistemas de Mantenimiento de Nivel de Aceite
Lubricante

Los sistemas de mantenimiento de acei te
lubricante pueden ser deseables en aplicaciones
donde el generador funciona en condiciones de
potencia primaria, o en aplicaciones de
emergencia desatendidas que podrían funcionar
durante más del número de horas normal. Los
sistemas de mantenimiento de nivel no extienden
el intervalo de cambio de aceite del generador, a
menos que se agregue filtración especial al
sistema.

Dispositivos de Calentamiento para
Generadores

Arranque en Frío y Aceptación de Carga: Una
preocupación crítica del diseñador del sistema es
el tiempo que le toma al sistema de potencia de
emergencia el detectar una falla de energía,
arrancar ale generador y transferir la carga.
Algunos códigos y estándares para sistemas de
potencia de emergencia estipulan que el
generador de be ser capaz de tomar todas las
cargas de emergencia dentro de los siguientes
10 segundos de la falla de potencia. Algunos
fabricantes de generadores limitan el rango de
desempeño de arranque en frío a un porcentaje
del rango de emergencia del generador. Esta
práctica reconoce que en muchas aplicaciones,
solo una porción de la carga total conectable es
carga de emergencia (se permite que las cargas
no críticas se conecten después), y que es difícil
arrancar y lograr aceptación total de cargas con
generadores diesel.

Los criterios de diseño de Cummins Power
Generation para el arranque en frío y aceptación
de cargas son que el generador sea capaz de
arrancar y tomar todas las cargas de emergencia
hasta el rango de emergencia dentro de los
primeros 10 segundos de una falla de energía.
Este nivel de desempeño presume que el
generador esté ubicado en un mínimo de
temperatura ambiente de 40°F (4°C) y que el
generador esté equipado con calentadores de
refrigerante. Esto se debe lograr instalando el
generador en una caseta o cuarto con
calefacción. Las casetas exteriores protectoras al
ambiente generalmente no están aisladas y
hacen difícil el mantener un generador caliente
en temperaturas ambiente frías.

Debajo de 40°F (4°C) y hasta -15°F (-32°C), la
mayoría de los generadores de Cummins Power
Generation Arrancarán pero no aceptarán carga
de un paso en 10 segundos. SI se debe instalar
un generador en una caseta no calentada en una
ubicación con bajas temperaturas ambiente, el
diseñador debe consular con el fabricante. El
operador de las instalaciones es responsable de
monitorear la operación de los calentadores de
refrigerante de el generador (NFPA 110 requiere
una alarma de baja temperatura del refrigerante
para este propósito) y de obtener combustible de
la mejor calidad p ara las condiciones del
ambiente.

Se requiere que los generadores en aplicaciones
de emergencia arranquen y tomen toda la carga

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

55
de emergencia en los primeros 10 segundos
después de una falla de energía. Los
calentadores de refrigerante de motor son
necesarios hasta en ambientes tibios,
especialmente, con generadores diesel, para
cubrir ese requerimiento. NFPA 110 tiene
requerimientos específicos para sistemas de
Nivel 1 (donde la falla del sistema puede causar
heridas graves o la perdida de la vida):

· Se requieren calentadores de refrigerante a
menos que el ambiente del cuarto del
generador nunca caiga por debajo de 70°F
(21°C).
· Se requieren calentadores de refrigerante
para mantener el bloque del motor a no
menos de 90°F (32°C) si la temperatura del
cuarto cae a 40°F (4°C) pero nunca menos.
El desempeño a temperaturas más bajas no
se define. (A temperaturas ambiente más
bajas el generador podría no arrancar en 10
segundos o no podría tomar carga tan
rápidamente. Así mismo, las alarmas de baja
temperatura podrían señalar problemas
porque el calentador de refrigerante no está
manteniendo la temperatura del bloque de
motor a un nivel lo suficientemente alto para
un arranque de 10 segundos).
· Se requieren calentadores de baterías si la
temperatura del cuarto del generador puede
caer por debajo de 32°F (0°C).
· Se requiere una alarma de baja temperatura
de motor.
· Los calentadores de baterías deben operar
desde la fuente normal de energía.

Calentadores de Refrigerante:
Se requieren
calentadores de refrigerante termostáticamente
controlados para arranque rápido y buena
aceptación de carga en generadores que se usan
en aplicaciones de emergencia
2
. Es importante
entender que los calentadores de refrigerante
están diseñados para mantener al motor












2
Nota de Código de E.U.A.: Para sistemas de emergencia
de nivel 1, NFPA 110 requiere que el refrigerante de motor se
mantenga a un mínimo de 90°F (32°C). NFPA 110 también
requiere que se provea de monitoreo de falla del calentador
en forma de de una alarma de baja temperatura del motor.
lo suficientemente caliente para un arranque y
toma de carga rápidos y confiables, no para
mantener el área alrededor del motor caliente.
Así que en adición al calentador de refrigerante
del motor en operación, se debe mantener la
temperatura ambiente alrededor del motor a un
mínimo de 40°F (10°C)
3
. Si no se mantiene el
espacio alrededor del generador a esta
temperatura, se deben dar consideraciones al
uso de calentadores especiales de combustibles
(para generadores diesel), calentadores de
alternador y calentadores de baterías.

La falla de los calentadores de agua de bloque, o
la reducción de la temperatura ambiente
alrededor del motor no necesariamente no
permitirá que el motor arranque, pero si afectará
el tiempo que le toma al motor arrancar y que tan
rápidamente se l e puede agregar carga al
sistema en-sitio. Comúnmente se le agregan
funciones de alarma de baja temperatura de
motor al los generadores para alertar a los
operadores de este potencial problema de
operación del sistema.

Los calentadores de agua de bloque de motor
(ver Figura 4 -21) son un articulo de
mantenimiento, así que se puede esperar que se
requiera cambiar el elemento calorífico algunas
veces durante la vida de la instalación. Para
poder cambiar el elemento calorífico sin drenar
todo el sistema de refrigerante del motor, se
deben proveer válvulas de aislamiento (u otros
medios).

Los calentadores de agua de bloque deben
operar a temperaturas considerablemente más
altas que las líneas de refrigerante, así que es
deseable usar mangueras de silicón de alta
calidad, o manguera trenzada para prevenir la
falla prematura de las mangueras asociadas con
el calentador de agua de bloque. Se debe tener
cuidado durante el diseño de la instalación del
calentador de evitar “loops” elevados en el ruteo
de la manguera que podrían resultar en bolsas
de aire que causen que el sistema se
sobrecaliente y falle.










3
Nota de Código Canadiense: CSA282-2000 requieren que
los generadores usados en aplicaciones de emergencia, se
instalen siempre de manera que el generador esté en una
temperatura ambiente mínima de 10°C (40°F).

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

56
Los calentadores de refrigerante de motor
generalmente operan cuando el generador no
está funcionando, así que están conectados a la
fuente de energía normal. Se debe deshabilitar el
calentador cuando esté funcionando el
generador. Esto se puedes hacer por una
variedad de medios, tales como el interruptor de
presión de aceite, o con lógica del control del
generador.



Calentadores de Combustible y Aceite: Para
aplicaciones donde el generador esté expuesto a
temperaturas ambiente bajas (menos de 0°F
[-18°C]), podrían necesitarse calentadores de
aceite lubricante y de línea y filtro de combustible
para prevenir el encerado del combustible.

Calentadores Anti -Condensación: Para
aplicaciones donde el generador estará expuesto
a alta humedad o fluctuaciones de temperatura
alrededor de la instalación, se recomiendan
calentadores para el generador y la caja de
control para evitar la conde nsación. La
condensación en la caja de control, en las cajas
de circuitos o en los devanados del generador
pueden causar corrosión, deterioración de los
circuitos y aislamientos de los devanados del
generador, y aún causar corto circuitos y fallas
prematuras de los aislamientos.

Tanques de Combustible (Diesel)

Tanques de Día:
Los tanques cercanos al
generador de donde éste se alimenta, son
llamados tanques de día (aunque no
necesariamente contengan suficiente
combustible para operar un día completo). Se
usan como una conveniencia cuando no es
práctico obtener combustible del tanque principal
de almacenamiento. La distancia, la altura por
arriba o por abajo, o el tamaño del tanque
principal son razones para usar un tanque de día.
Todos los motores diesel tienen limitaciones en
cuanto a la capacidad de succión de combustible,
(o restricción de succión) y la temperatura del
combustible suministrado. El combustible es
transferido del tanque principal al tanque de día
usando una bomba de transferencia a menudo
controlada utilizando sensores de nivel en el
tanque de día. Si el tanque es pequeño, el
combustible de retorno es bombeado de regreso
al tanque primario para evitar el sobre
calentamiento del combustible. Vea Sistemas de
Combustible en la sección Diseño Mecánico.

Tanques Sub-base:
Estos tanques son
generalmente más grandes que los tanques de
día y están construidos en la estructura base del
generador, o construidos de manera que el
chasis del generador pueda estar montado
directamente sobre ellos. Estos ta nques
contienen una cantidad de combustibles para una
cantidad especificada de horas de
funcionamiento tales como 12 o 24 horas. Los
tanque sub-base a menudo son de doble pared,
incorporando un tanque secundario alrededor del
tanque contenedor para contener el combustible
en caso de una fuga del tanque principal. Muchas
regulaciones locales requieren contención
secundaria tal como construcción de pared doble,
junto con monitoreo total de contenedores
primario y secundario.

Montaje de Aisladores de Vibración

Para reducir la vibración transmitida al edificio o
la estructura de montaje, los generadores a
menudos se montan en aisladores. Estos
aisladores existen en tipos de resorte y de hule,
siendo el más común el de resorte. El
desempeño del aislamiento de la vibración, es
generalmente de 90% o más, y comúnmente más
de 95%. La capacidad de peso y la ubicación
correcta son críticos para su desempeño. En el
caso de generadores de mayor tamaño con
tanques sub-base, los aisladores son

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

4 SELECCIÓN DE EQUIPO

57
frecuentemente instalados entre el tanque y la
estructura base.

Equipo de Interrupción de Potencia

El equipo de interrupción o transferencia de
potencia, como interruptores de transferencia o
de paralelismo, aunque no son el tema de este
manual, son una parte esencial del sistema de
potencia de emergencia. Se mencionan aquí
para acentuar la importancia de su consideración
y las decisiones acerca de estos equipos en las
etapas tempranas del proyecto. El esquema de la
interrupción de potencia de un proyecto esta
directamente relacionado con el rango del
generador (vea Diseño Preliminar) , la
configuración del control y el equipo accesorio
que se requiera para el generador. Para
información mas específica en cuanto a este
tema, consulte los otros manuales de aplicación:
T011-Sistemas de Transferencia de Potencia y
T016- Paralelismo y Equipos de Paralelismo.

Dispositivos Requeridos para Paralelismo del
Generador: Los generadores en aplicaciones de
paralelismo deben estar equipados con lo
siguiente para aumentar su desempeño y
proteger al sistema de fallas que normalmente
ocurren:

· Supresores de paralelismo para proteger el
sistema de excitación del generador de los
efectos del paralelismo fuera de fase.
· Protección de pérdida de campo que
desconecta el generador del sistema para
prevenir posibles fallas del sistema.
· Protección de potencia en reversa que
desconecte el generador del sistema para que
la falla del motor no cause una condición de
potencia en reversa que podría dañar al
generador o deshabilitar el resto del sistema.
· Gobernación electrónica isócrona que permita
el uso de sincronizadores activos y equipo
isócrono de compartido de carga.














· Equipo para controlar la salida reactiva de
potencia del generador y compartir
apropiadamente la carga con otros
generadores en operación. Esto podría incluir
compensación de corriente de cruce o
controles activos de caída.
· Controlador Var/PF para controlar activamente
la salida reactiva de potencia del generador en
aplicaciones de paralelismo con la red pública.

Los equipos basados en r elevadores o con
equipo de relevadores/estados sólido requerirán
de equipo adicional, para lograr los
requerimientos anteriores.

Desde el punto de vista de la conveniencia y
confiabilidad, un control integrado basado en
microprocesador que contenga todas las
funciones mencionadas arriba (tal como el control
de sistema PowerCommand de Cummins Power
Generation) es muy deseable.

Necesidades de Equipo Adicional

En algunas aplicaciones, tales como potencia
primaria o continua, voltaje medio, paralelismo
con red pública y otras, se podría requerir equipo
adicional y este está generalmente disponible
como opcional o de pedido especial. Algunos de
estos incluyen:

· RTDs, dispositivos de medición de temperatura
resistiva en los devanados del alternador para
monitorear la temperatura del devanado
directamente.
· Termistores en las vueltas de orilla del
alternador para monitorear la temperatura del
devanado.
· CTs diferenciales para monitorear las fallas de
aislamiento.
· Monitoreo y protección de falla de tierra.
· Pirómetros para medición de temperatura del
escape.
· Sistema de recirculación de vapor de
respiradero de motor.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

58
5 DISEÑO ELÉCTRICO

Generalidades

El diseño eléctrico y planeación del sistema de
generación en sitio son críticos para la operación
apropiada y confiabilidad del sistema. Esta
sección cubre el diseño de instalación del
generador y los sistemas eléctricos relacionados,
sus interfases con las instalaciones y temas que
tiene que ver con la protección del generador y
las cargas. Un elemento clave para el
entendimiento y comunicación del diseño
eléctrico es el diagrama de una línea como el que
se muestra en la Figura 2-1.

La instalación eléctrica del generador y sus
accesorios deben seguir el código eléctrico
vigente usado por las autoridades de inspección.
La instalación eléctrica debe llevase a cabo por
contratistas/electricistas experimentados,
calificados y hábiles.

Consideraciones de Diseño

En vista de as amplias diferencias de aplicación,
instalaciones y condiciones, los detalles de
cableado y protección de sobrecorriente del
sistema de distribución eléctrica para generación
en sitio se dejarán al juicio del ingeniero. Sin
embargo, hay algunas guías generales que
considerar en el diseño.

· El diseño de la distribución eléctrica para
sistemas de generación de emergencia en-sitio
deben minimizar las interrupciones debido a
problemas internos como sobrecargas y fallas.
Hay sub-juegos de esto para proveer la
coordinación selectiva de dispositivos de
protección de sobrecorriente y decidir el
número y ubicación de de equipos de
transferencia usados en el sistema. Para
proveer la protección de fallas internas e l
equipo de transferencia debe ubicarse tan
cerca del equipo de utilización de la carga
como sea práctico.
· La separación física de los alimentadores del
generador de los alimentadores del cableado
normal para prevenir destrucción simultánea
como resultado de una catástrofe localizada
como incendio, inundación o fuerzas.
· Equipo de transferencia de sobrepaso aislado
para que los interruptores de transferencia
puedan mantenerse o repararse sin afectar
equipos críticos de carga.
· Provisiones para bancos de carga
permanentes o para facilitar la conexión a
bancos temporales sin molestar el cableado
permanente, tales como un breaker
alimentador extra convenientemente ubicado
para el ejercicio del generador bajo una carga
sustancial.

Nota: Los bancos de carga instalados al frente
del radiador del generador deben estar
soportados del piso o de otra estructura, no del
radiador o del adaptador del ducto. Estos
componentes del generador no están diseñados
para soportar el peso inclinación del banco de
carga.

· Circuitos de desecho de carga o sistemas de
prioridad de carga en caso de reducida
capacidad del generador o pérdida de una
unidad en sistemas paralelos.
· Protección contar incendio de los conductores
o equipo para funciones críticas como bombas
de incendio, elevadores para el uso de los
bomberos, iluminación de salidas para
evacuación, ventiladores de remoción de humo
o presurización, sistemas de comunicación,
etc.
· La seguridad y accesibilidad de tableros y
paneles con dispositivos de sobrecorriente y
equipo de transferencia en el sistema de
distribución del generador en-sitio.
· Provisiones para la conexión de generadores
temporales (portátiles de renta) para periodos
cuando el generador permanentemente
instalado esté fuera de servicio o cuando faltas
e energía largas hagan necesaria la potencia
para dar energía a otras cargas (aire
acondicionado, etc.).

Conexiones Eléctricas

General

Aislamiento de la Vibración:
Todos los
generadores vibran durante su operación norma,
un hecho que debe atenderse. Están diseñados
ya sea con aisladores integrados o el patín
completo está montado en aisladores de resorte
para permitir el movimiento y aislar las
vibraciones del edificio u otra estructura. También
puede ocurrir un movimiento más grande en un
evento de cambio repentino de carga o falla y
durante el apagado o arranque. Por lo tanto,
todas las conexiones al generador, mecánicas o
eléctricas, deben ser capaces de soportar la
vibración y los movimientote arranque y paro. La
salida de potencia, funciones de control,
anunciación y circuitos accesorios requieren
cables flexibles trenzados y conduits flexibles

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

59
entre el generador y el edificio, montura o
cimientos.

Cables grandes y rígidos no tendrán la suficiente
flexibilidad aunque se consideren flexibles, por
ejemplo, cierto counduit de tipo impermeable es
bastante rígido. Así mismo, recuerde que los
cables o conduits no son comprimibles en su
longitud, así que la flexibilidad en esa dirección
debe acomodarse con suficiente longitud o
dobleces.

Aun más, los puntos de conexión eléctrica en el
generador – bujes, barras de bus, bloques
terminales, etc. – no están diseñados para
absorber estos movimientos y tensiones. Esto
vuelve a ser especialmente notable para cables
grandes y rígidos, o para conduits “flexibles”
rígidos. El no permitir suficiente flexibilidad
resultará en daños a las casetas, cables,
aislamiento o puntos de conexión.

Nota: El simplemente añadir cable o conduit
flexible podría no resultar en suficiente capacidad
para absorber la vibración de un generador. Los
cables y conduits flexibles varían en flexibilidad y
no se comprimirán o estirarán. Esta condición se
puede corregir incluyendo cuando menos un
doblez ente la salida de la caseta del generador y
la estructura (piso de cemento, charola, muro,
etc.) para permitir movimiento tridimensional.

Áreas sísmicas:
El cableado de control CA y CD
(al equipo de control y anunciadores remotos)
deben correr en conduit separado de los cables
de potencia para minimizar las interferencias del
circuito de potencia en el circuito de control. Se
deben usar conductores trenzados y una sección
de conduit flexible para hacer las conexiones en
el generador.

Circuitos Ramales Accesorios:
Se deben proveer
circuitos ramales para todos los equipos
accesorios necesarios para la operación del
generador. Estos circuitos deben ser alimentados
desde las terminales de carga de un interruptor
automático de transferencia o desde las
terminales del generador. Ejemplos de
accesorios incluyen la bomba de transferencia de
combustible, bombas de refrigeran te para
radiadores remotos y persianas motorizadas para
ventilación.

Los circuitos ramales, alimentados del tablero de




energía normal, deben tener provisión para el
cargador de baterías y los calentadores de
refrigerante si se usan. Ver Figura 5-1.

Conexiones CA en el Generador

Verifique que el número de conductores por fase
y su tamaño sean los mismos que las
capacidades de los tornillos en el equipo
(breakers de circuito, e interruptores de
transferencia).

Se debe supervisar y arreglar que un dispositivo
de desconexión principal ( breaker de
circuito/interruptor) active una alarma cuando
está abierto. Algunos proveedores iniciarán una
alarma “No en Auto” cuando el CB está abierto.

Las opciones de conexión en el generador
pueden incluir los siguientes:

Breakers de Circuito de caja moldeada montados
en el generador (termo-magnéticos o de estado
sólido): Se pueden hacer conexiones a un
breaker de circuito montado en el generador. El
broker seleccionado debe tener apropiada
capacidad interruptora basada en una corriente
corto circuito. Con un solo generador el corto
circuito de corriente simétrico de primer ciclo
disponible está típicamente en el rango de 8 a 10
veces la corriente de rango. Para un generador
específico es igual a el reciproco de la reactancia
sub-transicional por unidad del generador, o
1/X”d. Use la tolerancia mínima de reactancia
sub-transicional de los datos del fabricante del
generador para el cálculo.

Interruptor de Desconexión Montado en el
Generador (caja moldeada): Se pueden hacer
conexiones a un interruptor de desconexión
montado en el generador. Esto es permisible
donde el generador incluye un medio inherente
de protección de sobrecorriente de generador, tal
como el PowerCommand. La intención del
interruptor no es interrumpir corrientes de nivel
de falla, teniendo solamente un rango de
interrupción para las corrientes de carga.

Terminales del Generador:
Se pueden hacer
conexiones en las terminales del generador
donde no se requiera breaker de circuito o
interruptor de desconexión y donde el generador
incluya un medio inherente de protección para
sobrecarga del generador.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

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Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

61
Conductores de Potencia CA

La salida del CA del generador se conecta a
conductores instalados en el campo del tamaño
requerido por las corrientes de carga, aplicación
y códigos. Los conductores de las terminales del
generador al primer dispositivo de sobrecorriente,
se consideran conductores de derivación y se les
permite corridas cortas sin protección de corto
circuito. Se debe suministrar un breaker de
circuito de generador en el lado de carga de los
conductores de suministro del generador (por
ejemplo, breakers de paralelismo en el tablero de
paralelismo, o un breaker principal en el tablero
de distribución) y aún proveer de protección de
sobrecarga para los conductores.

Si el generador no viene con un breaker principal
instalado de fábrica, la ampacidad de los
conductores de fase CA instalados en el campo
desde las terminales de salida del generador al
primer dispositivo de sobrecorriente deben ser
cuando menos 115% del rango de la corriente
total de carga, sin derrateos de temperatura o
altitud. La ampacidad de los conductores debe
ser del 100% del rango de corriente total de

































carga si el generador está equipado con
PowerCommand. El fabricante del generador
especificará los rangos de ampere-línea de un
generador específico al voltaje requerido. Si no
se conoce, calcule usando una de las siguientes
fórmulas:



Vea los esquemáticos (a) y (b) en la Figura 5-2.
La longitud de corrida de conductores de
derivación del conductor al primer dispositivo de
sobre corriente debe mantenerse lo mas corto
posible (generalmente no más de 25-50 pies).

NOTA: Si el generador está suministrados con
cables, el tamaño de los cables puede ser menor
que lo requerido para conductores instalados en
campo porque los cables del generador tienen
aislamiento de alta temperatura tipo CCXL o
similar de rango mayor de 125°C.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

62
Si el generador está equipado de fábrica con un
breaker de circuito de línea principal, la
ampacidad de los conductores de fase CA
instalados en campo conectados a las terminales
de carga del breaker de circuito debe ser igual o
más grande que el rango del breaker de circuito.
Vea el esquema © en la Figura 5-2.

La ampacidad mínima del conductor neutral,
generalmente se permite que sea igual o más
grande que el desbalance monofásico máximo
calculado de la carga. Donde una porción
significativas de la carga es no-lineal, el neutral
debe ser del tamaño de acuerdo a la corriente
neutral anticipada, pero nunca menor al 100% del
rango. El neutral de generador suministrado por
Cummins Power Generation es igual en
ampacidad que los conductores de fase.

Nota: El cable de voltaje medio (mas de 600
VCA) debe instalarse y terminarse exactamente
como lo recomienda el fabricante de cable, por
personas que hayan aprendido los
procedimientos a través de entrenamiento y
practica bajo supervisión.

Cálculos de Caída de Voltaje:
La impedancia del
conductor y debido a la resistencia y la
reactancia causan una caída de voltaje en el
circuito CA. Para obtener el desempeño
adecuado esperado del equipo de carga, los
conductores deben ser de tamaño de forma que
el voltaje no caiga más del 3% en un circuito
ramal o de alimentación, o de más de 5% total
entre la caída de servicio y el equipo de carga.
Aunque poscálculos exactos son complejos, se
pueden lograr aproximaciones razonables
usando la relación siguiente:

Ejemplo de cálculo: Calcule el porcentaje de
caída de voltaje en 500 pies de cable de cobre
1/0 AWG en conduit de acero que suministra una
carga (línea-línea) de 480 volts, 100 kW
imponiendo un FP de 0.91.












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

Imbalance de Carga Monofásica Permisible: Las
cargas monofásicas deben distribuirse tan parejo
como sea posible entre las tres fases de un
generador trifásico para utilizar completamente la
capacidad de rango (kVA y kW) del generador y
para limitar el desbalanceo del voltaje. La Figura
5-3 se puede utilizar para determinar el máximo
porcentaje de desbalanceo permisible de una
carga monofásica. Como se ilustra en el ejemplo
de cálculo. La potencia monofásica se puede
llevar hasta el 67% del rango trifásico en los
generadores de Cummins Power Generation,
hasta 200/175 kW.

Generalmente, mientras más grande es el
generador, mas bajo es el porcentaje de potencia
monofásica que se puede tomar. La Figura 5-3
incluye líneas de porcentaje para generadores de
tamaño intermedio Marco 4 y 5 de Cummins
Power Generation. Confirme el tamaño de marco
consultando la Hoja de Datos de Alternador
aplicable referenciada por la hoja de
especificación del generador. Los desbalanceos
de carga monofásica no deben exceder el 10%.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

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Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

64
Ejemplo de Cálculo: Encuentre la carga
monofásica máxima que se puede energizar en
conjunto con una carga total trifásica de 62 kVA
por un generador de rango de 100 kW/125 Kva.

1. Encuentre la carga trifásica como porcentaje
del rango kVA del generador:

2. Encuentre el porcentaje de carga monofásica
permisible, como lo muestran las flechas en la
Figura 5-3. En este caso, es aproximadamente
34% del rango trifásico.

3. Encuentre la máxima carga monofásica:

4. Note, como sigue, que la suma de las cargas
trifásica y máxima permisible monofásica es
menor que el rango kVA del generador.

NOTA: Cargar desbalanceadamente un
generador causa voltajes de fase
desbalanceados. Los niveles de desbalanceo de
cargas anticipados por estas guías no deben
resultar en un daño para el generador. Los
correspondientes niveles de desbalanceo de
voltaje, sin embargo, podrían no ser aceptables
por cargas tales como motores trifásicos.

Debido a los voltajes de fase desbalanceados,
las cargas críticas deben ser conectadas a la
fase que el regulador de voltaje usa como
referencia de voltaje (L1 – L2 como se define en el
esquemático del generador) cuando solamente
se usa una fase como referencia.

Carga de Factor de Potencia de Inicio

Los generadores trifásicos tienen rangos de
operación continua de 0.8 FP (de arrastre) y
pueden operar por cortos periodos de tiempo a
factores mas bajos, como cuando arrancan
motores. Las cargas reactivas que causan factor
de potencia de inicio pueden proveer potencia de
excitación al generador, y si son lo
suficientemente altas, pueden causar que el
voltaje del alternador se eleve incontrolablemente
dañando las cargas del alternador o disparando
equipo protector. La Figura 5-4 es una curva





típica de capacidad de potencia reactiva de
alternador (kVAR). Una guía razonable es que el
generador puede llevar hasta 10% de su
capacidad kVAR en cargas de factor de Potencia
de inicio sin dañarse o perder control del voltaje
de salida.

Las fuentes más comunes de factor de potencia
de inicio son las UPS con filtros de entrada con
poca carga y dispositivos de corrección de factor
de potencia para motores. Cargar el generador
con factores de potencia de arrastre antes de las
cargas de factor de potencia de inicio puede
mejorarla estabilidad. También es aconsejable
apagar y prender con la carga los capacitores de
corrección de factor de carga. Es generalmente
impráctico sobredimensionar un generador
(reduciendo por lo tanto el porcentaje de carga
no-lineal) para corregir este problema.

Aterrizaje de Sistema y Equipo

La siguiente es una descripción general de
aterrizaje de sistema y equipo para generadores
CA instalados permanentemente dentro de una
ubicación. Aunque esto es solo una guía, es
importante seguir el código eléctrico local.

Aterrizado de Sistema:
El aterrizado de sistema
es el aterrizado intencional del punto neutral de
un generador conectado en WYE, la esquina de
un generador conectado en delta, o el punto
medio de un devanado monofásico de un
generador conectado en delta a tierra. Es mucho
mas común aterrizar el punto neutral de un
generador conectado en WYE y sacar el neutral
(conductor de circuito aterrizado) en un sistema
de cuatro cables trifásico.

Un sistema delta aterrizado en la esquina tiene
un conductor de circuito aterrizado que no es
neutral. También tiene un lado “loco” que se debe
identificar con color naranja y conectarse al polo
central de equipo trifásico.

Aterrizaje Sólido:
Un sistema aterrizado
sólidamente es aterrizado directamente por un
conductor (el electrodo conductor de tierra) sin
impedancia intencional a tierra (electrodo de
tierra). Este método es típicamente usado y es
requerido por el código eléctrico en todos los
sistemas de bajo voltaje (600 volts y menos) con
un conductor de circuito de aterrizaje (a menudo
neutral) que sirva cargas L-N.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

65



























El aterrizado correcto en sistemas de emergencia
que están aterrizados sólidamente es una función
del equipo de transferencia usado (neutral sólido
o neutral interrumpido). Vea Figura 5-5.

La terminal neutral de un generador Cummins
Power Generation no esta conectada a tierra
cuando se embarca. Si el generador es una
fuente de potencia derivada separadamente
(interruptor de transferencia de 4 polos),
entonces el neutral tendrá que ser conectado a
tierra y un electrodo conductor de tierra
conectado al sistema electrodo conductor por el
electricista.

Si el neutral del generador se conecta a una
neutral aterrizado suministrado, típicamente en el
bloque neutral de un interruptor de transferencia
de 3 polos, entonces el neutral del generador no
debe aterrizarse e el generador. En este caso, el
código eléctrico podría requerir poner un aviso en
el suministro de servicio que indique que el
neutral del generador está aterrizado en ese
lugar.




































Aterrizaje de Impedancia (Resistencia):
Una
resistencia de aterrizaje se instala
permanentemente en la ruta desde e3l punto
neutral del generador al electrodo de aterrizaje.
Este método es ocasionalmente usado sistemas
de tres cables, trifásicos (sin conductor de
circuito aterrizado) que operan a 600 volts o
menos, donde es deseable mantener la
continuidad de la potencia con la primera y solo
accidental falla de tierra. Se podrían usar
transformadores delta-wye para derivar un
neutral a equipo de carga línea-neutral.

Típicamente, un sistema aterrizado de alta
resistencia de bajo voltaje usa una resistencia de
aterrizaje del tamaño correcto para limitar la
corriente de falla de tierra, en voltaje línea-neutral
a 25,10 o 5 amperes nominales (rango de tiempo
continuo). También se instalan sistemas de
detección y alarma de falla de tierra.

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5 DISEÑO ELECTRICO

67
Seleccione una resistencia de tierra basándose
en:

1. Rango de Voltaje: Voltaje fase-fase
(voltaje de sistema) dividido entre la raíz
cuadrada de 3 (1.73)
2. Rango de Corriente: Lo suficientemente
bajo para limitar el daño pero lo
suficientemente alto para operar
confiablemente los relevadores de
protección.
3. Rango de Tiempo: A menudo 10
segundos para sistemas con relevadores
de protección y tiempo extendido para
sistemas sin relevadores.

NOTA: Se recomienda aterrizaje de baja
resistencia en generadores operando de 601 a
15,000 volts para limitar el nivel de corriente de
falla de tierra (a menudo 200-400 amperes) y dar
tiempo para la coordinación selectiva del
relevado de protección. Vea la Figura 5 -6 y
Aterrizaje de voltaje medio.

Sin Aterrizar:
No se hace conexión intencional
entre el sistema de generación y tierra. Este
método es ocasionalmente usado en sistemas de
tres cables, trifásicos (sin conductor de circuito
aterrizado) operando a 600 volts o menos. Donde
se requiere o se desea mantener la continuidad
de la potencia con una falla de tierra, y
electricistas calificados se encuentran en el sitio.
Un ejemplo sería el suministro de una carga de
proceso crítico. Se pueden usar transformadores
Delta-wye en el sistema de distribución para
derivar un neutral para equipo de carga línea-
neutral.

Aterrizado de Equipo:
El aterrizado de equipo es
la conexión a tierra de todos los componentes
que no llevan corriente (en operación normal)
como conduit metálico, carcasas de equipo,
marco del generador, etc. El aterrizaje de equipo
da un camino eléctrico permanente y continuo de
baja impedancia de regreso a la fuente de
potencia. El aterrizaje apropiado prácticamente
elimina el “potencial de toque” y facilita el
restablecimiento de los dispositivos de protección
durante las falla de tierra. Un pasacorriente en la
fuente conecta el sistema de tierra del equipo al
conductor de circuito de tierra (neutral) del
sistema de CA en un solo punto. Se suministra







una conexión de tierra en el marco del alternador
o, si se suministra un breaker de circuito
montado, se provee de una terminal de aterrizaje
dentro de la caja del breaker de circuito. Vea
Figura 5-7.

Coordinación Selectiva

Coordinación Selectiva:
Es la eliminación positiva
de una falla de corto circuito en todos los niveles
de corriente de falla por el dispositivo de
sobrecorriente del lado de línea de la falla y solo
por ese dispositivo. La “limpieza de molestias” de
una falla por dispositivos de sobrecorriente más
arriba en el flujo, del más cercano a la falla,
causa la afectación innecesaria de ramales sin
falla en el sistema de distribución, y podría
causar que el sistema de emergencia arranque
innecesariamente.

Las fallas de potencia eléctrica incluyen fallas
externas, como falla de la red pública o su baja y
fallas internas dentro de un sistema de
distribución de edificio, como una falla de corto
circuito o sobrecarga que cause que un
dispositivo de protección abra el circuito. Puesto
que la intención de los sistemas de generador de
emergencia es mantener la potencia para cargas
seleccionadas, el sistema de distribución de
potencia debe estar diseñado para maximizar la
continuidad de la potencia en el evento de una
falla dentro del sistema. El sistema de protección
de sobre corriente debe por lo tanto ser
coordinado selectivamente.

