7. mantenimiento correctivo de la planta eléctrica motor

1
A MIS PADRES
Quiero dedicar esta obra en primer lugar a mi madre que además de darme la vida ha estado siempre
pendiente de mis luchas diarias, a mi padre que fue un apoyo incondicional en mis estudios y estuvo
atento en ellos.
Para las personas más importantes de mi vida que sin su apoyo no lo hubiera logrado, ellos son mis
padres que gracias a su esfuerzo y cariño pude terminar esta etapa tan importante...
A MI ESPOSA E HIJO
Lo mas maravilloso que tengo en la vida, mi esposa Paola y mi pequeño hijo Eduardo Antonio que
son mi mayor bendición en mi vida, les agradezco que cambiaran mi vida por completo, les estoy tan
agradecido que nunca podré recompensarles lo que me hacen sentir y que sin su apoyo y aliento no
podría haber llegado a esta meta tan importante en mi vida.
GRACIAS
EDUARDO
2
TEMARIO
1) Introducción.
2) Funcionamiento del motor de combustión interna tipo Diesel en una planta eléctrica y
los tipos que se usan regularmente en Maquinaria IGSA.
3) Funcionamiento y descripción del generador eléctrico en una planta eléctrica y los que
se usan generalmente en IGSA.
4) Partes fundamentales de la planta eléctrica.
5) Otros dispositivos.
6) Mantenimiento preventivo de la planta eléctrica motor-generador.
7) Mantenimiento correctivo de la planta eléctrica motor-generador (Fallas más
comunes).
8) Especificaciones técnicas de plantas eléctricas de 20 kW a 3000 kW.
9) Actividades cotidianas y problema de campo.
3
INDICE
CAP.
1
INTRODUCCIÓN
2
3
4
TÍTULO
PÁG.
7
FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA TIPO DIESEL EN UNA
PLANTA ELÉCTRICA Y LOS TIPOS QUE SE USAN REGULARMENTE EN IGSA.
10
2.1 Motores de Combustión Interna
2.2 Motores Diesel de 4 tiempos
2.3 Motores Diesel que se usan en IGSA
2.3.1 Motores John Deere
2.3.2 Motores Detroit Diesel
2.4 Buen funcionamiento y arranque del motor
11
13
15
15
18
21
FUNCIONAMIENTO Y DESCRIPCIÓN DEL GENERADOR ELÉCTRICO EN UNA
PLANTA ELÉCTRICA Y LOS QUE SE USAN GENERALMENTE EN IGSA.
24
3.1 Principio de funcionamiento de un generador
3.1.1 Anillos rozantes
3.1.2 Generación de una salida de onda seno
3.1.3 Aumento del número de polos
3.1.4 Producción del campo magnético
3.1.5 Generadores de CA con armadura estacionaria
3.1.6 Generadores trifásicos
3.1.7 Regulación del Generador Trifásico
3.2 Generadores usados regularmente en IGSA
3.2.1 Generadores WEG
3.2.2 Regulador de Tensión
3.2.3 Regulador BASLER de MARATHON ELECTRIC
3.2.4 Regulador TH4 de WEG
3.2.5 Regulador AVR SX 460 de STAMFORD
3.2.6 Regulador DVR 2000 de MARATHON ELECTRIC
3.2.7 Conexiones de voltaje para generadores trifásicos con 12 cables – 3 tensiones
3.2.8 Conexiones posibles para Generadores con 6 Cables Tensión única
3.2.9 Conexiones monofásicas posibles para generadores trifásicos con 12 cables.
3.2.10 Instalación
3.2.11 Ventilación
3.2.12 Sentido de Giro
3.2.13 Ambientes agresivos
3.2.14 Puesta en marcha
3.2.15 Examen preliminar
3.2.16 Arranque inicial
3.2.17 Puesta en Marcha (START-UP)
3.2.18 Parada (SHUTDOWN PROCEDURE)
25
25
26
27
28
29
30
31
33
33
36
36
37
37
38
39
40
41
41
42
42
43
43
43
44
44
45
PARTES FUNDAMENTALES DE LA PLANTA ELÉCTRICA
46
4.1 Motor
4.1.1 Sistema de Combustible
4.1.1.1 Depósito de Combustible
4.1.1.2 Líneas de Combustible
4.1.1.3 Filtro Primario
4.1.1.4 Bomba de Transferencia
4.1.1.5 Bomba de cebado
4.1.1.6 Filtro Secundario
47
47
47
48
48
48
48
49
4
5
4.1.1.7 Válvula de purga
4.1.1.8 Válvula de derivación
4.1.1.9 Bomba de Inyección
4.1.1.10 Colector de la Bomba de Inyección
4.1.1.11 Inyectores
4.1.1.12 Filtro de Combustible y Separador de Agua
4.1.2 Sistema de Admisión de Aire
4.1.3 Sistema de enfriamiento
4.1.4 Sistema de Lubricación
4.1.4.1 Bomba de Aceite
4.1.4.2 Válvula reguladores de Presión
4.1.4.3 Filtro de aceite
4.1.4.4 Filtro de flujo pleno
4.1.4.5 Filtro en derivación
4.1.4.6 Lubricante
4.1.5 Sistema Eléctrico
4.1.6 Sistema de Arranque
4.1.7 Sistema de protección del motor
4.1.7.1 Protección por baja presión de Aceite
4.1.7.2 Protección por alta temperatura de refrigerante
4.1.7.3 Protección por sobrevelocidad
4.2 Generador Síncrono
4.2.1 Partes de un generador Trifásico
4.3 Instrumentos del Tablero
4.3.1 Voltímetro con su conmutador de CA
4.3.2 Amperímetro con su conmutador de CA
4.3.3 Frecuencímetro
4.3.4 Horómetro
4.3.5 Fusibles de Cristal
4.3.6 Switch de tres posiciones
4.3.7 Medidores de presión de Aceite y Temperatura de Agua
4.3.8 Controlador para Motor/Generador Murphy ASM 150
4.4 Descripción general de una Planta Eléctrica
49
49
49
50
50
51
52
53
54
54
54
54
54
54
55
56
56
57
57
57
58
59
59
61
61
61
62
62
62
62
62
63
63
OTROS DISPOSITIVOS
65
5.1 Gobernadores de Velocidad
5.1.1 Gobernador Isócrono
5.1.2 Gobernador electrónico de velocidad
5.1.3 Gobernadores Digitales
5.2 Gobernadores utilizados en IGSA
5.2.1 ECU (Engine Control Unit)
5.2.2 WOODWARD (Digital Speed Control Fuel Limiter)
5.2.3 TOHO Seisa Kusho Co. (Speed Controller)
5.2.3.1 Actuador
5.2.3.2 Pick-Up
5.3 Controladores para Motor/Generador usados en Plantas Eléctricas
5.3.1 MEC 20
5.3.2 MEC 310
5.3.3 MURPHY ASM 150
66
66
66
67
67
67
68
68
68
69
71
71
72
73
5.4 Transferencias
5.4.1 Circuito de control de transferencia
5.4.2 Modelos de Interruptores
5.4.3 Cargas
5.4.4 Velocidad de operación
74
74
75
77
77
5
5.4.5 Sección de control de voltaje de la línea
5.4.6 Sección de Transferencia y paro
5.4.7 Sección de prueba
6
7
8
9
MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE LA PLANTA ELÉCTRICA MOTOR/GENERADOR
78
79
79
80
6.1 Mantenimiento preventivo del Motor Diesel
6.1.1 Diariamente
6.1.2 Semanalmente
6.1.3 Mensualmente
6.1.4 Cada 6 meses o 250 horas (Servicio)
6.1.4.1 Verificación de nivel de aceite
6.1.4.2 Revisión de nivel de refrigerante
6.1.4.3 Vaciado del agua del filtro separador de agua
6.1.4.4 Inspección del compartimiento del motor
6.1.4.5 Cambio de aceite y filtro del motor
6.1.4.6 Cambio de filtro de aire
6.1.4.7 Mantenimiento a la batería
6.1.4.8 Mantenimiento al alternador
6.1.4.9 Mantenimiento al sistema de enfriamiento
a) Limpieza exterior
b) Limpieza interior
c) Intervalos de cambio de refrigerante
d) Tapón presurizado
6.1.4.10 Mantenimiento al sistema de lubricamiento
6.1.4.11 Mantenimiento al sistema de aire
6.1.4.12 Mantenimiento al sistema de combustible
6.2 Mantenimiento preventivo del Generador
6.2.1 Plan de Mantenimiento
6.2.2 Prueba con carga
81
81
81
82
82
82
83
83
85
85
86
86
87
88
88
88
89
89
90
93
94
95
101
102
MANTENIMIENTO CORRECTIVO DE LA PLANTA ELÉCTRICA (FALLAS MAS COMUNES)
103
7.1 Sistema de red normal no opera
7.2 Grupo electrógeno no arranca
7.3 Grupo electrógeno no genera
7.4 Sistema de emergencia no opera
7.5 El grupo no para después de haberse restablecido la red normal
7.6 Paro del motor por sobretemperatura
7.7 Paro por baja presión de aceite
7.8 Paro por sobrevelocidad
7.9 Largo arranque
105
105
106
106
107
107
107
107
107
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE PLANTAS ELÉCTRICAS DE 20 KW A 3000 KW
108
Tabla con especificaciones técnicas
109
ACTIVIDADES COTIDIANAS Y PROBLEMA DE CAMPO
110
Análisis y discusión
Recomendaciones
Conclusiones
Glosario
Fórmulas Eléctricas
Bibliografía
114
115
116
117
123
125
6
1.INTRODUCCIÓN
7
La electricidad es una de las principales formas de energía usadas en el mundo actual. Sin ella, no
existiría iluminación, comunicación, radio y televisión, ni servicio telefónico, y las personas tendrían
que prescindir de aparatos eléctricos que ya llegaron a constituir parte integrante del hogar. Además,
sin la electricidad el campo del transporte no sería lo que es en la actualidad. De hecho, puede decirse
que la electricidad se usa en todas partes.
Es importante resaltar que la industria, los centros comerciales y las zonas habitacionales han tenido
un grandioso desarrollo gracias a que el país ha solventado sus necesidades de energía a través de las
paraestatales correspondientes, pero ¿que pasa cuando las primeras son víctimas de interrupciones
inesperadas por parte del suministro federal y sobretodo cuando han llegado a ser tan prolongados
esos tiempos de corte?
Es por eso que cualquier institución como hospitales, escuelas, centros comerciales, zonas
habitacionales, etc. deben contar con energía eléctrica de respaldo que supla sus necesidades de
energía en lo que se restablece el servicio de electricidad por parte de CFE y/o LyFC.
Esto lo logran con la instalación y uso de las plantas de emergencia que son máquinas compuestas de
un motor de combustión interna tipo diesel y un generador eléctrico sin escobillas.
Con respecto a este tipo de plantas se tienen dos tipos de giro: las que se usan en uso de emergencia y
las que se usan en renta. Las primeras son máquinas instaladas en un lugar adecuado para su entrada
en caso de que la energía de la red nacional haya caído.
Las segundas son una opción más para los organismos, instituciones e industria privada que ante
circunstancias diversas no han podido ser conectadas a la red nacional y es por ello que se ven
obligadas a contratar este tipo de servicio.
Ahora la planta en renta es otorgada al cliente y puesta en funcionamiento para que suministre de
energía eléctrica a bajo costo y con excelente rendimiento.
Ante todo este panorama, como Ingenieros en el campo debemos conocer a fondo estas necesidades
de generación y con ello dar soluciones integrales a los clientes, contribuyendo con eso al progreso y
ejecución de las actividades diarias de los mismos.
Hay que hacer notar que el presente informe de actividad profesional, aparte de ser un requisito de
titulación busca ser un medio de apoyo para aquellos estudiantes en la materia de PLANTAS
8
GENERADORAS para que se tenga una visión práctica del manejo de este tipo de máquinas, y de esa
manera cuando se tenga que trabajar con ellas tengamos buenos elementos para poder operarlas y/o
darles su mantenimiento respectivo, y de esa manera mantener al equipo en buenas condiciones de
operación.
Claro está que una vez entrando en operación, cualquier tipo de máquinas sufren desgaste y es por
ello que debemos implementarle rutinas de mantenimiento para mantener en condiciones óptimas de
funcionamiento a las plantas, para que de esa manera no sufra paros inesperados en sitio.
Algo trascendental para cualquier individuo encargado de la planta generadora es el conocimiento del
mantenimiento preventivo y correctivo que se le lleva a cabo a una máquina, ya que en casos
inesperados en sitio, es probable que ocurra alguna falla y por esa razón debemos estar capacitados
para enfrentarla. Se espera que la elaboración de este trabajo no pase desapercibido por los alumnos
y/o personas en la materia y se les haga llegar para que cuenten con material muy valioso e
importante al momento de tener una planta de generación y presentarse una falla.
9
2. FUNCIONAMIENTO DEL
MOTOR DE
COMBUSTIÓN INTERNA TIPO DIESEL EN
UNA PLANTA ELÉCTRICA Y LOS TIPOS
QUE
SE
USAN
REGULARMENTE
EN
MAQUINARIA IGSA.
OBJETIVOS
Estudiar el funcionamiento del motor de combustión interna tipo Diesel de 4 tiempos usados
en grupos electrógenos, así como de las partes más importantes de un motor de combustión
interna.
Descripción de los motores usados generalmente en Maquinaria IGSA S.A. de C.V. para el
ensamble de los grupos electrógenos.
Mencionar las recomendaciones necesarias para el buen funcionamiento y arranque de la
planta eléctrica.
10
2.1 MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
Es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida
por un combustible dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se utilizan
motores de combustión interna de cuatro tiempos.
El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo invento, Nikolaus August
Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción.
El motor diesel, llamado así en honor del Ingeniero alemán Rudolf Diesel, funciona con un principio
diferente y suele consumir gasóleo (Diesel). Se emplea en instalaciones generadoras de energía
eléctrica, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y automóviles. Tanto los motores
Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos.
En nuestro caso que es la generación eléctrica se emplean motores a diesel debido al costo y
eficiencia.
Partes de un sistema de combustión interna
La cámara de combustión es la parte superior del cilindro, cerrado en un extremo y dentro del cual
se desliza un pistón muy ajustado al interior. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón
modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara
exterior del pistón está unida por un eje al cigüeñal, que convierte en movimiento rotatorio el
movimiento lineal del pistón.
En los motores de varios cilindros el cigüeñal tiene una posición de partida, llamada espiga de
cigüeñal y conectada a cada eje, con lo que la energía producida por cada cilindro se aplica al
cigüeñal en un punto determinado de la rotación. Los cigüeñales cuentan con pesados volantes y
contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del movimiento del eje y con ello se genera potencia
mecánica para el motor, y éste puede tener de 1 a 28 cilindros, según la potencia del motor.
El sistema de bombeo de combustible de un motor de combustión interna consta de un depósito,
filtro, bomba de combustible y un dispositivo que vaporiza o atomiza el combustible líquido.
El sistema de alimentación. Cada cilindro toma el aire/combustible y expulsa los gases a través de
las válvulas de la cabeza, la sincronía de abrir y cerrar las válvulas es realizada por el conjunto de
distribución el cual es movido por el cigüeñal, la cantidad de combustible es aplicada por un medio de
11
inyección (mecánico o electromecánico) y se requiere que sea una mezcla estequiométrica.
Fig. 2.1 Motor Diesel
En teoría, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este último a
volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La mayoría de los motores diesel
tienen también cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina.
Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible para
arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. En grupos electrógenos se utiliza un
precalentador el cual mantiene el líquido refrigerante a una temperatura óptima para el arranque del
motor.
La eficiencia de los motores diesel depende, en general, de los mismos factores que los motores Otto,
y es mayor que en los motores de gasolina llegando a superar el 40 %. Este valor se logra con un
grado de compresión de 14 a 1, siendo necesaria una mayor robustez, y los motores diesel son, por lo
general, más pesados que los motores Otto. Esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y
el hecho de utilizar combustible más barato.
12
Fig. 2.2 Motor Diesel serie 6125 de John Deere
2.2 MOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS
El motor de gasolina al principio tenía muy poca eficiencia. El Ingeniero alemán Rudolf Diesel
estudió las razones y desarrolló el motor que lleva su nombre (1892), cuya eficiencia es bastante
mayor. Se explica a continuación el motor de 4 tiempos.
1. Aspiración.- Entra aire limpio en el cilindro por el movimiento descendente del pistón. La
válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer
tiempo el cigüeñal da 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra
abierta y su carrera es descendente, ya que el pistón va hacia abajo como se muestra en la Fig.
2.3
Fig .2.3 Aspiración
13
2. Compresión.- El pistón comprime el aire a alta presión y éste alcanza una temperatura muy
elevada. Al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose
el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y
el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es
ascendente porque el pistón va hacia arriba.
Fig .2.4 Compresión
3. Trabajo.- Se inyecta el diesel, y éste se enciende inmediatamente por causa de la alta presión
y temperatura existentes en el interior del cilindro. Una vez iniciada la combustión, esta
progresa rápidamente incrementando la temperatura en el interior del cilindro y expandiendo
los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo y el cigüeñal
da 170º mientras que el árbol de levas da 240º, ambas válvulas se encuentran cerradas y su
carrera es descendente para producir potencia.
Fig .2.5 Expansión
14
4. Escape.- En esta fase el pistón empuja cuidadosamente, en su movimiento ascendente, los
gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al
llegar al final de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión,
reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º y su
carrera es ascendente.
Fig .2.6 Escape
2.3 MOTORES DIESEL QUE SE USAN EN IGSA
MOTORES JOHN DEERE
Serie 3029
Este motor de 3 cilindros y 2.9L presenta camisas remplazables de tipo húmedo para disipación de
calor óptima. Un cigüeñal dinámicamente balanceado y bielas de acero forjado le dan durabilidad a
este motor.
Potencia Prime a 1800 rpm (60 Hz): 42 hp (31 kW)
Potencia Standby a 1800 rpm (60 Hz): 47 hp (35 kW)
POTENCIA PRIME es la potencia nominal que un motor es capaz de entregar con una carga variable
por un ilimitado número de horas de uso por año.
POTENCIA STANDBY es la potencia nominal del motor disponible con cargas variables por hasta
500 horas de uso al año.
15
Fig .2.7 Motor Serie 3029 John Deere
Serie 4045
Haciendo avanzar el estándar de la excelencia, este motor de 4 cilindros y 4.5L tiene un sistema de
combustible controlado electrónicamente. Fácil servicio desde cualquier lado ya que la bayoneta y el
filtro de aceite están disponibles donde usted los necesite. Toma de fuerza auxiliar estándar que
permite mover accesorios hasta de 50 hp.
Potencia Prime a 1800 rpm (60 Hz): 64 hp (48 kW)
Potencia Standby a 1800 rpm (60 Hz): 71 hp (53kW)
Fig .2.8 Motor Serie 4045 John Deere
Serie 6068
Precisión y flexibilidad se juntan en este motor de 6 cilindros y 6.8L. Su banda poly-V que se ajusta
automáticamente provee más del doble de la capacidad de bandas V comparables. La opción del
servicio en ambos lados hace a la bayoneta y el filtro de aceite disponible donde usted lo necesite.
16
Potencia Prime a 1800 rpm (60 Hz): 178 y 225 hp (133 y 168 kW)
Potencia Standby a 1800 rpm (60 Hz): 198 y 251 hp (148 y 187 kW)
Fig .2.9 Motor Serie 6068 John Deere
Fig .2.10 Motor Serie 6068 John Deere ensamblado
con un generador, formando el grupo electrógeno.
Serie 6081
Inteligente y poderoso, este motor de 6 cilindros y 8.1L presenta un sistema de control electrónico
para monitorear funciones críticas. Enfriamiento dirigido a la parte superior de las camisas que reduce
el consumo de aceite y las emisiones. La toma de fuerza trasera opcional acciona bombas hidráulicas
o compresores de medianos a grandes.
Potencia Prime a 1800 rpm (60 Hz): 225, 270 y 295 hp (168, 201 y 220 kW)
Potencia Standby a 1800 rpm (60 Hz): 250, 300 y 347 hp (187, 224 y 259 kW)
Fig. 2.11 Motor Serie 6081 John Deere
17
Serie 6125
Ideal para alta potencia, este motor de 6 cilindros y 12.5 litros presenta un pistón articulado de dos
piezas con corona de acero de alta dureza y un sistema de inyección de combustible controlado
electrónicamente para monitorear funciones críticas. La toma de fuerza trasera opcional acciona
bombas hidráulicas o compresores de medianos a grandes.
Potencia Prime a 1800 rpm (60 Hz): 341, 366 y 402 hp (254, 273 y 300 kW)
Potencia Standby a 1800 rpm (60 Hz): 375, 366 y 402 hp (280, 273 y 300 kW)
Fig. 2.12 Motor Serie 6125 John Deere
MOTORES DETROIT DIESEL
Serie 60
Detroit Diesel Allison de México, le ofrece una línea completa de generadores a diesel DDC/MTU
incluyendo los controles digitales del motor y del generador que proporcionan un desempeño y
tiempo de respuesta superior, confiabilidad probada y la durabilidad reduciendo costos de
mantenimiento.
Potencia Prime a 1800 rpm (60 Hz): 536 hp (400 kW)
Potencia Standby a 1800 rpm (60 Hz): 550 hp (410 kW)
18
Fig. 2.13 Motor Serie 60 Detroit Diesel
Los motores Serie 60 tienen:
Turbo cargador avanzado con sistema de enfriamiento de aire.
Fig. 2.14 Turbo cargador de Motor Serie 60 Detroit Diesel
Inyección de combustible de alta presión con unidad de inyectores electrónicamente
controlada.
19
Fig. 2.15 Bomba de transferencia de Motor Serie 60 Detroit Diesel
Sistemas de control electrónico
Fig. 2.16 Control electrónico de Motor Serie 60 Detroit Diesel
Cuatro válvulas por cilindro.
La serie 60 es el primer motor diesel resistente completamente integrado con controles electrónicos en
el mundo. Desde entonces, el motor de la serie 60 continúa fijando el estándar con tecnología
innovadora y la economía de combustible superior en el mercado resistente competitivo del motor
diesel.
NOTA: EN CAPACIDADES MAYORES A 400 Kw SE UTILIZAN MOTORES MARCA
VOLVO (500 Kw), MITSUBISHI (750 a 2000 Kw), CATERPILLAR (1000 a 1500 Kw), Y
PARA SABER SU FUNCIONAMIENTO ES NECESARIO CONSULTAR EL MANUAL DE
DICHO MOTOR.
20
2.4 BUEN FUNCIONAMIENTO Y ARRANQUE DEL MOTOR
Para asegurar que el motor proporcione un funcionamiento eficaz como unidad de reserva al
momento de necesitarse, arrancarlo y hacerlo funcionar a velocidad nominal (con 50%—70% de
carga) por 30 minutos cada 2 semanas. NO PERMITIR QUE EL MOTOR FUNCIONE DURANTE
PERIODOS PROLONGADOS SIN CARGA.
Reglas que deben observar para el buen funcionamiento de su equipo.
Funcionamiento normal del motor
1. - Procure que no entre tierra y polvo al motor, al generador y al interior de los tableros de control y
transferencia.
2. - Conserve perfectamente lubricado el motor y la chumacera o chumaceras del generador y
excitatriz.
3. - Cerciórese que está bien dosificado el combustible para el motor.
4. - Compruebe que al operar el genset ó grupo electrógeno se conserve dentro de los rangos de
operación:
a) Temperatura del agua
160 a 200°F.
a) Presión de aceite
40 a 60 Lbs.
b) Voltaje
208, 220, 440, 480V.
c) Frecuencia
58 a 62 Hz.
d) Corriente del cargador de batería
0.8 a 3 A
NOTA: Los valores de presión en motores a partir de 600kW – 3000kW son mayores,
por lo que se recomienda, verificar el manual de operación del motor.