La protección de sobrecorriente para el quipo y
los conductores que son parte del sistema
potencia de emergencia, incluyendo el generador
en-sitio, deben seguir los códigos eléctricos
aplicables. Sin embargo, donde el sistema de
potencia de emergencia sirve a cargas que son
críticas para la seguridad de la vida, tales como
hospitales o rascacielos, se debe dar más
prioridad a mantener la continuidad de la
potencia que a proteger el sistema de
emergencia. Por ejemplo, sería más apropiado
tener una indicación de ´solo alarma´ de una
sobrecarga o falla de tierra, que tener un breaker
de circuito que abra para proteger el equipo si el
resultado fuera la pérdida de potencia de
emergencia en cargas críticas para la seguridad
de vida.

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5 DISEÑO ELECTRICO

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Para propósitos de coordinación, la corriente
corto circuito en los primeros ciclos de un
generador es importante. Esta corriente es
independiente del sistema de excitación y
solamente depende las características eléctricas
y magnéticas del generador mismo. La máxima
corriente de primer ciclo, de corto circuito
simétrico trifásico total (ISC), disponible de un
generador en sus terminales es:

ISC P.U. = 1/X”d

ECA es el voltaje de circuito abierto y X”d es la
reactancia sub-transición de eje directo por
unidad del generador. Un generador típico de
Cummins Power Generation dará 8 a 12 veces
su corriente de rango en una falla trifásica total,
sin importar el sistema de excitación usado.
(Consulte las hojas de especificación del
generador y las hojas de datos del alternador
para X”d.)

Las reactancias del generador se publican en por
unidad a una base especificada de rango de
alternador. Los generadores, sin embargo, tienen
diferentes rangos base. Por lo tanto, para
convertir reactancias por unidad de la base del
alternador a la base del generador use la
siguiente fórmula:


Ejemplo de cálculo: Encuentre X”d (reactancia
sub-transición de alternador) para el generador
diesel Cummins Power Generation modelo
230DFAB con rango de 230 kW/288 kVA a
277/480 VCA. El boletín para este modelo da la
referencia de Hoja de Datos de Alternador (ADS)
no. 303. La ADS no. 303 indica que X”d = 0.13
para el alternador a un punto en rango de carga
total de 335 kW/419kVA y 277/480 VCA
(elevación de temperatura de 125°C). Al sustituir
estos valores en la ecuación anterior:






Recomendaciones de Ubicación de Equipo: Para
la coordinación selectiva se recomienda que los
interruptores de transferencia se ubiquen en el
lado de carga del circuito ramal del dispositivo
sobrecorriente, cuando sea posible en el lado de

línea de un tablero de circuito ramal. Con el
interruptor retransferencia montado en el lado de
carga del circuito ramal del dispositivo
sobrecorriente, las fallas el lado de carga del
interruptor de transferencia no resultarán en que
ramales sin falla del sistema de emergencia sean
transferidas al generador junto con el ramal en
falla.

Esta recomendación es consistente con las
recomendaciones para la confiabilidad en general
para físicamente ubicar los interruptores de
transferencia lo mas cerca quesea posible del
equipo de carga, y para dividir las cargas del
sistema de emergencia en los circuitos más
prácticamente pequeños usando múltiples
interruptores de transferencia.

Una segunda recomendación es usar un
generador sustentable (excitación PMG) para
limpiar positivamente los breakers de circuito de
ramal de caja moldeada. Un generador
sustentable puede dar una ventaja en la limpieza
de los breakers de circuito de caja moldeada del
mismo rango de corriente pero de diferentes
características de tiempo-corriente.

Protección de Falla y
Sobrecorriente con Generadores

Determinando el Tamaño del Breaker de
Circuito de Línea Principal

La determinación del tamaño de breaker de
circuito generalmente sigue uno de los siguientes
tres métodos:

El más común es usar un breaker de circuito de
tamaño igual o del rango inmediato superior
desde el rango del corriente a plena carga del
generador. Por ejemplo, se seleccionaría un
breaker de circuito de 800 amperes con un
generador de rango de corriente a carga máxima
de 751 amperes. La ventaja de este método es
de costo; el tamaño de los cables y el tablero de
distribución de un interruptor de transferencia se
emparejan con el rango de 800 amperes del
breaker de circuito. Si el breaker de circuito tiene
un rango estándar (80% continuo), se podría
abrir automáticamente a niveles por debajo del
rango de corriente a carga total del generador.
Sin embargo, probablemente no se haga
funciona al generador cerca o en su carga
máxima de kW y a su rango de factor de potencia
el tiempo suficiente para disparar el breaker en
uso real. Alternativamente, se puede usar un
breaker de circuito de rango de 100% que lleve
800 continuamente.

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5 DISEÑO ELECTRICO

71
Un segundo método que usa breakers de circuito
de rango estándar (80% continuo) es
sobredimensionar el breaker 1.25 veces la
corriente de carga total del generador. Por
ejemplo, un breaker de circuito de 1000 amperes
se seleccionaría para un generador con un rango
de corriente de carga total de 750 amperes (751
amperes X 1.25 = 939 amperes). Un breaker que
se selecciona de esta forma no debe dispararse
bajo carga total en el rango de factor de potencia
(kVA de rango). La desventaja de este método es
que los cables y el tablero de distribución
necesitarían ser de un tamaño de cuando menos
1000 amperes.

El tercer método es definir el tamaño del breaker
como resultado de los cálculos de diseño para un
alimentador y su dispositivo de sobre corriente,
reconociendo que el propósito principal del
breaker es proteger los conductores del
alimentador. La ampacidad del alimentador y el
rango del dispositivo de s obrecorriente se
calculan sumando las corrientes de los circuitos
ramales multiplicados por cualquier demanda de
factor de potencia (FP) que permitan los códigos
eléctricos aplicables. Sin dejar espacio para
capacidad futura, la mínima ampacidad de
alimentador requerida para una aplicación típica
de generador que involucra cargas de motor y no
de motor debe ser igual o exceder:

· 1.25 X la corriente de carga continua de no
motor, mas
· X el FD (factor de demanda) X las corrientes de
carga de no motor no continuas, mas
· 1.25 X la carga total de motor mas grande, mas
· X la suma de las corrientes de carga total de
todos los otros motores.

Puesto que el generador tiene le tamaño para
arrancar y hacer funcionar la carga, y también
podría tener el tamaño para incluir capacidad
futura, la corriente de carga total del generador
puede ser más grande que la ampacidad
calculada de los conductores del alimentador del
generador y el breaker de circuito. S este fuera el
caso, considere incrementar la ampacidad de
conductores del alimentador y el rango del
breaker de circuito para que el breaker no se
dispare a la corriente total de la placa del
generador. Esto también provee capacidad futura
para la adición de circuitos ramales.

NOTA: La ampacidad de conductor del
alimentador es regulada y determinada por los
códigos como NFPA o CSA. Aunque se basa en
la capacidad del generador y el breaker, otros
factores críticos también aplican. Consulte los
códigos aplicables para definir el tamaño correcto
del conductor del alimentador.

NOTA: Las pruebas extensas de carga total,
podrían disparar un breaker de circuito de línea
principal que sea del tamaño de o menor que el
rango de corriente de carga total del generador.

Fuentes de Generador

Cuando la potencia de emergencia es provista
por un generador, es necesario proveer a los
breakers de circuito ramal (generalmente del tipo
de caja moldeada) con una alta probabilidad de
disparo, sin importar el tipo de falla que podría
ocurrir en un circuito ramal.

Cuando un generador se sujeta a una falla fase-
tierra, o alguna falla fase-fase, suministrará
varias veces más su corriente de rango sin
importar su sistema de excitación. Generalmente
esto dispara el elemento magnético de un
breaker de circuito ramal y limpia la falla. Con un
generador auto-excitado, hay instancias de fallas
trifásicas y algunas fallas fase-fase en las que la
corriente de salida del generador se elevará
inicialmente a un valor de casi 10 veces su
corriente de rango, y después rápidamente
decaerá a un valor bastante más bajo que su
corriente de rango en cuestión de ciclos. Con un
generador auto-sustentable, las corrientes de
falla inicial son las mismas, pero la corriente
decae a una corriente corto circuito que va desde
aproximadamente 3 veces la corriente de rango
para una falla trifásica hasta aproximadamente
unas 7.5 veces la corriente de rango para una
falla de fase-tierra.

El decaimiento en ala corriente de falla de un
generador auto-excitado requiere que los
breakers de circuitos ramales se suelten y
limpien en los 0.025 segundos durante los cuales
circula la corriente máxima. Un breaker de
circuito ramal que no se dispara y limpia una falla
puede causar que un generador auto-excitado se
colapse, interrumpiendo la potencia a los ramales
que no están en falla del sistema de emergencia.
Un generador sustentable (PMG) no se colapsa y
tiene la ventaja de proveer hasta 3 veces la
corriente de rango durante varios segundos, lo
que debe ser suficiente para limpiar los breakers
de circuitos ramales.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

72
Usando los rangos de corriente a plena carga de
un generador y de los breakers de circuito ramal,
el método siguiente determina si un breaker de
circuito ramal se disparará en una falla simétrica
trifásica o fase-fase. El método determina
solamente si el disparo es posible en condiciones
de corto circuito con la corriente de falla
disponible, y no garantiza disparos para todos los
valores de la corriente de falla (en fallas de arco,
donde la impedancia de la falla es alta).

Puesto que la mayoría de las gráficas de breaker
de circuito expresan la corriente como porcentaje
de del rango del breaker, la corriente de falla
disponible debe convertirse a porcentaje de
rango de breaker de circuito. Use la siguiente
formula para determinar la corriente de falla
disponible como porcentaje del rango del breaker
de circuito (CB) para un generador capaz de
entregar 10 veces la corriente rango inicialmente,
(X”d = 0.10), ignorando la impedancia del circuito
entre el generador y el breaker:



Considere el efecto de una falla (corto circuito) en
un breaker de circuito de ramal de 100 amperes
cuando la potencia es suministrada por un
generador que tiene una corriente de rango de
347 amperes. En este ejemplo, la corriente de
falla disponible durante los primeros 0.025
segundos, independientemente de la excitación
del sistema es:



Si el generador es del tipo que puede sostener
tres veces la corriente de rango, use la siguiente
fórmula para determinar la corriente disponible
aproximada como porcentaje del rango de
breaker de circuito:



Las Figuras 5-8 y 5-9 muestran los resultados
con dos breakers de circuito de terno-magnéticos
de caja moldeada que tiene diferentes
características de disparo. “A” y “B”. Con al
característica “A” (Figura 5-8) la falla inicial de
corriente de 3470% disparará el breaker en 0.025
segundos. Con la característica de disparo “B”




(Figura 5-9), el breaker talvez no se dispare con
el 3470% de la cantidad disponible inicialmente,
pero se disparará en aproximadamente 3
segundos si la corriente de falla se sostiene a
1040% del rango del breaker (tres veces el rango
del generador. La conclusión es que un
generador sostenible (PMG) ofrece una ventaja
en que suministra suficiente corriente de falla
para limpiar breakers de circuito ramal.

La aplicación del generador, sus sistema de
excitación y voltaje de operación determinan el
alcance de protección provisto para los
generadores y los dispositivos de protección
usados.

NOTA: El siguiente tratado aplica para
instalaciones de una sola unidad, 2000 kW y
menos. Consulte la publicación T-16 Paralelismo
e Interruptores de Paralelismo de Cummins
Power Generation para los requerimientos de
protección de generadores múltiples en paralelo.

Protección de Sobrecarga en Generadores

En bajo voltaje, (600 volts) y menos, las
aplicaciones de emergencia donde se sirven
cargas críticas y donde el generador funciona un
relativamente pequeño número de horas al año,
se deben cumplir los requerimientos mínimos de
protección de los códigos eléctricos aplicables.
Después de eso, el ingeniero de especificación
debe considerar los intercambios entre
protección al equipo y continuidad de potencia a
las cargas críticas, y podría decidir dar más que
el mínimo nivel de protección.

En aplicaciones de bajo voltaje de potencia
primaria o interrumpible, la pérdida de potencia
que resultaría de la operación de los dispositivos
de protección podría ser tolerable y, por lo tanto,
sería apropiado un nivel más alto de equipo de
protección.

Zona de Protección:
La zona de protección para
el generador incluye al generador y los
conductores de las terminales del generador
hasta el primer dispositivo de sobrecorriente; un
dispositivo de sobrecorriente de línea principal (si
se usa), o al bus del dispositivo de sobrecorriente
de alimentador. La protección de sobrecorriente
para el generador debe incluir protección para
fallas de corto circuito en cualquier lugar de esta
zona.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

73







































En el lado de flujo abajo del bus de alimentación,
aplica la práctica estándar para la protección de
sobrecorriente de conductores y equipo. La
relación de corriente rango de generador al rango
de los dispositivos de sobrecorriente flujo abajo,
multiplicada por la corriente corto circuito
disponible desde el generador en los primeros
ciclos, debe ser suficiente para disparar estos
dispositivos en uno o dos ciclos.

Sistemas de Emergencia de 600 volts o Menos:
Se recomienda la protección mínima de
sobrecarga de generador requerida por los
códigos eléctricos para aplicaciones de
emergencia de 600 volts o menos. Típicamente













































esto significa que el generador debe ser
equipado con dispositivos de sobrecorriente fase
tales como fusibles o breakers de circuito, o
pueden protegerse por diseño inherente, como el
PowerCommand AmpSentry ™. En algunas
aplicaciones, el código eléctrico podría requerir
indicación de falla de tierra.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

74











































Breaker de Circuito de Generador:
La práctica
convencional en los generadores sin protección
de sobrecorriente inherente, es la de suministrar
un breaker de circuito de caja moldeada (MCCB),
ya sea termo-magnético o de estado sólido, del
tamaño apropiado para proteger los conductores
del alimentador del generador, para satisfacer los
requerimientos de protección de sobrecarga del
generador del código eléctrico. Sin embargo, un
MCCB termo-magnético típico del tamaño que
pueda llevar la corriente de rango del generador
no provee protección efectiva del generador.
Generalmente, si los breakers de circuito se usan
para protección del generador, se requerirá un
breaker de estado sólido con ajustes completos
(LSI de tiempo Largo, tiempo Corto e
Instantáneo) para coordinar la curva de











































protección dentro de la curva de capacidad del
generador. Donde el generador está protegido
por diseño inherente, como los generadores
PowerCommand AmpSentry™, no se requiere el
uso de un breaker de circuito principal para
protección de sobrecarga del generador.

Hay otras razones para considerar el uso de un
breaker de circuito; incluyendo proteger los
conductores del alimentador del generador, y
tener un medio de desconexión, Para poder
mejorar la confiabilidad general del sistema, se
puede suministrar un medio de desconexión en la
forma de un interruptor de caja moldeada u otro
medio no automático.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

75
Diseño Inherente, Fallas Balanceadas: Se puede
considerar que un generador auto-excitado, está
protegido por diseño inherente, puesto que no es
capaz de sostener una corriente de corto circuito
en fallas trifásicas balaceadas el tiempo
suficiente para que se dañe. Considerando la
necesidad de potencia de alta confiabilidad a
cargas críticas, el uso de auto-excitación, a veces
se considera suficiente para cumplir la protección
mínima de generador requerida por los códigos
eléctricos para diseño inherente y hacen
innecesarios los dispositivos protectores de
sobrecorriente del generador.

Nota: En Norteamérica, el código eléctrico
permite que los conductores de alimentador de
generador, de tamaño aproximado de 115% de la
corriente de rango de generador, corran
distancias cortas sin protección de
sobrecorriente.

Un generador de excitación PMG, pero sin
PowerCommand, es capaz de sostener corriente
de corto circuito con una falla balancead o
desbalanceada. Si los dispositivos de
sobrecorriente flujo abajo del generador fallan en
limpiar una falla de corto circuito trifásica
balanceada, el sistema de excitación PGM
incluye una función de paro por sobreexcitación
que servirá como “respaldo”.Esta función de
sobreexcitación apagará el regulador de voltaje
después de 8 a 10 segundos. Esta protección de
respaldo es apropiada p ara fallas trifásicas
solamente y podría no proteger al generador de
daños debidos a fallas monofásicas.

Controles PowerCommand y AmpSentry:

PowerCommand usa un microcontrolador
(microprocesador) con sensores de corriente
trifásica para monitorear continuamente la
corriente en cada fase. Bajo condiciones de falla
monofásica o trifásica, la corriente es regulada a
aproximadamente 300 del rango del generador.
El microcontrolador integra la corriente contra el
tiempo y compara el resultado con una curva de
daño termal del generador que tiene
almacenada. El microcontrolador protege el
generador apagando la excitación y el motor. La
Figura 5-10 muestra la curva
1
de protección de
AmpSentry. Una corriente sobrecarga del 110%
del rango durante 60 segundos genera una
alarma de sobrecarga y la operación de los
contactos de desecho de carga. Una sobrecarga


arriba del 110% causará la respuesta protectora
en un tiempo determinado por la curva de


1
La curva de protección de AmpSentry está disponible con los
representantes Cummins Power Generation; forma de orden R-1053.
protección de tiempo inverso. Estos controles
dan protección al generador en un amplio rango
de tiempo y corriente, desde cortos circuitos
instantáneos, monofásicos y trifásicos, hasta
sobrecargas de varios minutos de duración. En
términos de coordinación selectiva, una
importante ventaja de AmpSentry contra un
breaker de circuito principal, es que AmpSentry
incluye un retardo inherente de 0.6 segundos
para todas las corrientes de falla arriba de 4 por
unidad. Este retardo permite la respuesta
instantánea de los breakers flujo abajo para
limpiar las fallas sin disparar al generador fuera
de la línea, proveyendo coordinación selectiva
con el primer nivel de breakers flujo abajo.

Protección/Indicación de Falla de Tierra:
En
Norte América, el código eléctrico requiere una
indicación de una falla de tierra en generadores
de emergencia (seguridad de vida) que están
aterrizados sólidamente, operando a mas de 150
volts a tierra, y con dispositivos principales de
sobrecorriente de rango de 1000 amperes o mas.
Si se requiere, la práctica estándar en
aplicaciones de emergencia es proveer solo una
indicación asegurada de una falla de tierra, y no
disparar un breaker de circuito. Aunque talvez se
suministre una protección de falla de tierra que
abra un breaker de circuito principal de
generador para el equipo, no se requiere por el
código, ni se recomienda en generadores de
emergencia (seguridad de vida).

La operación apropiada de los sensores de falla
de tierra en generadores, típicamente requiere
que el generador sea derivado separadamente, y
el uso de un interruptor de transferencia de 4
polos
2
(neutral).

Potencia Primaria e Interrumpible, 600 volts y
Menos: La protección de sobre corriente de
generador requerida por el código eléctrico de
Norte América, se recomienda para aplicaciones
de potencia primaria e interrumpible de 600 volts
o menos. Típicamente, esto significa que el
generador debe estar provisto con dispositivos de
sobrecorriente de fase tales como fusibles o
breakers de circuito, o ser protegidos por diseño
inherente.










2
Vea la publicación T-016, Paralelismo e Interruptores de Paralelismo de
Cummins Power Generation.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

76












































Las unidades equipadas con el control
PowerCommand con AmpSentry ofrecen esta
protección. Si se desea un nivel más alto de
protección, PowerCommand también provee las
siguientes protecciones inherentes en todas las
fases:

· Corto circuito
· Sobrevoltaje
· Bajovoltaje
· Pérdida de campo
· Potencia en reversa















































Como se dijo antes, el control PowerCommand
con AmpSentry ofrece protección de
sobrecorriente y pérdida de campo inherente en
su diseño.

Voltaje Medio, Todas las Aplicaciones

En aplicaciones de medio voltaje (601 – 15,000
volts), la práctica estándar de dar protección de
generador no comprometerá la confiabilidad de
la fuente de poder puesto que la selectividad de
los dispositivos se puede lograr. El costo de la




TIEMPO
EN
SEGUNDOS


TIEMPO
EN
SEGUNDOS

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

5 DISEÑO ELECTRICO

77
inversión en equipo también garantiza el nivel
más alto de protección. La protección básica
mínima incluye (ver Figura 5-11):

· Detección de sobrecorriente de respaldo
trifásica (51V)
· Un relevador de tiempo -sobrecorriente
aterrizado de respaldo (51G)
· Detección de pérdida de campo (40)
· Detección de sobrecorriente instantánea
trifásica para protección diferencial (87)

Consulte el Estándar ANSI/IEEE no. 242 para
información adicional acerca de la
sobreprotección adicional de estos generadores.











































Protección de Impulsos de Generadores de
Medio Voltaje: Se debe dar consideración a
proteger a los generadores de mediovoltaje
contra impulsos de voltaje causados por
relámpagos en las líneas de distribución y por
las operaciones de cambio. La protección
mínima incluye:

· Arrestores de línea en las líneas de
distribución
· Arrestores de impulsos en las terminales del
generador
· Capacitores de impulsos en las terminales del
generador
· Adherencia estricta a prácticas correctas de
aterrizaje

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


78
6 DISEÑO MECANICO

Cimientos y Montaje

Montaje del Generador y Aislamiento a la
Vibración

El diseño de instalación debe dar un cimiento
apropiado para soportar el generador, y para
prevenir que niveles de vibración molestos o
dañinos lleguen hasta la estructura del edificio.
Además, la instalación debe asegurar que la infla
estructura de soporte para el generador, no
permita la vibración del generador llegue a la
porción estacionaria del equipo.











































Todos los componentes que se conectan
físicamente al generador deben ser flexibles para
absorber el moviendo vibratorio sin daños. Los
componentes que requieren aislamiento son: el
sistema de escape del motor, las líneas de
combustible, el cableado de suministro de
potencia CA, cableado de control (que debe ser
trenzado en lugar de sólido), el generador (de la
placa de montaje), y los ductos de aire de
ventilación (para generadores con radiadores
montados en el patín) (Ver la Figura 6-1). LA
falta de atención de aislamiento a estos puntos
de interconexión física y eléctrica, puede resultar
en un daño por vibración al edificio o al
generador, y falla del generador cuando esté en
servicio.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


79

El motor del generador, alternador y otro equipo
están montados típicamente en una base de
patín. La base de patín es una estructura rígida
que da integridad estructural y un grado de
aislamiento de la vibración. Los cimientos, el piso
o techo, deben ser capaces de soportar el peso
del generador ensamblado y sus accesorios
(como el tanque sub-base), así como resistir
cargas dinámicas y no transmitir vibración o ruido
que sea motivo de objeción. Note que las
aplicaciones donde el aislamiento de la vibración
es crítica, el peso instalado del paquete podría
incluir un cimiento de montaje masivo (vea
Provienes para la Instalación en esta sección).
El tamaño físico, pesos y la configuración de
montaje varían grandemente entre los fabricantes
y los tamaños diferentes de equipo. Consulte las
instrucciones de instalación del fabricante para
información detallada de pesos y dimensiones de
montaje
1
.

Provisiones de Cimientos

Plancha de Piso:
Para muchas aplicaciones, no
es necesario un cimiento masivo para el
generador. Los generadores con aisladores de
vibración integrados pueden reducir la vibración
transmitida en un 60-80% y poner resortes de
acero entre le generador y la plancha pueden
aislar hasta más del 95% de las vibraciones (vea
aisladores de vibración mas adelante en esta
sección). Si la transmisión de l a vibración al
edificio no es una preocupación crítica, el
problema mayor será instalar el generador para
que su peso esté apropiadamente soportado y
para que la unidad sea fácilmente accesible para
su servicio. Se debe colar una plancha de
concreto sobre el piso de concreto para elevar el
generador a una altura que haga el servicio
conveniente y la limpieza alrededor del
generador más fácil.

· La plancha debe estar construida de concreto
reforzado con una fuerza compresiva de 28
días de cuando menos 2500 psi (17,200kPa).
· La plancha debe ser cuando menos 6 pulg.
(150 mm) de alto y extenderse cuando menos
6 pulg. (150 mm) más allá del patín por todos
los lados.







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

Vea los planos del fabricante para las
ubicaciones físicas de las líneas de combustible,
interconexiones de control y de potencia y otras
interfases que estén planeadas para vaciarse en
el concreto. Estas interfases varían
considerablemente de proveedor a proveedor.

Los aisladores de vibración deben asegurarse a
la plancha de montaje con tornillos tipo J o L
puestos en la plancha de concreto. El
posicionamiento de tornillos “vaciados” es
problemático, puesto que aún pequeños errores
de ubicación pueden causar lentas re -
perforaciones en el patín. Algunos diseños de
generador permiten el uso de tornillos de anclaje.
Estos requerirán cuidadoso marcaje de los
puntos basados en los puntos de montaje reales
del generador y sus aisladores.

La plancha del generador debe ser plana y a
nivel para permitir el correcto montaje y ajuste del
sistema de aislamiento de vibración. Verifique
que la plancha de montaje este a nivel a lo largo,
a lo ancho y diagonalmente.

Durmientes: Como forma alternativa, el
generador se puede montar en durmientes de
concreto orientados a lo largo del generador.
Esto permite el fácil posicionamiento de una
charola de derrames debajo del generador y da
más lugar para dar servicio al generador. Los
durmientes deben estar sujetos físicamente al
piso.

Cimiento Aislante de Vibración

En aplicaciones donde la transmisión de
vibración al e dificio es altamente crítica, se
podría requerir el montaje del generador en un
cimiento aislante de vibración. En este caso, se
hacen necesarias consideraciones adicionales.
La Figura 6-2 ilustra un típico cimiento aislante
de vibración.

· El peso (W) del cimiento debe ser de cuando
menos 2 veces (y hasta de 5-10 veces) el peso
del generador para resistir las cargas
dinámicas (el peso del combustible en un
tanque sub-base no debe considerarse en el
peso de un cimiento aislador de vibración aún
que los aisladores están entre el tanque y el
generador).

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


80









































· El cimiento debe extenderse cuando menos 6
pulg. (150 mm) más allá del patín en todos los
lados. Esto determina la longitud (l) y el ancho
(w) del cimiento.
· El cimiento debe extenderse cuando menos 6
pulg. (150 mm) sobre el piso para facilitar e
servicio y mantenimiento del generador.
· El cimiento debe extenderse por debajo la línea
de congelamiento para prevenir tirones.
· El cimiento debe ser de concreto reforzado con
una fuerza compresiva de 28 días de cuando
menos 2500 psi (17,200 kPa).
· Calcule la altura (h) del cimiento necesario para
obtener el peso necesario (W) usando la
siguiente formula:













































Donde:
h= Altura del cimiento en pies (metros)
l= Longitud del cimiento en pies (metros)
w= Ancho del cimiento en pies (metros)
d= Densidad del concreto – 145 lbs/f
3
(2322
kg/m
3
)
W= Peso total del generador en lbs (kg)

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6 DISEÑO MECANICO


81
· El peso total del generador, refrigerante,
combustible y cimiento generalmente resulta
en una carga de suelo (SBL) de menos de
2000 lbs/ft
2
(9800 kg/m
2
) psi (96 kPa).
Aunque esto esta dentro de la capacidad de
carga de la mayoría de los suelos, encuentre
siempre la SBL chocando el código local y el
reporte de a nálisis de suelo del edificio.
Recuerde incluir el peso del refrigerante,
lubricante y combustible (si aplica) al hacer
este cálculo. Calcule el SBL usando la
siguiente formula:


Ejemplos de cálculos (unidades de E.U.A.):

Un generador de 500 kW pesa aproximadamente
10,000 libras (4540 kg) húmedo (esto es, que
incluye refrigerante y lubricantes). Las
dimensiones del patín son 10 pies (3 metros) de
largo y 3.4 pies (1 metro) de ancho

l= 10+ (2 x 0.5) = 11 pies
w0 3.4 + (2 x 0.5) = 4.4 pies
Peso del cimiento 0 2 x 10000 = 20000 lbs
Peso total = generador + cimiento
= 10000 + 20000 0 30000 lbs


Aisladores de Vibración

El motor y alternador de un generador deben
estar aislados de la estructura de montaje donde
se instalan. Algunos generadores,
particularmente los modelos de menor kW,
utilizan aisladores de vibración de hule/neopreno
insertados en la máquina entre el
motor/alternador y el patín
2
. El patín de estos
generadores generalmente se puede montar
directamente al cimiento, piso o subestructura.
Otros generadores pueden tener un diseño que
tenga el motor/alternador montado sólidamente
en el patín. Los generadores que no incluyen
aisladores de vibración se debe instalar usando


2
Los generadores de 200/175 kW y más pequeños de Cummins Power
Generation tienen aisladores de vibración de hule ubicados entre el patín y
el motor - el conjunto generador/alternador no requiere el uso de
aisladores de vibración externos para la mayoría de aplicaciones.
equipo de aislamiento de vibración tales como
aisladores de almohadilla, resorte o aire.

NOTA: El atornillar un generador que no incluye
aisladores directamente al cimiento o piso
resultará en ruido y vibraciones excesivas, y
posibles daños al generador, el piso y otros
equipos. Las vibraciones también se pueden
transmitir a través de la estructura del edificio y
dañarla.

Aisladores de Almohadilla:
Los aisladores de
almohadilla están hechos de capas de materiales
flexibles diseñados para amortiguar los niveles
de vibración en aplicaciones no críticas, tales
como las de generadores montados en su propia
caseta de exteriores, o donde se usan aisladores
integrados en el generador. Los aisladores de
almohadilla varían en su efectividad, pero son
aproximadamente 75% eficientes. Dependiendo
de su construcción, también pueden variar en
efectividad con la temperatura, puesto que las
bajas temperaturas afectan la flexibilidad del
medio de hule haciéndolo mucho menos flexible.

Aisladores de Resorte:
La Figura 6-3 ilustra un
aislador de resorte de acero del tipo requerido
para montar generadores que no incluyen
aisladores integrados. Se muestran la
almohadilla inferior de hule, el cuerpo del
aislador, los tornillos de anclaje, resorte de
soporte, tornillo de ajuste y tuerca de bloqueo.

Estos aisladores de resorte de acero pueden
amortiguar hasta 98% de la energía vibratoria
producida por el generador. Ubique los
aisladores como se muestra en la documentación
del fabricante del generador. Puede ser que los
aisladores no estén ubicados simétricamente
alrededor del motor, porque se requiere que
estén ubicados considerando el centro de
gravedad de la máquina. El número de aisladores
que se requieran varía con los rangos de los
aisladores y el peso del generador. Vea la Figura
6-4.

Cuando la máquina se monta en un tanque de
combustible sub-base, el tipo de aisladores de
vibración requeridos para proteger el tanque sub-
base depende de la estructura de éste y el nivel
de fuerza de vibración creado por la máquina. Si
se instala aisladores de hule entre el
motor/alternador y el patín, generalmente no se
requiere aislamiento adicional entre la máquina y
el tanque sub-base. Sin embargo, la frecuencia

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6 DISEÑO MECANICO


82

natural del tanque sub-base en los puntos de
fijación al generador debe ser de 200 Hz o más.
Si el motor/alternador está fijado sólidamente al
patín, se necesita aislamiento de vibración entre























































el patín y el tanque sub -base, y aislar
adecuadamente el edificio de la vibración. En
todos los casos, siga las recomendaciones del
fabricante para la c ombinación específica de
generador y sub-base.

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6 DISEÑO MECANICO


83
Los aisladores de vibración de resorte deben
seleccionarse e instalarse correctamente para
producir aislamiento efectivo. El peso del
generador debe comprim ir el aislador lo
suficiente para permitir libertad de movimiento sin
llegar hasta el tope durante la operación. Esto se
logra seleccionando los aisladores y su número
basándose en el rango de los aisladores y el
El aislador debe estar anclado positivamente a la
plancha de montaje usando tornillos J o L o
tronillos de anclaje en concreto.

Aisladores de Aire:
Un aislador de aire, (o resorte
de aire) es una columna de gas confinada en un
contenedor diseñado para utilizar la presión del
gas como el medio de fuerza del resorte. Los
aisladores de aire pueden proveer una frecuencia
natural menor que la que se puede lograr con
hule, y con diseños especiales, más baja que con
resortes de acero. Proveen capacidad de ajuste
ajustando la presión de gas en el resorte.

Los aisladores de aire requieren más
mantenimiento, y las limitaciones de temperatura
son más restrictivas que para resortes
helicoidales. La dureza de los aisladores de aire
varía con la presión del gas, y no se mantiene
constante como la dureza de los otros aisladores.
Como resultado, la frecuencia natural no cambia
con la carga en el mismo grado que con otros
métodos de aislamiento. Una falla del sistema de
suministro de aire o una fuga pueden causar la
falla total de los aisladores.

El amortiguamiento de los aisladores de aire es
generalmente bajo con una relación de
amortiguación de 0.05 o menos. Este
amortiguamiento es provisto por la flexión en el
diafragma o pared por fricción o por
amortiguamiento en el gas. Incorporar resistencia
al flujo capilar (aumentar un orificio al flujo) puede
incrementar el amortiguamiento entre el cilindro
del aislador de aire y los tanques de contención.

Aisladores Usados en Ubicaciones Sísmicas:
Se
deben considerar factores adicionales para
equipos instalados en áreas sísmicas Además de
el papel típico de proteger al edificio o al equipo
de las vibraciones de la máquina, durante un
evento sísmico, los aisladores de vibración deben
también asegurar que el equipo se mantenga
anclado y que no se libere de la estructura a la
que está sujeto.





En áreas sísmicas, a menudos e usan aisladores
de vibración entre la base del generador y la
estructura a la que está sujeto. El aislador
sísmico debe estar cautivo, lo que significa que
restringen al generador de movimiento excesivo y
deben ser lo suficientemente fuertes para resistir
las fuerzas sísmicas. Los aisladores de vibración
apropiados para usarse en estas aplicaciones
están disponibles en tipos de hule y de resorte.

Los aisladores de vibración, si se instalan entre el
motor/alternador y el patín, deben también
asegurar adecuadamente estos dos conjuntos.
Normalmente este tipo de aisladores son de hule
sintético peso total del generador y deben ser de
diseño “cautivo” para asegurar el equipo
adecuadamente. Se debe consultar al fabricante
o proveedor del equipo para determinar la
adaptación a la aplicación especifica.

Donde sea que los eventos sísmicos sean una
consideración importante, se debe consultar a un
ingeniero estructural calificado.