5.- Los motores nuevos traen un aditivo que los protege de la corrosión el cual dura 12 meses,
después de éste período deberá cambiarse el agua y ponerle nuevamente aditivo, además evitar fugas
y goteras sobre partes metálicas.
Es necesario utilizar anticorrosivo, anticongelante en la mezcla recomendada por el fabricante del
motor dependiendo de la zona donde se ubicará y trabajará el grupo electrógeno.
En general hay que prevenir y evitar la corrosión a toda costa de los componentes del grupo
electrógeno.
21
6. - Hay que procurar que se cuente siempre con los medios de suministro de aire adecuados por
ejemplo:
a) Aire limpio para la operación del motor.
b) Aire fresco para el enfriamiento del motor y generador.
c) Medios para desalojar el aire caliente.
7. -. Compruebe siempre que el grupo electrógeno gira a la velocidad correcta por medio de su
frecuencímetro o tacómetro.
8. - Entérese del buen estado de su equipo, para que cuando se presente una falla por insignificante
que ésta sea, se corrija a tiempo y adecuadamente, para tener su equipo en condiciones óptimas de
funcionamiento. VER FALLAS
Y SOLUCIONES DE PROBLEMAS DE LOS GRUPOS
ELECTROGENOS COMO VEREMOS MÁS ADELANTE en capítulo 7.
9. - Implante un programa para controlar el mantenimiento del grupo electrógeno. Elabore una
bitácora para anotar todos los datos de la vida del grupo, y por medio de ella compruebe la correcta
aplicación del mantenimiento.
Ahora para efectuar un correcto arranque del motor se necesitan efectuar los siguientes puntos:
1.
Efectuar todas las revisiones previas al arranque indicadas, verificando lo siguiente:
Nivel de refrigerante en el radiador.
Nivel de aceite en el cárter y/o en el gobernador hidráulico si lo tiene.
Nivel de combustible en el tanque.
Nivel de electrolito en las baterías, así como remover el sulfato en sus terminales.
Limpieza y buen estado del filtro de aire. El uso de un indicador de restricción de aire
es un buen elemento para saber cuando esta sucio nuestro filtro.
Que el precalentador eléctrico del agua de enfriamiento opere correctamente para
mantener una temperatura de 140°F.
Que no haya fugas de agua caliente aceite y/o combustible.
2.
Si la tiene, abrir la válvula de corte de combustible.
3.
Desconectar la potencia a las líneas de mando del motor.
4.
Ajustar la velocidad. Para nuestra aplicación de grupos electrógenos se tiene que las
22
velocidades de los motores de combustión tipo Diesel, ya tienen el rango de velocidad de
giro, la cual es 1800 rpm, con la cual podemos obtener una frecuencia de generación de 60
Hz aplicables para nuestras cargas.
5.
Girar la llave de contacto o switch en sentido horario para arrancar el motor. Una vez que
arranca, soltar la llave de modo que retorne a la posición de MARCHA.
6.
Revisar los indicadores para comprobar que el motor funciona normalmente. Si no es normal,
apagar el motor y determinar la causa. VER MANTENIMIENTO CORRECTIVO DE
MOTOR en capítulo 7.
23
3. FUNCIONAMIENTO Y DESCRIPCIÓN
DEL GENERADOR ELÉCTRICO EN UNA
PLANTA ELÉCTRICA Y LOS QUE SE
USAN
GENERALMENTE
EN
MAQUINARIA IGSA.
OBJETIVOS
Describir el funcionamiento del generador básico de CA.
Descripción de los generadores usados generalmente en Maquinaria IGSA S.A. de C.V. para
el ensamble de los grupos electrógenos.
Diagrama de Conexiones de Voltaje.
Instalación, Sentido de Giro, Ambientes agresivos y Puesta en marcha.
Examen Preliminar, Arranque inicial, Puesta en Marcha (START UP) y Parada.
24
3.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN GENERADOR
El generador más simple de CC consta de una sola espira de alambre que gira dentro de un campo
magnético, más un conmutador y escobillas. Al girar la espira, se genera un voltaje de CA entre sus
dos extremos. El voltaje de CA se convierte entonces a CC por la acción del conmutador y las
escobillas. El conmutador cambia la CA a CC, cambiando efectivamente la conexión de escobillas de
un extremo a otro de la bobina rotatoria, cada vez que el voltaje inducido en la espira invierte su
polaridad. Esta interrupción se efectúa de tal manera que una escobilla siempre está en contacto con el
extremo positivo de la espira, en tanto que la otra escobilla siempre está en contacto con el extremo
negativo de la espira. Por tanto el voltaje existente entre las escobillas, que es el voltaje de salida del
generador es de CC.
Si se elimina el conmutador, uniendo cada escobilla conectada permanentemente con un extremo de
la espira rotatoria, el voltaje que hay entre las escobillas sería exactamente el voltaje existente en los
extremos de la bobina. Como se sabe, éste es un voltaje de CA. Así pues, eliminando el conmutador y
conectando permanentemente, en alguna forma, las escobillas a extremos opuestos de la espira, el
generador básico de CC se puede convertir en un generador simple de CA.
Naturalmente, los extremos de la espira no pueden conectarse directamente a las escobillas debido a
que los extremos deben girar libremente con la espira; si no pudieran girar libremente, al girar la
espira se torcerían hasta romperse. Así pues, de alguna manera, las escobillas deben estar conectadas
permanentemente a los extremos de la bobina sin interferir con su capacidad de girar, como se verá a
continuación.
Anillos rozantes
El conmutador de un generador de CC cumple con dos funciones:
1) Convierte el voltaje inducido de CA en CC.
2) Constituye un medio para comunicar el voltaje inducido a las escobillas y, en consecuencia, a
un circuito externo.
En un generador de CA no se requiere convertir de CA a CC, de manera que, en lugar de conmutador,
todo lo que se necesita es un medio para comunicar el voltaje inducido a las escobillas. Esto se logra
25
instalando anillos metálicos en los extremos de la bobina rotatoria. Cada anillo se ajusta a un extremo
de la bobina y ambos anillos giran al girar la bobina. Estos anillos se llaman anillos rozantes.
Fig. 3.1 Esquema de un generador básico de CA.
Cada anillo rozante está permanentemente conectado al extremo respectivo de la bobina rotatoria, de
manera que el voltaje inducido en la bobina aparece entre los anillos. Las escobillas están unidas a los
anillos rozantes haciendo contacto eléctrico con ellos. Al girar la bobina, los anillos rozantes se
deslizan a lo largo de las escobillas manteniendo siempre contacto eléctrico con ellas. Así pues, cada
escobilla está siempre en contacto con el anillo rozante correspondiente, el cual, a su vez, está
permanentemente conectado a un extremo de la bobina. El resultado es que entre las escobillas se
genera un voltaje de CA inducido en la bobina y éste puede transmitirse a un circuito externo.
Generación de una salida de onda seno
La salida de un generador simple de CA de una espira es igual al voltaje inducido en ambos lados de
la bobina al cortar éstos las líneas magnéticas de flujo. Cuando no se cortan líneas de flujo el voltaje
es nulo; y cuando se corta el número máximo de líneas de flujo, el voltaje es máximo. Como se
aprecia en la fig. 3.2 en un generador de CA de dos polos, el voltaje llega a cero y alcanza un máximo
de dos veces durante una rotación completa de la espira. Estas variaciones siguen una onda sinusoidal.
Así pues, para una rotación completa que corresponde a 360º de rotación, el voltaje generado
corresponde a 360º eléctricos.
26
Fig. 3.2 Forma de onda de salida de un Generador de CA.
Aumento del número de polos
En la Figura 3.2 se aprecia que el voltaje de salida de un generador de CA es máximo cuando los
lados de la espira pasan frente a los centros de los polos. La razón es que, en estos puntos, los lados de
la bobina cortan el número máximo de líneas de flujo. Si se usaran cuatro polos en lugar de dos, el
voltaje de salida seguiría alcanzando su valor máximo cuando los lados de la bobina pasaran frente a
los centros de los polos. Sin embargo, como el número de polos se ha duplicado, el voltaje sería
máximo cuatro veces durante cada rotación completa de la espira en lugar de dos veces, como ocurre
en el caso de un generador de dos polos.
Si entre los polos existen espacios iguales, esto significa que se genera un ciclo de una onda
sinusoidal en el voltaje de salida cada vez que la espira se transporta 180º, o sea la mitad de una
rotación. Por lo tanto la frecuencia del voltaje de salida de CA es lo doble de la velocidad de rotación
de la espira. Por ejemplo, si la espira gira 30 veces en un segundo, la frecuencia del voltaje es de 60
cps. Debe ser obvio que, para determinada velocidad de rotación cuanto mayor número de polos se
tenga, más alta será la frecuencia del voltaje del generador.
Para entender mejor el aumento del número de polos en un generador eléctrico, tenemos la siguiente
expresión que nos involucra la frecuencia, la velocidad síncrona y el número de polos.
27
Vs =
120 f
..........(1)
No. polos
Si aplicamos la fórmula (1) podremos obtener la velocidad a la cual gira nuestro generador, así que si
sustituimos f=60 y 4 polos se tiene una velocidad de 1800 rpm. Esto quiere decir que nuestro
generador en un grupo electrógeno es impulsado por el motor Diesel a 1800 rpm para que el voltaje
trifásico sea generado con una frecuencia de 60 Hz.
Con base en lo anterior se tiene que de acuerdo a la formula si aumentamos el número de polos, la
velocidad síncrona tiende a disminuir y la frecuencia tiende a aumentar. Por lo que cabe destacar que
dependiendo de la aplicación que vayamos a realizar es necesario tomar en cuenta la frecuencia a
manejar, la velocidad síncrona que originaría dicha frecuencia y todo esto en función del número de
polos del generador.
Producción del campo magnético
El campo magnético necesario para que funcione un generador de CA es producido por un devanado
de campo, igual que en el caso de los generadores de CC. Téngase presente que el devanado de
campo es un electroimán y, por lo tanto, necesita corriente para producir su campo magnético. En un
generador de CC, la corriente para el devanado de campo puede obtenerse conectando el devanado a
una fuente externa de voltaje y, en este caso, el generador es un generador excitado separadamente. O
bien, la corriente de excitación del devanado de campo puede producirse conectando el devanado a la
salida del generador, constituyendo un generador autoexcitado.
Sin embargo, en ambos casos, e independientemente de que el generador de CC esté excitado
separadamente o autoexcitado, el voltaje aplicado al devanado de campo es de CC. Esto es necesario
ya que se requiere una corriente de excitación de CC para que el generador funcione debidamente.
Como resultado, no se puede usar autoexcitación para los generadores de CA, ya que su salida es de
CA. Entonces deben usarse fuentes de voltaje de CC separadas para alimentar la corriente a los
devanados de campo. En muchos generadores de CA, la fuente de voltaje de CC para el devanado de
campo es un pequeño generador de CC.
28
Los generadores de CA son todos excitados separadamente
De una fuente de voltaje de CC separada
Fig. 3.3 Excitación externa de un generador de CA.
Generadores de CA con armadura estacionaria
Cuando un generador de CA produce una cantidad de potencia relativamente pequeña, los anillos
rozantes operan satisfactoriamente. Por otra parte, cuando se manejan potencias elevadas, resulta cada
vez más aislar suficientemente sus anillos rozantes y por lo tanto, éstos se convierten en motivo
frecuente de problemas. Debido a esto la mayoría de los generadores de CA tienen una armadura
estacionaria y un campo rotatorio. En estos generadores, las bobinas de armadura están montadas
permanentemente con arreglo a la circunferencia interna de la cubierta del generador, en tanto que las
bobinas de campo y sus piezas polares están montadas sobre un eje y giran dentro de la armadura
estacionaria.
En el campo de una armadura estacionaria, la salida del generador puede conectarse directamente a
un circuito externo sin necesidad de anillos rozantes ni escobillas, lo cual elimina los problemas de
aislamiento que existirían si fuese necesario producir corrientes y voltajes elevados a la carga, por
medio de anillos rozantes. Naturalmente, como el devanado de campo gira, deben usarse anillos
rozantes para conectar el devanado a su fuente externa de excitación de CC. Sin embargo, los voltajes
y corrientes que se manejan son pequeños, comparados con los de armadura y no hay dificultad en
suministrar el aislamiento suficiente.
Otra ventaja en usar una armadura estacionaria es que hace posible velocidades de rotación mucho
más altas y por lo tanto, voltajes más altos de los que se pueden obtener con armaduras rotatorias;
29
esto se debe nuevamente a la dificultad que hay en aislarla. A velocidades de rotación muy elevadas,
la elevada fuerza centrífuga que resulta hace difícil aislar adecuadamente el devanado de armadura.
Este problema no existe cuando el devanado de campo gira a altas velocidades.
En tanto que todos los generadores de CC constan de una armadura rotatoria y un campo estacionario,
la mayor parte de los generadores de CA tienen una armadura estacionara y un campo rotatorio. En el
caso de una armadura estacionaria, se pueden producir voltajes mucho mayores que los que son
posibles con generadores de armadura rotatoria. La parte de un generador que gira se llama rotor en
tanto que la parte estacionaria recibe el nombre estator.
EMF
SALIDA
A LA CARGA
N
EMF
S
S
EMF
N
CAMPO ROTATORIO
(4 POLOS)
EMF
BOBINAS DE
ARMADURA
Fig. 3.4 Generador 1φ con Armadura Estacionaria y Campo Rotatorio
Generadores trifásicos
Los generadores trifásicos tienen tres devanados espaciados igualmente y tres voltajes de salida
defasados 120º entre sí. En la Fig. 3.6 se muestra un generador simple trifásico de espira rotatoria,
incluyendo las formas de onda. Físicamente, las espiras adyacentes están separadas por un ángulo
equivalente a 60º de rotación, ver Fig. 3.5. Sin embargo, los extremos de la espira están conectados a
los anillos rozantes de manera que la tensión 1 está adelantada 120º con respecto a la tensión 2; y la
tensión 2, a su vez está adelantada 120º con respecto a la tensión 3.
30
FASE 1
V1
60º
N
FASE 3
V3
FASE 2
V2
S
60º
Fig. 3.5 Generador trifásico de espira rotatoria
También se muestra un diagrama simplificado en la fig. 3.6 de un generador trifásico de armadura
estacionaria. En este diagrama, las bobinas de cada devanado se combinan y están representadas por
una sola. Además, no aparece el campo rotatorio. La ilustración muestra que el generador trifásico
tiene tres devanados de armadura separados, desfasados 120º.
VOLTAJE DE SALIDA
FASE 1
FASE 3
V3
120º
120º
120º
FASE 2
Fig. 3.6 Generador 3φ de armadura estacionaria
Es necesario hacer notar que los generadores trifásicos son los más importantes para la generación de
energía eléctrica en las plantas de emergencia y es por ello que se hacen mención los principios de
funcionamiento.
Regulación del generador 3φ
φ
Cuando cambia la carga en un generador de CA, el voltaje de salida también tiende a cambiar; la
principal razón de ello es el cambio de caída de voltaje en el devanado de armadura, ocasionado por el
31
cambio en la corriente de carga, por lo que en un generador de CA se tiene una caída IR y una caída
IXL producida por la corriente alterna que fluye a través de la inductancia del devanado. La caída
depende sólo de la cantidad de cambio en la carga; pero la caída IXL depende también del factor de
potencia del circuito. Así pues, el voltaje de salida de generadores de CA varía con los cambios en la
corriente de carga lo mismo que con todo cambio en el factor de potencia. Como resultado, un
generador de CA que tiene una regulación satisfactoria para un valor de factor de potencia puede
tener una mala regulación con otro factor de potencia.
Ahora, debido a la regulación inherentemente mala, los generadores de CA están provistos de algún
medio auxiliar de regulación. Los reguladores auxiliares usados, independientemente de que sean
operados manualmente o de que funcionen de manera automática, cumplen su función básicamente de
la misma manera; sensan el voltaje de salida del generador y, cuando éste cambia, ocasionan un
cambio correspondiente en la corriente de cambio de la fuente excitadora que suministra la corriente
de campo al generador. Así pues, si el voltaje de salida del generador se reduce, el regulador produce
un aumento en la corriente de campo de la fuente excitadora. Por lo tanto, el voltaje de salida de la
fuente excitadora aumenta, haciendo que también aumente la corriente en el devanado de campo del
generador. Como resultado, el campo magnético del generador aumenta en intensidad y eleva el
voltaje del generador a su amplitud original. Una secuencia de eventos similar pero opuesta ocurre
cuando el regulador siente una disminución en el voltaje de salida del generador.
Generador de CA
El regulador de voltaje
detecta la salida del
generador.
La fuente excitadora suministra corriente de
campo al generador. La amplitud de esta
corriente es la requerida para mantener una
salida constante del generador
Fuente excitadora
de CC.
Regulador de
Voltaje
A la carga
El regulador cambia la corriente de campo de
la fuente excitadora para compensar por
cambios en el voltaje de salida del generador.
32
3.2 GENERADORES USADOS REGULARMENTE EN IGSA
GENERADORES WEG
La auto excitación empieza por la tensión residual en el estator y bobinado auxiliar del generador que
es garantizada por los imanes permanentes incrustados en los polos del estator de la excitatriz
principal. El valor de la tensión residual varía de generador a generador. El bobinado auxiliar es
responsable de la alimentación de potencia para el regulador de tensión, independientemente de la
tensión de los bornes del generador o de variaciones de carga que pueden ocurrir.
El regulador de tensión alimentado por el bobinado auxiliar, suministra la potencia necesaria para la
excitatriz principal de la máquina y de ésta manera hace la comparación entre su valor teórico y la
tensión de regeneración y así controla la excitación del generador manteniendo la tensión en el valor
deseado.
Fig. 3.7 Generador 3
con Bobinado Auxiliar de WEG
En este tipo de generadores modelo GTA la alimentación de potencia del regulador de tensión es
hecha por la bobina auxiliar.
33
Fig. 3.8 Generador 3
con excitatriz auxiliar de WEG
En este tipo de generadores modelo GPA la alimentación de potencia del regulador de tensión es
hecha por la excitatriz auxiliar.
Fig. 3.9 Generador 3
sin excitatriz auxiliar y sin bobina auxiliar de WEG
34
En los generadores modelo GSA, la alimentación de potencia del regulador de tensión es hecha por la
tensión de salida del generador que normalmente es conectada a un transformador para adecuar a la
tensión de entrada del regulador de tensión.
En forma general un generador está conformado por las siguientes partes que se mencionan en la
Figura 3.10:
Fig. 3.10 Componentes de un Generador 3
35
de CA de WEG.
REGULADOR DE TENSIÓN
El regulador de tensión electrónico tiene la finalidad de mantener la tensión del generador constante,
independiente de la carga. Puede estar alojado en la caja de conexiones del generador o en el panel de
comando. Para hablar en forma general de los reguladores hay que destacar que cada generador y
dependiendo de la marca de éste, cuenta con distintos tipos de regulador pudiendo ser: Basler de
MARATHON ELECTRIC, TH4 de WEG, AVR sx460 de STAMFORD, DVR 2000E de
MARATHON ELECTRIC que para poder operarlos es necesario estudiar el manual de usuario que
cada uno de los mencionados anteriormente traen consigo de fábrica.
Regulador Basler (MARATHON ELECTRIC)
Fig. 3.11 Esquema de conexiones de
Fig. 3.12 Trimpots de ajuste de tensión
Regulador Basler
Fig. 3.13 Vista superior del Regulador Basler
36
Regulador TH4 (WEG)
Fig. 3.14 Vista Frontal de Regulador TH4
Fig. 3.15 Esquema de conexiones de
Regulador TH4
Regulador AVR SX460 (STAMFORD)
Fig. 3.16 Esquema de conexiones de
Fig. 3.17 Vista superior de Regulador
Regulador STAMFORD
STAMFORD
Fig. 3.18 Vista Frontal de Regulador STAMFORD
37
Regulador DVR 2000 (MARATHON ELECTRIC)
Fig. 3.19 Vista Frontal de Regulador
Fig. 3.20 Vista Superior de Regulador DVR
2000.
2000 y Esquema de Conexiones.
Ajuste de tensión
El regulador electrónico de tensión permite un ajuste de tensión en el rango de ± 15%, mientras, el
generador debe trabajar en régimen con tensión entre 95 y 105% de su tensión nominal bajo
velocidad de rotación, potencia y factor de potencia nominal. El ajuste de tensión es hecho a través de
un trimpot en el propio regulador de tensión, o podrá también ser conectado un potenciómetro externo
para ajuste fino de tensión (5kW / 3W).
Para más detalles técnicos, funcionamiento, funciones, conexiones, ajustes, anomalías, etc., consultar
el Manual específico del Regulador de Tensión.
38
Conexiones de voltaje para generadores trifásicos con 12 cables – 3 tensiones
39
Conexiones posibles para Generadores con 6 Cables Tensión única
40
Conexiones monofásicas posibles para generadores trifásicos con 12 cables.
INSTALACION
Los generadores deben ser instalados en locales de fácil acceso, que permitan la realización de
inspecciones periódicas, de mantenimientos locales y la retirada de los equipamientos para servicios
externos, en caso de ser necesario. Los generadores deben recibir aire fresco y limpio y el sitio de
instalación debe permitir el fácil escape del aire extraído, evitándose realimentación.
Debe ser evitada la aspiración del escape del diesel, pues el hollín es conductor eléctrico. Ambientes
cerrados provocarán sobre calentamiento, reduciendo la vida útil del aislamiento pudiendo hasta venir
a provocar la quema del generador.
41
VENTILACIÓN
El ventilador se encuentra alojado en el lado accionado, junto al rotor. El aire entra por el lado no
accionado y sale por las aperturas radiales existentes en la tapa / brida del lado accionado.
Fig. 3.21 Entrada y salida de aire en un Generador
SENTIDO DE GIRO
Los generadores de la línea G de WEG específicamente pueden trabajar en ambos sentidos de giro,
pero, la secuencia de fases está ajustada para el sentido de giro horario (visto en la frente de la punta
de eje del generador).
Los bornes de los generadores están señalados de tal forma, que la secuencia de los bornes 1,2 y 3
concuerda con la secuencia de las fases R, S e T, cuando el sentido de giro es horario.
Cuando estos generadores necesitan trabajar en sentido antihorario, la secuencia de las fases debe ser
cambiada. Se recomienda verificar el sentido de giro y la secuencia de las fases necesarias antes de la
puesta en marcha del generador.
La secuencia de fases equivocada puede ocasionar daños a los equipos energizados por el generador.
Cuando 2 o más generadores trabajan en paralelo o generadores en paralelo con la red, deben tener la
misma secuencia de fases.
42
AMBIENTES AGRESIVOS (Generadores Marinados)
La aplicación de generadores a orillas del mar exige protecciones adicionales contra corrosión y
acción del ambiente marino, en estos casos, es necesario ver estos aspectos ya en el momento de la
compra del generador.
En el caso de aplicación de generadores a orillas del mar, sin las protecciones adicionales, los mismos
estarán sujetos a la acción da la atmósfera marina tanto en el aspecto de la corrosión de partes
mecánicas, así como en el ataque por óxido de cobre en los conductores.
Lo mismo se aplica a la instalación en ambientes con productos químicos que ataquen la máquina o
exceso de polvo y otros materiales que comprometan la ventilación y el intercambio térmico.
PUESTA EN MARCHA
El generador sale de fábrica con el eje trabado para mejorar la seguridad durante el transporte.
Entonces, antes de ponerlo en funcionamiento, estas protecciones deben ser retiradas.
La conexión de las terminales definen las características nominales del generador.
Para realizar el ajuste de tensión utilice el trimpot (ver manual de regulador) correspondiente
del regulador de tensión y de la misma manera, la frecuencia debe ser seleccionada en un
jumper (ver manual de regulador), también en el regulador de tensión.
EXAMEN PRELIMINAR
Antes de la puesta en marcha o después de un largo tiempo sin operación, verifique:
Si el generador está limpio y si fueron sacados los materiales de embalaje y los elementos de
protección.