Resistencia a los Terremotos

Los generadores de Cummins Power Generation,
cuando se montan y se fijan de la forma correcta,
son apropiados para su aplicación en regiones
reconocidas como de riesgo sísmico. Se deben
hacer consideraciones especiales de diseño de
de montaje y anclaje d e equipos de la masa
típica de un generador. El peso del generador, su
centro de gravedad y ubicaciones de montaje,
está indicados en los dibujos de generador de
Cummins Power Generation.

Los componentes como las líneas de distribución
para la electricidad, refrigerante y combustible
deben diseñarse para recibir el menor daño y
para facilitar las reparaciones en caso de un
terremoto. Los interruptores de transferencia,
paneles de distribución, breakers de circuito y
controles asociados para aplicaciones críticas
3

deben ser capaces de llevar a cabo sus
funciones durante los shocks sísmicos
anticipados, así que se deben considerar
provisiones de montaje y conexión específicas.









3
NOTA DE CODIGO DE E.U.A.: NFPA 110 requiere estas características
para sistemas de Nivel 1 y 2.

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6 DISEÑO MECANICO


84
Alivio de Tensión en Cableado de Potencia y
Control

El cableado de potencia y especialmente el
cableado de control, debe instalarse soportado a
la estructura mecánica del generador y no a las
conexiones físicas o terminales. Se deben tomar
provisones de alivio de tensión, junto con el uso
de cableado de control trenzado, en lugar de
alambre de un solo hilo sólido para ayudar a
prevenir la falla del cableado y sus conexiones
debido a la vibración. Vea Conexiones Eléctricas
en Diseño Eléctrico.

Sistema de Escape

Guías Generales para el Sistema de Escape

La función del sistema de escape es llevar con
seguridad el escape del motor hacia fuera del
edificio y dispersar los gases, hollín y ruido lejos
de la gente y los edificios. El sistema de escape








































debe estar diseñado para minimizar la retro-
presión en el motor. La restricción excesiva
resultará en consumo excesivo de combustible,
temperatura de sistema de escape anormalmente
alta y fallas relacionadas a la alta temperatura del
escape así como humo negro.

Vea las Figuras 6 -5 y 6-6. Los diseños de
sistema de escape deben considerar lo siguiente:

· Se puede usar tubo de hierro negro de grado
40 para tubería de escape. Otros materiales
que se aceptan incluyen los sistemas pre-
fabricados de acero inoxidable

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6 DISEÑO MECANICO


85
· Se debe conectar tubo flexible corrugado de
acero inoxidable sin costura, de cuando
menos 24 pulg. (610 mm) de largo, a las
salidas de escape del motor para permitir la
expansión térmica y el movimiento y
vibración del generador cuando el generador
está montado en aisladores de vibración. Los
generadores más pequeños con aisladores
de vibración integrados que se montan
directamente al piso deben ser conectados
con tubo flexible corrugado de acero
inoxidable sin costura, de cuando menos 18
pulg. (457 mm) de largo. El tubo de escape
flexible no se debe usar para formar curvas o
compensar tubo de escape incorrectamente
alineado.
· Se puede proveer a los generadores con
conexiones de tubo de escape de rosca, de
ensamble con abrazadera o de herraje. Las
conexiones de rosca y de herraje son menos
propensas a las fugas, pero más costosas de
instalar.




































· La tubería de escape debe ser soportada por
soportes o colgantes no combustibles, NO
por la salida del escape del motor. El peso en
la salida de escape del motor puede causar
daños al múltiple de escape u reducir la vida
del turbocargador (cuando se usa). Y puede
causar que la vibración del generador se
transmita a la estructura del edificio. El uso
de monturas con aisladores limita aún más la
vibración que se transmite a la estructura del
edificio.
· Para reducir la corrosión debido a la
condensación, se debe instalar un silenciador
lo más cerca del motor que sea
prácticamente posible para que se caliente
rápidamente. Ubicar el silenciador cerca del
motor también mejora la atenuación del
silenciador. Los radios de doblez del tubo
deben ser tan largos como sea práctico.

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6 DISEÑO MECANICO


86
· La tubería de escape debe ser del mismo
diámetro nominal (o más grande) que la
salida del escape del motor a lo largo de toda
la corrida de esta. Verifique que la tubería es
del diámetro suficiente para limitar la retro-
presión a un valor que esté dentro del rango
especificado para el motor usado. (los
diferentes motores tienen diferentes tamaños
de salidas de escape y diferentes limitaciones
de retro-presión
4
). Nunca se debe usar tubo
más pequeño que la salida de escape del
motor. El tubo que es más largo que lo
necesario está más sujeto a la corrosión
debido a la condensación que un tubo más
pequeño. La tubería que es demasiado
grande también reduce la velocidad de los
gases disponible para dispersar los gases
hacia las corrientes de aire externas.
· Todos los componentes del sistema de
escape del motor deben incluir barreras para
prevenir contactos accidentales peligrosos.
La tubería de escape y los silenciadores
deben estar aislados térmicamente para
prevenir quemaduras accidentales, prevenir
la activación de sistemas contra incendio,
reducir la corrosión por condensación, y
reducir la cantidad de calor irradiada al cuarto
del generador. Nunca se deben aislar las
juntas de expansión, los múltiples de escape,
y los turbocargadores a menos que sean
enfriados por agua. Aislar los múltiples de
escape y los turbocargadores puede resultar
en temperaturas de materiales que pueden
destruir estos componentes, particularmente
en aplicaciones donde el motor funcionará
durante muchas horas. Conducir la tubería
de escape a cuando menos 8 pies (2.3
metros) del suelo también ayudara a evitar
contactos accidentales con el sistema de
escape.
· La tubería del sistema de escape debe
conducirse a cuando menos 9 pulg. (230 mm)
de construcciones combustibles. Use ojillos
aprobados donde el sistema de escape deba
pasar por muros o techos combustibles.
(Figuras 6-7 y 6-8).
· También se debe considerar cuidadosamente
la dirección de la salida del escape. El
escape nunca debe dirigirse hacia le techo de
un edificio o hacia superficies combustibles.
El escape de un motor diesel es caliente y
tiene hollín y otros contaminantes que
pueden adherirse a las superficies
circundantes.



4
El tamaño del escape y otros datos para generadores en específico se
describen en Cummins Power Suite.
· Ubique y dirija la salida del escape lejos de
las entradas de ventilación.
· Si el ruido es un factor, dirija la salida lejos de
ubicaciones críticas.
· El tubo de escape de acero se expande
aproximadamente 0.0076 pulg. por pie de
tubo por cada incremento de 100°F de
temperatura en el gas de escape sobre la
temperatura ambiente (1.14 mm por metro de
tubo por cada 100°C de incremento). Se
requiere que se usan juntas de expansión en
tramos largos y rectos de tubería. Debe
haber juntas de expansión en cada punto
donde la tubería cambie de dirección. El
sistema de escape debe estar soportado para
que la expansión se aleje del generador. Las
temperaturas de escape las suministra el
fabricante del motor o generador para el
motor usado específicamente
5
.







































5
Los datos de gas de escape para los productos Cummins Power
Generation están disponibles en Power Suite.

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6 DISEÑO MECANICO


87






















· Las corridas horizontales de tubería de
escape deben estar inclinadas hacia abajo,
lejos del motor hacia el exterior o hacia una
trampa de condensación.
· Se deben instalar una trampa de
condensación y un tapón donde la tubería da
la vuelta hacia arriba. Las trampas de
condensación también deben tener u
silenciador. Los procedimientos de
mantenimiento para el generador deben
incluir también el drenado regular de las
trampas de condensación del sistema de
escape.
· Se deben tomar provisiones para evitar la
entrada de la lluvia al sistema de escape de
un motor que no está operando. Estas
pueden incluir una cubierta de lluvia o una
trampa de escape ( Figura 6 -9 y 6-10) en
salidas verticales. Las salidas horizontales
deben cortarse en ángulo y protegerse con
malla. Las cubiertas de lluvia se pueden
congelar en climas fríos, deshabilitando el
motor, así que otros dispositivos de
protección deben usarse para esas
situaciones.
· Un generador no debe estar conectado a un
sistema de escape que otro generador usa.
El hollín, condensados corrosivos y la alta
temperatura del gas de escape pueden dañar
al equipo que no opera si se usa un escape
común.
· La retro-presión no debe exceder la
especificación del fabricante
6
. La retro-


6
La información de retro-presión de los generadores Cummins Power
Generation se puede encontrar en Cummins Power Suite o se puede
obtener de un distribuidor autorizado Cummins.






















presión excesiva reduce la potencia y vida
del motor y puede generar altas temperaturas
de escape y humo. La retro -presión de
escape debe estimarse antes de que el se
finalice diseño de la ruta de la tubería, y se
debe medir en la salida del escape en
operación de carga total antes de que el
generador se ponga en servicio.
· Vea Desempeño del Silenciador de Escape
en esta sección para información acerca de
los silenciadores y los diferentes criterios
para la selección de estos dispositivos.

ADVERTENCIA: El escape del motor contiene
hollín y monóxido de carbono, un gas tóxico
invisible y sin olor. El sistema de escape debe
terminar afuera del edificio en una ubicación
donde el humo del escape se disperse lejos de
los edificios y las entradas de aire de estos. Se
recomienda ampliamente que el gas de escape
se lleve lo más alto que sea práctico en el lado
de los edificios donde el viento predominante
sopla alejándose de ellos, para descargar hacia
arriba para maximizar la dispersión. El escape
también debe descargar del lado del edificio
donde se descarga del aire del radiador para
reducir la probabilidad de que los gases de
escape y el hollín sean succionados al cuarto del
generador con el aire de ventilación.

NOTA: Algunos códigos especifican que la salida
del escape termine cuando menos a 10 pies (3
metros) de los limites de propiedad, 3 pies (1
metro) de una pared o techo exteriores, 10pies (3
metros) de aberturas de edificio y cuando menos
10 pies (3 metros) arriba del punto mas alto del
techo.

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6 DISEÑO MECANICO


88

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6 DISEÑO MECANICO


89
Cálculos del Sistema de Escape

Ejemplo de Cálculo de Retro-presión de Escape:
La forma del sistema de escape en la Figura 6-
11 especifica un tubo flexible de 5 pulg (125 mm)
de diámetro y de 24 pulg (610 mm) de largo en la
salida de escape del motor, un silenciador de
grado crítico con una entrada de 6 pulg (150
mm), 20 pies (6.10 m) de tubo de 6 pulg (150
mm) y un codo de 6 pulg (150 mm) de radio
amplio. La hoja de especificaciones del
generador indica que el flujo de gas de escape
del motor es de 2,715 cfm (pies cúbicos por
minuto) (76.9 m
3
/min), y que el la retro-presión
máxima permisible es de 41 pulg (1040) WC
(columna de agua).

Este procedimiento involucra determinar la retro-
presión del escape producida por cada elemento
(tubo flexible, silenciador, codos y tubos), y
comparar la suma de las retro-presiones con la
máxima retro-presión permisible.

1. Determine la retro-presión del escape
causada por el silenciador. La Figura 6-12
es una gráfica de las retro-presiones típicas

































de silenciadores de escape. Para cálculos más
precisos obtenga datos del fabricante del
silenciador. Para usar la Figura 6-12:
a) Encuentre el área de sección transversal
de la entrada de del silenciador usando
la Tabla 6-1 (0.1963 ft
2
en este ejemplo).
b) Encuentre el rango de flujo de escape del
fabricante del motor
7
. Para este ejemplo
se dan 2715 cfm.
c) Calcule la velocidad del gas de escape
en pies por minuto (fpm) dividiendo el
flujo (cfm) entre el área de la entrada del
silenciador como sigue:
d) Usando la Figura 6 -12, determine la
retro-presión causada por este flujo en el
silenciador especificado.
En este ejemplo, las líneas punteadas en
la Figura 6 -12 muestran que el
silenciador de grado crítico causará una
retro-presión de aproximadamente 21.5
pulg WC.



































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

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90
2. Encuentre las longitudes equivalentes de
todas las conexiones y de las secciones de
tubo flexible usando la Tabla 6-2.
1) 24 pulg de tubo flexible 4ft
2) 6 pulg de codo de radio amplio 11ft
3) 20 pies de tubo de 6 pulg 20ft

3. Encuentre la retro-presión en la longitud de
tubo por unidad del flujo dado de escape por
cada diámetro nominal usado en el sistema.
En este ejemplo se usan tubos de 5 y 6 pulg
nominales. El seguir las líneas punteadas de
la Figura 6-13, el tubo de 5 pulg causa una
retro-presión de aproximadamente 0.34 pulg
WC por pie y el de 6 pulg de
aproximadamente 0.138 pulg de WC por pie.

4. Sume el total de las retro-presiones para
todos los elementos como sigue:








































1) tubo flexible de 5 pulg (4 x 0.34) 1.4
2) codo de radio amplio (11 x 0.138 1.5
3) 20 pies de tubo de 6 pulg (20 x 0.138) 2.8
4) silenciador 21.5

Restricción Total (pulg WC) 27.2

El Cálculo indica que la forma del tubo es
adecuada en términos de retro-presión de
escape ya que la suma de las retro-presiones
es menor que la retro -presión máxima
permisible de 41 pulg WC.

NOTA: En motores con dos escapes, el flujo de
escape, como se lista en las hojas de
especificación de Cummins Power Generation
es el total del flujo de los dos bancos. El valor
listado debe dividirse entre 2 para el cálculo
correcto de de los sistemas de doble escape.

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92

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93
Enfriamiento del Motor

Los motores enfriados por líquido son enfriados
al bombear una mezcla de refrigerante a través
de pasajes en el bloque del motor y la(s)
cabeza(s) por medio de una bomba impulsada
por el motor. La configuración más común de
generador tiene un radiador y un ventilador
impulsado por el motor para enfriar el
refrigerante y ventilar el cuarto del generador.
Los métodos alternativos para enfriar el
refrigerante incluyen intercambiadores de calor
líquido-líquido montados en el patín, radiador
remoto, un intercambiador de calor líquido-
líquido remoto y configuraciones de torre de
enfriamiento.

Los sistemas de enfriamiento para los
generadores impulsados por motores
reciprocantes tienen las siguientes
características comunes, independientemente
del intercambiador de calor usado para
remover el calor del motor. Estas incluyen:

· La porción del motor del sistema de
enfriamiento es un sistema cerrado,
presurizado (10–14 psi/69.0–96.6 kPa) que
se llena con una mezcla de agua suave
(desmineralizada) limpia, glicol etileno o
propileno y otros aditivos. Los motores no
deben ser enfriados directamente por agua
sin tratar, puesto que esto causará corrosión
en el motor y enfriado potencialmente
incorrecto. El lado “frío” del sistema de
enfriamiento se puede servir de un radiador,
intercambiador de calor o torre de
enfriamiento.
· El sistema de enfriamiento del motor debe
ser del tamaño apropiado para el ambiente y
los componentes seleccionados.
Típicamente, la temperatura del tanque
superior del sistema (temperatura a la
entrada del motor) no excederá 200°F
(104°C) para aplicaciones de emergencia y
200°F (93°C) para instalaciones de potencia
primaria.
· El sistema de enfriamiento debe incluir de-
aereación y ventilación para prevenir el
formado de aire en el motor debido al flujo
turbulento del refrigerante, y permitir el
llenado apropiado del sistema de
enfriamiento. Esto significa que, además de
las conexiones principales de entrada y
salida de refrigerante, probablemente deba
haber cuando menos un juego de líneas de
ventilación en lo “alto” del sistema de
enfriamiento. Consulte las recomendaciones
del fabricante del motor en uso para los
detalles de requerimientos
8
. Vea la Figura 6-
14 para una representación esquemática de
las líneas de enfriamiento y ventilación de un
motor típico.
· Se usa un termostato en el motor para
permitir que el motor se caliente y para
regular la temperatura del motor en el lado
“caliente” del sistema de enfriamiento.
· El diseño del sistema de enfriamiento debe
tener en cuenta la expansión del volumen del
refrigerante al incrementarse la temperatura
del motor. Se requiere provisión de
expansión de refrigerante de 6% sobre el
volumen normal.
· El sistema debe estar diseñado para siempre
haya un tanto positivo en la bomba de
refrigerante del motor.
· Los flujos apropiados para el enfriamiento
dependen de minimizar la estática y la
fricción en la bomba de refrigerante. El
generador no se enfriará apropiadamente si
se exceden las limitaciones de estática y
fricción de la bomba de refrigerante. Consulte
al fabricante del motor para la información
acerca de estos factores en el generador
seleccionado. Vea Cálculos del Tamaño de la
Tubería de Enfriamiento en esta sección para
las instrucciones específicas en la definición
de los tamaños de la tubería de refrigerante y
el cálculo de la estática y fricción.
· Los sistemas de enfriamiento deben estar
provistos con un drenado y aislamiento para
permitir el servicio y reparación del motor.
Vea los dibujos de ejemplo para la ubicación
de drenados y válvulas típicamente usadas
en diferentes aplicaciones.

Radiador Montado en el Patín

Un generador con radiador montado en el patín,
(Figura 6 -15) es un sistema integral de
ventilación y enfriamiento montado en el patín.
Se considera que un sistema de enfriamiento
montado en el patín, es el sistema de
enfriamiento más confiable y económico para
generadores porque requiere la menor cantidad
de equipo auxiliar, tubería, cableado de control,
refrigerante y minimiza el trabajo que se tiene
que hacer en el sitio e n el s istema de
refrigerante. El ventilador del radiador es
generalmente impulsado mecánicamente por el
motor, simplificando el diseño. Los ventiladores
eléctricos se usan en algunas aplicaciones para
permitir un control más conveniente, basándose
en la temperatura del refrigerante. Esto es
particularmente útil en climas severamente fríos.


8
Los requerimientos para el ventilado y de-aereación de los motores
Cummins se encuentran en los documentos Cummins AEB.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


94

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


95
Puesto que el fabricante del motor generalmente
diseña sistemas montados en el patín, el sistema
se puede probar para verificar el desempeño del
mismo en un ambiente de laboratorio. Un
ambiente de laboratorio controlado e
instrumentado es útil en la verificación del
desempeño del sistema de enfriamiento. A
menudo, las limitaciones físicas en el sito del
proyecto pueden limitar la precisión o lo práctico
de las pruebas de verificación del diseño.

La mayor desventaja del radiador montado en el
patín es el requerimiento de mover un volumen
relativamente grande de aire a través del cuarto
del generador, puesto que el flujo de aire a través
del cuarto debe ser suficiente para evacuar el
calor radiado por el motor y para remover el calor
del refrigerante del motor. Vea Ventilación en
esta sección para detalles de diseñ o de
ventilación y cálculos relacionados al sistema de
ventilación. El ventilador del motor a menudo
proporcionará suficiente ventilación para el cuarto
de equipo, eliminando la necesidad de otros
dispositivos y sistemas.

Radiador Remoto

Los sistemas de radiador remoto se usan a
menudo cuando no se puede proveer de
suficiente aire de ventilación para el sistema de
enfriamiento montado en el patín. Los radiadores
remotos no eliminan la necesidad de ventilación
para el cuarto del generador, pero si la reducen.
Si se requiere un sistema de enfriamiento de
radiador remoto, el primer paso es determinar
qué tipo de sistema remoto se requiere. Esto se
determinara por el cálculo de de la estática y
fricción que se aplicará al motor basado en su
ubicación física.

Si los cálculos revelan que el generador
seleccionado para la aplicación se puede
conectar a un radiador remoto sin exceder sus
limitaciones de estática y fricción, se puede usar
un radiador remoto simple. Ver Figura 6-16.

Si se excede la fricción, pero la estática no, se
puede usar un sistema de radiador remoto con
una bomba auxiliar de refrigerante. Vea la Figura
6-14 y Radiador Remoto con Bomba Auxiliar de
Refrigerante en esta sección.







Si se exceden las limitaciones de estática y
fricción del motor, se necesita un sistema aislado
de enfriamiento para el motor. Esto puede incluir
un radiador remoto con un pozo caliente, o un
sistema basado en un intercambiador de calor
líquido-líquido.

Cual sea el sistema que se use, la aplicación de
un radiador remoto para enfriar el motor requiere
un cuidadoso diseño. En general todas las
recomendaciones para radiadores montados en
el patín aplican para los radiadores remotos
también. Para cualquier tipo de sistema de
radiador remoto considere lo siguiente:

· Se recomienda que el radiador y ventilador
sean de un tamaño basado en una temperatura
máxima de tanque superior de 200°F (93°C) y
una capacidad de enfriamiento de 115% para
permitir la suciedad. La temperatura mas baja
del tanque superior compensa la pérdida de
calor de la salida del motor al tanque superior
del radiador remoto. Consulte al fabricante del
motor para información en el calor rechazado al
refrigerante por el motor y los rangos de flujo
de enfriamiento
9
.
· El tanque superior del radiador o un tanque
auxiliar se deben ubicar en el punto más alto
del sistema de enfriamiento. Debe estar
equipado con: una tapa de llenado/presión
apropiada, una línea de llenado al punto mas
bajo del sistema (para que el sistema se pueda
llenar de abajo hacia arriba), y una línea de
ventilación del motor que no tenga puntos
bajos o trampas (los puntos bajos y los “loops”
por arriba pueden almacenar refrigerante y no
permitir que el aire escape cuando se esta
llenando el sistema. Los medios para llenar el
sistema también deben estar en la parte más
alta del mismo, y la alarma de nivel bajo de
refrigerante se debe instalar ahí.
· La capacidad del tanque superior del radiador o
el tanque auxiliar deben ser equivalentes a
cuando menos 17% del volumen de
refrigerante en el sistema para dar una
capacidad de “merma” (11%) y espacio para
expansión térmica (6%). La capacidad de
merma es el volumen de refrigerante que se
puede perder por fallas no detectadas en el
sistema y el soltado normal del tapón de
presión antes de que se succione aire a la
bomba de refrigerante. El espacio para
expansión térmica se crea por el cuello de
llenado cuando se está llenando un sistema
frío. Ver Figura 6-14.



9
La información de los productos de Cummins Power Generation se
suministra en Cummins Power Suite.

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6 DISEÑO MECANICO


96

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6 DISEÑO MECANICO


97
· Para reducir el tupido de las aletas del
radiador, para climas muy sucios se deben
considerar radiadores que tengan mayor
espacio entre aletas (9 o menos por pulg).
· La fricción externa de refrigerante (pérdida de
presión debido a tubería, conexiones, y fricción
de radiador) y la estática de refrigerante (altura
de la columna de líquido medida desde la línea
central del cigüeñal) no deben exceder los
limites máximos recomendados por el
fabricante del motor
10
. Vea los ejemplos de
cálculos en esta sección para el método de
calcular la fricción del refrigerante. Si no se
puede encontrar una configuración de sistema
que permita que el motor opere dentro de los
límites de estática y fricción, se debe usar otro
método de enfriamiento.

NOTA: L a excesiva estática de refrigerante
(presión) puede causar que el sello del eje de la
bomba de refrigerante fugue. La excesiva
fricción de refrigerante (pérdida de presión)
resultará en enfriado insuficiente del motor.

· Se debe usar manguera de radiador de 6-8
pulg (152-457 mm) de largo, que cumpla con
SAE20R1 o de un estándar equivalente, para
conectar la tubería de refrigerante al motor
para absorber la vibración y el movimiento del
motor.
· Se recomienda ampliamente que las
mangueras del radiador estén sujetas con 2
abrazaderas de presión constante de primera
calidad en cada lado para reducir el riesgo de
presión repentina de refrigerante debido a la
desconexión de una manguera bajo presión.
Se puede generar un daño mayor si el motor se
hace funcionar sin refrigerante en el bloque por
solo unos cuantos segundos.
· Se debe instalar una válvula de drenado en la
parte más baja del sistema.
· Se recomiendan válvulas de bola o de
compuerta (las de globo son muy restrictivas)
para aislar el motor para que no se tenga que
vaciar todo el sistema para dar servicio al
motor.
· Recuerde que el generador debe impulsar los
accesorios eléctricos tales como el ventilador
remoto, ventiladores de cuarto, bombas de
refrigerante y otros requeridos para la
operación en aplicaciones de enfriamiento
remoto. Así que la capacidad kW ganada por
no impulsar el ventilador mecánico es
generalmente consumida por la adición de los
dispositivos eléctricos necesarios en el sistema
remoto. Recuerde agregar estas cargas


10
Los datos para motores Cummins están en Power Suite
eléctricas al requerimiento t otal de carga del
generador.
· Vea las Guías Generales de Ventilación y
Aplicaciones Remotas de Intercambiador de
Calor y Radiador, ambas en esta sección, para
lo relacionado a la ventilación del cuarto
cuando se usa enfriamiento remoto.

Sistema de Radiador Remoto de tipo De -
Aereación

Se debe proveer un tanque superior de radiador
o tanque auxiliar de tipo de de -aereación
(también llamado tanque superior sellado). En
este sistema una porción del flujo de refrigerante
(aproximadamente 5%) es dirigido ala tanque
superior del radiador, sobre la placa superior.
Esto permite que el aire atrapado en el
refrigerante se separe de este antes que regrese
al sistema. Considere lo siguiente:

· Las líneas de ventilación del radiador y motor
deben subir sin ningún punto bajo o trampas
que atrapen refrigerante y prevengan que el
aire escape cuando el sistema se esté
llenando. Se recomienda tubo de acero o
poliestireno rígido para tramos largos,
especialmente si son horizontales, para
eliminar las caídas entre los soportes.
· La línea de llenado debe también subir sin
puntos bajos desde la parte más baja del
sistema de tubería hasta la conexión en el
tanque superior del radiador o el tanque
auxiliar. No debe tener ningún otro tubo
conectado. Este arreglo permite que e sistema
se llene de abajo hacia arriba sin atrapar aire y
dar la falsa indicación de que el sistema está
lleno. Con las conexiones de ventilación y
llenado apropiadas, debe ser posible llenar el
sistema un rango de 5 gpm (19 l/min) (el rango
aproximado de flujo de una manguera de
jardín).

Radiador Remoto con Bomba Auxiliar de
Refrigerante

Se puede usar un radiador remoto con una
bomba auxiliar de refrigerante (Figura 6-17) si la
fricción del refrigerante excede el valor máximo
recomendado por el fabricante, y la estática está
dentro de especificación. Además de las
consideraciones de Radiadores Remotos,
considere lo siguiente:

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


98

















































· Se debe tener una bomba de refrigerante de
tamaño correcto para el flujo de refrigerante
recomendado por el fabricante del motor que
desarrolle la suficiente presión para
sobreponerse a la excesiva fricción del
refrigerante calculada por el método mostrado
en el ejemplo anterior.

NOTA: Un pie de cabeza de bomba (datos del
fabricante de la bomba) es equivalente a 0.43

















































PSI de fricción de refrigerante (perdida de
presión) o a un pie de estática de refrigerante
(columna de altura de líquido).

· Se debe instalar una válvula de sobrepaso de
compuerta (las de globo son muy restrictivas)
en paralelo con la bomba auxiliar, por las
siguientes razones:
-para permitir el ajuste de la cabeza
desarrollada por la bomba auxiliar (la

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


99
válvula se abre parcialmente para
recircular algo del flujo de regreso a
través de la bomba).
-para permitir la operación del generador
bajo carga parcial si la bomba auxiliar
falla (la válvula se abre totalmente).
· La presión del refrigerante en la entrada de la
bomba de refrigerante del motor, medida
mientras el motor esta funcionando a velocidad
de rango no debe exceder la estática máxima
permitida mostrada en las hojas de
especificación del generador. También, para
sistema de enfriamiento de tipo de de -
aereación (generadores de 230/200 kW y mas),
la cabeza de la bomba auxiliar no debe forzar
refrigerante por la línea hacia el tanque
superior del radiador o tanque auxiliar. En
cualquier caso, la válvula de sobrepaso de la
bomba debe ajustarse para reducir la cabeza
de la bomba a un nivel aceptable.
· Puesto que el motor del generador no tiene que
mover un ventilador para el radiador, talvez
haya capacidad kW adicional en el generador.
Para obtener la potencia neta disponible del
generador, sume la carga de generador
indicada en la hoja de datos del generador al
rango de potencia d el generador. Recuerde
que el generador debe impulsar los accesorios
eléctricos tales como el ventilador remoto,
ventiladores de cuarto, bombas de refrigerante
y otros requeridos para la operación en
aplicaciones de enfriamiento remoto. Así que la
capacidad kW ganada por no impulsar el
ventilador mecánico es generalmente
consumida por la adición de los dispositivos
eléctricos necesarios en el sistema remoto.

Radiador Remoto con Pozo Caliente

Se puede usar un radiador remoto con un pozo
caliente (Figura 6-18) si la elevación del radiador
sobre la línea central del cigüeñal excede la
estática de refrigerante permitida recomendada
en las hojas de especificación del generador. En
un sistema de pozo caliente, la bomba de
refrigerante del motor circula el refrigerante entre
el motor y el pozo caliente y una bomba auxiliar
circula el refrigerante entre el pozo y el radiador.
Un sistema de pozo caliente requiere de
cuidadoso diseño.

Además de las consideraciones de Radiador
Remoto, considere lo siguiente:






· El fondo del pozo caliente debe estar sobre la
salida de refrigerante del motor.
· El flujo de refrigerante a través del circuito de
pozo/radiador debe ser aproximadamente el
mismo que el flujo en el motor. El radiador y la
bomba auxiliar deben tener el tamaño correcto
para esto. La cabeza de la bomba debe ser lo
suficiente para sobreponerse al la suma de la
estática y fricción del circuito pozo/radiador.

NOTA: Un pie de cabeza de bomba (datos del
fabricante de la bomba) es equivalente a 0.43
PSI de fricción d e refrigerante (perdida de
presión) o a un pie de estática de refrigerante
(columna de altura de líquido).

· La capacidad de contención de líquido del
pozo caliente no debe ser menor que la suma
de los siguientes volúmenes:
-0.25 del volumen de refrigerante
bombeado por minuto a través del motor
(por ejemplo, 25 galones si el flujo es de
100 gpm) (100 litros si el flujo es de 400
l/min), mas
0.25 del volumen de refrigerante
bombeado por minuto a través del
radiador (por ejemplo, 25 galones si el
flujo es de 100 gpm) (100 litros si el flujo
es de 400 l/min), mas
-el volumen requerido para llenar el
radiador y la tubería, mas 5% del total del
volumen del sistema para expansión
térmica.
· Se requiere cuidadoso diseño de las
conexiones de entrada y salida y de las
barreras para minimizar la turbulencia del
refrigerante, permitir la libre de-aereación y
maximizar el mezclado de los flujos de
refrigerante del radiador y motor.
· El refrigerante debe ser bombeado al tanque
inferior del radiador y retornado del tanque
superior, de otra forma la bomba no podrá
llenar el radiador completamente.
· La bomba auxiliar debe estar más abajo que el
nivel bajo de refrigerante en el pozo caliente
para que siempre esté purgada.
· El radiador debe tener una válvula check de
alivio de vacío para permitir la caída al pozo
caliente.
· El pozo caliente debe tener un tapón de
respiración de alto volumen para que permita
que el nivel de refrigerante baje al llenarse la
tubería y el radiador con la bomba auxiliar.

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6 DISEÑO MECANICO


100

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6 DISEÑO MECANICO


101
· Recuerde que el generador debe impulsar los
accesorios eléctricos tales como el ventilador
remoto, ventiladores de cuarto, bombas de
refrigerante y otros requeridos para la
operación en aplicaciones de enfriamiento
remoto. Así que la capacidad kW ganada por
no impulsar el ventilador mecánico es
generalmente consumida por la adición de los
dispositivos eléctricos necesarios en el
sistema remoto. Recuerde agregar estas
cargas eléctricas al requerimiento total de
carga del generador.

Enfriado de Motor Multi -circuito, Multi-
Radiadores

Algunos diseños incorporan más de un circuito
de enfriamiento y por lo tanto requieren de más
de un circuito de radiador remoto o
intercambiador de calor para las aplicaciones de
enfriamiento remoto. Estos motores utilizan
diferentes métodos para lograr el Post -
enfriamiento de Baja Temperatura (LTA) del aire
de admisión para la combustión. La razón
primaria para la creación de estos diseños es su
efecto en la mejoría de los niveles de emisiones
de escape. No todos los diseños de motor se
adaptan fácilmente al enfriado remoto.

Dos Bombas Dos Circuitos:
Un método común
para el post-enfriado de baja temperatura es
tener dos circuitos separados completos con dos
radiadores, dos bombas y refrigerante separado
para cada uno. Uno de los circuitos enfría el
bloque del motor y el otro enfría el aire de
admisión de combustión después del
turbocargador. Para enfriado remoto, estos
motores requieren dos radiadores remotos
separados o intercambiadores de calor
completos. Cada uno tendrá sus propias
especificaciones de temperatura, restricciones de
presión, rechazo de calor etc., las cuales deben
cumplirse. Esta información esta disponible con
el fabricante del motor. Esencialmente se debe
diseñar dos circuitos. Cada uno requiere y debe
cumplir todas las consideraciones y criterios de
un sistema remoto sencillo. Vea la Figura 6-19.

Nota: La ubicación del radiador para el circuito de
LTA puede ser crítico para lograr una adecuada
remoción de energía calorífica en este circuito.
Cuando los radiadores de bloque de motor y de
LTA se montan uno detrás de otro, el radiador de
LTA debe ser montado de forma que reciba el
aire del ventilador primero, para que reciba el aire
más frío.

Una Bomba Dos Circuitos:
Ocasionalmente los
diseños de motor logran el post-enfriamiento de
baja temperatura por medio de dos circuitos
dentro del motor, dos radiadores pero solo una
bomba de refrigerante. No se recomiendan estos
sistemas para aplicaciones de enfriamiento
remoto debido a las dificultades para lograr flujos
balanceados de refrigerante y por lo tanto
enfriamiento apropiado para cada sistema.