Si las partes de conexión del acoplamiento están en perfectas condiciones y debidamente
apretadas y engrasadas donde necesario.
Si el generador está alineado.
Si los descansos están debidamente lubricados / o en condiciones de uso.
Si están conectados los cables de los protectores térmicos, aterramiento y de las resistencias de
calentamiento.
Si la resistencia de aislamiento de los bobinados tiene el valor prescrito.
Si fueron sacados todos los objetos, tales como herramientas, instrumentos de medición y
43
dispositivos de alineamiento de la planta de trabajo del generador.
Si el generador está correctamente fijado.
Si las conexiones eléctricas están de acuerdo con el esquema de conexiones del generador.
Si el regulador de tensión está correctamente conectado, de acuerdo con su manual de
instalación.
Si los conductores de la red están debidamente conectados a los bornes principales, de modo
que no ocurra un cortocircuito o se soltaren.
Si el generador está debidamente aterrizado.
Gire manualmente el conjunto para verificar si no existe interferencia en el entrehierro.
Accionado el generador en vacío, debe girar levemente y sin ruidos extraños.
Si las entradas y salidas de aire se encuentran obstruidas.
ARRANQUE INICIAL
Después de tener todos los cuidados de verificación descritos anteriormente, podrá ser dada la
primera partida. Durante la marcha, la excitación automática entra en funcionamiento y en la rotación
nominal, el generador está listo para entrar en acción, pudiendo recibir la carga. El ajuste ideal de la
tensión nominal deberá ser hecho por el regulador.
PUESTA EN MARCHA (START-UP)
Cuando el generador entra en operación por primera vez, el siguiente procedimiento deberá ser
ejecutado:
a) Verificar que los terminales del generador estén desconectados de la carga a través del
saque de los fusibles en el panel o poner el toggle del interruptor de protección del
generador a la carga en circuito abierto.
b) Caso el generador tenga resistencia de calentamiento, estas deben estar desenergizadas
cuando el generador estuviere en operación.
c) Desconectar el regulador de tensión (sacando el fusible en serie con el bobinado
auxiliar).
d) Lo descrito anteriormente es necesario para que cualquier anormalidad sea detectada
sin perjuicio para la carga o para el regulador.
e) Después de haber seguido los procedimientos anteriormente descriptos y solucionado
eventuales problemas ocurridos, desligar el conjunto, conectar el regulador de tensión,
44
accionar el conjunto y efectuar los ajustes necesarios en el regulador. El manual del
regulador describe los procedimientos para los ajustes disponibles (estabilidad, tensión,
U/F constante).
f) Aplicar carga y monitorear la corriente del generador certificándose de que está dentro
del especificado para la máquina.
g) Verificar los niveles de vibración del conjunto y monitorear los instrumentos de
medición (corriente, tensión y frecuencia) y medición térmica. Caso haya variación
significativa en la vibración del conjunto entre la condición inicial y después de la
estabilidad térmica, es necesario hacer un análisis del alineamiento/nivelación del
conjunto.
PARADA (SHUTDOWN PROCEDURE)
Mismo después de la desexcitación, aún existe tensión en los terminales de la máquina, por eso
solamente después de la parada total del generador es permitido realizar cualquier trabajo.
Constituye peligro de vida no tomar en cuenta lo descrito anteriormente y claro hacer caso a:
a) La carga debe ser desconectada del generador antes de la desconexión, a fin de evitar
posibles
daños a la misma debido a la reducción de la tensión durante la parada.
b) Si el generador estuviere equipado con resistencia de calentamiento, certifíquese si
están energizadas*
Esquema de Conexión de la Resistencia de Calentamiento:
Después de todo lo anteriormente descrito es de vital importancia tener presente el funcionamiento
básico de los generadores eléctricos de CA y tener presente los lineamientos de funcionamiento que
se encuentran descrito en el manual del mismo independientemente de la marca y del diseño.
Con esto se asegura la protección y buen funcionamiento de la máquina y el resguardo de los
operadores humanos en la operación del equipo.
45
4. PARTES FUNDAMENTALES DE LA
PLANTA ELÉCTRICA
OBJETIVOS
Descripción del funcionamiento de los sistemas principales del Motor de Combustión Interna
tipo Diesel de la planta eléctrica.
Descripción de las partes fundamentales del Generador Eléctrico 3
de CA para las Plantas
Eléctricas.
Descripción de los componentes del Tablero de Control de una Planta Eléctrica.
Enumerar el esquema de partes fundamentales de la Planta Eléctrica.
46
4.1 MOTOR
El motor de combustión interna puede ser de inyección mecánica o electrónica y esta compuesto de
varios sistemas que son:
4.1.1 Sistema de combustible.
4.1.2 Sistema de admisión de aire.
4.1.3 Sistema de enfriamiento.
4.1.4 Sistema de lubricación.
4.1.5 Sistema eléctrico.
4.1.6 Sistema de arranque.
4.1.7 Sistema de protección.
Fig. 4.1 Sistemas de un Motor de Combustión Interna.
4.1.1 Sistema de combustible
Depósito de combustible.- Es el elemento donde se guarda el combustible para el gasto
habitual del motor. Generalmente suele estar calculado para una jornada de 10 horas de
47
trabajo teniendo en cuenta el consumo del motor.
Líneas de combustible.- Son las tuberías por donde circula el combustible en todo el
circuito, las cuales transportan diesel a presión debiendo ser éstas de acero o
mangueras diseñadas para tolerar el diesel.
Los acoplamientos de combustible del motor, y en caso de que las líneas de
combustible estén muy largas se deben incrementar el diámetro de las mismas para un
óptimo funcionamiento.
De 20Kw
250 Kw. ½”.
De 300Kw
400 Kw. ¾”.
De 500Kw
1000 Kw. 1 ¼”.
De 1250Kw
3000 Kw. 2”.
Es recomendable tener entre le motor y las líneas de combustible tubería flexible
(manguera) para evitar que las vibraciones del motor sean transmitidas por las líneas
de combustible y evitar daños en las conexiones de combustible del motor y fugas en
el sistema. Así mismo se recomienda la instalación de filtros primarios, filtros
separadores de agua para prolongar la vida y óptimo funcionamiento del motor.
El sistema de combustible debe ser capaz de entregar un suministro de combustible
limpio y continuo, y debe ser un depósito de combustible de acuerdo a la potencia del
grupo, además se sugiere tener un depósito de uso diario y uno de mayor capacidad
para evitar paros por falta de combustible.
Filtro primario.- Generalmente a la salida del depósito de combustible suele ser de
rejilla y solamente filtra impurezas gruesas.
Bomba de transferencia.- Esta es movida por el motor, es la que presuriza el sistema
hasta la bomba de inyección, puede ir montada en lugares distintos dependiendo del
fabricante del motor.
Bomba de cebado.- Sirve para purgar el sistema cuando se cambian los filtros o se
desceban (entrada de aire al sistema). Puede ser manual o electrónica.
48
Fig. 4.2 Bomba Manual de Cebado de un Motor John Deere.
Filtro secundario.- Es el principal filtro de combustible, tiene el paso más fino, por lo
que generalmente es el que se tiene que cambiar más habitualmente.
Fig. 4.3 Filtro Diesel de un Motor John Deere
Válvula de purga.- Va situada generalmente en el filtro secundario y sirve para purgar
el sistema, es decir, expulsar el aire cuando se esta actuando sobre la bomba de cebado.
Válvula de derivación.- Sirve para retornar al tanque de combustible el sobrante del
mismo, que impulsado por la bomba de transferencia, no es necesario para el régimen
del motor en ese momento.
Bomba de inyección.- Bombea el combustible a alta presión para cada uno de los
cilindros de acuerdo con la secuencia de encendido. Esta bomba es movida por la
rotación del cigüeñal vía engranaje de distribución. La bomba de inyección consiste
de un gobernador que controla la cantidad de inyección de combustible de acuerdo con
49
la velocidad del motor, un sincronizador controla la distribución de la inyección de
acuerdo con la velocidad del motor.
Fig. 4.4 Bomba de Inyección Diesel de Motor John Deere.
Colector de la bomba de inyección.- Es la tubería que devuelve el sobrante de la
bomba de inyección.
Inyectores.- Son los elementos que pulverizan el combustible en la precámara o
cámara de combustión.
Fig. 4.5 Inyectores de un Motor Diesel John Deere.
El sistema de combustible suministra diesel al motor. El combustible es bombeado
hacia arriba desde el tanque de combustible por alimentación de la bomba, (en un
principio por la bomba de cebado) este pasa por el filtro de combustible y es enviado a
la bomba de inyección. La bomba de inyección es movida por el motor y da al
combustible una gran presión, enviando éste por las líneas de alimentación las cuales
inyectan éste dentro de los cilindros de acuerdo a la secuencia de encendido (tiempo de
50
inyección), la secuencia de encendido puede ser mecánica o eléctrica.
Filtro de combustible y separador de agua (sedimentador).- El filtro de combustible
limpia el combustible diesel usando el elemento filtrante (filtro de papel). El filtro
separador, por efectos de las diferencias en las gravedades específicas del diesel y del
agua separa ambos elementos (el diesel es más liviano que el agua). El agua puede ser
drenada por aflojamiento de una llave en el fondo del separador u operando una bomba
de cebar manual para bombear el combustible interiormente y forzar la salida del agua.
Fig. 4.6 Filtro de Combustible y Separador de agua para JD 6125
51
Sistema de combustible anteriormente mencionado.
Fig. 4.7 Sistema de Combustible de un Motor Diesel.
4.1.2 Sistema de admisión de aire
El aire admitido por el motor debe ser aire limpio y frío, este es aspirado de la zona
que rodea el grupo a través del filtro de aire del motor. En casos especiales donde el
polvo
o calor
se encuentran cerca de la entrada de aire, se debe instalar una
conducción de aire externa la cual viene de afuera con aire limpio y fresco.
En caso de que el filtro tenga un indicador de restricción de aire ver la lectura que
registra, y basándose en el dato proporcionado por el fabricante determinar cuando se
debe cambiar el filtro de aire.
En caso de no tener indicador de restricción cambiar el filtro de acuerdo a las
recomendaciones que da el fabricante, lo cual es en horas de operación o un tiempo
determinado, lo que ocurra primero.
52
4.1.3 Sistema de enfriamiento
El sistema de enfriamiento del motor consta de un radiador, termostato y un ventilador de
acuerdo a la capacidad de enfriamiento requerida, la función del radiador es, intercambiar el
calor producido por el motor al hacer pasar aire forzado a través de el. El ventilador es el que
forza el aire a través del radiador el cual es movido, por el cigüeñal o por un motor eléctrico
en algunos casos, el termostato es el que se encarga de que el motor trabaje en un rango de
temperatura optima para un buen desempeño abriendo y cerrando, según rangos de
temperatura.
Es importante que el llenado del refrigerante para enfriamiento del motor sea de buena
calidad, y esté de acuerdo al tipo y cantidad de cada motor. Ya que aparte de ser el vehículo
para el enfriamiento, este brinda protección contra la corrosión evitando la picadura de las
camisas además de ofrecer protección contra congelación.
FECHA DE EMISIÓN:
Julio 2007
REVISIÓN:
01
NOMBRE DE LA OPERACIÓN:
PÁGINA
1 de 1
CÓDIGO:
AV-PE-01-52
AJUST E DE PLANTA ELÉCTRICA PARA PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO
TABLA DE REFERENCIA PARA EL LLENADO DE ANTICONGELANTE EN EL RADIADOR, EN PLANTAS ELÉCTRICAS DE 20 A 2000 KW
ANTICONGELANTE: ES LA MEZCLA DE REFRIGERANTE ( COMPUESTO POR GLICOL ETILÉNICO, ADITIVOS QUIMICOS ) Y AGUA
MAQUINARIA IGSA S.A DE C.V
PLANTA LERMA
ESPECIFICACIONES DE REFRIGERANTE
ELABORÓ:
Manuel Laredo Gasca
Ingeniero de Procesos
Nombre, Puesto y Firma
REVISÓ:
Ing. Hugo Orozco
Gerente Ingeniería
Nombre, Puesto y Firma
APROBÓ:
Ing. Juan Canela / Ing. Miguel de Jesus
Gerente de Producción / Gerente de Calidad
Nombre, Puesto y Firma
!!
Fig. 4.8 Tabla de referencia para el llenado de anticongelante.
53
4.1.4 Sistema de lubricación
Sistema es el que se encarga de mantener lubricadas todas las partes móviles del
motor, a sí mismo sirve como medio refrigerante. La función es crear una película
de aceite lubricante, en las partes móviles, evitando el contacto metal con metal.
Consta básicamente de bomba de circulación, regulador de presión, filtro de
aceite, conductos externos e internos por donde circula el aceite. Algunos motores
están equipados con enfriadores de aceite a fin de mantener una regulación mas
precisa de la temperatura del aceite.
Bomba de Aceite.- Actualmente se recurre a la lubricación forzada, la cual se logra
por medio de una bomba de engranes, paletas o pistones, la cual recibe el
movimiento generalmente del árbol de levas. La bomba de aceite debe garantizar un
caudal y una presión de trabajo variable debido a que esta trabaja en función de las
revoluciones del motor (mas revoluciones más caudal y presión; menos
revoluciones, menos caudal y presión)
Válvula reguladora de presión.- La presión dentro del circuito de lubricación es
regulada a través de esta válvula que se encarga de mantener los regimenes de
presión, mínimo y máximo respectivamente. La cual esta calibrada a una presión de
operación máxima para evitar presiones elevadas en el sistema.
Filtro de Aceite.- En el sistema de lubricación cuenta con mallas y filtros para
retirar las partículas sólidas de la circulación del aceite y evitar daños a las
superficies en movimiento por desgaste abrasivo. La mayoría de los motores usan
sistemas de lubricación a presión los cuales tienen filtros de aceite de flujo pleno y
pueden tener además filtro de flujo en derivación.
Filtro de flujo pleno.- Estos filtros están diseñados con características específicas
para cada modelo de motor, y son filtros que tienen mínima resistencia al flujo.
Filtro en derivación.- Este filtro retiene un gran porcentaje de partículas
contaminantes que no fueron retenidas por los filtros de flujo pleno. Los cuales
mantienen mas limpio el aceite.
54
Lubricante.- El aceite lubricante empleado debe ser el recomendado por el
fabricante, para el funcionamiento optimo del motor. La mayoría de los fabricantes
de motores recomiendan el uso de aceite multigrado en sus motores, ya que tiene
múltiples ventajas, mejora el arranque en frío disminuyendo el desgaste, ahorro de
combustible, mejora la viscosidad a altas temperaturas, evita la formación de
depósitos y lacas de aceite por alta temperatura.
i. El aceite lubricante recomendado para los motores diesel de aspiración natural
o
turbo
alimentados
debe
ser
de
clase
API;
(INSTITUTO
NORTEAMERICANO DEL PETROLEO), el cual cumple con el contenido
máximo de cenizas sulfatas que satisfacen las recomendaciones del fabricante
del motor y que cumple con los requerimientos de viscosidad multigrado.
ii. La clasificación API (Instituto Americano del Petróleo) de dos letras
identifica el tipo de motor y calidad del aceite. La primera letra indica el
tipo de motor para el cual el aceite está diseñado. La segunda letra indica
el nivel de calidad API. Cuanto mayor es la letra alfabéticamente, más
avanzado es el aceite y por lo tanto mayor es la protección para el motor.
iii. En cuanto a los aceites para motores diesel, la nomenclatura utiliza la letra
"C" de la palabra inglesa “Compression” por tratarse de aceites para motores
cuyo principio de ignición es por compresión y una letra en serie alfabética
que representa la evolución del nivel de calidad.
Fig. 4.9 Clasificación API para Aceites “C” Compresión.
55
4.1.5 Sistema eléctrico
El sistema eléctrico del motor es de 12 ó 24 volts CC. Con el negativo a masa y
dependiendo del tamaño o especificación del grupo este puede contener uno o dos
motores de arranque (marchas), cuenta con un alternador para cargar la batería auto
excitado, autorregulado y sin escobillas y en su mayoría los grupos electrógenos van
equipados con acumuladores ácido/plomo, sin embargo se pueden instalar otros
tipos de baterías, según así se especifique.
El alternador es otro elemento del sistema eléctrico, este va montado en el mismo
cuerpo del motor de combustión interna y es accionado, por el cigüeñal a través de
una transmisión flexible (banda-polea), teniendo como finalidad recargar las baterías
cuando el grupo electrógeno se encuentra en operación, sus principales componentes
son:
i. Rotor (piezas polares)
ii. Estator (inducido)
iii. Carcaza
iv. Puente rectificador (puente de diodos)
4.1.6 Sistema de Arranque
Puesto que el motor de combustión interna no es capaz de arrancar por si solo, debido
a
que se requiere vencer el estado de reposo en que se encuentra el motor de
combustión interna, se requiere de un motor de arranque el cual puede ser como el que
se menciona a continuación.
a) Motor de arranque eléctrico.- Es un motor de corriente continua que se
alimenta de los acumuladores del grupo electrógeno, y puede ser de 12 ó 24
V. El par del motor se origina cuando es activado el solenoide de arranque.
Y en este caso, se vence el estado de reposo en el que se encuentra el motor
de combustión interna. El desacoplamiento de la marcha se efectúa cuando el
motor llega a su velocidad de arranque (20 % ò 30 % de su velocidad
56
nominal).
b) El equipo de control de la planta es el que se encarga de realizar ésta función
a través de la medición de la velocidad o la frecuencia, ya que al detectar que
el motor de combustión interna a alcanzado su velocidad de arranque este
deja de alimentar el solenoide de arranque, desacoplando dicha marcha del
motor de combustión interna.
4.1.7 Sistema de protección del motor
1. Protección por baja presión de aceite.- Los grupos electrógenos IGSA
cuentan con sistema de protección de baja presión de aceite, el cual es un
elemento que registra la caída de presión en caso de que esto ocurra.
Manómetro con contactos.- Es un manómetro de presión de aceite
conectado al motor, el cual tiene un contacto que es accionado
mecánicamente y está calibrado para cuando se presente una caída de
dicha variable, éste cambie de estado a fin de que se proteja al motor.
Las terminales internas del instrumento son la aguja indicadora y un
tope ajustable, el cual esta calibrado para que cierre cuando la
presión disminuya a valores no aptos para la operación del
electrógeno. Se utiliza en plantas manuales y es opcional en
automáticas.
Sensor de presión de aceite.- Es un sensor con un elemento
piezoeléctrico que registra el cambio de presión, modificando la
resistencia en las terminales del sensor, este tipo de sensores
requiere que se programe su curva de presión/resistencia en el control
del motor/generador, y que se programe que presión se considera
baja, para que el control mande una alarma o paro. Se utiliza en
grupos electrógenos con control automático que cuentan con dicha
entrada. Por ejemplo MEC 20, MEC310, GENCON II etc.
2. Protección por alta temperatura de refrigerante.
i. Medidor de temperatura análogo (con contactos).- Es un instrumento
análogo el cual tiene un contacto que es accionado mecánicamente y esta
57
calibrado para que cuando se incrementa la temperatura del refrigerante
del motor el contacto cambie de estado, y mande paro por alta
temperatura, las terminales internas del instrumento son la aguja
indicadora y un tope ajustable el cual esta diseñado para que cuando se
incremente la temperatura a valores no aptos para la operación del motor
mande parar el motor.
ii. Sensor de temperatura.- Es un sensor del tipo termistor que registra el
cambio de temperatura, modificando la resistencia en las terminales del
sensor, este tipo de sensores
requiere que se programe su curva de
temperatura/resistencia en el control
del motor/generador, y que se
programe que temperatura se considera alta, para que el control mande
una alarma o paro.
3. Protección por sobre velocidad.- Para el caso de los genset manuales esta
protección es a través de bomba de combustible la cual se ajusta de fabrica
(protección mecánica en la bomba de combustible) para evitar que sobre
pase las revoluciones permitidas. Para el caso de los genset manuales con
control basado en microprocesador, como es el caso de las semiautomáticas
y automáticas, el control integra un circuito de protección por
sobrevelocidad y dependiendo del tipo de control este puede ser del siguiente
tipo:
A través de una entrada análoga de medición de velocidad del
control, el cual recibe la señal a través de un sensor magnético
instalado en el motor. Y compara la velocidad actual del motor con
la velocidad de referencia en este caso las 1800 rpm y en caso de
sobre pasar el valor del porcentaje de sobre velocidad programado
en el control, el control manda a parar el motor. El elemento que
generalmente realiza ésta función es el pick-up.
58
Fig. 4.10 Pick up Magnético que sensa la velocidad del motor.
Otra manera en que el control puede sensar la velocidad es a través
de la frecuencia, es decir, mide la frecuencia de una de las entradas
de medición de voltaje del control y compara la velocidad actual
del motor con la velocidad de referencia en este caso los 60Hz y en
caso de sobre pasar el valor del porcentaje de sobre velocidad
programado en el control, manda parar el motor.
A través de este mismo circuito de protección este tipo de controles proveen
la
medición de velocidad
y adicionalmente se realizan las siguientes
funciones.
Control de falla de arranque
Control contra acción de motor de arranque cuando el motor esta
operando.
Lectura de revoluciones del motor RPM.
4.2 GENERADOR SÍNCRONO
El generador síncrono de corriente alterna esta compuesto principalmente de:
a) Inductor principal (Rotor ó Devanado de Campo compuesto de un número de imanes de
campo).
b) Inducido principal (Estator ó Armadura fija).
c) Inductor de la excitatriz
d) Inducido de la excitatriz.
59
e) Puente rectificador trifásico rotativo.
f) Regulador de voltaje estático.
g) Caja de conexiones.
Fig. 4.11 Partes de un Generador de CA 3
Fig. 4.12 Generador 3
de CA en una Planta Eléctrica.
60
4.3 INSTRUMENTOS DEL TABLERO
Los instrumentos de medición que se instalan normalmente en los genset (ó grupos electrógenos) son
colocados especialmente para que el operador esté verificando las variables y con ello corroborar la
perfecta operación del equipo:
Fig. 4.13 Tablero de Control de Planta Eléctrica.
a) Vóltmetro de CA con su conmutador.
Fig. 4.14 Voltímetro y Conmutador de CA.
b) Amperímetro de C.A. con su conmutador.
Fig. 4.15 Amperímetro y Conmutador de CA.
61
c) Frecuencímetro
Fig. 4.16 Frecuencímetro que se utiliza en los Tableros de Control y operación.
d) Horómetro.
Fig. 4.17 Horómetro que se utiliza en los Tableros de Control y operación.
e) Fusibles de cristal para la protección de los elementos (Elementos circulares de color negro bajo el
frecuencímetro).
f) Switch de tres posiciones para el arranque de la planta (Elemento de color rojo en el tablero de la
página anterior).
g) Medidor de presión de aceite y medidor de temperatura.
Fig. 4.18 Medidor de Presión de Aceite y Temperatura de agua.
62
h) Controlador para motor Murphy ASM 150
Fig. 4.19 Controlador para motor de 20 – 200 kW
4.4 DESCRIPCIÓN GENERAL DE UNA PLANTA ELÉCTRICA
La ubicación típica de los elementos de la planta de emergencia se muestra a continuación y por
supuesto los demás sistemas que se mencionaron anteriormente:
Fig. 4.20 Partes principales de una Planta Eléctrica.
63
ELEMENTO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
DESCRIPCIÓN
Panel de control.
Placa de datos montada en generador (situado en la parte posterior de la figura).
Filtros de aire.
Soporte de baterías y baterías (situado en la parte posterior de la figura).
Motor/es de arranque (situado en la parte posterior de la figura).
Alternador (situado en la parte posterior de la figura).
Bomba de combustible (situada en la parte posterior de la figura).
Turbo.
Radiador.
Guarda del ventilador.
Motor de combustión interna.
Carter
Bomba para drenar el aceite del Carter.
Base estructural.
Amortiguador.
Generador.
Interruptor.
Regulador de voltaje automático (situado en la parte posterior de la figura).