Post-enfriamiento Aire-Aire:
Otro método para
lograr el post-enfriamiento de baja temperatura
es el uso de un circuito de enfriamiento de
radiador aire-aire en lugar de un diseño aire-agua
como se describe anteriormente. Estos diseños
conducen el aire turbocargado a través de un
radiador para enfriarlo antes de entrar al múltiple
de admisión. Estos sistemas no se recomiendan
para aplicaciones de enfriamiento remoto por dos
razones. La primera es que el sistema de
enfriamiento y su tubería operan bajo la presión
del turbocargador. La menor fuga en el sistema
reducirá significativamente la eficiencia del
turbocargador y eso es inaceptable. Segundo, la
longitud del tubo de aire al radiador y de regreso
creará un retardo en el tiempo de respuesta del
turbocargador y pulsos de presión que impedirán
el desempeño apropiado del motor.

Radiadores Para Aplicaciones Remotas

Radiadores Remotos: Los radiadores remotos
están disponibles en una variedad de
configuraciones para aplicaciones de generador.
En todos los casos, el radiador remoto utiliza un
ventilador eléctrico que debe conectarse
directamente a las terminales del generador. Se
debe instalar un tanque de sobreflujo en el punto
más alto del sistema de enfriamiento. La
capacidad del tanque de sobreflujo debe ser de
cuando menos 5% de la capacidad total del
sistema de enfriamiento. El tapón de presión se
selecciona en base al tamaño del radiador. Se
necesitan líneas de ventilación que conduzcan al
tanque de sobreflujo. Es deseable tener una
mirilla de vidrio para mostrar el nivel de
refrigerante en el sistema, Debe estar marcada
con el nivel n ormal caliente y frío. Una
característica deseable es un interruptor de nivel
bajo de refrigerante para indicar una potencial
falla del sistema cuando el nivel de refrigerante
es bajo.

Algunas instalaciones remotas operan con
ventiladores termostaticamente controlados. Si
este es el caso, el termostato generalmente se
monta en la entrada del radiador.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


102



































Los radiadores pueden ser horizontales (el
cuerpo del radiador es paralelo a la superficie de
montaje) o verticales (el cuerpo del radiador es
perpendicular a la superficie de montaje) (Figura
6-19). Los radiadores horizontales se seleccionan
a menudo porque permiten que la fuente mas
grande de ruido (el ruido mecánico del ventilador)
apunte hacia arriba donde probablemente no
moleste a nadie. Sin embargo, los radiadores
horizontales pueden ser inhabilitados por nieve o
formación de hielo y no se usan mucho en climas
fríos.

Los radiadores remotos requieren poco
mantenimiento, pero cuando se usan, si son
impulsados por bandas, el mantenimiento anual
debe incluir la inspección y re-tensado de las
bandas. Algunos radiadores usan baleros
engrasables que requieren de mantenimiento
regular. Asegúrese de que las aletas estén
limpias y no estén obstruidas por polvo y otros
contaminantes.





































Intercambiador de Calor Montado en el Patín:
El
motor, bomba e intercambiador de calor liquido-
liquido, forman un sistema presurizado cerrado (Figura 6-20). El refrigerante del motor y agua
cruda de enfriamiento (el lado “frío” del sistema)
no se mezclan. Considere lo siguiente:

· El cuarto del equipo generador requerirá un sistema de ventilación eléctrico. Vea
Ventilación en esta sección para información
sobre el volumen de aire requerido para una
ventilación adecuada.
· Puesto que el motor del generador no tiene
que mover un ventilador para el radiador,
talvez haya capacidad kW adicional en el
generador. Para obtener la potencia neta
disponible del generador, sume la carga de
generador indicada en la hoja de datos del
generador al rango de potencia del generador.
Recuerde que el generador debe impulsar los

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


103
·
·


































accesorios eléctricos tales como el ventilador
remoto, ventiladores de cuarto, bombas de
refrigerante y otros requeridos para la
operación en aplicaciones de enfriamiento
remoto. Así que la capacidad kW ganada por
no impulsar el ventilador mecánico es
generalmente consumida por la adición de los
dispositivos eléctricos necesarios en el
sistema remoto.
· Se debe instalar una válvula de reducción de
presión si la presión de agua en el lado frío del
sistema excede el rango de presión del
intercambiador de calor. Consulte al fabricante
del intercambiador para más información
11
.







11
Los datos para los intercambiadores de calor suministrados con
productos Cummins Power Generation se encuentran en Cummins Power
Suite.




































· El intercambiador de calor y tubería de agua
deben ser protegidos de la congelación si la
temperatura ambiente puede caer por debajo
de 32°F (0°C).
· Las opciones recomendadas incluyen una
válvula termostática (no eléctrica) para
modular el flujo de agua en respuesta a la
temperatura del refrigerante y una válvula de
apagado normalmente cerrada (NC) operada
por batería para cerrar el agua cuando el
generador no está funcionando.
· Debe haber suficiente flujo de agua cruda para
eliminar el Calor rechazado al Refrigerante
indicado en la hoja de especificaciones del
generador. Note que para cada grado de
incremento en la temperatura, un galón de
agua absorbe aproximadamente 8 BTU (calor
específico). También se recomienda que el
agua cruda que sale el intercambiador de calor
no exceda los 140°F (60°C). Por lo tanto:

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


104






Donde:

DT = Elevación de temperatura del agua en el
cuerpo
c = Calor especifico del agua

Si un generador rechaza 19,200 BTU por minuto
y la temperatura de agua de la entrada es 80°F,
permitiendo un incremento en la temperatura de
60°F:
















































Sistemas de Intercambiador de Calor Doble:
Los
sistemas de enfriamiento de intercambiador de
calor doble (Figura 6-21) pueden ser difíciles de
diseñar e implementar especialmente si un
sistema secundario de enfriamiento, como un
radiador es usado para enfriar el intercambiador
de calor. En estas situaciones el dispositivo
remoto podría ser significativamente mas grande
de lo esperado, puesto que el cambio de
temperatura a través del intercambiador de calor
es relativamente pequeño. Estos sistemas deben

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


105
diseñarse para una aplicación en específico,
considerando los requerimientos del motor,
intercambiador de calor líquido-liquido y el
dispositivo intercambiador remoto
12
.

Aplicaciones de Torre de Enfriamiento: Los
sistemas de torre de enfriamiento pueden usarse
en aplicaciones donde la temperatura ambiente
no cae por debajo de la congelación, y donde la
humedad es lo suficientemente baja para permitir
el funcionamiento eficiente del sistema. Un
arreglo típico de equipo se muestra en la Figura
6-22.

Los sistemas de torre típicamente utilizan un
intercambiador montado en el patín cuyo lado
“frío” esta conectado a la torre de enfriamiento. El
balance del sistema está compuesto por una
bomba de agua cruda (la bomba del motor circula
refrigerante por el lado “caliente” del sistema) la
cual bombea el agua de enfriamiento a la parte
superior de la torre de enfriamiento, donde se
enfría por evaporación, y luego es regresada al
intercambiador del generador. Note que el
sistema requiere provisiones para compensar por
el agua perdida, puesto que la evaporación































12
Los intercambiadores de calor montados en patín suministrados por
Cummins Power Generation generalmente no son apropiados para usarse
en aplicaciones de doble intercambiador. Los arreglos de doble
intercambiador requieren componentes cuidadosamente empatados.
continuamente reducirá el agua en el sistema. El
lado “caliente” del sistema de intercambiador de
calor es similar al descrito antes como
intercambiador de calor montado al patín.

Enfriado de Combustible con Radiadores
Remotos

Los generadores ocasionalmente incluyen
enfriadores de combustible para cumplir los
requerimientos para motores específicos. Si se
equipa un motor con un enfriador de combustible
separado, estos requerimientos de enfriamiento
deben ser acomodados en el diseño del sistema
de enfriamiento. A menudo no es posible, y
además es contra la ley el bombear combustible
a una ubicación remota. Un método sería incluir
un radiador y ventilador para el enfriado de
combustible en el espacio del generador y dar
cuentas del rechazo de calor en el diseño de
ventilación del cuarto. Otro podría ser utilizar un
sistema de enfriamiento de combustible del tipo
de intercambiador de calor o una fuente de agua
separada para el lado del refrigerante.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


106
Cálculos de Tamaño de Tubería de
Enfriamiento

El diseño preliminar de la tubería para un sistema
de enfriamiento de radiador remoto mostrado en
la Figura 6-16 requiere de 60 pies de tubo de 3
pulg. De diámetro, 3 codos de radio amplio, dos
válvulas de compuerta para aislar el radiador
para dar servicio al motor y una “T” para conectar
la línea de llenado. La hoja de especificaciones
del generador indica que el flujo de refrigerante
es de 123 GPM y que la fricción permisible es 5
PSI.

Este procedimiento involucra determinar la
pérdida de presión causada por cada elemento, y
comparar la suma de las pérdidas con la máxima
permisible.

1. Determine la pérdida de presión en el
radiador consultando los datos del fabricante.
Para este ejemplo, asuma que la pérdida de
presión es de 1 psi a un flujo de 135 gpm.
2. Encuentre las longitudes equivalentes de
todas las piezas de tubería y válvulas usando
la Tabla 6-3 y súmelas al total del tubo recto.




































Tres codos de radio amplio-3 x 5.2=15.6
Dos válvulas de compuerta-2 x 1.7= 3.4
“T” (por el lado recto) = 5.2
60 pies de tubo recto =60.0
Longitud Virtual de tubo (pies) 84.2


3. Encuentre la retropresión del flujo dado por
unidad de longitud de tubo para el diámetro
nominal del tubo usado en el sistema. En
este ejemplo, se usa tubo de 3 pulg
nominales. Siguiendo las líneas punteadas
en la Figura 6-23, el tubo de 3 pulg causa
una pérdida de presión de aproximadamente
1.65 psi por 100 pies de tubo.
4. Calcule la presión en el tubo como sigue:
5. La pérdida total del sistema es la suma de
las perdidas del radiador y de la tubería:

Pérdida Total de Presión = 1.39 psi de
tubería + 1.00 psi de radiador = 2.39 psi

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6 DISEÑO MECANICO


107







































6. El cálculo para este ejemplo indica que el
diseño para el sistema de enfriamiento con
radiador remoto es adecuado en términos de
fricción de refrigerante puesto que no es más
alta que la fricción permitida. Si un cálculo
indica fricción excesiva, repita el cálculo
usando el tubo de diámetro mayor inmediato
siguiente. Compare las ventajas y
desventajas de usar un tubo mas grande con
las de usar una bomba auxiliar.

Tratamiento del Refrigerante: El anticongelante
(etileno o propileno con base glicol) y el agua
se mezclan para bajar el punto de
congelamiento y elevar el punto de ebullición
del sistema de enfriamiento. Consulte la











































Tabla 6-4 para determinar la concentración de
etileno o propileno glicol para la protección
contra la temperatura ambiente mas fría
esperada. Se recomiendan porcentajes de
mezcla de agua y anticongelante en los rangos
de 30/70 a 60/40 para la mayoría de las
aplicaciones.

NOTA: El anticongelante basado en propileno
glicol es menos tóxico que el anticongelante
basado en etileno, ofrece superior protección
interna y elimina los requerimientos de
derrames y desechos. Sin embargo, no es un
refrigerante tan eficiente como el etileno glicol,
así que la capacidad del sistema de
enfriamiento (temperatura máxima de
operación a plena carga) disminuirá de alguna
forma por el uso de propileno glicol.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


108
Los generadores de Cummins Power
Generation de 125/100kW y mas grandes,
están equipados con filtros de refrigerante
reemplazables y elementos tratantes para
minimizar la suciedad en el sistema y la
corrosión. Son compatibles con la mayoría de
las fórmulas anticongelantes. Para
generadores más pequeños, el anticongelante
debe tener un inhibidor de corrosión.

Los generadores con motores que tienen
camisas de cilindros reemplazables requieren
aditivos extras en el refrigerante (SCAs) para
protegerlos contra la corrosión y el perforado
de las camisas, como se especifica en los
manuales de operador del generador.

Ventilación

Generalidades

La ventilación del curto del generador es
necesaria para eliminar el calor generado por
el motor, alternador y otros equipos
generadores de calor en el cuarto del
generador, así como para eliminar gases
peligrosos y proveer de aire para la
combustión. El mal diseño de la ventilación































crea altas temperaturas ambiente alrededor del
generador que pueden causar baja eficiencia
de combustible, pobre desempeño del
generador, falla prematura de los componentes
y sobrecalentamiento del motor. También
resulta en pobres condiciones de trabajo
alrededor del motor.

La selección de las ubicaciones de ventilación
de entrada y escape es crítica para el
funcionamiento correcto del sistema.
Idealmente, la entrada y el escape permiten
que el aire de ventilación sea circulado a través
del cuarto completo del generador. Los efectos
de los vientos dominantes deben tomarse en
consideración cuando se determine la
ubicación de la salida del aire. Estos efectos
pueden degradar seriamente el desempeño del
desempeño de generadores con radiador
montado en el patín. Si hay alguna duda en
cuanto a la velocidad del viento y su dirección,
se pueden usar paredes de bloqueo para
prevenir que el viento sople hacia adentro de la
salida de aire del motor. (Ver Figura 6-24). Se
debe tener cuidad de evitar que la salida de
aire de ventilación llegue e una región de re-
circulación de un edificio que se forme debido a
la dirección dominante del viento.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


109


































El aire de ventilación contaminado con polvo,
fibras u otros materiales puede requerir filtros
especiales en el motor y alternador para
permitir la operación y enfriamiento adecuados,
en especial en operaciones de potenci a
primaria. Consulte a la fábrica para la
información en el uso de generadores en
ambientes que incluyen contaminación
química.

Los sistemas de ventilación del motor pueden
expeler aire cargado de aceite al cuarto del
generador. El aceite se puede depositar en los
radiadores u otro equipo de ventilación
impidiendo su operación. El uso de trampas de
ventilación de motor, o el ventilar el motor a la
parte exterior es la mejor práctica.

Se debe poner atención a la velocidad del aire
que entra al cuarto del ventilador. Si esta es
muy alta, los generadores tienden a succionar
lluvia y nieve hacia adentro del cuarto cuando





































cuando están funcionando. Una buena meta de
diseño es limitar la velocidad del aire a 500-700
f/min (150-220 m/min).

En climas fríos el aire del radiador se puede
recircular para modular la temperatura
ambiente del cuarto del generador. Esto
ayudará al generador a calentarse más rápido,
y ayudará a mantener las temperaturas del
combustible por arriba del punto de nubosidad.
Si se usan amortiguadores de recirculación, se
deben diseñar para cerrarse por gravedad
cuando los amortiguadores principales están
abiertos, para que el generador pueda operar
cuando se le requiera. Los diseñadores deben
darse cuanta de que la temperatura de
operación del cuarto de generador será muy
cercana a la temperatura exterior, y talvez sea
mejor no conducir tubería de agua por el cuarto
del generador o protegerla de la congelación.

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6 DISEÑO MECANICO


110
Al circular el aire de ventilación por el cuarto de
equipo, incrementa su temperatura
gradualmente, particularmente si se mueve
sobre el generador. Vea Figura 6 -25. Esto
puede llevar a la confusión en los rangos de
temperatura del generador y de todo el
sistema. La práctica de Cummins Power
Generation es dar rango al sistema de
enfriamiento basado en la temperatura
ambiente alrededor del alter nador. El
incremento en la temperatura del cuarto es la
diferencia entre la temperatura medida en el
alternador y la medida en el exterior. La
temperatura del cuerpo del radiador no impacta
el diseño del sistema porque el calor del
radiador se mueve directamente fuera del
cuarto.

Una buena meta de diseño para aplicaciones
de emergencia es mantener la temperatura del
cuarto a no más de 125°F (50°C). Sin
embargo, limitar la temperatura del cuarto del
generador a 100°F (40°C) permitirá que el
generador sea suministrado con un radiador
montado en el patín de tamaño más pequeño y
menos costoso, y eliminará la necesidad de
derrateo debido a las altas temperaturas de
aire de combustión
13
. Asegúrese de que las
especificaciones del generador describan
completamente las suposiciones usadas en el
diseño del sistema de ventilación para el
generador.

























13
Consulte la información del fabricante para información en la práctica
de derrateo para un motor específico. La información de los productos
Cummins Power Generation se encuentra en Power Suite.
La pregunta real entonces es: “¿Cuál será la
temperatura máxima de afuera cuando se
necesite que opere el generador?” Esta es
simplemente una cuestión de la máxima
temperatura ambiente en la región geográfica
donde se instale el generador.

En algunas áreas del norte de los Estados
Unidos, por ejemplo, es muy probable que la
temperatura máxima no exceda 90°F. Así que
un diseñador podría seleccionar el los
componentes del sistema de ventilación
basado en un incremento de temperatura de
10°F con un sistema de enfriamiento de
generador de 100°F, o basado en un
incremento de temperatura de 35°F con un
sistema de enfriamiento de generador de
125°F.

La clave para la operación del sistema es estar
seguro de que las decisiones de temperatura
máxima de operación y de incremento de
temperatura se hagan cuidadosamente, y que
el fabricante del generador diseñe el sistema
de enfriamiento (no solo el radiador) para las
temperaturas y ventilación requeridos.

El resultado de un inadecuado diseño es que el
generador se calentará cuando la temperatura
ambiente y las cargas en el generador sen
altas. A temperaturas mas bajas, o menores
niveles de carga el sistema podría operar
correctamente.

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6 DISEÑO MECANICO


111
Cálculos Flujo de Aire

El rango de flujo de aire requerido para
mantener un incremento específico de
temperatura a en u cuarto de generador se
describe con la fórmula:
Donde:
m= Rango de flujo de masa de aire
que entra al cuarto en ft
3
/min
(m
3
/min)
Q= Rechazo de calor al cuarto de el
generador o de otras fuentes de
calor BTU/min (MJ/min)
cP Calor especifico a pre sión
constante:
0.241 BTU/lb - °F
(1.01 x 10
-3
MJ/kg -°C)
DT= Incremento de temperatura en el
cuarto del generador sobre la
temperatura ambiente exterior; °F
(°C)
d= Densidad del aire; 0.0754 lb/ft
3

(1.21 kg/cm
3
)

Lo que se puede reducir a:



El flujo t otal de aire en el cuarto es el valor
calculado por esta ecuación, más el aire de
combustión requerido por el motor
14
.

En éste cálculo los factores mayores son
obviamente el calor irradiado al cuarto por el
generador (y otros equipos) y el incremento de
temperatura máximo permisible.

Puesto que el rechazo de calor al cuarto está
fundamentalmente relacionado con el tamaño en
kW del generador, y ese rango está controlado
por la demanda local del edificio, la mayor
decisión a hacer por el diseñador en cuanto a la
ventilación es el incremento de temperatura en el
cuarto.



14
Los datos requeridos para los cálculos de generadores específicos de
Cummins Power Generation se pueden encontrar en Power Suite. Puede
haber diferencias significativas en las variables usadas en estos cálculos
para los productos de diferentes fabricantes.
Probando los Sistemas de Ventilaci ón en
Campo

Puesto que es difícil probar la operación
adecuada, un factor que tener en cuenta en el
probado del sistema es el incremento de
temperatura en el cuarto en condiciones reales
de operación vs. el incremento de temperatura
diseñado. Si el incremento de temperatura a
carga total y la baja temperatura ambiente son
como se predijo, es mas probable que opere
correctamente a niveles de temperatura y carga
más altos.

El procedimiento siguiente se puede usar para la
calificación preliminar del diseño del sistema de
ventilación.

1. Haga funcionar el generador a carga plena
(fp de 1.0 es aceptable) lo suficiente para
que se estabilice la temperatura del
refrigerante. Esto tomará aproximadamente
una hora.
2. Con el generador aún funcionando a carga
de rango, mida la temperatura ambiente del
cuarto del generador en la entrada del filtro
de aire.
3. Mida la temperatura exterior en la sombra.
4. Calcule la diferencia de temperaturas entre la
de afuera y la de adentro del cuarto.
5. Verifique que el incremento de temperatura
diseñado del cuarto del generador y que la
temperatura máxima del tanque superior no
se excedan.

Si el incremento de temperatura diseñado o la
temperatura del tanque superior se exceden, se
requieren pruebas más exactas de la instalación
o correcciones en el diseño del sistema.

Ventilación de Radiador Montada en el Patín

En esta configuración (Figura 6-24), el ventilador
toma aire a través de las entradas de aire en la
pared opuesta y por sobre el generador y lo
empuja a través del radiador que tiene herrajes
para conectarse a un ducto hacia afuera de la
construcción.

Considere lo siguiente:

· La ubicación del cuarto de generador debe ser
tal que el aire de ventilación se puede
succionar directamente del exterior y
descargado directamente hacia fuera de la
construcción. El aire de ventilación no debe
ser tomado de cuartos contiguos. El escape
también debe descargar en el lado de
descarga del aire de radiador para reducir la

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6 DISEÑO MECANICO


112
probabilidad de que los gases y el hollín se
succionen hacia adentro del cuarto del
generador con el aire de ventilación.
· Las aberturas de entrada y salida de aire de
ventilación deben estar ubicadas o protegidas
para minimizar el ruido del ventilador y los
efectos del viento en el flujo de aire. Cuando
se usen, el escudo de descarga debe estar
ubicado a no menos de la distancia de la altura
del radiador de la abertura. Se obtiene mejor
desempeño aproximadamente 3 veces la
altura del radiador. En áreas restringidas,
aletas de dirección pueden ayudar a reducir la
restricción causada por las barreras. Cuando
se usen aletas, diséñelas con una salida de
agua para evitar que la lluvia entre en el cuarto
del generador.
· El flujo de aire a través del radiador es
generalmente suficiente para la ventilación del
cuarto. Vea el ejemplo de cálculo (en Cálculos
de Flujo de Aire en esta sección) para el
método de determinar el flujo de aire requerido
para cumplir con las especificaciones de
incremento de temperatura del cuarto.
· Consulte la hoja de especificaciones del
generador recomendado para el diseño de
flujo de aire a través del radiador y la
restricción permitida de flujo de aire. No se
debe exceder la restricción de flujo de aire.
La presión estática (restricción de flujo de aire)
debe medirse, como lo muestran las Figuras
6-24, 6-26 y 6 -27, para confirmar, antes de
que el generador se ponga en servicio que el
sistema no es restrictivo. Esto aplica
especialmente cuando el aire de ventilación es
suministrado y descargado a través de ductos
largos, rejillas restrictivas, pantallas y
persianas.
· Las reglas generales para el tamaño de las
entradas y salidas de aire se han aplicado, y
hasta publicado, en el pasado, pero han sido
abandonadas. Debido a la gran variación en el
desempeño de las persianas y las crecientes
demandas en las instalaciones debido al
espacio, ruido, etc., estas reglas han sido poco
confiables en el menor de los casos.
Generalmente, los fabricantes de persianas
tiene tablas de restricción de la persiana vs. el
flujo de aire. Estas tablas, combinadas con el
diseño del ducto y otras restricciones se
pueden comparar fácilmente con las
especificaciones del generador para tener un
método confiable de determinar un nivel de
restricción aceptable.
· Para las instalaciones en Norte América, con-



sulte las publicaciones de ASHRAE (American
Society of Heating, Refrigeration and Air
Conditioning Engineers) para
recomendaciones en los diseños de ductos si
es requieren estos para la aplicación. Note que
el ducto de entrada debe manejar el flujo de
aire de combustión (ver hoja de
especificaciones), así como el flujo de aire de
ventilación y debe tener el tamaño adecuado
para esto.
· Las persianas y las pantallas en las entradas
y salidas de aire restringen el flujo de aire y
varían ampliamente en su desempeño. Una
persiana con aletas delgadas, por ejemplo,
tiende a ser mas restrictiva que una con aletas
anchas. Se debe usar el área efectiva abierta
especificada por el fabricante de las pantallas
y persianas.
· Puesto que el ventilador del radiador causará
una ligera presión negativa en el cuarto del
generador, se recomienda que equipo de
combustión tal como calentadores de
calefacción o calderas no se instale en el
mismo cuarto con el generador. Si esto es
inevitable, será necesario determinar si habrá
efectos dañinos tales como retroflujo, y
proveer los medios (aberturas mayores de
salida y entrada y/o ductos, ventiladores de
presurización, etc.) para reducir la presión
negativa a niveles aceptables.
· En climas fríos se deben utilizar
amortiguadores automáticos para cerrar las
entradas y salidas de aire para reducir la
pérdida de calor en el cuarto del generador
cuando este no esta funcionando. Se debe
usar un amortiguador termostático para
recircular una porción del aire de descarga del
radiador para reducir el volumen de aire frío
que se succiona hacia adentro del cuarto
cuando el generador está funcionando. Los
amortiguadores de entrada y salida deben
abrir completamente cuando el generador
arranca, El amortiguador de recirculación debe
cerrar completamente a 60°F (16°C).
· A excepción de recircular la descarga de aire
del radiador al cuarto del generador en climas
fríos, todo el aire de ventilación se debe
descargar directamente afuera del edificio. No
se debe usar para calentar ningún espacio que
no sea el cuarto del generador.
· Un conector flexible de ducto debe ser usado
en el radiador para prevenir la recirculación de
aire alrededor del radiador, para absorber la
vibración y movimiento del generador y
prevenir la transmisión del ruido.

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6 DISEÑO MECANICO


113
Nota: Los adaptadores de ducto o tolvas de
radiador no deben estar diseñadas para soportar
peso o estructuras más allá de la del adaptador
flexible ducto. Evite el apoyar equipo adiciona en
el adaptador o tolva del radiador sin un análisis
de resistencia o consideraciones de vibración.
· Típicamente un generador con un radiador
montado en el patín esta diseñado para
capacidad de enfriamiento a potencia total en
una temperatura ambiente de 40°C trabajando
a contra una resistencia de flujo de aire de
enfriamiento de 0.50 pulg Columna de Agua
(WC) (Punto A, Figura 6-27). La resistencia al
flujo externo es aquella causada por los
ductos, pantallas, persianas, amortiguadores,












































etc. Se puede considerar la operación en
temperaturas ambiente más altas que la
temperatura de diseño (Punto B, Figura 6-27,
por ejemplo), si el derrateo es aceptable y/o la
resistencia al flujo de aire de refrigeración es
menor que la resistencia bajo al cual se probó la
capacidad de enfriamiento. (Menor resistencia
significa mas flujo a través del radiador,
afectando el efecto de aire de más temperatura
en la capacidad de enfriamiento del radiador.
Se requiere consultar con el fabricante muy
cuidadosamente para obtener capacidad de
enfriado del generador en temperaturas
ambiente elevadas.

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6 DISEÑO MECANICO


114
































Ventilación para Aplicaciones de
Intercambiador de Calor o de Radiador
Remoto

Se podría seleccionar u n sistema de
intercambiador de calor ( Figura 6 -28), o de
radiador remoto debido a razones de ruido o
porque la restricción de ductos de aire largos es
mayor que la permitida para el ventilador de
radiador impulsado por el motor. Considere lo
siguiente:

· Se deben proveer ventiladores para el cuarto
del generador. Estos deben tener la capacidad
de mover el flujo requerido de aire de
ventilación contra la restricción de flujo de aire.
Vea el siguiente ejemplo de cálculo de para el
método de determinar el flujo de aire requerido
para ventilación.
· Un ventilador de radiador remoto debe ser del
tamaño para enfriar el radiador primeramente.
Dependiendo de su ubicación, también se
puede usar para ventilar el cuarto del
generador.
· El ventilador y las entradas de aire deben estar
de tal manera que el aire de ventilación circule
sobre el generador.
































En general los sistemas de enfriamiento remoto
tienen mas cargas parasíticas, así que hay
ligeramente menos capacidad de kW del
generador en esas aplicaciones. Recuerde sumar
las cargas parasíticas al total de requerimientos
de carga para el generador.

Ejemplo de Cálculo de Flujo de Aire de
Ventilación

La hoja de especificaciones del generador
recomendado indica que el calor irradiado por el
generador (alternador y motor) hacia el cuarto es
de 4,100 BTU/min. El silenciador y 10 pies de
tubo de escape de 5 pulg. también están
ubicados dentro del cuarto del generador.
Determine el flujo de aire requerido para limitar el
incremento de temperatura a 30°F.

1. Sume las entradas de calor al cuarto de
todas las fuentes. La Tabla 6-5 indica
que la pérdida de calor de un tubo de
escape de 5 pulg. es de 132 BTU/min por
pie de tubo y 2500 BTU/min del
silenciador. Sume las entradas de aire al
cuarto como sigue:

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115
Rechazo de calor del generador 4100
Calor del tubo de escape 10 x 132 1320
Calor del silenciador 2500
Calor total al cuarto del generador
En BTU/min 7920

El flujo de aire requerido para hacerse
cargo del calor rechazado al interior del
cuarto es proporcional a la entrada total
de calor dividida entre el incremento
permitido de temperatura de aire del
cuarto (vea Ventilación, anteriormente en
esta sección):
Suministro de Combustible

Suministro de Diesel

Los generadores impulsados por un motor diesel
son generalmente diseñados para operar con
combustible diesel ASTM D975 numero 2. Talvez
otros combustibles funcionen durante operación
de corto plazo, si cumplen con la calidad y
características físicas descritas en la Tabla 6-6.
Consulte al fabricante del motor para el uso de
otros combustibles.

Se debe tener cuidado en la compra de
combustible y en el llenado de los tanques para
prevenir la entrada de suciedad y humedad al
sistema de combustible. La suciedad tupirá los
inyectores y causará desgaste acelerado en los
componentes finamente maquinados del sistema
de combustible. La humedad puede causar
corrosión y falla de estos componentes.

Los generadores diesel consumen
aproximadamente 0.07 gal/hr (0.26 l/hr) de
combustible por kW de rango a carga total
basados en su rango de emergencia. Por
ejemplo, un generador de emergencia de 100 kW
consumirá aproximadamente 70 gal/hr (260 l/hr)















de combustible. El tanque principal para un
generador diesel puede ser ya sea un tanque
sub-base (montado debajo del patín del
generador) o un tanque remoto. Si el tanque
principal está ubicado lejos del generador, se
podría requerir un tanque intermedio (de día)
para suministrar apropiadamente al generador.
Hay considerables diferencias en las
capacidades de los motores entre los fabricantes,
así que el sistema de combustible debe ser
diseñado para el generador específico instalado
en el sitio.

La ventaja primaria de los tanques sub-base es el
sistema puede ser diseñado y ensamblado de
fabrica para minimizar el trabajo en el sitio. Sin
embargo, podrían no ser una selección práctica o
posible basados en los requerimientos de
capacidad del tanque principal y las limitaciones
de código, así como la habilidad de acceder al
tanque para su re-llenado. Cuando seleccione un
tanque de combustible sub-base, esté consiente
de que el sistema de control del generador y
otros puntos de servicio de mantenimiento
quedarán a una altura que puede ser impráctica.
Esto podría requerir que se le agreguen
estructuras a la instalación para permitir un
servicio conveniente o para cumplir los
requerimientos de operación.

Debido a las limitaciones de las bombas
mecánicas en la mayoría de los motores, muchas
instalaciones que requieren tanques principales
remotos, también requerirán tanques intermedios
(de día). El tanque principal puede estar arriba o
abajo del generador, y cada una de estas
instalaciones requiere diferentes diseños de
tanques intermedios y sistemas de control de
combustible.

Las Figuras 6-29 y 6-30 ilustran sistemas típicos
de combustible diesel.

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119
Se debe considerar lo siguiente cuando se
diseña y se instala cualquier sistema de
combustible diesel:

· La capacidad del tanque, construcción,
ubicación, i nstalación, ventilación, prueba e
inspección, deben cumplir con todos los
códigos y sus interpretaciones locales
15
. La
regulaciones ambientales locales
generalmente requieren una segunda
contención (llamada una bandeja de “ruptura”,
“dique” o “charola”) para prevenir que el
combustible que se fugue entre al piso o al
sistema de drenaje. El área de contención
secundaria normalmente incluirá
características para detectar y sonar una
alarma cuando el tanque principal se fuga.
· Se debe seleccionar la ubicación con la
consideración para la accesibilidad del
rellenado y en caso de que las líneas deban
calentarse (en climas fríos).
· El tanque de combustible de suministro debe
almacenar suficiente combustible para hacer
funcionar al generador el número prescrito de
horas
16
sin rellenarse. Los cálculos del tamaño
del tanque se pueden basar en los rangos de
consumo por hora, atemperados con el
conocimiento de que la operación a plena
carga de la mayoría de los generadores es
rara. Otras consideraciones para el tamaño de
los tanques incluyen la duración esperada de
los apagones vs. la disponibilidad de
combustible y la vida almacenada del
combustible. La vida almacenada del diesel es
de 1.5 a 2 años, cuando se mantiene
apropiadamente.
· Los tanques de suministro deben estar
adecuadamente ventilados para evitar la
presurización. Puede haber requerimientos
para ventilación primaria y secundaria del
tanque, dependiendo de los códigos locales y
sus interpretaciones. También deben tener
provisiones para drenar un tanque
manualmente o para bombear el agua y los
sedimentos, y tener cuando menos un espacio
de expansión del 5% para prevenir derrames
cuando el combustible se calienta.
· La bomba de “alzado” del combustible, la
bomba de transferencia al tanque de día o el
asiento de la válvula del flotador deben estar
protegidos de la suciedad del tanque principal
por un pre-filtro o por un tazón de sedimentos
con un elemento de malla del 100 a 200.

15
NOTA DE CODIGO DE E.U.A.: En Norte América los estándares NFPA
no. 30 y 37 son típicos.
16
NOTA DE CODIGO DE E.U.A.: NFPA define el número de horas de
funcionamiento como la Clase de una instalación. Los requerimientos
típicos son 2 horas para el evacuado de emergencia de un edificio, 8 horas
para la duración de la mayoría de los apagones.
· Para sistemas de potencia de emergencia, los
códigos podrían no permitir que el suministro
de combustible para cualquier otro propósito o
podrían especificar un nivel mínimo para otros
equipos que garantice el suministro de
combustible en caso de emergencia.
· El rango de Cetano no.2 del aceite de
calentamiento no es lo suficientemente alto
para confiablemente arrancar los motores
diesel en climas fríos. Por lo tanto, se
requieren tanques separados para potencia de
emergencia y calefacción de los edificios.
· Se deben proveer líneas de retorno de
combustible separadas para cada generador
en una instalación múltiple para prevenir la
presurización de las líneas de los generadores
en espera. También, una línea de retorno no
debe tener una válvula de cerrado. Se podría
dañar el motor si el motor se hace funcionar
con la línea cerrada.
· Se requiere un tanque de día cuando la
fricción y la elevación del tanque de
suministro, ya sea debajo de la entrada de la
bomba o sobre los inyectores d combustible,
pudieran causar una restricción excesiva en la
entrada de combustible o en el retorno.
Algunos modelos de gene rador están
disponibles con un tanque de día integral
montado en el patín o sub-base.

NOTA: Cuando se ponen en paralelo
generadores, o se deben satisfacer
requerimientos de arranque de emergencia de
corto tiempo, es un requerimiento que se ubique
un tanque de combustible de forma que el nivel
mas bajo de combustible posible no sea menor
de 6 pulg. (150 mm) sobre la entrada de la
bomba de combustible. Esto evitará que se
acumule el aire en la línea de combustible
mientras el generador no funciona eliminando el
periodo de purga de aire durante el arranque del
generador. Hay opciones disponibles en algunos
modelos para eliminar este requerimiento.

· Se pueden exceder los límites de temperatura
de los tanques de día en algunas aplicaciones
donde el combustible caliente del motor es
retornado al tanque de día. Al incrementarse
la temperatura del combustible, se reducen la
densidad de este y su lubricidad, reduciendo
la potencia máxima de salida y la ubicación de
partes que manejan combustible como las
bombas y los inyectores. Una solución es
conducir el combustible de regreso al tanque
de suministro en lugar de al tanque de día.
Otros diseños podrían requerir un enfriador de
combustible para regresar la temperatura de
este a un nivel seguro para su retorno al
tanque de día. Consulte al fabricante del

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


120
motor para más información acerca del motor
usado y sus requerimientos de combustible de
retorno
17
.
· La capacidad de la bomba de transferencia
tanque de día, y el tamaño de la tubería de
suministro deben estar basadas en el flujo
máximo de combustible indicado en la hoja de
especificaciones del generador.
· Use la Tabla 6-6 como guía para la selección
de diesel para el mejor desempeño.
· Todos los sistemas de combustible deben
tener provisiones para la contención de este si
se fuga, y para situaciones en donde se
derrama por sobrellenado.
· Considere medios para llenar los tanques
manualmente si el sistema automático falla.
· La bomba de suministro del tanque principal
puede ser de tipo duplex para mejorar la
confiabilidad del sistema.
· Los códigos locales contra incendio podrían
incluir requerimientos específicos para el
generador, tal como un medio de impedir que
el flujo del combustible al cuarto del generador
si se detecta un incendio, y medios para
retornar el combustible al tanque principal si
ocurre un incendio en el cuarto del generador.

Tubería para Diesel

· Las líneas de diesel deben construirse de tubo
de hierro negro. No se deben usar tuberías de
y conexiones de hierro colado y aluminio
porque son porosos y pueden fuga r
combustible. No se deben usar líneas,
conexiones y tanques galvanizados, porque
este recubrimiento es atacado por el ácido
sulfúrico que se forma cuando el azufre del
combustible se combina con el condensado
del tanque, causando suciedad que puede
tupir los filtros y las bombas. No se deben usar
líneas de cobre porque el combustible se
polimeriza (engrosa) en los tubos de cobre por
periodos largos de desuso y puede tupir los
inyectores. Así mismo, las líneas de cobre son
menos resistentes que el hierro negro y por lo
tanto más susceptibles a daños.

Nota: Nunca use líneas de combustible, tanques
o conexiones de cobre o galvanizados. La
condensación en el tanque y las líneas se
combina con el azufre del diesel para producir
ácido sulfúrico. La estructura molecular de las
líneas y tanques de cobre o galvanizado
reacciona con el ácido y contamina el
combustible.


17
En general los motores Cummins se pueden instalar con una línea de
retorno hacia el tanque de día. La ubicación de la línea de retorno varía con
el motor suministrado-
· Se debe usar manguera flexible aprobada para
todas las conexiones en el motor para
absorber la vibración y el movimiento.
· La tubería del tanque de día al motor debe ir
“de bajada” todo el camino, desde el tanque
hasta el motor, sin vueltas por arriba del motor
que puedan permitir que el aire se quede
atrapado en el sistema.
· La tubería del sistema de combustible debe
estar soportada correctamente para evitar que
se fatigue y se rompa debido a la vibración. La
tubería no debe correr cerca de tubos de
calentamiento, cableado eléctrico o
componentes del sistema de escape. El diseño
del sistema de tubería debe incluir válvulas en
las ubicaciones adecuadas p ara permitir la
reparación o reemplazo de los componentes
del sistema sin tener que vaciarlo
completamente.
· Los sistemas de tubería se deben inspeccionar
regularmente buscando fugas y chocando su
condición general. El sistema de tubería debe
lavarse por dentro antes de la operación del
motor para eliminar impurezas que puedan
dañarlo. El uso de conexiones “T” tapadas, en
lugar de codos permite una mejor limpieza del
sistema.
· Los datos del fabricante del motor indican las
restricciones máximas de entrada y retorno, el
flujo máximo de combustible y los tamaños de
mangueras para las conexiones a un tanque
de suministro o de día cuando se encuentra a
más de 50 pies (15 metros) del generador y
aproximadamente a la misma elevación.

Se deben basar los tamaños del tubo y de la
manguera en le flujo máximo mas que en el
consumo de combustible. Se recomienda
ampliamente que se verifiquen las restricciones
de la entrada de combustible antes de que el
generador se ponga en servicio.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


121
Tanque Sub-base

Cuando se monta un generador en un tanque
sub-base, los aisladores de vibración se deben
instalar entre el generador y el tanque. El tanque
debe ser capaz de soportar el peso del
generador y resistir las fuerzas dinámicas. Se
requiere que el tanque se monte de forma que
haya un espacio de aire entre el fondo del tanque
y el piso para reducir la corrosión y permitir la
inspección visual.

Tanques de Día

Cuando se requiere un tanque intermedio en una
aplicación, es del tamaño aproximado para dos
horas de operación del generador para a plena
carga. ( Adhiérase a las limitaciones de los
códigos para combustible en el cuarto del
generador). Se puede alimentar a generadores
múltiples de un solo tanque, pero es preferible
que haya un tanque de día para cada generador
del sistema. El tanque de día se debe ubicar lo
mas cercano posible al generador como sea
práctico. Ubique el tanque de forma que se
pueda llenar manualmente en caso de que sea
necesario.

La altura del tanque de día debe ser la suficiente
para poner una cabeza positiva en la bomba de
combustible del motor. (Nivel mínimo del tanque
no menos de 6 pulg [150 mm] arriba de la
entrada de combustible del motor.) La altura
máxima del combustible en el tanque de día no
debe poner una cabeza positiva en las líneas de
retorno del motor.

La ubicación de la línea de retorno en el tanque
de día es diferente dependiendo del tipo de motor
que se use. Algunos motores requieren que el
combustible se retorne sobre el máximo nivel del
tanque, otros requieren que el combustible se
retorne al fondo del tanque o debajo del nivel
mínimo. Estas especificaciones son
suministradas por el fabricante.

Las características importantes de los tanques de
día, ya sean requeridas o deseables, incluyen:

· Charola o depósito de ruptura. (opcional, pero
requerido por ley en muchas áreas).
· Interruptor de flotador para controlar el llenado
del tanque: una válvula de solenoide si el
tanque principal está sobre el tanque de día o
una bomba si el tanque principal esta debajo
del tanque de día.
· Tubo de ventilación igual que el de llenado,
conducido hasta la parte más alta del sistema.
· Válvula de drenado.
· Instrumento de nivel o mirilla de vidrio.
· Alarma de nivel bajo (opcional)
· Un interruptor de alto nivel del flotador para
controlar: el solenoide si el tanque principal
esta sobre el tanque de día, o la bomba, si el
tanque de día esta debajo del tanque de día.
· Sobreflujo al tanque principal si el tanque esta
debajo del tanque de día.

La ley y estándares locales, así como los
códigos, a menudo controlan la construcción del
tanque de día, así que es esencial consultar con
la autoridad local.

Suministro de Combustible Gaseoso

Vea la sección 2 de este manual para
información en cuanto a las ventajas y
desventajas de sistemas de combustibles
gaseosos comparados con otras alternativas
disponibles.

Los generadores a gas (también llamados
generadores de encendido por chispa) pueden
utilizar gas natural o gas LP o ambos. Los
sistemas dobles, con gas natural como
combustible primario y gas LP como respaldo,
se pueden usar en áreas de riesgo sísmico y
donde hay preocupación de que un evento
natural pueda interrumpir el funcionamiento de la
red pública de gas.

Sin importar el combustible utilizado, los factores
principales en la instalación y operación exitosa
de un sistema de gas son:

· El gas suministrado al generador debe ser de
calidad aceptable.
· El suministro de gas debe tener suficiente
presión. Se debe tener cuidado de asegurarse
que el suministro de gas en el generador, no
solo en la fuente, es de la presión adecuada
para la operación del generador. LA presión
especificada debe estar disponible mientras el
generador funciona a carga completa.
· El gas se debe suministrar al generador en
volumen suficiente para soportar su
operación. Esto es normalmente una cuestión
de seleccionar el tamaño de la línea para que
sea lo suficientemente grande para
transportar el volumen de combustible
necesario. Para sistemas de succión de vapor
de LP, el tamaño y temperatura del tanque
también afectan este requerimiento.

El no cumplir los requerimientos mínimos del
generador en estas áreas resultará en la
inhabilidad del generador para operar, llevar la

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


122
carga de rango o pobre desempeño en
transiciones.

Calidad del Combustible Gaseoso

Los combustibles gaseosos son una mezcla de
diferentes gases hidrocarbonos como metano,
etano, propano y butano, otros elementos
gaseosos como el oxigeno y nitrógeno, agua
vaporizada y varios contaminantes, algunos de
los cuales son potencialmente dañinos al motor
al paso del tiempo. La calidad del combustible
está basada en la cantidad de energía por unidad
de volumen y la cantidad de contaminantes en él.

Contenido de Energía: Una de las más
importantes características en el gas usado en un
generador es el valor de calor. El valor de calor
de un combustible describe cuanta energía esta
almacenada en un volumen especifico del
combustible. El gas tiene un valor de calor bajo
(LHV) y un valor de calor alto (HHV). El valor de
calor bajo es el calor disponible para hacer el
trabajo en un motor después de que el agua en el
combustible se ha vaporizado. Si el valor de calor
bajo de un combustible es demasiado bajo, aun
si un volumen suficiente de combustible llega al
motor, el motor no podrá mantener una salida de
potencia total, porque no hay suficiente energía
en el motor para convertirla en energía mecánica.
Si el LHV esta por debajo de 905 BTU/ft
3
el motor
podría no producir la potencia de rango en
condiciones de temperatura ambiente estándar.

Si el combustible local tiene un contenido de
energía mas alto de 1000 BTU/ft
3
, los
requerimientos reales de flujo en pies cúbicos por
minuto serán más bajos y los requerimientos de
presión caen ligeramente. Contrariamente, si el
combustible local tiene un contenido de energía
menor de 1000 BTU/ft
3
los requerimientos reales
de flujo en pies cúbicos por minuto serán más
altos y se necesitará una presión mayor para
cumplir el desempeño publicado de cualquier
generador.

Cada motor puede tener características de
desempeño ligeramente diferentes basadas en el
tipo de combustible suministrado, debido a
diferencias en la relación de compresión, y si el
motor es normalmente aspirado o turbocargado.

Gas Natural de Línea:
El combustible mas común
para generadores es llamado “Gas Natural de
Línea”. En los Estados Unidos, el “gas natural
seco de línea” tiene cualidades específicas
basadas en requerimientos federales, En otros
países, el gas natural de línea puede variar su
contenido, así que sus características se deben
verificar antes de su uso con un generador. El
gas natural en EU es una mezcla compuesta de
aproximadamente 98% metano y etano con otro
2% de hidrocarbonos como butano y propano,
nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua.
“seco” significa que está libre de hidrocarbonos
líquidos como gasolina, NO que está libre de
vapor de agua. El gas natural seco de línea
típicamente tiene un LHV de 936 BTU/ft
3
, y un
HHV de 1038 BTU/ft
3
.

Gas de Campo:
La composición de “Gas Natural
de Campo” varía considerablemente por región y
por continente. Se necesita un cuidadoso análisis
antes de usar gas natural de campo en un motor.
El gas natural de campo puede tener
hidrocarbonos mas pesados como el pentano,
hexano y heptano, los cuales requieren de
derratear la salida del motor. También pueden
tener otros contaminantes como azufre. Un gas
típico de campo puede tener un LHV de 1203
BTU/ft
3
, y un HHV de BTU/ft
3
.

Propano (LPG):
El propano esta disponible en
dos grados, comercial o de uso especial. El
propano comercial se usa donde se requiere alta
volatilidad. No todos los motores de encendido
por chispa operarán aceptablemente con este
combustible debido a su volatilidad. El propano
de uso especial, también llamado HD5, es una
mezcla de 95% de propano y otros gases como
butano que permiten mejor desempeño del motor
debido a la reducción de pre-ignición gracias a su
volatilidad reducida. El combustible de propano
de uso especial que cumple con la especificación
ASTM 1835 para propano de uso especial,
(equivalente al estándar 2140 de la Asociación
de Productores de Gas del p ropano HD5), es
apropiado para la mayoría de los motores. El
propano tiene un LHV de aproximadamente 2353
BTU/ft3, y un HHV de 2557 BTU/ft3. El valor de
calor más alto hace que necesite mezclarse con
diferentes volúmenes de aire en el sistema de
combustible para aplicaciones de propano vs.
aplicaciones de gas natural, así que los motores
de doble combustible tiene esencialmente dos
arreglos de combustible para este propósito.

Contaminantes:
Los contaminantes más dañinos
en los combustibles gaseosos son e l azufre y
vapor de agua.´

El vapor de agua es dañino porque puede causar
quemado descontrolado, pre-ignición u otros
efectos que pueden dañar el motor. El vapor
liquido o las gotitas deben ser eliminadas del
combustible antes de que entren a este con el
uso de un “filtro seco” que se monta en el
sistema de combustible antes del regulador de

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


123
presión de combustible primario. El punto de
condensación del gas de debe ser cuando
menos 20°F (11°C) por debajo de la temperatura
ambiente en el sitio de la instalación.

El azufre y los sulfitos de hidrógeno causarán
corrosión y serios daños al motor en un periodo
relativamente corto de tiempo. Diferentes
motores tiene diferentes niveles de tolerancia a la
contaminación de azufre, y otros simplemente no
deberían ser operados con combustibles que
contengan u contenido de azufre significativo.
Contacte al fabricante del motor para la
aprobación de motores específicos con
combustibles específicos. Los efectos del azufre
en el combustible se pueden contrarrestar en
parte con el uso de aceites lubricantes de gas
natural de alta ceniza. En general, los motores no
deberían operarse con combustibles en exceso
de 10 ppm (partes por millón) de azufre.

Algunos combustibles, como los derivados de las
aplicaciones de relleno sanitario, pueden tener un
contenido de energía química útil, pero muy altos
niveles de azufre, (>24 ppm). Estos combustibles
se llaman a menudo “gas agrio”. Si a este
combustible se le elimina el contenido de azufre,
se puede usar como combustible para muchos
motores, suponiendo que tenga el suficiente
contenido de BTU.

Análisis de Combustible: El proveedor de gas
puede proveer un análisis de gas que describe la
composición química del combustible que va a
suministrar. Este análisis de combustible se
puede u sar para estar seguro de que el
combustible es apropiado para usar en un motor
específico propuesto para una aplicación
específica, y también para verificar que el
contenido de BTU del combustible es suficiente
PATRA proveer la salida necesaria de kW del
motor. Los proveedores pueden cambiar la
composición del gas natural de línea sin avisar,
así que no hay garantía de largo plazo del
desempeño, pero el proceso de evaluación del
combustible se puede describir brevemente
como:
· Enliste el porcentaje de cada constituyente del
gas.
· Calcule el porcentaje de total del gas que es
combustible. La porción combustible es 100%
menos los porcentajes de los compuestos
inertes. Estos incluyen: oxígeno, dióxido de
carbono y vapor de agua.




· Calcule el porcentaje de cada compuesto
combustible del gas.
· Verifique la aceptabilidad del gas chocando el
porcentaje de cada elemento combustible vs.
las recomendaciones del fabricante del motor.
Por ejemplo, para un análisis de gas de:
90% Metano
6% Etano
2% Hidrógeno
1% Pentano Normal
1% Nitrógeno
- Porcentaje total de elementos inertes = 1%
- Combustible total = 100% - 1% = 99%
- % Metano 90% ÷ 99% = 91%
- % Etano 6% ÷ 99% = 6.1%
- % Hidrógeno 2% ÷ 99% = 2%
- % Pentano normal 1% ÷ 99% = 1%

· Vea la Tabla 6-8 para un listado típico de los
Combustibles Máximos Permisibles en los
generadores de gas de Cummins. Note que en
este ejemplo, el análisis muestra que el
combustible será aceptable para un motor de
relación de compresión mas baja, (alrededor
de 8.5:1) pero no para un mo tor de alta
compresión. Un motor de alta compresión
tendrá requerimientos de composición de
combustible más exigentes, pero operará mas
satisfactoriamente con un derrateo de su
salida – consulte al fabricante del motor.
· Verifique el rango del generador basado en el
uso del combustible propuesto.

El contenido total de BTU de un combustible
determinará el rango del generador cuando se
usa combustible de una composición específica.
Si cualquier componente del combustible tiene un
valor mas alto del permitido, se requerirá un
derrateo. Consulte al fabricante del motor para
los requerimientos de combustible y las
instrucciones de derrateo.

Note que el derrateo de combustible y el derrateo
de altitud
18
no son aditivos. Solo necesita
aplicarse el valor máximo del derrateo de
combustible o del derrateo de altitud o
temperatura.

Los motores turbocargados tienen requerimientos
únicos de composición de combustible debido a
las presiones más latas en los cilindros. Para
evitar problemas con pre-ignición o detonación,
se requiere un derrateo de potencia de salida si
el contenido de propano y/o iso-butano exceden
los porcentajes de listados en la Tabla 6-9.



18
Consulte al fabricante del motor o generador para los factores de
derrateo de altitud y temperatura.

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6 DISEÑO MECANICO


124



























Diseño del Sistema de Combustible del
Generador

La Figura 6-31 ilustra los componentes de una
típica línea de gas en un sistema de doble gas,
de transferencia automática (gas natural y LPG).
Los sistemas de un solo gas (gas natural o LPG)
usan las porciones anotadas de los componentes
en esta ilustración. No se muestra el vaporizador
de LPG suministrado con los generadores de
Cummins Power Generation equipados para el
succionado líquido de LPG (motor montado solo
en exteriores). Los reguladores de presión de
servicio, los filtros de gas seco y las válvulas de
cerrado manual son suministrados generalmente
por el instalador, pero son accesorios que están
disponibles en Cummins Power Generation.

Diseño de Sistema de Combustible en Sitio

Se debe considerar lo siguiente cuando se instala
un sistema de gas natural o de LPG:

· El diseño del sistema de suministro de
combustible gaseoso, los materiales,
componentes, fabricación, ensamble,
instalación, pruebas, inspección, operación y
mantenimiento deben cumplir con todos los
códigos aplicables
19
.



19
En Norte América son típicos los estándares NFPA no. 37, 54 y 58.


























· El trazado y tamaño de la tubería de gas debe
ser adecuada para manejar el volumen de gas
requerido por el generador y todos los demás
equipos como calderas de calentamiento del
edificio suministrados por la misma fuente. El
flujo de carga completa de gas (vea la hoja de
especificaciones del generador recomendado)
debe estar disponible a no menos de la
presión requerida de suministro, típicamente
de 5 a 10 pulgs. WC (columna de agua),
dependiendo del modelo. LA determinación
final de las tuberías debe, sin embargo,
basarse en el método de la autoridad que
tenga jurisdicción (vea NFPA no. 54).
· La mayoría de las instalaciones requerirán un
regulador de presión de gas. La presión de
suministro de gas no debe exceder 13.8 o 20
pulgs. WC en la entrada del generador
dependiendo del modelo. Dependiendo de la
presión de distribución del gas, a menudo se
requerirá más de una etapa de regulación de
presión. Las tuberías de alta presión no están
permitidas dentro de los edificios, (5 psig para
gas natural y 20 psig para LPG a menos que
las autoridades con jurisdicción las permitan).
Los reguladores de presión de gas deben
ventilarse hacia exteriores de acuerdo al
código.

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6 DISEÑO MECANICO


125

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


126
· El regulador de presión instalado en la línea de
suministro en la fuente de gas para
aplicaciones de generador nunca debe ser un
regulador “piloto”. Un regulador “piloto” es del
tipo donde el regulador requiere una línea de
presión de la carcasa del regulador a la
tubería de gas flujo-abajo para “sentir” cuando
ha caído la presión de la línea. Los
reguladores piloto no trabajan porque el
tiempo de respuesta es inaceptable
comparado con los cambios instantáneos
grandes de las demandas del generador.
· Se debe usar manguera flexible aprobada para
las conexiones en el motor para absorber la
vibración y el movimiento del generador.
· La mayoría de los códigos requieren válvulas
de cerrado manuales y eléctricas (operadas
por batería) antes de las mangueras flexibles.
La válvula manual debe ser del tipo indicador.
· Se debe instalar un filtro de combustible seco
en cada línea como se muestra en la Figura 6-
31 para proteger los sensibles componentes
de los reguladores y los orificios flujo-abajo de
substancias dañinas que se transporten por el
flujo de gas (oxido etc.).
· Se debe dedicar un sistema de suministro de
gas LP para el sistema de emergencia si este
es el combustible alternativo requerido.
· En los generadores de Cummins Power
Generation equipados para succión de gas LP
liquido, se instala de fábrica un vaporizador
de LPG calentado por el refrigerante del motor.
Puesto que no se permite tubería de gas de
alta presión (más de 20 psig) dentro de los
edificios, los generadores equipados con
succión de LPG líquido no se deben instalar
dentro de edificios. (hay casetas de intemperie
disponibles para la mayoría de los
generadores de LPG).
· El rango de vaporización en un tanque de LPG
depende de la temperatura externa, a menos
que el tanque esté equipado con un calentador
y de la cantidad de gas en el tanque. Aún en
días fríos el aire caliente calienta y vaporiza el
LPG (mayormente por la superficie húmeda
del tanque) cuando la temperatura es más alta
que la temperatura del LPG. El succionar
vapor, causa que la temperatura y presión del
tanque bajen. (A -37°F [ -38°C] el LPG tiene
presión de vapor cero.) A menos que haya
suficiente combustible y calor disponibles, el
funcionamiento del generador hará que el
rango de vaporización caiga por debajo de lo
que se requiere para que éste continúe
funcionando correctamente.




Cálculos de Sistema de Combustible
Gaseoso, Presión de Combustible.

Tamaño del Tanque:
Use la Figura 6-32 como
referencia rápida para la definición del tamaño
del tanque de LPG con la base de la mas baja
temperatura esperada. Por ejemplo, en un día de
40°F, la succión a 1000 ft
3
requiere un tanque de
2000 galones lleno cuando menos a la mitad.
Nota: en muchos casos la cantidad de
combustible requerido para la vaporización
apropiada es mucho más grande que la
requerida por el número de horas de operación
estipuladas por el código.

Por ejemplo, en una aplicación de Clase 6 NFPA
110, debe haber suficiente combustible para que
el generador funcione durante 6 horas antes de
rellenar el tanque. El LPG da aproximadamente
36.5 pies cúbicos de gas por galón de líquido, Si
el rango de succión del generador es de 1000
ft
3
/hr:

En este caso, el tanque debe ser de un tamaño
para cuando menos de 2000 galones basados en
la temperatura esperada mas que en el
combustible consumido en 6 horas (164
galones).

Tamaño de la Tubería:
La definición de tamaño
de la tubería de gas para el suministro apropiado
de combustible en cuanto a presión y flujo, puede
ser algo complejo. Sin embargo, un método
simplificado, así como con todas las otras
tuberías de escape y refrigerante, es convertir
todas las conexiones, válvulas etc. a longitudes
equivalentes de tubería del diámetro a
considerar. El total de la longitud equivalente se
puede entonces relacionar a la capacidad de
flujo.

La Tabla 6 -3 Longitudes Equivalentes de
Tubería, Conexiones y Válvulas de Gas aplica
para tubería de gas así como para líquido. Las
Tablas de la 6-10 a la 6-14 muestran la
capacidad máxima de gas para la equivalencia
en longitud diferentes tamaños de tubería. Las
tablas 6-10 a 6-14 se reproducen del NFPA 54-
2002, Código Nacional de Gas, y están
seleccionadas considerando los requerimientos
generales de operación de sistemas de
combustible para generadores. Se incluyen
tablas para gas natural, succión de propano
líquido y vapor de propano bajo condiciones
específicas. Consulte NFPA 54 u otros códigos
aplicables para otras condiciones de operación u

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6 DISEÑO MECANICO


127
otros requerimientos de instalación de sistemas
de combustible.

Un cálculo del tamaño mínimo de la tubería es
bastante sencillo:

· Haga una lista de todas las conexiones y
válvulas del sistema propuesto y sume sus
longitudes equivalentes usando la tabla.
· A este total, sume las longitudes de tubería
recta para llegar a una longitud total
equivalente.
· Escoja la tabla apropiada basado en el
sistema de combustible.












































· Obtenga los requerimientos máximos de
combustible para el(los) generador(es)
generador, Convierta a ft
3
/hr como sea
necesario (tenga en mente el contenido de
BTU como se planteó anteriormente en esta
sección).
· Ubique la longitud equivalente de tubería (o la
longitud equivalente más grande siguiente) en
la columna de la izquierda. Busque por las
columnas hasta donde el número sea tan o
mas grande que la longitud equivalente
calculada anteriormente. En la parte alta de la
columna está el tamaño mínimo nominal de la
tubería requerido por el sistema.

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128




























































































20























20
Reimpresa con permiso de NFPA 54-2002, Código Nacional de Gas
Combustible, Derechos Reservados © 2002, Asociación Nacional de
Protección Contra Fuego, Quincy, MA 02169. Este material no es la
posición completa oficial de NFPA en el tema de referencia, el cual está
representado solamente por el estándar completo.

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Reimpresa con permiso de NFPA 54-2002, Código Nacional de Gas
Combustible, Derechos Reservados © 2002, Asociación Nacional de
Protección Contra Fuego, Quincy, MA 02169. Este material no es la
posición completa oficial de NFPA en el tema de referencia, el cual está
representado solamente por el estándar completo.

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Reimpresa con permiso de NFPA 54-2002, Código Nacional de Gas
Combustible, Derechos Reservados © 2002, Asociación Nacional de
Protección Contra Fuego, Quincy, MA 02169. Este material no es la
posición completa oficial de NFPA en el tema de referencia, el cual está
representado solamente por el estándar completo.

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Reimpresa con permiso de NFPA 54-2002, Código Nacional de Gas
Combustible, Derechos Reservados © 2002, Asociación Nacional de
Protección Contra Fuego, Quincy, MA 02169. Este material no es la
posición completa oficial de NFPA en el tema de referencia, el cual está
representado solamente por el estándar completo.

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132





































Reducción de Ruido en
Aplicaciones de Generador

La ciencia del Ruido

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

Las regulaciones de sonido se escriben
generalmente en términos de “decibeles escala
A” o dB(A). La “A” denota que la escala ha sido
“ajustada” para aproximarla a como una persona
percibe la intensidad del sonido. La intensidad
depende del nivel de presión de sonido
(amplitud) y frecuencia. La Figura 6-33 muestra
los niveles de sonido típicos asociados con varios
ruidos ambiente y fuentes de ruido.





































Es preferible medir datos de nivel de sonido
precisos y significativos en un “sitio de campo”
para obtener datos de ruido. Un “campo libre” a
diferencia de un “campo de reverberación”, es un
campo de sonido en donde los efectos de
obstáculos o límites al sonido en ese campo son
inexistentes. (Generalmente esto significa que
estas barreras están lejos, no reflejan hacia el
área de prueba y/o están cubiertas por con
materiales de absorción de sonido apropiados.)
La medición precisa de sonido es también
requiere que se ubique el micrófono fuera del
“campo cercano”. El “campo cercano” se define
como la región dentro de una longitud de onda, o
dos veces la dimensión de la fuente mas grande
de ruido, lo que sea más grande. Las mediciones
de ruido para regulaciones comunitarias no se
deben hacer en el campo cercano. Las
especificaciones de ruido del ingeniero deben
exigir mediciones de presión de sonido en campo
libre, 7 metros (21 pies) o más.

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6 DISEÑO MECANICO


133
Las mediciones de ruido se deben hacer usando
un medidor de nivel de sonido y un analizador de
banda de octavo para un análisis mas detallado
por los consultores acústicos. Los micrófonos se
ponen en un círculo de 7 metros (21 pies) de
radio centrado en el generador, distancia
suficiente para este tipo y tamaño de equipo.
Consulte las hojas de datos de Desempeño de
Sonido en el software Power Sistems Suite para
datos acerca de los productos de Cummins
Power Generation.
















































Niveles de Sonido Aditivos:
El nivel de sonido en
una ubicación dada es la suma de niveles de
ruido de todas las fuentes, incluyendo fuentes
reflejantes. Por ejemplo, el nivel de ruido en un
punto de un campo libre equidistante de de dos
generadores idénticos, es el doble cuando ambos
generadores están funcionando. Una duplicación
de el nivel de ruido representado es un
incremento de aproximadamente 3 dB(A). En
este caso, si el nivel de ruido de cualquier
generador es de 93 dB(A), esperaría uno un nivel
de 93 dB(A) cuando ambos están funcionando.

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134
























Se puede usar la Figura 6-34 como sigue para
estimar el nivel de ruido de fuentes múltiples de
ruido:

1. Encuentre la diferencia en dB(A) entre
dos fuentes (las que sean). Localice el
valor en la escala horizontal como lo
muestra la flecha vertical, vaya hacia
arriba a la curva y sobre la escala vertical
como lo muestra la flecha horizontal.
Sume este valor al valor de dB(A) más
alto de los dos.
2. Repita el paso 1 entre le valor que se
acaba de determinar y el valor siguiente.
Repita el proceso hasta que se hayan
hecho todas las fuentes.

Por ejemplo, para sumar 89 dB(A), 90.5 dB(A) y
92 dB(A):

-Reste 90.5 dB(A) de 92 dB(A) para una
diferencia de 1.5 dB(A). Como lo muestran las
flechas en la Figura 6-34, correspondiente a la
diferencia de 1.5 dB(A) es el valor de 2.3 dB(A),
el cual debe sumarse a 92 dB(A) para un nuevo
valor de 94.3 dB(A).
-De la misma forma reste 89 dB(A) del nuevo
valor de 94.3 dB(A) para una diferencia de 5.3
dB(A).
-Finalmente sume el valor correspondiente de 1.1
dB(A) a 94.5 dB(A) para un total de 95.6 dB(A).

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


























Efecto de la Distancia: En un “campo libre”, el
nivel de sonido decrece al incrementarse la
distancia. Si, por ejemplo, se toma una segunda
medición al doble de la distancia de la fuente, la
segunda medición será aproximada mente 6
dB(A) menos que la primera (cuatro veces
menor). Si la distancia se corta a la mitad, la
segunda medición será aproximadamente 6
dB(A) mas alta (cuatro veces mayor). Para el
caso más general, si se conoce el nivel de
presión de sonido (SPL1) de una fuente a
distancia d1, el nivel de presión de sonido (SPL2)
a d2 se puede encontrar como sigue:
Por ejemplo, si el nivel de presión de sonido
(SPL1) a 21 metros (d1) es de 100 dB(A), a 7
metros (d2) el nivel de presión de sonido (SPL2)
será:

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


135






























Para aplicar la formula de distancia (arriba) a los
datos de generador publicados por Cummins
Power Generation, el nivel de ruido de fondo
debe ser de al menos 10 dB(A) por debajo del
nivel de ruido del generador y la instalación debe
aproximar un ambiente de campo libre.

Se puede usar la Figura 6 -35 como una
alternativa a la fórmula para estimar el nivel de
sonido a diferentes distancias, como un límite de
propiedad. Por ejemplo, como lo muestran las
flechas punteadas, si el rango de ruido de la hoja
de especificaciones del generador recomendado
es 95 dB(A) (a 7 metros), el nivel de ruido a 100
metros será de aproximadamente 72 dB(A). Para
usar la Figura 6-35, trace una línea paralela a las
líneas inclinadas del valor dB(A) conocido en la
línea de la escala vertical para la distancia
específica. Luego trace una línea horizontal hasta
la escala vertical y lea el nuevo valor dB(A).







































Ruido del Generador

Las aplicaciones de generador son susceptibles
a problemas asociados con niveles de ruido
debido a los altos niveles de de ruido producidos
por la operación de generadores. Se han
aprobado códigos y estándares para proteger a
dueños o usuarios de propiedades, de altos
niveles de ruido de otras propiedades.

En general, los niveles requeridos de ruido en
límites de propiedad, están en los bajos 60s o en
los altos 50s, (dependiendo de la hora del día),
mientras que los niveles no tratados de ruido de
generador pueden aproximar los 100 dB(A). El
ruido del generador se puede amplificar por las
condiciones del sitio, o el ruido ambiente
existente en el sitio podría prohibir que el
generador cumpla con los niveles de desempeño
requeridos. (Para poder medir precisamente los
niveles de ruido de cualquier fuente, la fuente de
ruido debe ser mas de 10 dB(A) mas sonora que
el ambiente alrededor de ella.)

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


136

El nivel de ruido producido por un generador en
un límite de propiedad es predecible si el
generador está instalado en un ambiente de
campo libre. En un ambiente de campo libre, no
hay paredes que reflejen y magnifiquen el ruido
producido por el generador, y el nivel de ruido
sigue la regla de “6 dB(A) de reducción por el
doble de la distancia”. Si el límite de propiedad
está dentro del campo cercano de un generador,
el nivel de ruido podría no ser predecible. Un
ambiente de campo cercano es cualquier
medición tomada dentro del doble de la
dimensión más grande de la fuente de ruido.