64
5.OTROS DISPOSITIVOS
OBJETIVOS
Descripción de los Gobernadores de velocidad de motor usados en Plantas Eléctricas y sus
dispositivos auxiliares: Actuador y Pick-up.
Mencionar las características principales de los Controladores de Motor/Generador para:
MEC 20, MEC 310, MURPHY ASM 150.
Mencionar los tipos de Transferencias existentes y sus características principales.
65
5.1 GOBERNADORES DE VELOCIDAD
La velocidad en grupos electrógenos mecánicos se fija a través de la bomba de combustible
mecánicamente, ya que no cuenta con una actuador, que nos pueda variar la velocidad.
Un gobernador de velocidad debe incluir por lo menos dos componentes: un elemento detector de
velocidad (pick up) y un dispositivo para operar el acelerador o impulso, (servomecanismo) que es
capaz de ejercer la fuerza requerida para realizar el trabajo, el cual es controlado por el elemento
detector de velocidad, existiendo de varios tipos: gobernador de bomba centrífuga, gobernador
sensible a frecuencia, gobernador hidromecánico, por mencionar algunos. Y actualmente los mas
usados son los gobernadores de velocidad isócrona, gobernador electrónico de velocidad y
gobernador electrónico de velocidad y gobernador digital (inyección electrónica).
1) Gobernador Isócrono: En ocasiones es necesario tener un motor aislado que opera en
forma isócrona (velocidad constante sin importar la carga, dentro de la capacidad del
motor); el motor opera a la misma velocidad si lleva su carga máxima o si no lleva carga
alguna, la única manera de cambiar la velocidad es ajustándolo a la velocidad deseada.
2) Gobernador electrónico de velocidad: Un gobernador de velocidad básico está
compuesto por tres partes.
Un elemento detector de velocidad.
Un control de velocidad que genera una referencia de velocidad, compara la
referencia de velocidad a la velocidad real, y produce una señal proporcional
al combustible.
Un actuador para desplazar el mecanismo alimentador de combustible.
La velocidad del motor es normalmente detectada utilizando uno de dos métodos, el más
común es un sensor magnético (pick up) y el otro es medir la frecuencia del generador.
La señal de velocidad es convertida a un nivel de corriente directa análoga, en donde el
voltaje es proporcional a la velocidad real del motor, este voltaje de corriente directa es
comparado al voltaje de referencia de la velocidad. Si existe una diferencia o error, la
producción del amplificador causa que se mueva para hacer mínimo este error. Este
movimiento modula el combustible para frenar el motor o para acelerarlo con el efecto de
que la velocidad real se empareje con la de referencia.
66
3) Gobernadores Digitales: Los gobernadores digitales para motores diesel (inyección
electrónica) consta de un módulo electrónico, un sistema de inyección completo del
control de combustible, donde un control de velocidad digital regula la duración y tiempo
de inyección a cada cilindro. Un módulo electrónico obtiene datos de la velocidad del
motor, posición del cigüeñal, presión del turbo, presión de combustible, temperatura del
aire, etc. Y calcula la cantidad de combustible para cada cilindro; después envía un pulso
modulado a cada inyector para alimentar la cantidad exacta de combustible.
5.2 GOBERNADORES DE VELOCIDAD UTILIZADOS EN IGSA
Como ejemplo tenemos los siguientes gobernadores que se utilizan en IGSA:
ECU
(Engine Control Unit)
Fig. 5.1 Gobernador para motor John Deere 6125 (300-350 kW)
67
WOODWARD
(Digital Speed Control Fuel Limiter)
Fig. 5.2 Gobernador para motor Mitsubishi (600 kW a 1250 kW)
TOHO Seisa kusho Co.
(Speed Controller)
Fig. 5.3 Gobernador para motores de (750 kW a más)
En lo que se refiere al Woodward y al Toho Seika Husho Co, ambos son controladores de velocidad,
requieren de la conexión de un actuador y un pick-up, cuyo funcionamiento de ambos es el siguiente:
1) ACTUADOR.- Es un elemento que está diseñado para instalarse sobre el motor, ya que
generará calor, especialmente cuando está instalado. El actuador proveerá arriba de 75º de
68
rotación de posiciones mínimas a máximas, para ello cuenta con una palanca que se
posiciona de manera automática a fin de que suministre la cantidad necesaria de diesel
conforme aumenta o disminuye la carga.
El actuador funciona de manera que suministre a los inyectores la cantidad necesaria de
diesel, es decir, esté en el rango mínimo y máximo, para que la máquina no pare y la
frecuencia se mantenga en el límite establecido (60 Hz) independientemente del aumento o
disminución de la carga.
Fig. 5.4 Actuador de Motor Mitsubishi
2) PICK-UP.- Son elementos electrónicos que con la sola presencia del elemento a detectar
varían la señal de salida. No hace falta que hagan contacto físico con dicho elemento.
Se compone de un circuito tanque donde el inductor es el elemento detector, y un capacitor
tiene un valor tal que pone al sistema en resonancia. Un circuito comparador mide la
tensión del capacitor con respecto a una tensión prefijada. Cuando el circuito tanque está
en resonancia, la tensión del capacitor es máxima. En esas condiciones, el comparador no
entrega salida. Si se acerca un elemento metálico al inductor, se producen corrientes de
Foucault (Corrientes Generadas por los campos Magnéticos, descubiertas por el Físico
Francés León Foucault) que lo sacan de resonancia. En esas circunstancias, la tensión en
el capacitor cae, y el comparador entrega una salida proporcional a la diferencia entre la
máxima y la que ahora existe en el capacitor. Detecta cualquier tipo de metal porque
inducen corrientes en el elemento que se acerca.
69
Fig. 5.5 Tipos de Pick-up y su composición física.
La frecuencia que detectan es de 1000 Hz, y se prueban con dientes y ranuras pasando
por delante y midiendo la salida con osciloscopio.
Fig. 5.6 Forma de detectar la velocidad del Pick up en un Motor Diesel.
70
La instalación del pick up en la planta se muestra como sigue:
Fig. 5.7 Instalación del Pick-up en el motor de la Planta Eléctrica.
5.3 CONTROLADORES ELECTRONICOS PARA MOTOR/GENERADOR
1) MEC 20.- El controlador de Motor/Generador MEC20 de Thomson Technology es basado
en los últimos avances en tecnología de diseño de microprocesadores utilizados para el
control de grupos electrógenos. El MEC20 provee un grupo completo de funciones de
operación, protección y supervisión para el control automático de un grupo electrógeno.
Todas las funciones Standard u opcionales del MEC 20 son completamente programables
desde el panel LCD frontal, el cual ofrece protección a través de contraseñas de seguridad.
Los mensajes que se muestran en la pantalla frontal proveen comunicación clara, lo cual
permite operación simple de numerosas opciones disponibles al usuario. El diseño de
microprocesador provee un alto nivel de certeza para funciones de medición de voltaje,
corriente y funciones de tiempo, al igual, el mismo provee numerosas funciones
previamente disponibles solo como opciones de alto costo.
Para información más detallada dirigirse al manual de operación e instalación.
71
Fig. 5.8 Controlador para Motor/Generador MEC 20.
2) MEC 310.- El concepto del MEC 310 es ofrecer una solución simple y efectiva a los
ensambladores de grupos electrógenos, quienes necesitan una unidad de protección y
control competitiva en costo para gensets de tamaño pequeño y mediano.
Este tipo de controlador es una unidad de control basada en un microprocesador que
contiene todas las funciones necesarias para protección y control de un genset de potencia.
Además del control y protección de un generador de potencia y del motor diesel, contiene
un circuito para medida de voltaje y corriente trifásicos en CA. La unidad está equipada
con una pantalla de LCD que presenta todos los valores y alarmas.
Entre las funciones estándares se tienen: preparación para arranque (precalentamiento y
prelubricación), secuencias de arranque/parada con número de intentos de arranque
seleccionable, selección de solenoide de combustible (tipo bobina), control de velocidad
de marcha sin carga, arranque/paradas locales o remotos, secuencia de parada con
enfriamiento, detección seleccionables de velocidad de marcha, Hz/ V del generador,
entrada de cargador alternador, presión de aceite, entrada RPM seleccionable, generador
tacómetro (taco), monitores trifásico o monofásico, Voltaje/ Corriente/ Frecuencia/
Potencia/ Potencia reactiva.
72
Fig. 5.9 Controlador para Motor/Generador MEC 310.
Para información más detallada dirigirse al manual de operación e instalación.
3) MURPHY ASM 150.- Este dispositivo es un controlador de motor-generador automático
de estado sólido con capacidad de arranque y paro del grupo electrógeno.
El Murphy ASM 150 opera con un voltaje de CD ya sea de 12 ó 24 V.
Incluye controles ajustables para marcha y paro, circuitos sensores para desconexión de la
marcha y sobre velocidad, tiempo de marcha (OVERCRANCK), y la protección de
reinicio de marcha para falsos arranques. Posee 4 led´s indicando en primera el tipo de
falla:
Baja
presión
TEMPERATURE),
de
tiempo
aceite
de
(LOW
PRESSURE),
alta
marcha
(OVERCRANCK)
temperatura
y
sobre
(HIGH
velocidad
(OVERSPEED). Y un quinto LED indicando el buen funcionamiento del motor (ENGINE
RUNNING).
Fig. 5.10 Controlador para Motor/Generador Murphy ASM 150.
73
5.4 TRANSFERENCIAS
Consiste en un gabinete, donde se encuentran alojados los interruptores que se encargan de realizar la
transferencia (cambio de posición de los interruptores on/off), estos operan eléctrica o
mecánicamente, además de ser capaz de manejar la energía del generador, incluyendo la de la línea,
que puede interrumpir la corriente que pasa en forma continua, así como los picos que sucedan sin
dañarse.
Algunos interruptores de transferencia, van equipados con protección térmica y magnética la cual
dependiendo del modelo del interruptor puede ser o no ajustable, y con esto se protege al generador,
así como a las líneas y carga en caso de algún cortocircuito o una sobrecarga constante.
Circuito de control de transferencia
El circuito de control de transferencia esta provisto por el control de la planta, el cual por lo general se
encuentra montado en el gabinete donde se encuentra la transferencia y es el que se encarga de
realizar las siguientes funciones:
Censar el voltaje de la red de normal a través del sensor de voltaje, el cual puede detectar las
siguientes fallas de la red, dando la señal de arranque al grupo electrógeno:
1. Alto voltaje
2. Bajo voltaje
3. Inversión de fase
4. Ausencia de voltaje en alguna o todas las fases
NOTA: Dependiendo del fabricante del control, el sensor de voltaje puede
estar integrado en el control, o puede ser un elemento adicional siendo una
condición de que todos los grupos electrógenos automáticos lo lleven.
Opera bajo las siguientes circunstancias:
1. Detecta el voltaje de la Red (Fallas en la red).
2. Cuando se presenta alguna falla de energía, manda la señal al grupo generador
para que arranque.
74
3. Cuando el grupo electrógeno alcanza el voltaje y frecuencia nominal, el control lo
detecta y permite que se realice la transferencia y así proveer la energía eléctrica
necesaria para soportar la carga suministrada por la planta.
4. Cuando regresa la energía de la Red eléctrica comercial, el control lo detecta, se
encarga que la retransferencia se realice y hace parar la planta de emergencia.
Modelos de interruptores. De acuerdo a los requerimientos de la planta y del cliente, se seleccionan
el tipo de interruptores de transferencia, mas adecuado, de modo que éstos forman parte integral de
cada unidad cuando salen de fábrica.
Transferencia ABB
Contactores
Transferencia ABB
Interruptor Termomagnéticos
Transferencia Masterpact
Interruptores Electromagnéticos
Fig. 5.11 Tipos de Interruptores utilizados en las Transferencias.
75
Transferencia Thomson
Interruptores Termomagnéticos
Fig. 5.12 Transferencia Thomson de interruptores Electromagnéticos.
76
Cargas
La clasificación de los interruptores de transferencia, se hace atendiendo principalmente al
rango de corriente que puede conducir o manejar, siendo el rango máximo el expresado, en
forma continua.