Las paredes reflejantes y otras superficies duras
magnifican el nivel de rudo percibido por el
receptor. Por ejemplo, si un generador es
ubicado junto a una pared de superficie dura, el
nivel de ruido perpendicular a la pared será de
aproximadamente el doble de potencia de sonido
esperada del generador en un ambiente de
campo libre (esto es, en generador operando con
un nivel de 68 dB(A) mediría 71 dB(A) junto a un
muro reflejante). El poner el generador en una
esquina magnifica aún más el nivel de ruido
percibido.

Vea la sección tabla 2 -2 para datos de ruido
exterior representativo.

Reduciendo el Ruido Transmitido por a
Estructura

Las estructuras vibratorias crean ondas de
presión de sonido (ruido) en el aire que las rodea.
Las conexiones a un generador pueden causar
vibraciones en la estructura del edificio creando
ruido. Típicamente estas incluyen las anclas del
patín, el ducto de descarga de aire del radiador,
la tubería de escape, la tubería de refrigerante,
las líneas de combustible y el conduit del
cableado. También, las paredes de la caseta del
generador pueden vibrar y causar ruido. La
Figura 6-1 muestra formas de minimizar el ruido
transmitido a la estructura con aislamiento
apropiado de vibración.

Montar un generador en aisladores de vibración
de tipo de resorte, efectivamente reduce la
transmisión de la vibración. La práctica del
aislamiento de vibraciones se describe al
principio de este capítulo.







Las conexiones flexibles a la tubería de escape,
ducto de aire, línea de combustible, tubería de
refrigerante (sistemas de radiador o de
intercambiador de calor remotos) y el conduit de
cableado, efectivamente reducen la transmisión
de la vibración, Todas las aplicaciones de
generador requieren el uso de conexiones
flexibles al generador.

Reduciendo el Ruido Transmitido por el Aire

El ruido por el aire tiene una característica
direccional y es generalmente mas aparente en
la parte alta del rango de frecuencia.

· El tratamiento más simple es el dirigir el ruido,
tal como la salida de aire del radiador o el
escape, lejos de los receptores. Por ejemplo.
Apunte el ruido hacia arriba verticalmente para
que la gente a nivel de piso no esté en la ruta
del ruido.
· Las barreras de línea de visión también son
efectivas para bloquear el ruido. Las barreras
hechas con materiales de alta masa como el
concreto, bloque de cemento relleno o ladrillo
son mejores. Tenga cuidado de eliminar el
camino del sonido a través de aberturas en las
puertas o puntos de acceso al cuarto (o
caseta) del escape, combustible o cableado
eléctrico.
· Hay materiales acústicos absorbentes de ruido
disponibles para forrar los ductos de aire, y
cubrir paredes y techos. También, hacer que el
ruido viaje por una vuelta de 90° en un ducto
reduce el ruido de alta frecuencia. Dirigir el
ruido hacia una pared cubierta con material
absorbente de ruido puede ser muy efectivo.
La fibra de vidrio o esponja pueden ser
apropiados, basadas en factores como costo,
disponibilidad, densidad, retardo de flama,
resistencia a la abrasión, estética y facilidad de
limpieza. Se debe tener cuidado de
seleccionar material que sea resistente a los
efectos del aceite y otros contaminantes del
motor.
· Una caseta de bloque de concreto es una
excelente barrera para todo el ruido. Los
bloques se pueden llenar de arena para
incrementar la masa del muro e incrementar la
atenuación del ruido.
· Los arreglos de radiador remoto se pueden
usar para limitar el flujo del aire y para mover
la fuente del ventilador de radiador a una
ubicación en la que el ruido pueda ser menos
molesto para los receptores, Las instalaciones
de radiador remoto se pueden instalar con
ventiladores de baja velocidad para minimizar
el ruido del conjunto.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


137

Casetas (Cabinas) Atenuadas al Ruido

Los generadores que se instalan en exteriores se
pueden proveer de casetas con atenuadoras de
ruido. Estas casetas, forman “cuarto” alrededor
del generador y pueden ser muy efectivas en la
reducción de ruido producido por la máquina.

En general el precio de la caseta está
directamente relacionado con el nivel de
atenuación requerido. Así que mientras más alto
sea el nivel de atenuación requerido, mas alto
será el costo de la caseta. No es poco común
que los costos de las casetas se acerquen al
costo del generador que protegen.

Se debe reconocer también que puede haber un
precio a pagar en términos del desempeño del
generador al usar niveles muy a ltos de
atenuación. Pruebe cuidadosamente los
generadores atenuados contra ruido en cuanto a
ventilación adecuada y desempeño en su
habilidad de llevar cargas.

Nota: tenga cuidado de que cuando compare los
rangos de sistema de enfriamiento, el rango esté
basado en temperatura ambiente y no en aire al
radiador. Un rango de aire al radiador restringe la
temperatura del aire que fluye al radiador y no da
lugar al incremento de temperatura del aire
debido a la energía calorífica del motor y
alternador. Los sistemas de rango a temperatura
ambiente toman en cuenta este incremento de
temperatura en su capacidad de enfriamiento.

Desempeño del Silenciador de Escape

Los generadores casi siempre están provistos de
un silenciador de escape (mofle) para limitar el
ruido del escape de la máquina. Los
silenciadores existen en una gran variedad de
tipos, formas físicas y materiales.

Los silenciadores están generalmente agrupados
en silenciadores de cámara o de espiral. Los de
cámara se pueden diseñar para que sean más
efectivos, pero los de espiral a menudo son más
pequeños y pueden tener un desempeño
adecuado para la aplicación.

Los silenciadores se pueden construir de acero
rolado u de acero inoxidable. Los silenciadores
de acero rolado son as económicos, pero más
susceptibles a la corrosión que los de acero
inoxidable. Para aplicaciones en donde el
silenciador está montado en interiores y
protegido por aislamiento para limitar el rechazo
de calor, hay muy poca ventaja en que sean de
acero inoxidable.
Los silenciadores se pueden obtener en las
siguientes configuraciones:

· Entrada por un extremo y salida por el otro,
probablemente la configuración más común.
· Entrada lateral y salida por un extremo, usada
para ayudar a limitar los requerimientos de
altura de techo en un generador.
· Entrada doble lateral y salida por un extremo,
usado en motores con cilindros en “V” para
eliminar la necesidad de un múltiple de escape
y minimizar los requerimientos de altura de
techo.

Los silenciadores están disponibles en diferentes
“grados” de atenuación de ruido comúnmente
llamados “industrial”, “residencial” y “crítico”. Note
que el ruido de un generador podría no ser la
fuente de ruido mas molesta de la máquina, Si el
ruido mecánico es significativamente más grande
que el ruido del escape, la selección de un
silenciador de alta eficiencia no mejorará el nivel
de ruido presente en el sitio.

En general, mientras más efectivo es el
silenciador en reducir el nivel de ruido del
escape, mas alto es el nivel de restricción en el
escape del motor. Para sistemas de escape muy
largos, la tubería misma proveerá algún nivel de
atenuación.

Atenuación Típica de Silenciadores
Silenciadores Industriales 12-18 dB(A)
Silenciadores Residenciales 18-25 dB(A)
Silenciadores Críticos 25-35 dB(A)

Protección Contra Incendios

El diseño, selección e instalación de sistemas
contra incendio está mucho mas allá del espectro
de este manual debido al amplio rango de
factores a considerar, tales como ocupación del
edificio, códigos y la eficacia de diferentes
sistemas contra incendio. Considere sin
embargo:

· El sistema de protección contra incendios
debe cumplir con los requerimientos de la
autoridad que tenga jurisdicción, tal como el
inspector de construcción, jefe de bomberos o
asegurador.
· Los generadores usados para potencia de
emergencia deben estar protegidos del fuego
por ubicación o por medio del uso de
construcción resistente al fuego en el cuarto
del generador. En algunos lugares, la

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


138
construcción del cuarto del generador para
instalaciones que son consideradas como de
seguridad de vida, deben tener un rango de
resistencia al fuego de 2 horas
24
,
25
. Algunos
lugares también requieren protección de fuego
de alimentación. Considere el uso de puertas
automáticas contra incendio o amortiguadores
en el cuarto del generador.

El cuarto del generador debe estar ventilado
adecuadamente par prevenir la acumulación de
gases de escape del motor o de gases
inflamables del suministro de combustible.

· El cuarto del generador no debe usarse para
propósitos de almacenaje.
· Los cuartos de generador no deben
clasificarse como ubicaciones peligrosas
(como lo define NEC) solamente por la razón
del combustible.
· La autoridad con jurisdicción, generalmente
clasificará al generador como un aparato de
bajo calor cuando se use en periodos breves e
infrecuentes, aún cuando la temperatura
podría exceder los 1000°F (358°C). Donde la
temperatura exceda 1000°F (358°C), algunos
motores diesel y la mayoría de los de gas se
clasificarán como aparatos de alto calor y
podrán requerir sistemas de escape de rango
de 1400°F (760°C) de operación. Consulte al
fabricante del motor para información acerca
de temperaturas de escape.
· La autoridad con jurisdicción podría especificar
la cantidad, tipo y tamaños de extinguidores
portátiles requeridos para el cuarto del
generador.
· Una estación manual de paro de emergencia
afuera del cuarto del generador en una
carcasa externa facilitará el paro del generador
en caso de un incendio u otro tipo de
emergencia.
· Los sistemas de combustible típicos están
limitados a 660 galones (2498 litros) dentro de
un edificio. Sin embargo, la autoridad con
jurisdicción podría exigir muchas mas
restricciones en la cantidad de combustible
que se pueda almacenar dentro de un edificio.
También, se pueden hacer excepciones para
usar cantidades mas grandes de combustible
en el cuarto del generador, especialmente si el


24
NOTA DE CODIGO: En los Estados Unidos, NFPA110 requiere que los
generadores usados en sistemas de emergencia de Nivel 1 estén
instalados en un cuarto con un rango de resistencia al fuego de dos horas.
Otros sistemas de emergencia requieren tener rangos de 1 hora de
resistencia al fuego.
25
NOTA DE CODIGO: En Canadá, CSA282-2000 requiere que un cuarto
con un rango de resistencia al fuego de una hora proteja los generadores
de potencia de emergencia que se instalen en edificios.
cuarto del generador tiene sistemas contra
incendio diseñados correctamente.
· Los tanques de combustible ubicados dentro
de edificios y arriba del piso más bajo o
sótano, deben estar rodeados por un “dique”
de acuerdo a los estándares de NFPA y las
regulaciones ambientales.
· El generador debe ejercitarse periódicamente
como se recomienda hasta cuando menos
30% de su carga hasta que alcance
temperaturas de operación estables. También
debe funcionar bajo casi carga completa
cuando menos una vez al año para evitar que
se acumule el combustible en el sistema de
escape.

Diseño del Cuarto de Equipo

Consideraciones Generales

Los generadores se deben instalar de acuerdo
a las instrucciones suministradas por el
fabricante, y en cumplimiento de los códigos y
estándares aplicables.

Guías generales para el diseño del cuarto:

· La mayoría de los generadores requerirán
acceso de servicio por ambos lados del
motor, así como acceso a la orilla del
control/alternador. Los códigos eléctricos
podrían especificar un espacio de trabajo
específico para equipo eléctrico, pero en
general permiten un espacio igual al ancho
del generador en ambos lados y atrás.
· La ubicación del sistema de combustible o los
componentes de distribución eléctrica
podrían requerir espacio de trabajo adicional.
Vea los requerimientos del sistema de
combustible en esta sección para más
información al respecto.
· Debe haber un acceso al cuarto del
generador (o una carcasa externa) que
permita que el componente mas grande del
equipo pueda ser desmontado (usualmente el
motor). El acceso puede ser a través de
puertas amplias, o por medio de persianas de
aire removibles. Un diseño ideal es el que
permite que el generador se instale como un
paquete dentro del cuarto de equipo.

Instalaciones en el Techo
: Con más presión en el
costo de construcción, está haciéndose más
común instalar los generadores en los techos.
Estas instalaciones pueden lograrse
exitosamente si la estructura del edificio puede
soportar el peso del generador y su equipo

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

6 DISEÑO MECANICO


139
asociado. Las ventajas y desventajas generales
de estas instalaciones son:

INSTALACIONES EN EL TECHO

Ventajas

· Aire de ventilación ilimitado para el sistema.
· Muy poco o nada de ductería de ventilación.
· Sistemas de escape cortos.
· Menos problemas de ruido (podrían todavía
necesitar una caseta atenuadora de ruido).
· Menos limitaciones de espacio.
· El generador está aislado del servicio normal
para mejor confiabilidad.

Desventajas

· Podría requerirse el reforzamiento de la
estructura del techo para soportar el peso del
generador.
· Mover el equipo al techo podría ser costoso
(grúa o des-ensamble)
· Restricciones de código.
· Corridas mas largas para el cableado



































· Almacenaje limitado de combustible cerca del
generador. E l suministro de combustible (y
posiblemente el retorno) deben correr por el
edificio.
· Mayor dificultad para dar servicio al generador.

Nota: Aún si el generador se monta en el techo,
se debe tener cuidado con el escape del motor
para evitar la contaminación de los ductos de aire
de entrada al edificio o propiedades circundantes.
Vea las Guías Generales de Ventilación en esta
sección para más información.

Se recomienda que los generadores que tengan
limitaciones en el acceso de servicio estén
provistos con una conexión para un banco de
carga dentro del sistema de distribución del
edificio. Esto permitirá que la conexión temporal
de bancos de carga en ubicaciones
convenientes. De otra manera, la dificultad de
conectar un banco de carga puede dificultar o
hasta prohibir el probado adecuado del
generador.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


140
7 APENDICE
A. Definiendo el Tamaño del Generador con
GenSize™
Generalidades
GenSize™ es un software de aplicación
(disponible en el CD Power Suite de Cummins
Power Generation) para definir el tamaño
adecuado (capacidad) de los generadores para
aplicaciones de emergencia o primarias. Toda la
información necesaria para ordenar la
configuración correcta de generador de su
distribuidor local está incluida en la
recomendación preparada por el software.
En la biblioteca CD que acompaña el CD de
Power Suite, también se puede ver e imprimir
información necesaria de productos para diseñar
y completar apropiadamente su sistema de
potencia. La información en el CD Biblioteca
incluye: hojas de especificación de generador,
información de soporte técnico (datos del
alternador, datos de emisiones del generador,
datos acústicos del generador, sumarios de las
pruebas de los generadores prototipo) y dibujos
clave (contornos, esquemáticos, diagramas de
cableado y dibujos de instalación de accesorios).
Con GenSize UD. Puede crear, guardar,
recuperar, modificar y eliminar información dentro
de un proyecto. Se puede copiar y pegar
información cargada dentro o entre los múltiples
proyectos. GenSize maneja la mayoría de los
tipos de carga incluyendo diferentes tipos de
iluminación, HVAC, carga de baterías, UPSs,
motores, bombas contra incendios y cargas en
general. Tiene disponible un área de cargas
definida por el usuario para introducir las
características de una carga en especial.
GenSize maneja correctamente cargas de
soldadura, cíclicas y de imagen médica (donde
los picos de carga ocurren después de que todas
las demás cargas han sido arrancadas y no
durante la secuencia de arranque misma).
NOTA: Cuando se usa GenSize como la base
para definir el tamaño de un generador de otro
fabricante que no sea Cummins Power
Generation, tenga en cuanta que los generadores
de la competencia que son del mismo rango de
kW podrían no ser apropiados para una
aplicación dada debido a diferencias en
desempeño. El diseñador del sistema puede
minimizar el riesgo en esta situación,
especificando un alternador con una elevación de
temperatura similar, un alternador con reactancia
sub-transición por unidad, armónicos y
desempeño de respuesta de transición de
gobernador.

Además de ser una herramienta pa r ver la
información del desempeño de los generadores,
GenSize incluye una interfase gráfica fácil de
usar para introducir información acerca de las
cargas del generador, los pasos de la secuencia
de arranque de las cargas y parámetros para el
generador mismo. Aunque no hay un manual
separado para GenSize, su Ayuda sensible al
contexto debe ser suficiente para correr la
aplicación.

Aplicaciones:
Hay cuatro aplicaciones dentro de
Power Suite: GenSize, Library, GenCalc y
GenSpec.

En GenSize, el proyecto completo se muestra del
lado izquierdo, mientras que el lado derecho
muestra los contenidos de cualquier nodo
seleccionado del lado derecho. Este es el
corazón de la aplicación donde se introducen y
definen las cargas y su secuencia.

La aplicación Library (Biblioteca) permite que el
usuario explore las especificaciones del producto
y datos, dibujos de aplicación, y otra información
pertinente, y que la incorpore en un reporte de
datos. La biblioteca se accede desde un CD de
contenidos de Biblioteca. Este CD s e puede
copiar al disco duro de su PC para su
conveniencia.

La aplicación GenCalc incluye un Calculador de
Curva de Decremento para alternadores usados
en los generadores de Cummins. La aplicación
esta diseñada para incluir varias aplicaciones
futuras de asistencia en el diseño de sistemas de
escape y de combustible, así como otras facetas
de los sistemas de potencia.

La aplicación GenSpec contiene una selección
de documentos en Word con especificaciones de
muestra para generadores, equipo de
paralelismo e interruptores de transferencia. Se
puede encontrar mayor información acerca de
estas aplicaciones en el área de Ayuda de
GenSize.

Instalando Power Suite:
Inserte el CD de Power
Suite en el drive de CD-ROM y siga las

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


141
instrucciones de instalación en la pantalla, o
seleccione Ejecutar del escritorio de Windows,
seleccione CD-ROM y corra Setup.exe. El
software GenSize está diseñado para funcionar
en un ambiente operativo Windows NT, 95, 98 o
2000. La función de búsqueda del CD Library
está optimizada par Internet Explorer 5.0 y Adobe
Acrobat 4.0 (incluida en el CD). Después de que
la instalación está completa, aparecerá una
nueva ventana de diálogo “Seleccione Proyecto
Nuevo”.

Parámetros del Proyecto

El primer paso en la definición del tamaño y
selección de un generador es establecer
parámetros para el proyecto. Cuando menos, el
generador debe tener el tamaño para suministrar
la carga mayor de arranque y requerimientos de
funcionamiento estable del equipo conectado a la
carga.

Para marcar los parámetros de default,
seleccione Proyectos de la barra de herramientas
superior, después Parámetros de Default del
Nuevo Proyecto al final del menú que aparece.
La ventana de diálogo que aparece, Figura 7-1
































Muestra los Nuevos Parámetros del Proyecto que
se aplican a todos los proyectos nuevos y
pueden ser alterados para satisfacer sus
preferencias. Los parámetros de proyecto para
un proyecto sencillo o existente se pueden
cambiar sin alterar los parámetros de default,
resaltando el nombre del proyecto y
seleccionando Proyectos, Editar y luego la
pestaña de parámetros.

Aquí sigue una explicación de los parámetros de
proyecto y las entradas de default mostradas en
la ventana de diálogo.

Número de Generadores Funcionando en
Paralelo: El valor de default es 1. Si el total de la
carga es más grande que la capacidad de un
generador solo, inserte 2, 3 o mas como se
necesite. Si el total de la carga está arriba de
1000 kW, podría ser ventajoso poner
generadores en paralelo para una más alta
confiabilidad y flexibilidad de operación. Sin
embargo, cuando la carga total es de 300 kW o
menos, generalmente no es efectivo para los
costos poner generadores en paralelo, aunque si
es técnicamente posible.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


142
Capacidad/Carga mínima del Generador: Hacer
funcionar un generador con una carga ligera
puede causar daños en el motor y confiabilidad
reducida del generador. Cummins Power
Generation no recomienda hacer funcionar los
generadores a menos de 30% de su capacidad
de carga de rango, esta es la posición de default
en GenSize. Se deben usar bancos de carga
para suplementar las cargas regulares cuando
las cargas caen por debajo del valor
recomendado. Un generador no debe funcionar a
menos de 10% de su capacidad de carga de
rango d urante ningún periodo extendido de
tiempo.

Máxima Caída de Voltaje (Arranque y Pico):
Al
reducirse la caída máxima de voltaje durante el
arranque inicial, o cuando las cargas ciclan bajo
controles automáticos o tienen altos impactos de
pico, el tamaño del generador recomendado
aumenta. El escoger una caída de voltaje
permisible más baja resulta en un generador
recomendado más grande. Sin embargo, poner
caídas de voltaje permisible de más de 40%
puede causar fallas e los relevadores y
contactores. La Caída Máxima de Voltaje por
default en GenSize es de 35%.

Caída de Frecuencia Máxima:
Al reducirse la
caída máxima de frecuencia, se incrementa el
tamaño del generador recomendado. Puesto que
un generador es una fuente de potencia limitada
(al contrario de una red pública) ocurrirán
excursiones de voltaje y frecuencia durante los
eventos de transición de carga. El generador
debe tener el tamaño par limitar estas
excursiones a un nivel aceptable para el
desempeño correcto de la carga. El default
máximo de Caída de Frecuencia en GenSize es
de 10%. Este número podría tener que ser
ajustado mas hacia abajo cuando se de potencia
a cargas sensibles a la frecuencia, como
sistemas UPS. Consulte con el fabricante de las
UPSs para mayor información acerca de la
sensibilidad de las UPSs a las excursiones de
frecuencia cuando operan desde un generador
de emergencia.

Altitud y Temperatura Ambiente:
Basado en
ubicación geográfica, el tamaño de generador
que el software recomienda puede incrementarse
para un nivel dado de des empeño al
incrementarse la temperatura ambiente o altitud.
Los valores de default son una altitud de 500 pies
(152 metros) y la temperatura ambiente 77°F
(25°C).



Atenuación de Sonido:
La posición de default es
Ninguno. Sin embargo, se puede seleccionar un
generador Quiet Site. Las unidades Quiet Site
incluyen silenciadores de escape especiales, una
caseta de metal con aislamiento atenuante de
sonido, y/o amortiguadores de admisión y
descarga. No todos los modelos se encuentran
disponibles en configuración Quiet Site. Cuando
se seleccione Atenuación de Sonido, las
recomendaciones de generador de GenSize se
limitarán a los paquetes opcionales estándar
disponibles de fábrica. Consulte a su distribuidor
local para otras necesidades de atenuación.

Elevación d e Temperatura Máxima del
Alternador: Una máxima elevación de
temperatura sobre la temperatura ambiente de
104°F (40°C) se puede especificar para los
devanados del alternador. GenSize recomendará
combinaciones de alternador-motor que limiten la
elevación de temperatura del alternador a la
temperatura especificada cuando de potencia a
las cargas especificadas conectadas. Puede ser
deseable usar alternadores de menor elevación
de temperatura en aplicaciones que contengan
cargas no-lineales significativas, donde se
requiera mejor arranque de motor o en
aplicaciones de trabajo primario. El ajuste default
es de 125°C. Note que cuando UD. Selecciona
una elevación de temperatura de alternador mas
baja, se incrementará el tamaño del generador
para acomodar un alternador mas grande.

Combustible:
El combustible de default es diesel.
Otras opciones disponibles son Gas Natural y
Gas Líquido Propano. Hay una selección
“Cualquier Combustible” que permite que
GenSize compare el desempeño de todos los
tipos disponibles de combustible.

Para requerimientos de gas arriba de
aproximadamente 150/140 kW, consulte a su
distribuidor.

Frecuencia:
Especifique la frecuencia requerida
de operación. Los generadores están
configurados para ya sea 50 o 60 Hz. El valor de
default es de 60 Hz.

Fase: Seleccione generador monofásico o
trifásico. El valor de default es trifásico. Si se
selecciona monofásico se limitará el número de
modelos disponibles, puesto que los generadores
más grandes no tienen alternadores
monofásicos. La selección de default trifásica

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


143
permite cargas monofásicas, pero GenSize
asume que las cargas monofásicas estarán
balaceadas a través de las tres fases.

Trabajo: GenSize hace una recomendación
basada en el rango de emergencia o primario del
generador, derrateando apropiadamente para las
condiciones del sitio. El valor de default es
Emergencia. Para una discusión más amplia e
ilustración de sistema y rangos de generador,
vea la sección Diseño Preliminar.

Un sistema de emergencia es un sistema de
potencia independiente que suministra alguna
instalación en el caso de falla de la fuente normal
de energía. (Se asume que el generador está
aislado del servicio de la red pública). El rango de
potencia de emergencia aplica para potencia de
emergencia para la duración de una interrupción
típica de energía. No hay capacidad de
sobrecarga para este rango.

Un sistema de potencia primaria es un sistema
independiente de potencia para suministrar
energía eléctrica en lugar de comprar electricidad
de una red pública. (Se asume que el generador
está aislado de la red pública, o que no hay
servicio disponible de red). El rango de potencia
primaria es la potencia máxima disponible a
carga variable durante un número ilimitado de
horas, Un mínimo de 10% de capacidad de
sobrecarga está disponible para rangos de
potencia primaria por motor, estándares BS 5514
y DIN 6271. No todas las configuraciones de
generador están disponibles para trabajo
primario.

Cuando los generadores están en paralelo con la
red pública durante un periodo larga de tiempo,
no deben operar en exceso de su rango de carga
base. Generalmente el rango de carga base de
un generador es significativamente mas bajo que
su rango de potencia primaria. Los rangos de
carga base de los generadores están disponibles
con el fabricante o con su distribuidor local de
Cummins Power Generation.

Voltaje
: Las elecciones de voltajes disponibles
son una función de la frecuencia seleccionada.
Los valores de default son 277/480, Serie Wye.

Introduciendo Cargas

El siguiente y más importante paso en la
definición del tamaño del generador es identificar
cada tipo y tamaño de carga a la que el
generador dará potencia. Como con todas las
operaciones en GenSize, las cargas se pueden
introducir ya sea del menú de proyectos, Agregar
Nueva Carga o de los íconos localizados en la
barra de herramientas. Después de seleccionar
el tipo de carga, aparecerá la forma para la
introducción de ésta. Cada forma de introducción
de carga abrirá las características de default, las
cuales pueden cambiarse. Introduzca t oda la
información requerida. Si no está seguro de lo
que son los artículos, consulte la ayuda en línea
para una explicación. Al introducirse cada carga,
aparecerá en una lista en el lado izquierdo de la
pantalla debajo del proyecto en el que UD. está
trabajando. Seleccionar con un clic del mouse
una de las cargas en la lista desplegará las
características operativas de la carga del lado
derecho de la pantalla. Haciendo doble clic en un
icono de carga abrirá la forma de introducción de
esa carga y UD. Puede editar la carga desde
aquí. Lo siguiente trata de ayudarle a entender
los parámetros de las cargas y la forma en que
son calculados por GenSize.

Identifique todos los tipos y tamaños de carga
que el generador necesitará soportar. Si UD,
tiene más de una carga de solo un tamaño y tipo,
solo necesitará introducirla una vez, a menos que
desee que cada una de las cargas lleve una
descripción diferente. La cantidad de cada carga
se puede ajustar cuando se introduzca la carga
en la secuencia de pasos de arranque, como se
describe mas adelante en esta sección.

Cummins Power Generation ha investigado las
características de arranque y funcionamiento de
muchas de las cargas comunes y ha incluido
defaults para estas características en GenSize.
UD. Puede usar los defaults, o si sabe que las
características de su carga son diferentes,
cambie las características de la carga. Si UD.
Tiene u tipo de carga diferente a los que GenSize
Identifica, use una carga miscelánea para definir
los requerimientos de arranque y funcionamiento.

Basado en las características de la carga,
GenSize calcula valores para kW de
funcionamiento (RkW), kVA de funcionamiento
(RkVA), kW de arranque (SkW), factor de
potencia de arranque (SPF), kVA pico (PkVA),
kW pico (PkW), y amperes de funcionamiento
(RAmps). Cuando hay cargas no lineales
presentes, podría ser necesario
sobredimensionar el alternador, y GenSize
calcula un valor para el kW de alternador (AkW)
para la carga.

Note que cuando se introducen cargas
monofásicas en un generador trifásico, GenSize
asume que las cargas de las tres fases estarán
balanceadas entre ellas. Por lo tanto, las cargas
monofásicas se convierten a un equivalente de

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


144
cargas trifásica para propósitos de definición de
tamaño. Esto resulta en la distribución de la
corriente de la carga monofásica a través de las
tres fases, así que la carga monofásica se divide
entre 1.73. Cuando se introduce una carga
monofásica para una aplicación trifásica, se mos-




















































trará la fase sencilla real en la forma de
introducción, pero cuando la carga se introduce
en un paso (el paso de carga es la carga
balaceada aplicada al generador), la corriente del
paso de carga se convierte en el equivalente de
la corriente trifásica.

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7 APENDICE


145
Definición de Términos

Las siguientes abreviaturas se usan en GenSize para calcular los requerimientos de arranque y funcionamiento, requerimientos de
paso de carga, y requerimientos de impacto de transición de carga de las cargas individuales. Estas abreviaturas se usan en las
formas de carga y reportes en la aplicación y en el tratado siguiente el cual tiene la intención de documentar algunos de los
cálculos hechos por GenSize.

Requerimientos de Carga en Funcionamiento (Carga Individual en Funcionamiento Estable)


kVA de funcionamiento (RkVA) – la carga kilovolt – amperes en funcionamiento.
kW en funcionamiento (RkW) – la carga de kilowatts en funcionamiento.
kW de alternador (AkW) – la capacidad de alternador provista para compensar (sobredimensionar) en caso de una distorsión no-
lineal.
PF de funcionamiento (RPF) – el factor de potencia de la carga en funcionamiento estable.
Eficiencia – la relación de potencia de salida a potencia de entrada.
Amperes de funcionamiento (RAmps) – los amperes de funcionamiento para una carga o paso.

Requerimientos de Carga de Arranque (Arranque de Carga Individual

kW de arranque (SkW) – los kilowatts de arranque de una carga.
kVA de arranque (SkVA) – los kilovolts-amperes de arranque de una carga
PF de arranque (SPF) – el factor de potencia de arranque es el factor de potencia de la carga en el momento que es inicialmente
energizado o arrancado.

Requerimientos de Carga de Paso de Transición (Carga Combinada en Cada Paso de Aplicación de Carga)

kW de Paso Máximos – el máximo paso de carga en kW (la suma de los kilowatts de carga de arranque (SkW) individuales en el
paso).
kVA de Paso Máximos – La carga de paso máxima en kVA (la suma de kilovolt-amperes de carga de arranque (SkVA) en el paso).
kW de Paso Acumulativos – los máximos kW de paso sumados a los kW de funcionamiento de los pasos previos.
kVA de Paso Acumulativos – los kVA máximos sumados a los kVA de funcionamiento de los pasos previos.
kW de Paso Efectivos – los kW de Paso Acumulativos multiplicados por un factor para dar cuenta del efecto de reducción de carga
debido al sostenido voltaje de salida reducido durante la transición del paso de carga.
kVA de Paso Efectivos - los kVA de Paso Acumulativos multiplicados por un factor para dar cuenta del efecto de reducción de
carga debido al sostenido voltaje de salida reducido durante la transición del paso de carga.

Requerimientos de Carga de Impacto de Transición (La Carga Combinada para Todas las Cargas que Requieren Potencia de
Operación Pico Aleatoria)

kW Pico (PkW) – el incremento repentino de potencia en kW demandado por una carga cíclica al arrancar, o por otras cargas de
impacto como soldadoras y equipo de imagen médica cuando operan.
kVA Pico (PkVA) – el incremento repentino de potencia en kVA demandado por una carga cíclica al arrancar, o por otras cargas de
impacto como soldadoras y equipo de imagen médica cuando operan.
kVA de Impacto Acumulativo – los kVA Pico sumados a los kVA de funcionamiento de todas las otras cargas de no-impacto.
kW de Impacto Acumulativo – los kW Pico sumados a los kW de funcionamiento de todas las otras cargas de no-impacto.
kW de Impacto Efectivos – los kW Pico Acumulativos multiplicados por un factor para dar cuenta del efecto de reducción de carga
debido al sostenido voltaje de salida reducido durante la transición del impacto de carga.
kVA de Impacto Efectivos – los kVA Pico Acumulativos multiplicados por un factor para dar cuenta del efecto de reducción de
carga debido al sostenido voltaje de salida reducido durante la transición del impacto de carga.

Cálculos Detallados de Carga

Lo siguiente documenta todos los cálculos de requerimiento de carga individuales. Los requerimientos de funcionamiento,
arranque e impacto pico de carga se calculan para cada carga, basados en las características operativas de default como se
muestran en las formas de introducción de carga individuales.

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7 APENDICE


146
Cálculos de Carga de Iluminación

Se pueden introducir tres tipos diferentes de carga de iluminación:

Fluorescente – Una lámpara de tipo de descarga de baja presión de mercurio donde la mayoría d la luz se emite por una capa de
material fluorescente. Las mismas características se usan para los tipos de balastra o electrónicas. Ambas son cargas no lineales,
pero GenSize ignora la falta de linealidad para este tipo de carga puesto que es generalmente una pequeña parte de la carga
conectada total.

Incandescente – Conjuntos de lámparas de foco estándar, que usan un filamento para crear luz.

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



Cálculos de Carga de Aire Acondicionado:

GenSize simplemente convierte toneladas por caballos de fuerza para definir el tamaño de las cargas de aire acondicionado con el
conservador estimado de 2HP/ton del total de la carga para una unidad de baja eficiencia. Si UD. Quiere un tamaño mas exacto y
sabe las cargas individuales de motor de los componentes del equipo de A/A, introdúzcalas individualmente y obtenga un factor de
demanda para las cargas que sea probable que arranquen simultáneamente.

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7 APENDICE


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Cálculos de Carga de Cargadores de Baterías

Un cargador de baterías es un rectificador controlado por silicón, (SCR) usado para cargar baterías. Un cargador de baterías es
una carga no lineal que requiere un alternador sobredimensionado.



Cálculos de Carga de Imagen Médica

GenSize calcula una caída pico de voltaje para cuando se opera una carga de imagen médica. Esta caída debe limitarse al 10%
para proteger la calidad de la imagen. Si la caída pico de voltaje se ajusta mas alto en los parámetros del proyecto, GenSize la
bajará automáticamente y le notificará. El tamaño del generador se define entonces para limitar la caída de voltaje a 10% cuando
se opera equipo de imagen médica con todas las otras cargas funcionando. Si se usan cargas múltiples de imagen, la caída pico
de voltaje se calcula para la carga mas grande sencilla y asume que solo esta carga operará en un momento dado.

Note que GenSize asume que el equipo de imagen médica no está operando cuando las cargas están arrancando, así que la
caída de voltaje de arranque se calcula separadamente y se le permite exceder el 10%.



Cálculos de Carga de Motor

Si la carga de motor es impulsada por un impulsor de velocidad variable o de frecuencia variable, o es un impulsor CA en un motor
CD, seleccione Impulsor de Frecuencia Variable (VFD). Un VFD es una carga no-lineal que requiere un alternador
sobredimensionado para alcanzar los requerimientos de carga en funcionamiento. Por otro lado, puesto que los VFD rampean la
carga al arrancar, los requerimientos de arranque se reducirán comparados con un motor arrancado con toda la línea. Seleccione
PWM si el VFD es del tipo de Ancho de Pulso Modulado. Los VFD de tipo PWM requieren menos sobredimensionamiento que los
tipos de no-PWM.

Los requerimientos de arranque de motor se pueden reducir aplicando un voltaje reducido o un arrancador de estado sólido. La
aplicación de estos dispositivos puede resultar en recomendaciones de un generador mas pequeño. Sin embargo, se debe tener
precaución al aplicar cualquiera d estos métodos de arranque. Primeramente, el torque de motor es una función del voltaje
aplicado y todos estos métodos resultan en un voltaje menor durante el arranque. Estos métodos de arranque solo deben
aplicarse a cargas de motores de baja inercia, amenos que se determine que el motor producirá suficiente torque de aceleración
en el arranque. Adicionalmente, estos métodos de arranque pueden producir corrientes de muy alta entrada cuando transitan de
arranque a funcionamiento si la transición ocurre antes de que el motor se encuentre cerca de su velocidad de operación,

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7 APENDICE


148
resultando esto en requerimientos de arranque que se aproximan a un arranque con toda la línea. GenSize asume que el motor
alcanza la cercanía de velocidad de rango antes de esta transición, ignorando estas condiciones potenciales de corriente de
entrada. Si el motor no alcanza la cercanía de velocidad de rango antes de la transición, pueden ocurrir caídas excesivas de
voltaje y frecuencia cuando se aplican estos arrancadores a los generadores, Si no está seguro de cómo reaccionarán sus cargas
y arrancadores, use arranque con toda la línea.

Para el arranque con toda la línea, seleccione la carga de baja inercia si UD. Sabe que la carga requiere de torque bajo a bajas
velocidades. Esto reducirá los requerimientos de kW de arranque para el generador y puede resultar en un generador mas
pequeño. Las cargas de baja inercia son típicamente ventiladores centrífugos y bombas. Si no está seguro, use la alta inercia (deje
baja inercia sin seleccionar).



Cálculos de Carga de Bomba Contra Incendio

GenSize definirá el tamaño del generador limitando la caída pico de voltaje a 15% cuando se arranca una bomba contra incendio,
con todas las otras cargas de n o-impacto funcionando. Esto es para cumplir los requerimientos del código de incendios
norteamericano. El generador no tiene que ser del tamaño para generar los kVA de rotor bloqueado del motor de la bomba
indefinidamente, Eso resultaría en un generador de tamaño sobrepasado que tendría problemas de confiabilidad y mantenimiento
al ser sub-utilizado.

Cuando se usa un arrancador de voltaje reducido para un motor de bomba de incendios, el usuario debe considerar tener un
tamaño de generador que permita el arranque con toda la línea, porque el controlador de la bomba incluye medios, ya sean
manual-mecánicos, manual-eléctricos o automáticos para arrancar la bomba con toda la línea en caso de una falla del controlador.
GenSize, sin embargo, no prohíbe el uso de arrancadores de voltaje reducido en bombas de incendio.

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149



Cálculos de Carga de UPSs

Un UPS estático usa rectificadores controlados por silicón (SCR) u otro dispositivo estático para convertir el voltaje CA a DC para
cargar baterías, y un invertidor para convertir la CD a potencia CA para suministrar a la carga. Un UPS es una carga no lineal y
podría requerir un alternador sobredimensionado. Algunos problemas de incompatibilidad entre los generadores y los USO
estáticos han generado muchas malas ideas acerca de dimensionar el generador para este tipo de carga. Si ocurrieron problemas
en el pasado, y la recomendación de los proveedores de UPSs en aquel tiempo era sobredimensionar el generador de 2 a 5 veces
el rango del UPS. Aún así, persistieron algunos problemas, y desde ese entonces los fabricantes de UPSs han trabajado y
resuelto la incompatibilidad de los aparatos. Es más efectivo en costos requerir que el UPS sea compatible que sobredimensionar
el generador.

Si las baterías se descargan cuando el UPS está operando desde el generador, el generador debe ser capaz de suministrar al
rectificador para la carga de la batería, y al invertidor para suministrar a la carga. Una segunda razón para usar el rango completo
del UPS es que se agreguen UPS adicionales en el futuro hasta el rango de la placa. Los factores de definición de tamaño de
carga no lineal usados por GenSize, están basados en el nivel de armónicos que el UPS induce en la salida del generador con el
UPS completamente cargado. Puesto que los armónicos incrementan a cargas más ligeras, el seleccionar el alternador de más
alta capacidad ayuda a detener este efecto. Para sistemas redundantes de UPS, dé tamaño al generador para los rangos de
placa combinados del UPS individual. Las aplicaciones redundantes de UPSs son aquellas en que se instala un UPS para
respaldar a otro UPS y los dos están en línea todo el tiempo con 50% o menos carga.

Los equipos UPS a menudo tienen requerimientos diferentes de calidad potencia dependiendo del modo de operación. Cuando el
rectificador está rampeando hacia arriba, a menudo pueden ocurrir alteraciones de voltaje relativamente amplias sin afectar la
operación del equipo. Sin embargo, cuando se habilita el sobrepaso, la frecuencia y el voltaje deben ser muy constantes, u ocurrirá
una condición de alarma. Esto ocurre cuando la rápidamente cambiante frecuencia de entrada de los UPS resulta de un repentino
cambio de carga de transición en un generador. Durante este evento de transición, los UPSs estáticos con interruptores de
sobrepaso de estado sólido deben romper la sincronía con la fuente y deshabilitar el sobrepaso.

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Cálculos de cargas Misceláneas

Descritas abajo se encuentran los tipos y cálculos que GenSize utiliza para las diferentes cargas misceláneas:

Cálculos de Máquina de Soldar





Cálculos para Receptáculo General

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Cálculos de Cargas Definidas Por el Usuario

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Introduciendo las Cargas en Pasos

Después de introducir las cargas, necesita
introducirse todas las cargas del proyecto en
Pasos de Carga. Abra el primer paso de carga
dando clic en el fólder Steps del lado izquierdo de
la pantalla. Note que, inicialmente no hay cargas
en el Paso. La carga en secuencias de pasos
puede reducir el tamaño del generador requerido
cuado se usan pasos múltiples. Se pueden usar
interruptores d e transferencia múltiples para
conectar la carga al generador en diferentes
momentos, simplemente ajustando los retardos
de tiempo en los interruptores individuales.
Permita unos segundos entre los pasos para
permitir que el generador se estabilice con cada
paso.

Para introducir cargas individuales en el paso, dé
clic y arrastre la carga sobre el paso. Una vez
que la carga ha sido puesta en el paso, se puede
poner la cantidad de carga en el paso dando clic
con el botón derecho y seleccionando Ajuste de
Cantidad del menú. Alternativamente, cada vez
que dé clic y arrastre una carga al paso, la
cantidad incrementará.

Para introducir cargas múltiples en el paso, dé
clic en el fólder de cargas y todas las cargas se
listan en el lado derecho de la pantalla. Usando
las teclas Shift o Ctrl y el mouse, seleccione las
cargas deseadas, dé clic en cualquiera de las
cargas seleccionadas en la derecha y arrastre al
paso. Todas las cargas seleccionadas deben
aparecer en el paso.

Use la barra de herramientas para agregar uno o
más pasos como lo desee. UD. puede ver las
cargas y os pasos usando Ver en el menú para
saber en qué pasos fueron puestas las cargas u
obtener un sumario de todas las cargas en cada
paso.

Consideraciones de Pasos de Cargan

Para muchas aplicaciones, el generador tendrá el
tamaño para ser capaz de aceptar todas las
cargas en un solo paso. Para algunas
aplicaciones es ventajoso arrancar las cargas
con los requerimientos mas grandes de impacto
de arranque primero, y después de que esas
están funcionando, arrancar el resto de las
cargas en pasos diferentes. La secuencia de
arranque de las cargas debe determinarse
también por los códigos en los cuales las cargas
de emergencia deben estar primero, luego el
equipo de emergencia y luego las cargas
opcionales.

La secuenciación de pasos de arranque de los
generadores se puede lograra con interruptores
de transferencia usando retardos de tiempo,
secuenciador de cargas u otro control, tal como
un PLC. UD. puede usar esta aplicación para
decirle a su distribuidor cuantos pasos de
arranque requiere su aplicación. Recuerde que,
aunque hay una secuencia controlada de carga
inicial, puede haber paros y arranques de ciertas
cargas descontrolados y tal vez desee checar el
impacto de carga en esas condiciones.

Guías para la Secuencia de Pasos

Arranque Simultáneo de Un solo Paso: Un
método comúnmente usado es asumir que todas
las cargas conectadas serán arrancadas de un
solo paso, sin importar el numero de interruptores
de transferencia que se usen. Esta suposición
resultará en el generador más conservador
(grande). Use una carga de un solo paso a
menos que se vaya a agregar algo, como
interruptores de transferencia múltiples con
retardos de tiempo secuenciales, o un
secuenciador de pasos de cargas.

Paso Sencillo con Factor de Diversidad: Similar
al arranque simultáneo de un solo paso, excepto
que se aplica un factor de diversidad estimado,
de talvez un 80% para reducir los totales de
SkVA y SkW para tomar en cuenta los controles
automáticos de arranque que puedan estar
suministrados con el equipo.

Secuencia de Pasos Múltiples: El arranque de
cargas en secuencia, (donde es posible)
permitirá a menudo la selección de un generador
más pequeño, GenSize asume que se ha dado
tiempo adecuado entre los pasos para que se
estabilicen las frecuencia y el voltaje, típicamente
5 o 10 segundos.

Considere lo siguiente cuando se suministren
controles o retardos para secuenciar las cargas
al generador:

· Arranque el motor más grande primero.
· Cuando arranque motores que usan
impulsores electrónicos (VFD o VSD), la regla
del motor más grande primero podría no
aplicar. El uso de impulsores electrónicos
para arrancar y hacer funcionar motores
permite al diseñador mejor control de la carga
real aplicada al generador al controlar la
corriente d e carga máxima, rango de la
aplicación de la carga, etc. Lo que hay que
recordar acerca de estas cargas es que son
más sensibles a las variaciones de voltaje que

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

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153
los motores que se arrancan con “toda la
línea”.
· Cargue los UPSs al final. El equipo UPS es
generalmente sensible a la frecuencia,
especialmente al rango de cambio de
frecuencia. Un generador pre-cargado será
más estable para aceptar la carga de UPSs.
· Para cada paso, los SkW requeridos son el
total de RkW de los pasos anteriores, mas el
SkW de ese paso.

Recomendaciones y Reportes

Lo siguiente tiene la intención de ayudarle a
entender la recomendación de GenSize para un
generador y los reportes disponibles que se
pueden imprimir. La Figura 7-3 ilustra la pantalla
de default en la cual GenSize hace su
recomendación para el modelo de generador
Cummins Power Generation que mas
cercanamente se ajusta a los parámetros del
proyecto en curso. Esta pantalla se puede
cambiar con la pantalla ilustrada en la Figura 7-4
en la cual se pueden ver todos los modelos de
generador que se ajustan. Podría ser útil ver el
desplegado para apreciar las diferencias de
desempeño entre todos los modelos que podrían
hacer el trabajo, cualquiera de los cuales UD.
podría seleccionar para su proyecto. También
puede imprimir los Reportes para su distribución
y revisión.

Los modelos recomendados se resaltarán en
verde en la parte alta de la pantalla. En la parte
baja de la pantalla se muestran los parámetros
recomendados para el generador. Estos incluyen:

· Requerimientos del Generador: Esta pestaña
sumariza el trabajo, voltaje, altitud, fase,
caídas de voltaje y otros parámetros.
· Requerimientos de Carga de Funcionamiento
y de Impacto: Esta pestaña sumariza todos los
requerimientos de cargas del proyecto. Pct.
Rated Load provee de u n medio rápido de
determinar cuanta capacidad de
funcionamiento del generador se está
utilizando.
· Configuración de Generador: Esta pestaña
enumera el tamaño del marco del alternador,
numero de puntas, si el alternador es
reconectable, si tiene capacidad incrementada
para arranque de motor, el rango de voltaje, si
el alternador tiene un mazo extendido y si el
alternador puede dar salida monofásica.
También lista el modelo del motor,
desplazamiento, número de cilindros,
combustible y rodillas y pendientes para el
derrateo por altitud y temperatura.

La rejilla de reporte muestra información acerca
del generador recomendado y permite la
comparación con otros generadores. Aquí se
incluye una explicación de los encabezados
importantes de la rejilla:

Rango de Sitio de kW de Emergencia
(Primarios): Despliega el rango de sitio de los kW
de emergencia o primarios (la potencia primaria
ya derrateada 10%). Si el display es rojo, los kW
de rango del sitio son menores que los kW de
carga de funcionamiento, o los kW de carga de
funcionamiento son menos del 30% del los kW
de rango del sitio. Un generador recomendado
debe cumplir con los requerimientos de carga de
funcionamiento y funcionar a cuando menos 30%
de su capacidad de rango para ser
recomendado.

Si el display es amarillo, los kW de carga de
funcionamiento son menos del 30% de los kW de
rango del sitio. Hacer funcionar al generador a
menos de 30% de la carga de rango se puede
lograr bajando el porcentaje del valor de carga de
rango mínimo en Parámetros de Nuevo Proyecto.

kW Máximos de Rango de Sitio del Alternador
(Elevación de Temperatura:
Despliega los kW de
rango de sitio del alternador para la elevación de
temperatura seleccionada en los parámetros de
proyecto en curso. Si el display es rojo, el
alternador no puede mantener la elevación de
temperatura para su requerimiento de carga
conectada, ya sea kW de funcionamiento o kW
de Alternador.

kVA Máximos de Rango de Sitio del Alternador
(Elevación de Temperatura: Despliega los kVA
de rango de sitio para la elevació n de
temperatura puesto en Parámetros de Nuevo
Proyecto. Si el display/columna son rojos, el
alternador no puede mantener su elevación de
temperatura para el requerimiento de kVA de
funcionamiento. Se muestra la capacidad
máxima de kVA de rango del alternador en la
rejilla.

La rodilla de altitud para los alternadores, sin
embargo es de 1000m (3280 ft) y la rodilla de
temperatura 40°C (104°F). Los kW máximos del
alternador serán derrateados 3% por cada 500m
(1640 ft) de altitud sobre la rodilla y 3% por cada
5°C (9°F) de temperatura ambiente sobre la
rodilla.

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Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

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SkW y SkVA Máximos de Rango de Sitio:
Despliega los SkW y SkVA máximos de rango de
sitio (derrateados para temperatura y altitud
cuando es necesario) que el generador puede
acomodar. Si el display es rojo el generador no
se puede recuperar a 90% de su voltaje de rango
con la requerida carga Pico o de Paso. Una de
las filosofías del tamaño de los generadores para
cargas de impacto es que, con la carga de
impacto aplicada, el generador debe ser capaz
de recuperarse hasta 90% de su voltaje de
rango, para que los motores puedan desarrollar
torque de aceleración adecuado. Si el generador
se recupera a 90% de su voltaje de rango, un
motor podrá desarrollar 81% de su torque de
rango, que ha probado ser, por experiencia,
aceptable para el desempeño del arranque del
motor.

Si el display es amarillo, el generador puede
recuperarse a un mínimo de 90% de su voltaje de
rango con la carga de impacto requerida, pero
solamente porque el requerimiento de impacto se
ha reducido. GenSize reducirá el requerimiento
de impacto en reconocimiento del hecho de que
el voltaje del generador se reduce cuando las
cargas que tienen requerimientos de potencia de
arranque que se aproximan a la capacidad
máxima del generador están arrancando.

Elevación de Temperatura a Carga Total:

Muestra la elevación de temperatura que el
generador no excederá mientras suministre la
carga hasta e incluyendo el rango de carga total
del generador. Cada modelo de generador
individual tendrá una o más de las siguientes
elevaciones de temperatura de alternador
disponible que podría especificarse en los
parámetros de proyecto actual: 80, 105, 125 y
150°C. Por supuesto la elevación real de
temperatura de un alternador es una función de
la carga real conectada a él. Por lo tanto,
GenSize podría recomendar un generador con
una opción de elevación de temperatura más alta
o más baja que la especificada en Parámetros de
Nuevo Proyecto puesto que la recomendación
del generador está basada en la carga
conectada. La carga conectada podría ser menos
de la capacidad completa del generador, o, en el,
caso de cargas no-lineales, se puede requerir
que el alternador tenga u rango mas alto que la
capacidad del generador. En cualquier caso, la
recomendación del generador limitará la
elevación de temperatura a la especificada en
Parámetros de Nuevo Proyecto.

Excitación
: Muestra el tipo de sistema de
excitación a suministrarse con un generador. Si
el display es rojo, el generador será del tipo de
auto-excitación y el porcentaje de cargas no-
lineales excede el 25% del requerimiento de
funcionamiento, RkW. El sistema de excitación
PMG se recomienda para aplicaciones de que
tiene un alto contenido de cargas lineales. A
menos que la opción PMG no esté disponible,
Cummins Power Generation no recom ienda
generadores auto-excitables si el requerimiento
de la carga no-lineal es de mas del 25% del
requerimiento total de carga.

El requerimiento de carga no lineal se calcula
sumando los kW de funcionamiento de todas las
cargas donde los kW de Alternador exceden los
kW de Funcionamiento. Este será el caso de
cargas UPS, motores de frecuencia variable y
arrancadores de motor de estado sólido que no
estén equipados con sobrepaso automático. Esta
suma de kW de Alternador se divide entonces
entre la suma de los kW de Funcionamiento de
todas las cargas.

Porque podría no recomendarse un generador:
Varios factores podrían causar que no se
recomiende un generador:

· El requerimiento de kW de funcionamiento
excede el rango del generador. Los
parámetros de proyecto, como altitud,
temperatura ambiente y trabajo de potencia
primaria pueden causar que se édrate un
generador y caiga por debajo de los
requerimientos del proyecto.
· Los kW de funcionamiento están por debajo
del mínimo del 10 al 30% de la capacidad del
generador, como se especifica en los
parámetros del proyecto actual (30% es
default, como lo recomienda Cummins Power
Generation).
· El requerimiento de kW de impacto excede la
capacidad del generador, el cual ha caído por
debajo de los requerimientos del proyecto
debido a derrateos por altitud o temperatura
ambiente. GenSize usa los mas altos kW
Acumulativos y Pico para determinar los kW
de carga de impacto.
· Los kVA de impacto exceden la capacidad del
generador. El requerimiento de kVA de
impacto es similar al requerimiento de kW de
impacto, excepto que no hay derrateo para
altitud y temperatura ambiente. GenSize usa
los mas altos kVA Acumulativos y Pico (si hay)
para determinar el requerimiento de los kVA
de carga de impacto.
· Los kW de alternador requeridos exceden la
capacidad del alternador, el cual puede ser
derrateado por altitud o temperatura ambiente
por los parámetros del proyecto. La rodilla de
altitud para los alternadores, sin embargo, es

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


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de 1000m (3280 ft) y la rodilla de temperatura
es de 40°C (104°F). se derratearán los kW de
alternador 35 por cada 500m (1640 ft) de
altura sobre la rodilla y 3% por cada 5°C (9°F)
de temperatura ambiente sobre la rodilla.
· Los kVA de alternador requeridos exceden la
capacidad del alternador, que se puede
derratear por altitud y temperatura de la misma
forma que los kW de alternador.
· El requerimiento de carga no lineal total
excede 25% del total del requerimiento de
carga. Esto excluye generadores
autoexcitados donde la excitación PMG no
esta disponible. El requerimiento total de carga
no lineal es la suma de los kW de alternador
de todas las cargas no lineales.
· Las caídas de voltaje y frecuencia exceden los
límites de los parámetros del proyecto actual.
- La caída de voltaje de arranque se calcula
usando el mas alto de dos valores: caída
basada en los kW de Paso o los kVA
máximos de paso.
- La caída pico de voltaje se calcula
solamente si las cargas del proyecto
exhiben un impacto en funcionamiento
(cargas cíclicas como las imágenes
médicas tienen un requerimiento mas alto
de pico de potencia cuando se operan.
- La caída de frecuencia se calcula usando
el mas alto de dos valores: kW máximos
de Paso o kW Pico de cargas que exhiben
impacto en funcionamiento.
· El mensaje”No hay un generador disponible
que cumpla con sus requerimientos de carga
de funcionamiento” generalmente significa que
algo se ha cambiado en los Parámetros de
Nuevo Proyecto después de que se especificó
la carga de funcionamiento. El mensaje
aparecerá por ejemplo, si se cambia de diesel
a gas natural, o de no atenuación de ruido a
Quiet Site, y la carga de funcionamiento que
se había especificado excede la capacidad del
generador mas grande gas natural o de Quiet
Site disponible. También podría significar que














su proyecto cae dentro de un “vacío” en la
línea de productos de Cummins Power
Generation. En este punto, el bajar el
porcentaje mínimo de carga de rango en los
parámetros del proyecto, podría permitir un
generador recomendado. Si ese es el caso,
consulte a su distribuidor Cummins Power
Generation para ayuda.
· El mensaje “No hay un generador disponible
que cumpla sus requerimientos de caída de
voltaje o frecuencia” generalmente significa
que el requerimiento de carga de impacto de
algún paso de carga está forzando la selección
de un generador tan grande que la carga de
funcionamiento estable cae por debajo del
30% de la capacidad del generador. Puesto
que Cummins no recomienda funcionar el
generador a menos de 30% de su capacidad
de rango, no se puede recomendar un
generador. En este punto, hay varias
opciones:
- Incremente la caída de voltaje o frecuencia
permisible.
- Reduzca el porcentaje mínimo de carga de
rango a menos de 30%.
- Aplique cargas en más pasos para bajar la
carga de impacto de paso individual.
- Introduzca arranque de motores con
voltaje reducido.
- Ponga generadores en paralelo.
- Aumente cargas que no tengan un alto
impacto de arranque (luces, cargas
resistivas, etc.).

Reportes

Se pueden generar varios tipos de reportes para
el proyecto que se encuentra abierto, un Detalle
de Paso/Carga, Detalles de Pasos y Caídas y un
reporte de generador recomendado. Estos se
pueden ver en la pantalla para su revisión,
guardarse para su envío o imprimirse. La Figura
7-5 es un ejemplo del Reporte de Generador
Recomendado.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


158

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


159
B. Arranque de Motor con Voltaje Reducido

Aunque la caída de voltaje causa diferentes problemas, una reducción controlada en las terminales del
motor puede ser beneficiosa cuando se usa para reducir los kVA de arranque de un motor en aplicaciones
donde el torque reducido del motor es aceptable. Reducir los kVA de arranque del motor puede reducir el
tamaño del generador, reducir la caída de voltaje y dar un arranque más suave a las cargas de motor. Sin
embargo, es necesario asegurarse de que el motor desarrollará suficiente torque para acelerar la carga en
condiciones de voltaje reducido. Así mismo, cualquier arrancador que haga la transición entre “arranque” y
“funcionamiento” puede causar una condición de entrada de casi tan severa como el arranque con toda la
línea, a menos que le motor esté cerca o en la velocidad de sincronía en la transición. Esto puede causar
una inaceptable caída de voltaje y una potencial desconexión del arrancador.

Comparación de Métodos de Arranque

La Tabla 7-1 compara los efectos de arranque con voltaje total, auto-transformador y de resistencia en un
motor de 50 caballos de Diseño B, Código G. Como se puede ver, el arranque con auto-transformador
requiere menor capacidad de arranque de motor del generador. El arranque con resistencia de hecho
requiere más kW (potencia de motor) que el arranque con toda la línea.

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7 APENDICE


160
Arranque de Motor de Voltaje Total

Arranque: El arranque de motor de voltaje total con toda la línea es típico a menos de sea necesario
reducir los kVA de arranque de motor debido a la capacidad limitada del generador, o para limitar la caída
de voltaje durante el arranque del motor. No hay límite a los HP, tamaño, voltaje o tipo del motor.

Notas de Aplicación: Este método es el más común debido a su simpleza, confiabilidad y costo inicial. Note
en las curvas de kVA y de torque que los kVA de arranque permanecen bastante constantes hasta que el
motor alcanza velocidad total. Note también que kW llega a su pico a aproximadamente 300% de los kW
de rango cerca de 80% de la velocidad de sincronía.


Arranque de Motor de Auto-transformador, Transición Abierta

Arranque: El auto-transformador esta en el circuito solo durante el arranque para reducir el voltaje del
motor. El lado abierto del circuito durante la transición puede causar impactos severos, los cuales pueden
dar problemas al disparar los breakers de circuito.

Notas de Aplicación: La interrupción de transición abierta de los arrancadores de voltaje reducido se debe
evitar en aplicaciones de generador, especialmente cuando los motores no se llevan a su velocidad total al
tiempo de la transición. La razón de esto es que el motor se des-acelera y sale de sincronía durante la
transición. El resultado es similar a poner generadores en paralelo fuera de fase. Los kVA usados
inmediatamente después de la interrupción pueden exceder los kVA de arranque. Note también que el
factor de potencia es mas bajo cuando se usa un auto-transformador.

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7 APENDICE


161
Arranque de Motor de Auto-transformador, Transición Cerrada

Arranque: El circuito no se interrumpe durante el arranque. Durante la transferencia, parte del devanado
del auto-transformador permanece en el circuito como un reactor en serie con el devanado del motor.

Notas de Aplicación: Se prefiere la transición cerrada a la transición abierta debido a menor interferencia
eléctrica. La interrupción, sin embargo, es más costosa y compleja. Es el método de arranque con
reducción de voltaje más común usado en motores grandes con bajos requerimientos de torque, como
bombas de drenaje y enfriadores. La operación puede ser automática y/o remota, Note también que el
factor de potencia de arranque es menor cuando se usa un auto-transformador.



Arranque de Motor con Reactor, Transición Cerrada

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

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

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7 APENDICE


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Arranque de Motor con Resistencia, Transición Cerrada

Arranque: El arranque con resistencia es usado ocasionalmente para motores pequeños donde se
requieren varios pasos de arranque y no se permite la apertura de los circuitos de motor entre los pasos.

Notas de Aplicación: También disponible como un arrancador de transición sin pasos el cual provee un
arranque mas suave. El arranque de resistencia es generalmente el más económico con motores
pequeños. Acelera las cargas más rápidamente porque el voltaje aumenta con un decremento en la
corriente. Tiene un factor de potencia de arranque más alto.



Arranque de Motor Estrella-Delta, Transición Abierta

Arranque: El arranque Estrella-Delta no requiere auto-transformador, reactor o resistencia. El motor
arranca conectado en estrella y funciona conectado en delta.

Notas de Aplicación: Este método de arranque esta haciéndose más popular donde se aceptan arranques
de bajo torque. Tiene las siguientes desventajas:

1. Transición abierta. La transición cerrada esta disponible a costo extra.

2. Bajo torque.

3. No hay ventaja cuando el motor esta energizado por un generador a menos que el motor alcance
velocidad de sincronía antes de la interrupción. En aplicaciones donde el motor no alanza velocidad de
sincronía, el generador debe tener el tamaño para cubrir el impacto.

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7 APENDICE


163
Arranque de Motor con Parte del Devanado, Transición Cerrada

Arranque: El arranque con parte del devanado es menos costoso porque no requiere de auto -
transformador, reactor o resistencia y usa interrupción simple. Disponible en dos o más pasos de arranque
dependiendo de l tamaño, velocidad y voltaje del motor.

Notas de Aplicación: Automáticamente provee la transición cerrada. Primero, se conecta un devanado a la
línea; después de un intervalo de tiempo, el segundo devanado se pone en paralelo con el primero. El
torque de arranque es bajo y está fijado por el fabricante del motor. El propósito de “parte del devanado” no
es reducir la corriente de arranque, sino proveer corriente de arranque en pequeños incrementos. No hay
ventaja en este método si el motor es impulsado por un generador a menos que el motor pueda alcanzar
velocidad de sincronía antes de la transición a la línea.


Arranque De Motor con Rotor Devanado

Arranque: Un motor de rotor devanado puede tener el mismo torque de arranque que un motor de jaula de
ardilla pero con menos corriente. Es diferente del motor de jaula de ardilla solo en el rotor. Un motor de
jaula de ardilla tiene barras de corto circuito, mientras que un motor de rotor devanado tiene bobinas,
generalmente trifásicas.

Notas de Aplicación: Se pueden cambiar la corriente de arranque, torque y características de velocidad
conectando la cantidad correcta de resistencia externa al rotor. Generalmente, los motores de rotor
devanado se ajustan de forma que los kVA de arranque sean aproximadamente 1.5 veces los kVA de
funcionamiento. Este es el motor más sencillo de arrancar para un generador.

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7 APENDICE


164
Arranque de Motor Sincrónico

Arranque: Los motores sincrónicos pueden utilizar la mayoría de los métodos de arranque explicados. Los
motores sincrónicos de rango de 20 HP y más tienen características similares a los motores de rotor
devanado.

Notas de Aplicación: Los motores sincrónicos están en una clase por si mismos. No hay estándares de
desempeño, tamaño de marco o conexiones. Los motores de rango de 30 HP o menos tienen altas
corrientes de rotor bloqueado. Se pueden usar en aplicaciones donde es deseable la corrección del factor
de potencia. (Use el código de letra estándar cuando no se conozca la letra real.)

Nota de Aplicación General

Si el arranque de motor de voltaje reducido tiene un ajuste de tiempo o rango, ajuste los puntos para
obtener aproximadamente dos segundos entre conexiones. Esto permite que el motor se aproxime a la
velocidad de rango y así se reducen los kVA pico en el momento de la interrupción, como se muestra
debajo. Note que, al ajuste mínimo, no hay mucha mejora sobre el arranque a voltaje completo.

En algunas aplicaciones la corriente de entrada es tan baja que el motor no comenzará a girar en la
primera conexión, y a veces ni en la segunda. Para esas aplicaciones, hay muy poca reducción de kVA de
arranque desde el punto de vista del generador.

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7 APENDICE


165
C. Voltajes y Suministros Mundiales

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7 APENDICE


166

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


167
D. Fórmulas Útiles


· “PF” se refiere a factor de potencia, que se
expresa como una fracción decimal, Por
ejemplo, 80% de factor de potencia = 0.8 para
efectos de los cálculos. En general, los
generadores monofásicos tiene un rango de
100% y los trifásicos del 80%













· “Volts” se refiere a voltaje de línea-línea.
· “Amps” se refiere a la corriente de línea en
amperes.
· “F” se refiere a frecuencia. La regulación de
frecuencia del 0% se define como isócrona.

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7 APENDICE


168
E. Mantenimiento y Servicio

Un programa bien planeado de mantenimiento y
servicio preventivo debe ser una parte integral
del diseño de un sistema de potencia en-sitio.
Que un generador de emergencia falle al
arrancar o al funcionar podría llevar a la pérdida
de vidas humanas, lastimaduras personales,
daños a la propiedad o pérdida de negocio. La
falla al arranque y funcionamiento debido a la
baja carga de la batería por falta de un
mantenimiento correcto es la falla más común.
Un programa completo llevado a cabo con
regularidad por personas calificadas puede
prevenir tales fallas y sus posibles
consecuencias. Se deben considerar l os
programas de mantenimiento y servicio ofrecidos
por los distribuidores por medio de un contrato.
Estos típicamente incluyen mantenimiento
programado, reparaciones, reemplazo de partes
y documentación de servicio.

El programa de mantenimiento para generadores
de potencia primaria, debe basarse en el tiempo
de funcionamiento, como lo publica el fabricante.
Puesto que los generadores de emergencia
funcionan infrecuentemente, el mantenimiento de
estos está programado en términos diarios,
semanales, mensuales o más largos. Vea las
instrucciones del fabricante para más detalles. En
cualquier caso, el mantenimiento programado
debe incluir:

Diario:
· Busque fugas de aceite, refrigerante y
combustible.
· Verifique la operación de los calentadores de
refrigerante del motor. Si el bloque no está
caliente, los calentadores no están
funcionando y el generador podría no arrancar.
· Verifique que l os interruptores estén en la
posición “AUTOMÁTICO” y que el breaker del
generador, si existe uno, esté cerrado.

Semanalmente:
· Verifique los niveles de refrigerante y aceite.
· Verifique el sistema de carga de las baterías.

Mensualmente:
· Busque restricciones en el filtro de aire.
· Ejercite el generador arrancándolo y
haciéndolo funcionar durante cuando menos
30 minutos a no menos de 30% de su rango
de carga. Niveles más bajos de carga son
aceptables si la temperatura del escape
alcanza el nivel suficiente para prevenir daños
al motor. Vea la Tabla 7 -2 para las
temperaturas mínimas de escape para
motores Cummins. Verifique que no haya
vibraciones extrañas, ruidos ni fugas de aceite,
refrigerante y combustible en el generador
mientras este funciona. (La ejercitación regular
mantiene las partes lubricadas, mejora la
confiabilidad del arranque previene la
oxidación de los contactos eléctricos y
consume el combustible antes de que se
deteriore y tenga que ser desechado.)
· Verifique que no haya restricciones en el
radiador, fugas de refrigerante, mangueras
deterioradas, bandas flojas o dañadas,
persianas motorizadas que no funcionan y que
la concentración de aditivos en el refrigerante
sea la correcta.
· Busque perforaciones, fugas u conexiones
flojas en el sistema de filtración de aire.
· Verifique el nivel de combustible y la operación
de la bomba de transferencia.
· Busque fugas en el sistema de escape y drene
la trampa de condensación.
· Verifique que todos los medidores,
instrumentos y lámparas indicativas funcionen
correctamente.
· Revise las conexiones de la batería y sus
cables, el nivel del fluido de las baterías y su
carga, y recárguelas si su gravedad relativa es
de menos de 1.260.
· Revise que no haya restricciones en las
entradas y salidas de ventilación del
generador.
· Asegúrese de tener todas las herramientas de
servicio a la mano.

















Tabla 7-2. Temperaturas de Chimenea Mínimas
Recomendadas. (La temperatura del gas de
escape se mide con un termocople. El uso de
sensores externos no es lo suficientemente
preciso para verificar la temperatura.)

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7 APENDICE


169
Semi - Anualmente:

· Cambie los filtros de aire.
· Cambie los filtros en el circuito de
acondicionador de refrigerante.
· Limpie o reemplace los filtros de los
respiraderos del motor.
· Cambie los filtros de combustible, drene los
sedimentos de los tanques de combustible,
verifique que las mangueras flexibles de
combustible no tengan cortes o desgastes y
revise el varillaje del gobernador.
· Verifique los controles y alarmas de seguridad.
· Limpie las acumulaciones de grasa, aceite,
combustible y polvo de los generadores.
· Verifique el cableado de distribución,
conexiones, breakers de circuito e
interruptores de transferencia.
· Simule un apagón. Esto probará la habilidad
del generador para arrancar y tomar la carga
de rango. V erifique la operación de los
interruptores de transferencia automáticos,
conjuntos de interruptores relacionados y
controles, y todos los otros componentes en el
sistema de emergencia.

Anualmente:

· Verifique la maza del ventilador, poleas y
bomba de agua.
· Limpie el respiradero del tanque de día.


























· Verifique y troqué el múltiple de escape y los
tornillos del turbocargador.
· Apriete el sistema de montaje del generador.
· Limpie las cajas de control y de salida de
potencia. Revise y aprie te todas las
conexiones de cableado que estén flojas. Mida
· y registre las resistencias del aislamiento de
los devanados de del generador. Verifique la
operación de las cintas de calentamiento del
generador y engrase los baleros.
· Verifique la operación del breaker principal del
generador (si se usa) operándolo
manualmente. Pruebe la unidad de disparo de
acuerdo a las instrucciones del fabricante.
· Si el generador es ejercitado normalmente sin
carga o solo lleva cargas ligeras, corra el
generador por lo menos durante 3 horas,
incluyendo una hora cercano a la carga de
rango.
· Conduzca pruebas del aislamiento del
generador anualmente durante la vida del
generador. Las pruebas iniciales hechas antes
de hacer las conexiones finales de las cargas
servirán como referencia para las pruebas
anuales. Estas pruebas son obligatorias para
generadores sobre 600 VCA de rango. Revise
el estándar ANSI/IEEE #43, Prácticas
Recomendadas para la Prueba de la
Resistencia del Aislamiento de Maquinaria
Rotativa.

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7 APENDICE


170

F. Códigos y Estándares

Estándares de Productos Relacionados

Algunos estándares de desempeño de generador
aplicables incluyen:

· International Electrotechnical Committee:
Standard for Rotating Electrical Machines, Part
1 (Rating and Performance), IEC 34–1.
· International Standards Organization: Standard
for Reciprocating Internal Combustion Engine
Driven Alternating Current Generator Sets,
Parts 1 through 9, ISO 8528.
· National Electrical Manufacturer’s Association:
Standard for Motors and Generators, NEMA
MG1–1.
· Canadian Standards Association: CSA 22,
Canadian Electrical Code. CSA 282,
Emergency Electrical Power Supply for
Buildings.
· Underwriters Laboratories: UL 2200 Stationary
Engine Generator Assemblies.

En Norteamérica, muchos asuntos de seguridad
y ambiente relacionados con las aplicaciones de
generadores se tratan en los siguientes
estándares de la National Fire Protection
Association (NFPA):

·Flammable and Combustible Liquids Code
– NFPA 30
·Standard for the Installation and use of
Stationary Combustion Engines and Gas
Turbines – NFPA 37
·National Fuel Gas Code – NFPA 54
·Storage and Handling of Liquified
Petroleum Gas — NFPA 58
·National Electrical Code – NFPA 70
·Health Care Facilities Code – NFPA 99
·Life Safety Code – NFPA 101
·Emergency and Standby Power Systems -
NFPA 110.
















Modificación de Productos

Los generadores y otros productos relacionados
son a veces Certificados, Listados o de alguna
otra forma aseguran cumplir con estándares o
códigos específicos. Esto generalmente aplica al
producto como se manufactura y embarca del
fabricante original. Estos productos están a
menudo marcados como tales. Las
modificaciones subsecuentes al producto podrían
alterar o violar el cumplimiento con estos códigos
o listados. Las modificaciones a los productos
deben ser enviadas a las autoridades que tengan
jurisdicción para ser aprobadas.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


171
G. Glosario

CA (Corriente Alterna)
La corriente alterna es la corriente
eléctrica que alterna entre un valor
máximo positivo y un valor máximo
negativo a una frecuencia característica,
usualmente 50 o 60 ciclos por segundo
(hertz).

Generador CA
El generador CA es el término preferido
para referirse a un generador que
produce corriente alterna (CA). Vea
Alternador y Generador.

Material Acústico
Cualquier material considerado en
términos de sus propiedades acústicas,
especialmente sus propiedades para
absorber o amortiguar el sonido.

Potencia Activa
La potencia activa es la potencia real
(kW) suministrada por un generador a la
carga eléctrica. La potencia activa crea
una carga en el motor del generador y es
limitada por la potencia del motor y la
eficiencia del generador. La potencia
activa hace el trabajo de calentar,
iluminar, arrancar motores, etc.

Breaker de Circuito de Aire
Un breaker de circuito de aire
automáticamente interrumpe la corriente
que fluye a través del cuando esa
corriente excede el rango de disparo del
breaker. El aire es el medio de
aislamiento eléctrico entre las partes
eléctricamente vivas y las partes
aterrizadas de metal. Vea también
Breaker de Potencia

Anunciador
Un anunciador es un dispositivo
accesorio usado para dar indicación
remota de del estado de un componente
que opera en un sistema. Los
anunciadores se usan típicamente donde
el equipo monitoreado no esta ubicado
en una parte de las instalaciones que sea
normalmente visitada. La NFPA tiene
requerimientos específicos para
anunciadores remotos usados en
aplicaciones como hospitales.



Alternador
Alternador es otro término para
generador CA.

Devanados Amortisseur
Los devanados amortisseur de un
generador sincrónico CA son los
conductores empotrados en las caras de
los polos del rotor. Están conectados
juntos en ambos lados de los polos por
anillos. Su función es amortiguar las
oscilaciones de las ondas durante los
cambios de carga.

Ampacidad
Es la capacidad de llevar corriente
segura de un conductor en amperes
como lo define el código.

Ampere
El ampere es una unidad de flujo de
corriente, Un ampere de corriente fluirá
cuando un potencial de un volt se aplica
a través de una resistencia de un ohm.

Potencia Aparente
La potencia aparente es el producto de
corriente y voltaje expresados como kVA.
Es potencia real (kW) dividida por el
factor de potencia (PF).

Armadura
La armadura de un generador CA es el
conjunto de devanados y laminaciones
de metal del cuerpo en el cual se induce
el voltaje. Es la parte estacionaria
(estator) en un generador de campo
revolvente.

Autoridad con Jurisdicción
La autoridad con jurisdicción es el
individuo con la responsabilidad legal de
inspeccionar una instalación y aprobar
que el equipo de esa instalación cumpla
con los códigos y estándares.

Protección de Respaldo
La protección de respaldo consiste de los
dispositivos protectores cuya intención es
operar después de que otros dispositivos
de protección fallen en su operación o en
la detección de una falla.

Carga Base
La carga base es la porción de la
demanda de carga de un edificio que es
constante. Es la base de la curva de
demanda del edificio.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


172
Arranque Negro
Se refiere al arranque de un sistema con
sus propias fuentes de potencia, sin
asistencia de fuentes externas.

Transición sin Bordos
La transición sin bordos es la
transferencia de de una carga eléctrica
de una fuente a otra donde los impactos
de voltaje y frecuencia se mantienen al
mínimo porque se hace antes de que se
rompa el contacto.

Bus
Bus se refiere a las barras de cobre que
transportan corriente que conectan las
cargas de los generadores CA en un
sistema de paralelismo a la salida
paralela de los generadores CA en un
sistema, o a un alimentador en un
sistema de distribución eléctrica.

Circuito
Un circuito es un camino para una
corriente eléctrica a través de un
potencial (voltaje).

Breaker de Circuito
Un breaker de circuito es un dispositivo
protector que automáticamente
interrumpe la corriente que fluye a través
del cuando esa corriente excede un
cierto valor durante un periodo específico
de tiempo. Vea Breaker de Circuito de
Aire. Breaker Principal, Breaker de
Circuito de Caja Moldeada y Breaker de
Circuito de Potencia.

Contactor
Un contactor es un dispositivo para abrir
y cerrar un circuito de potencia eléctrica.

Carga Continua
Es la carga donde se espera la máxima
corriente durante 3 o más horas (como lo
definen los cálculos de NEC).

Compensación de Corriente Cruzada
Es un método de controlar la corriente
reactiva suministrada por los
generadores de CA en un sistema de
paralelismo para que compartan la carga
reactiva de forma igual en el bus sin
caídas significativas de voltaje.

Transformador de Corriente (CT)
Los transformadores de corriente son
instrumentos transformadores usados en
conjunción con ammetros, circuitos de
control y relevación de protección.
Usualmente tiene secundarias de 5
amperes.

Corriente
Corriente es el flujo de la carga eléctrica.
Su unidad de medición es el ampere.

Fusible Limitador de Corriente
Dispositivo de acción rápida que cuando
interrumpe la corriente en su rango de
limitación de corriente, reducirá
sustancialmente la magnitud de la
corriente, típicamente dentro de medio
ciclo, que de otra manera fluiría.

Ciclo
Una reversión completa de un corriente
alterna o voltaje, de cero a un máximo
positivo a cero nuevamente y de cero a
máximo positivo a cero de nuevo. El
número de ciclos por segundo es la
frecuencia.

Escala dB/dB(A)
La escala de decibeles usada en
mediciones de nivel de sonido es
logarítmica. Los medidores de nivel de
sonido tiene varias escalas corregidas (A,
B, C) La escala dB(A) es la escala
corregida mas comúnmente usada para
medir la sonoridad del ruido emitido por
los generadores.

Conexión Delta
Se refiere a la conexión trifásica que en
la cual el inicio de cada fase esta
conectada al final de la siguiente
formando la letra griega D. Las líneas de
carga están conectadas a las puntas de
la delta.

Factor de Demanda
Es la relación de la carga real a la carga
conectada total potencial.

Factor de Desviación
Es la desviación máxima instantánea en
porcentaje del voltaje de un generador de
una onda sinusoidal verdadera del mismo
valor y frecuencia RMS.

Fuerza Dieléctrica
Es la habilidad del aislamiento de
soportar voltaje sin sufrir rupturas.

Corriente Directa (CD)
Es corriente sin reversiones en el voltaje.

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7 APENDICE


173
Relevador Diferencial
Es un dispositivo protector alimentado
por corriente de dos transformadores
ubicados en dos puntos diferentes del
sistema eléctrico. Compara las corrientes
y detecta cuando hay una diferencia en
los dos que significa una falla en la zona
de protección. Estos dispositivos se usan
típicamente para proteger los devanados
en generadores o transformadores.

Aterrizaje
Es la conexión intencional del sistema o
equipo eléctrico (carcasas, conduit,
marcos, etc.) a la tierra.

Eficiencia (EFF)
Es la relación de salida de energía a
entrada de energía, tal como la relación
entre la entrada eléctrica a un motor y la
salida de energía mecánica en el eje de
este.

Sistema de Emergencia
Es el equipo independiente de potencia
que se requiere legalmente para
alimentar a equipos o sistemas cuya falla
podría representar un peligro a la
seguridad de vida de personas o de
propiedades.

Energía
Se manifiesta en formas como la
electricidad, calor, luz y la capacidad de
hacer trabajo. Se convierte de una forma
a otra, tal como en un generador, que
convierte la energía rotativa mecánica en
energía eléctrica. Las unidades típicas de
energía son kW x h, BTU, Hp x h, ft x lbf,
joule y caloría.

Excitador
Dispositivo que suministra corriente
directa a las bobinas de un generador
sincrónico, produciendo el flux magnético
requerido para inducir voltaje en las
bobinas de la armadura (estator). Vea
Campo.

Falla
Un flujo de corriente no intencional fuera
de su circuito definido en un sistema
eléctrico.

Campo
El campo del generador consiste de un
electro magneto multipolar el cual induce
voltaje de salida a las bobinas de la
armadura (estator) del generador cuando
es girado por el motor. El campo es
energizado por CD suministrada por el
excitador.

Parpadeo
Descripción de las fluctuaciones de
intensidad de las luces causadas por los
impulsos u oscilaciones del voltaje.

Campo Libre (Medición de Ruido)
En la medición de ruido, un campo libre
es aquel en un medio homogéneo,
isotropito (que tiene la cualidad de
transmitir el sonido igualmente en todas
direcciones) que no tiene limites. En la
práctica, es un campo en el cual los
efectos de las barreras no son
importantes en la región de interés. En u
campo libre, la presión del sonido
decrece 6 dB por cada doble de la
distancia de un punto de origen de
sonido.

Frecuencia
Es el número de ciclos completos por
unidad de tiempo de cualquier cantidad
periódica variable, como el voltaje o la
corriente. Se expresa generalmente en
Hz (hertz) o CPS (ciclos por segundo).

Regulación de Frecuencia
Es la medida que expresa la diferencia
entre frecuencia sin carga y con carga
total como un porcentaje de la frecuencia
de carga total.

Generador
Maquina que convierte la energía rotativa
mecánica en energía eléctrica. Vea
Generador.

Protección de Falla de Tierra (GFP)
Sistema que esta diseñado para limitar el
daño al equipo de fallas de corriente de
línea-tierra.

Gobernador
Dispositivo del motor que controla el
combustible para mantener una
velocidad constante bajo diferentes
condiciones de carga. El gobernador
debe tener un ajuste de velocidad
(frecuencia del generador) y caída de
velocidad (sin carga a carga total).

Tierra
Es la conexión intencional del sistema
eléctrico o del equipo eléctrico (carcasas,
conduit, marcos, etc.) a tierra.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


174

Neutral Aterrizada
Es el punto central de un generador de
cuatro hilos conectado en de un
generador de cuatro hilos conectado en
Y, o el punto de medio-devanado de un
generador monofásico, intencionalmente
aterrizado.

Retorno de Tierra
Es el método de detección de falla de
tierra que emplea un sensor sencillo (CT)
circulando el pasacorriente principal entre
el neutral del sistema de potencia y tierra.
Este dispositivo en si mismo no es capaz
de localizar el circuito en falla pero,
cuando se usa en conjunción con los
sensores de falla de tierra de todas las
conexiones de fuentes o alimentadores,
puede proveer protección de falla de bus
cuando se coordina (retarda)
apropiadamente.

Armónicos
Los armónicos son voltaje o
componentes de corriente que
operan en múltiplos integrales de la
frecuencia fundamental del sistema de
potencia (50 o 60 Hz). Las corrientes
armónicas tienen el efecto de distorsionar
la forma de la onda de voltaje de la de
una onda sinusoidal pura.

Hertz (Hz)
Es el termino preferido para ciclos por
segundo (CPS).

Jaloneo
Es un fenómeno que puede ocurrir con
cambios de carga en los cuales la
frecuencia o el voltaje continúan
elevándose y cayendo del valor deseado
sin llegar a estabilizarse. Es causado por
amortiguación insuficiente.

Aislamiento
Material no conductivo usado para
prevenir la fuga de corriente eléctrica de
un conductor. Hay varias clases de
aislamiento en uso en la construcción de
un generador, cada uno reconocido por
su trabajo de máxima temperatura
continua.

Jalón
Rango de cambio de aceleración. A
menudo usado para medir el desempeño
de sistemas de elevadores.

kVA (kilo-Volt-Amperes)
Término para rango de dispositivos
eléctricos. El rango kVA de un dispositivo
es igual a su rango de salida en amperes
multiplicado por su rango de voltaje de
operación. En el caso de generadores
trifásicos, kVA es el rango de salida
dividido entre 0.8, el factor de potencia
de rango. kVA es la suma de los vectores
de la potencia activa (kW), y la potencia
reactiva (Kva.) que fluye en el circuito.

Kva. (kilo-Volt-Amperes-Reactivos)
kVAR es el producto del voltaje y el
amperaje requeridos para excitar
circuitos inductivos. Se asocia con la
potencia reactiva que fluye entre
devanados de generadores en paralelo y
entre generadores y devanados de carga
que suministran las corrientes
magnetizadoras necesarias para la
operación de transformadores, motores y
otras cargas electromagnéticas. La
potencia reactiva no carga el motor del
generador pero limita al generador
térmicamente.

kW (kilo-Watts)
Término usado para dar rango de
potencia a dispositivos eléctricos y
equipo. Los generadores en los Estados
Unidos se les da rango en kW, Los kW, a
veces llamados potencia activa, carga el
motor del generador.

kW x h (kilo-Watt-hora)
Es una unidad de energía eléctrica. Es
equivalente a un kW de corriente
eléctrica suministrada durante una hora.

Factor de Potencia de Arrastre
El factor de potencia de arrastre en
circuitos de CA (un factor de potencia de
menos de 1.0) es causada por cargas
inductivas, como motores y
transformadores, lo que causa que la
corriente se atrase detrás del voltaje. Vea
Factor de Potencia.

Factor de Potencia de Inicio
Causado en los circuitos por CA (0.0 a -
1.0) por las cargas capacitivas de o
motores sincrónicos sobrexcitados. Los
que causan que la corriente se adelante
al voltaje. Vea Factor de Potencia.

Pierna

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


175
Una pierna es una fase del devanado del
generador, o una fase conductora del
sistema de distribución.

Voltaje Línea-Línea
El voltaje entre cualesquiera dos fases de
un generador CA.

Voltaje Línea-Neutral
En un generador trifásico, de 4 hilos
conectado en Y, el voltaje línea-neutral
es el voltaje entre una fase y el neutral
común donde las tres fases están sujetas
juntas.

Factor de Carga
Es la relación entre la carga promedio y
el rango de potencia del generador.

Bajo Voltaje
En el contexto de este manual, se refiere
a sistemas CA con voltajes de operación
de 120 a 600 VCA.

Terminales
Poner terminales en los finales de los
cables.

Breaker Principal.
Un breaker principal es un breaker de
circuito a la entrada o salida de un bus, a
través del cual debe fluir toda la corriente
del bus. El breaker principal del
generador es el dispositivo montado en el
generador, que se usa para interrumpir la
corriente de salida del generador.

Red Pública
Termino usado extensamente fuera de
los Estados Unidos para describir el
servicio normal de electricidad.

Voltaje Medio
En el contexto de este manual, el voltaje
medio se refiere a sistemas CA con
voltajes de operación de 601 a 15,000
VCA.

Breaker de Circuito de Caja Moldeada
Es el que automáticamente interrumpe la
corriente que fluye a través de él cuando
esta excede un cierto nivel durante un
tiempo específico. Caja Moldeada se
refiere al uso de plástico moldeado para
cubrir los mecanismos para separar las
superficies de conducción una de otra y
de las partes de metal o tierra.

Impulsar
En aplicaciones de paralelismo, a menos
que le generador esté desconectado del
bus cuando su motor falla (generalmente
como resultado de un problema de
sistema), el generador “impulsará” al
motor, succionando corriente del bus. La
protección de potencia en reversa que
automáticamente desconecta un
generador en falla del bus, es esencial
para los sistemas de paralelismo.
También, en ciertas aplicaciones, como
elevadores, la carga puede impulsar al
generador si no hay suficiente carga
adicional presente.

NEC (National Electrical Code)
El documento de referencia más común
de estándar eléctrico en los Estados
Unidos.

NEMA
Asociación Nacional de Fabricantes
Eléctricos .

Neutral
Se refiere al punto común de un
generador CA conectado en Y, un
conductor conectado a ese punto o al
punto central de devanado de un
generador CA monobásico.

NFPA
Asociación Nacional de protección
Contra el Fuego.

Carga No Lineal
Es la carga para la que la relación entre
voltaje y corriente no es una función
lineal. Algunas cargas no lineales
comunes son la iluminación fluorescente,
arrancadores de motor SCR y sistemas
UPS. Las cargas ni lineales causan
distorsión de voltaje y calentamiento
anormal de los conductores.

Octava
En mediciones de sonido, (usando un
analizador de octavas) son las ocho
divisiones de la frecuencia del espectro
medido de sonido, donde la más alta
frecuencia de cada banda es el doble de
su más baja frecuencia. Las octavas se
especifican por sus frecuencias
centrales, típicamente 63, 125, 250, 500,
1000, 2000, 4000, y 8000 Hz (ciclos por
segundo).

Ohm

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


176
Unidad de resistencia eléctrica. Un volt
causara que una corriente de un ampere
fluya por una resistencia de un ohm.

Diagrama de Una Línea
Diagrama esquemático de un sistema
trifásico de distribución de potencia que
usa una línea para mostrar las tres fases.
Se entiende que cuando se usa este
dibujo fácil de leer, una línea representa
tres.

Fuera de Fase
Se refiere a las corrientes alternas o
voltajes de la misma frecuencia que no
están pasando por sus puntos de cero al
mismo tiempo.

Rango de Sobrecarga
Es la carga en exceso del rango normal
de un dispositivo que puede llevar
durante un periodo especificado de
tiempo sin dañarse.

Sobregirar
Se refiere a la cantidad por la cual el
voltaje o frecuencia excede el valor
nominal al responder el regulador de
voltaje o gobernador a cambios en la
carga.

Operación en Paralelo
Es la operación de dos o más fuentes de
potencia CA cuyas puntas de salida se
conectan a una carga común.

Carga Pico
Es el punto más alto en la curva de
demanda de kilowatts de una instalación.
Se usa como la base de cobro por
demanda de la compañía de electricidad.

Rasurado de Picos
Proceso por el cual las cargas en una
instalación se reducen durante un corto
tiempo para limitar la demanda eléctrica
máxima en la instalación para evitar una
porción de los cargos por demanda de la
compañía de electricidad.

Fase
Se refiere a los devanados de un
generador CA. En un generador trifásico,
hay tres devanados, designados
típicamente como A-B-C, R-S-T o U-V-W.
Las fases están 120 grados fuera de fase
una con otra, Esto es, los instantes en los
cuales el voltaje de las tres fases pasa
por cero o alcanza sus máximos están
separados 12º grados. Donde un ciclo
completo se considera 360 grados. Un
generador monofásico solo tiene un
devanado.

Generador de Magneto Permanente
Generador cuyo campo es un magneto
permanente al contrario de un
electromagneto (campo devanado).
Usado para generar potencia de
excitación para alternadores excitados
separadamente.

Angulo de Fase
Se refiere a la relación entre dos ondas
sinusoidales que no pasan por cero en el
mismo instante, como las fases de un
generador trifásico. Considerando que un
ciclo completo son 360 grados, el ángulo
de fase expresa que tan separadas están
las dos ondas en relación al ciclo
completo.

Rotación de Fase
También llamada secuencia de fase,
describe el orden (A-B-C, R-S-T o U-V-
W) de los voltajes de fase en las
terminales d salida de un generador
trifásico. La rotación de fase de un
generador debe ser igual a la rotación de
fase de la fuente normal de potencia y se
debe checar antes de la operación de las
cargas eléctricas en la instalación.

Avance
Es la relación entre el número de ranuras
de devanados del estator cubiertas por
cada bobina y el número de ranuras de
devanado por polo. Es una característica
de diseño que el diseñador puede usar
para optimizar el costo del generador
contra la calidad de la forma de la onda.

Polo
Se usa en referencia a magnetos, que
son bipolares. Los polos de un magneto
están designados norte y sur. Puesto que
los magnetos son bipolares, todos los
generadores tiene un número par de
polos. El número de polos determina que
tan rápido se tiene que hacer girar un
generador para obtener la frecuencia
especificada. Por ejemplo, un generador
con un campo de cuatro polos se tendría
que girar a1800 rpm para obtener una
frecuencia de 60 Hz (1500 rpm para 50
Hz)

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


177
También se puede referir a los electrodos
de la batería o al número de fases
servidas por un breaker o interruptor.

Breaker de Circuito de Potencia
Es un breaker de circuito cuyos contactos
son forzados a cerrarse por medio de un
mecanismo de resorte para logra un
cierre rápido (5 ciclos) y altos rangos de
soporte e interrupción. Un breaker de
circuito de potencia puede ser de caja
aislada o de aire.

Potencia
Se refiere al rango de desempeño de
trabajo o de uso de energía. Típicamente
la potencia mecánica se expresa en
términos de caballaje y la potencia
eléctrica en kilowatts. Un kW es igual a
1.34 Hp.

Factor de Potencia (PF)
Las inductancias y las capacitancias en
un sistema causan que el punto en el que
la onda de voltaje pasa por cero, sea
diferente al punto en el que la onda de
corriente pasa por cero. Cuando la onda
de corriente precede a la onda de voltaje,
se da un factor de potencia de inicio,
como es el caso con las cargas de
capacitivas o motores sincrónicos
sobreexcitados. Cuando la onda de
voltaje precede a la onda de corriente,
resulta un factor de potencia de arrastre.
Este es generalmente el caso. El factor
de potencia expresa la cantidad en que le
cero de voltaje difiere del cero de
corriente. Considerando que un ciclo
completo son 360 grados, la diferencia
entre los puntos de cero se puede
expresar como un ángulo. El factor de
potencia se calcula con el coseno del
ángulo entre los puntos de cero y se
expresa como una fracción decimal (0.8)
o como un porcentaje (80%). Es la
relación entre kW y kVA. En otras
palabras, kW = kVA x PF.

Interferencia de Radio
Se refiere a la interferencia en la
recepción de radio causada por el
generador.

Supresión de Interferencia de Radio
Se refiere a los métodos empleados para
minimizar la interferencia de radio.

Reactancia
Es la oposición al flujo de corriente en los
circuitos CA causada por las inductancias
y capacitancias, Se expresa en términos
de ohms y su símbolo es X.

Potencia Reactiva
Es el producto de la corriente, voltaje y el
seno del ángulo por el que la corriente
adelanta o arrastra voltaje, y se expresa
en VAR (volts-amperes-reactivos).

Potencia Real
La potencia real es el producto de la
corriente, voltaje y factor de potencia (el
coseno del ángulo por el que la corriente
se adelanta al voltaje) y se expresa en W
(watts).

Resistencia
Es la oposición al flujo de la corriente en
circuitos CD. Se expresa en ohms y su
símbolo es R.

RMS (Raíz Cuadrada Media)
Los valores RMS de una cantidad
medida como el voltaje CA, corriente y
potencia se consideran los valores
“efectivos” de las cantidades. Vea Watt.

Rotor
Un rotor es el elemento rotativo de un
motor o generador.

RPM
Revoluciones por minuto.

SCR (Silicon Controlled Rectifer)
Dispositivo de estado sólido de tres
electrodos que permite que la corriente
fluya en una dirección solamente, y hace
esto solo cuando un potencial apropiado
se aplica al tercer electrodo, llamado
puerto.

Coordinación Selectiva
Es la aplicación selectiva de dispositivos
de sobrecorriente, tales que las fallas de
corto circuito son limpiadas por el
dispositivo inmediatamente del lado de
línea de la falla, y solamente de ese
dispositivo.

Auto-excitado
Un alternador cuyo sistema de
excitación toma su corriente de su salida
principal de CA

Excitado Separadamente

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


178
Un alternador cuyo sistema de excitación
toma su corriente de una fuente
separada, (no s propia salida).

Entrada de Servicio
El punto donde el servicio de electricidad
de la red pública entra a las
instalaciones. En sistemas de bajo
voltaje, el neutral se aterriza en la
entrada de servicio.

Factor de Servicio
Es un multiplicador que se aplica a los
Hp de rango nominales de un motor para
indicar un incremento o decremento en la
salida (capacidad de sobrecarga) que el
motor es capaz de entregar bajo ciertas
condiciones.

Corto Circuito
Generalmente una conexión no
intencional entre partes que llevan
corriente.

Excitado por Derivación
Un alternador que deriva una porción de
su corriente CA para corriente de
excitación.

Disparo de Derivación
Característica añadida a un breaker de
circuito o interruptor de fusible para
permitir la abertura remota de un breaker
o interruptor por una señal eléctrica.

Onda Sinusoidal
Representación grafica de una función de
seno, donde los valores de seno
(usualmente el eje y) se grafican contra
los ángulos (eje x) a los que
corresponden. Las formas de las ondas
de voltaje CA y la corriente se aproximan
a una curva de este tipo.

Carga Suave
Se refiere al rampeo de la carga hacia o
desde un generador de forma gradual
con el propósito de minimizar los
impactos de voltaje frecuencia del
sistema.

Sonido
Presión de las ondas sonoras que viajan
por el aire y su correspondiente
sensación aural. El sonido puede ser
“transmitido por estructura”, esto es
transmitido por cualquier medio elástico
sólido, pero es audible solamente donde
el medio sólido irradia las ondas de
presión hacia el aire.

Medidor de Presión de Sonido
Mide el nivel de presión de sonido. Tiene
varias escalas de decibeles (dB)
corregidas (A,B,C) para cubrir las
diferentes porciones del rango de
sonoridad medida. Los niveles de sonido
indican sonido RMS, a menos que la
medida se califique como instantánea o
de pico.

Presión de Nivel de Sonido
Se refiere a la magnitud del diferencial de
presión causado por una onda de sonido.
Se expresa en una escala de dB (A,B,C)
referenciada a algún estándar
(generalmente 10
-12
microbaras).

Sistema de Emergencia
Es el sistema independiente de potencia
que permite la operación de alguna
instalación en le caso de una falla de
potencia de la red normal de electricidad.

Conexión Estrella
Vea Conexión Wye

Corriente de Arranque
El valor inicial de corriente usada por un
motor cuando se arranca desde parado.

Estator
Es la parte estacionaria de un motor o
generador. Vea Armadura

Impacto
Es el incremento repentino de voltaje en
un sistema, generalmente causado por la
desconexión de una carga.

Supresor de Impactos
Dispositivos capaces de conducir altos
voltajes de transición. Se usan para
proteger a otros dispositivos que podrían
ser destruidos por los voltajes de
transición.

Sincronización
En una aplicación de paralelismo, la
sincronización se obtiene cuando un
generador que entra se empata con y en
paso a la misma frecuencia, voltaje y
secuencia de fases de la fuente de
potencia en operación.

Factor d Influencia de Teléfono (TIF)

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

7 APENDICE


179
Los armónicos mas altos de la forma de
la onda de voltaje de un generador
pueden causar efectos indeseables en
las comunicaciones de teléfono cuando
las líneas de potencia son paralelas a las
líneas de teléfono. El factor de influencia
de teléfono se calcula con el cuadrado de
los valores RMS de los armónicos
fundamentales no de serie triple,
sumándolos y tomando la raíz cuadrada
de la suma. La relación de este valor a la
valor RMS de la onda de voltaje sin carga
se llama TIF balanceado. La relación de
este valor a tres veces el valor RMS del
voltaje fase-neutral sin carga se llama
Componente Residual TIF.

Transformador
Dispositivo que cambia el voltaje CA de
una fuente de un valor a otro.

Bajodisparo
Se refiere a la cantidad por la cual el
voltaje o la frecuencia caen por debajo
del valor nominal al responder el
regulador o gobernador a los cambios en
la carga.

Red Pública de Electricidad
La red es la fuente de energía comercial
que suministra potencia a instalaciones
específicas desde una planta de potencia
central grande.

Volt
Es la unidad de potencial eléctrico. Un
potencial de un volt causara que una
corriente de un ampere fluya por una
resistencia de un ohm.

Caída de Voltaje
Es la caída en el voltaje que resulta
cuando se agrega una carga, y ocurre
antes de que el regulador la pueda
corregir, o que resulta del funcionamiento
del regulador de voltaje para descargar
un generador-motor sobrecargado.












Regulador de Voltaje.
Dispositivo que mantiene la salida del
generador cerca de su valor nominal en
respuesta a las condiciones cambiantes
de carga.

Watt
Unidad de energía eléctrica. En circuitos
de corriente directa, el wattaje es igual al
voltaje por el amperaje. En circuitos de
corriente alterna, el wattaje es igual a
voltaje efectivo (RMS) por el amperaje
efectivo (RMS) por el factor de potencia
por una constante dependiente del
número de fases. 1000 watts es igual a
un kW.

Conexiones Wye
Es lo mismo que una conexión estrella.
Es un método de interconectar las fases
de un generador trifásico para formar una
conexión que se asemeja a la letra Y. Un
cuarto hilo neutral se puede conectar al
punto central.

Secuencia Cero
Método de detección de falla de tierra
que utiliza un sensor que circula todos
los conductores de fase así como los
conductores neutrales. El sensor
producirá una salida proporcional al
imbalance de la corriente de falla de
tierra del circuito. Esta salida se mide
entonces con un relevador para iniciar un
disparo de breaker o una alarma de falla
de corriente tierra.

Zonas de Protección
Son áreas definidas dentro de un sistema
de distribución que son protegidas por
grupos específicos.

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación

INDICES DE FORMULAS, TABLAS Y FIGURAS

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