Además del rango máximo mencionado, se ha de tomar en cuenta, la máxima capacidad interruptiva y
de corriente de arranque.
Muchos tipos de carga, demandan más corriente al arranque que en servicio, por ejemplo: Los
motores demandan cinco veces aproximadamente la corriente nominal al arranque. Más importante
aún, las lámparas incandescentes demandan 18 veces su corriente normal durante el primer instante de
operación (0.3 seg.). Por lo tanto los contactos deberán de tener la capacidad térmica adecuada para
soportar éstas corrientes, de lo contrario se soldarían.
La máxima capacidad interruptiva es la corriente máxima que puede ser interrumpida en un tiempo
determinado por los contactos al abrirse y marcan un rango el cual no es suficiente requisito para el
interruptor, si no que debe ser capaz de interrumpir mayores corrientes inductivas, como por ejemplo,
la del rotor bloqueado.
El arco que se produce depende del tipo de carga; inductiva, resistiva ó capacitiva, ya que no es igual
el efecto. Algunos fabricantes especifican sus equipos, haciendo diferencias si se trata de cargas
inductivas (motores) ó lámparas de tungsteno solamente.
Velocidad de operación
Se entiende por velocidad de operación, el tiempo que el control utiliza por transferir la carga de la
alimentación del servicio normal (que falló) al servicio de emergencia.
El tiempo de interrupción solamente, no tiene mayor importancia, comparado con el tiempo que tarda
la planta de emergencia en arrancar (5 a 10 seg.). Pero en la transferencia, éste tiempo si puede llegar
a ser importante.
La velocidad de retransferencia de los interruptores de transferencia IGSA es aproximadamente de 50
milisegundos para capacidades menores de 400 Amps. y de 300 milisegundos como mínimo para
capacidades mayores.
En ambos casos, para formar una idea apenas se alcanza a apreciar como un destello ó parpadeo de
luz.
77
Cuando falla la energía comercial, siempre existe un tiempo de ausencia de energía, o sea mientras
arranca la planta de emergencia y se hace la transferencia de 5 a 10 seg., lo cual depende de la
capacidad de la misma.
Si nuestro caso fuera el de equipos como computadoras ó equipos en hospitales que no pueden tolerar
una interrupción “tan prolongada”, se deberá complementar el equipo automático con una unidad de
continuidad con lo que se puede reducir la interrupción de la energía hasta 0.017 seg. que es menos de
un ciclo en 60 Hz.
Si lo que se requiere es eliminar el tiempo de ausencia en la retransferencia lo que se necesita
implementar es un sistema de Sincronía, de esa manera eliminamos el corte de energía en la
retransferencia de la siguiente forma:
1.- El sensor de Voltaje detecta el retorno de normal, y da la señal al control para que inicie el proceso
de sincronía.
2.- Cuando los parámetros eléctricos del genset, son idénticos a los la red eléctrica, el control cierra
los dos interruptores. Y el genset comienza a pasar la carga a la red.
3.- El grupo electrógeno pasa la carga de forma controlada (en rampa), según kW/s, programados en
el control a la red. Después de que el genset no tiene carga, el control abre el interruptor de
emergencia, y comienza el periodo de enfriamiento del genset. Con lo que evitamos el corte de
energía en la retransferencia. Como se puede observar el la siguiente figura.
Fig. 5.13 Lógica de transición cerrada.
Sección de control de voltaje de la línea
Tiene como función “vigilar” que exista el voltaje adecuado (208, 220, 380, 440, 480) según sea el
caso, en las líneas de alimentación de normal y mandar la señal de arranque y transferencia cuando el
voltaje baja al 88% de su valor nominal o cae a cero.
78
Cuando el voltaje se restablece mínimo al 93% del valor nominal, lo detectan y mandan otra señal que
indica un ciclo de programación de retransferencia y de la carga, al sistema normal y paro de la
máquina.
Sección de transferencia y paro
La sección de transferencia y paro, tiene las funciones: de ordenar al interruptor de transferencia que
conecte la carga con la línea normal o con la línea de emergencia, la de retrasar la retransferencia
(pasar la carga de la línea de emergencia a la línea normal) para asegurar que el voltaje de la línea
normal se estabilice evitando operaciones innecesarias del interruptor de transferencia; una vez
realizada la retransferencia, manda una señal al circuito de arranque y paro, para que se pare el grupo
electrógeno después de haber trabajado un corto tiempo en vacío.
Sección de prueba
Como los grupos electrógenos automáticos de servicio pueden llegar a no funcionar cuando más se les
necesita, se ha incluido en las unidades de transferencia IGSA, un interruptor de prueba que hace que
el genset arranque, trabaje y pare; con lo cual permite al operador estar seguro de que la máquina está
en condiciones de operación y al mismo tiempo localizar fallas que pueden ser corregidas
oportunamente.
Estos ejercicios, nos permiten cerciorarnos de que el genset va a funcionar en forma adecuada cuando
haya una falla de energía.
NOTA: Esta operación se puede llevar acabo de manera programada a mediante un reloj
programador.
79
6. MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE LA
PLANTA ELÈCTRICA MOTOR GENERADOR
OBJETIVOS
Descripción del mantenimiento preventivo del motor: Servicio (Cambio de filtro de aire,
aceite, diesel y lubricante), Mantenimiento a la batería y al alternador; Sistema de
enfriamiento, lubricamiento, Sistema de aire y combustible.
Descripción del Mantenimiento preventivo del Generador y el plan a seguir que comúnmente
se utiliza.
Descripción de la prueba con Banco de Resistencias.
80
6.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL MOTOR DIESEL
Para poder alargar el tiempo de vida de nuestra planta eléctrica se requiere de un buen programa de
mantenimiento, el cual debe efectuarse, sólo por técnicos calificados.
Se recomienda realizar una bitácora con el propósito de acumular datos para poder desarrollar el
programa de mantenimiento.
En general el grupo electrógeno debe mantenerse limpio. Evitar que se acumule suciedad, líquidos,
capas de aceite sobre cualquier superficie. Cabe mencionar que cuando se requiera realizar limpieza a
la planta generadora, ésta debe estar en estado de reposo para evitar cualquier accidente y con
solventes inflamables.
En caso de ser caseta acústica, cualquier desprendimiento de material se debe reemplazar para evitar
que este material sea absorbido por el radiador.
Para realizar el mantenimiento preventivo correspondiente, es necesario verificar en ciertos
periodos de acuerdo a los siguientes puntos:
Diariamente verificar
a) Nivel de refrigerante en el radiador.
b) Nivel de aceite en el cárter y/o en el gobernador hidráulico si lo tiene.
c) Nivel de combustible en el tanque.
d) Nivel de electrolito en las baterías, así como remover el sulfato en sus terminales.
e) Limpieza y buen estado del filtro de aire.
f) Que el precalentador eléctrico del agua de enfriamiento opere correctamente para mantener una
temperatura de 140°F.
g) Que no haya fugas de agua caliente aceite y/o combustible.
Semanalmente
a) Operar el grupo electrógeno
con carga, comprobar
que todos sus elementos operen
satisfactoriamente, durante unos 15 minutos.
b) Limpiar
el
polvo
que
se haya acumulado sobre la misma o en los pasos de aire de
enfriamiento (Limpieza y lavado del radiador para evitar sobrecalentamiento).
81
Mensualmente
a) Comprobar la tensión correcta y el buen estado de las bandas de transmisión (Que no estén
deshilachadas y/o cuarteadas)
b) Cambiar los filtros de combustible de acuerdo al tiempo de operación según recomendación
del fabricante del motor.(Generalmente cada 240 horas de trabajo continuo)
c) Cambiar el filtro de aire.
d) Hacer operar el grupo con carga al menos 1 hora para verificar el correcto soporte de la misma
para verificar la cantidad máxima de carga que soporta el equipo y con ello ver el desgaste de
la planta al decaer la capacidad de carga.
Cada 6 meses o 250 horas.
a) Verificar todo lo anterior, inspeccionar el acumulador y verificar que soporte la carga.
c) Darle mantenimiento a la batería.
d) Apretar la tornillería de soporte del silenciador.
e) Verificar los aprietes de las conexiones eléctricas.
f) Efectuar los trabajos de mantenimiento especificados en el manual del motor
g) Observar que la planta eléctrica opere siempre con carga.
En base a todo lo anterior se tiene que el mantenimiento preventivo básico que se le realiza cada 250
horas de trabajo continuo o interrumpido a un motor de combustión interna tipo diesel y en especial
para plantas generadoras es:
a) Verificación de nivel de aceite. Esto se realiza cada vez que la planta ha trabajado cierta
cantidad de tiempo verificado en el horómetro del tablero de control. Cabe mencionar que el
nivel de aceite no debe sobre pasar la marca de la varilla de medición.
82
Fig. 6.1 Verificación de nivel de aceite y marca de llenado.
b) Revisar el nivel del refrigerante cuando el motor está frío. El nivel deberá estar a ras con el
fondo del cuello de llenado. Llenar el radiador (A) con la solución de refrigerante adecuada si
el nivel está bajo.
Fig. 6.2 Revisión del nivel de refrigerante del radiador.
c) Vaciar el agua del filtro separador de agua (en caso de que lo tenga). Aflojar el tornillo (C)
y vaciar el agua y los desperdicios del tazón a un envase adecuado según sea necesario. Botar
el agua y los desperdicios de modo no perjudicial al medio ambiente. Posteriormente retirar el
tazón del separador y limpiarlo correctamente para evitar que se queden impurezas en el
mismo.
En caso de que el motor no cuente con un separador de agua, simplemente cambiar el filtro de
combustible, llenándolo de diesel previamente para evitar purgar en mayor medida el sistema
al arrancar el motor como se muestra en las figuras siguientes.
83
Fig. 6.3 Forma de drenar el separador de agua del Filtro Diesel.
Fig. 6.4 Procedimiento para el cambio del Filtro Diesel
Comprobar que el nivel de combustible de la caja del filtro está entre los niveles MIN (B) y MAX (A)
señalados en el exterior de la caja y en las marcas correspondientes del tubo central. Si el combustible
esta por debajo del nivel MIN, abrir un poco y con cuidado la válvula de corte de combustible (si la
tiene) para añadir combustible.
Después de esto colocar el filtro nuevo totalmente seco y volver a arrancar el motor para que todas las
líneas se llenen de combustible y no haya problemas de purgado.
84
d) Hacer una inspección minuciosa del compartimiento del motor. Buscar fugas de aceite o
refrigerante, desgaste de las correas del ventilador y mando auxiliar, conexiones sueltas y
acumulación de basura. Quitar la acumulación de basura y, si se descubren fugas, hacer las
reparaciones del caso. Limpiar todos los adaptadores, tapas y tapones antes de efectuar trabajo
alguno de mantenimiento para reducir las posibilidades de contaminar el sistema.
e) Cambio de aceite y filtro del motor.
Apagar el motor antes de realizar el drenado de aceite en el cárter del motor, y esperar
a que se enfríe un poco.
Quitar el tapón de vaciado del aceite del motor. El tapón y la forma del cárter varía de
motor a motor pero el procedimiento es el mismo.
Fig. 6.5 Tapón de drenado de aceite del Cárter
Vaciar todo el aceite del motor mientras está caliente y ubicándolo en una zona
específica de residuos tóxicos para su mejor manejo y sin perjudicar el medio
ambiente.
Usar una llave apropiada para (A) para quitar el elemento del filtro de aceite y
botarlo.
Fig. 6.6 Forma de quitar el Filtro de aceite con “Quita filtros”
85
Quitar el filtro de aceite y limpiar su base de montaje.
Llenar con aceite el filtro y aceitar el empaque con que cuenta el mismo para poder
montarlo nuevamente. Apretar el elemento a mano a medida de no sobre apretarlo.
Instalar nuevamente el tapón de vaciado del cárter y llenar el mismo a través de la
lumbrera de llenado (B). La lumbrera puede variar de posición y forma
dependiendo de la marca y modelo del motor en cuestión.
Fig. 6.7 Conducto para el llenado del Cárter (B).
Arrancar el motor y hacerlo funcionar para verificar si hay fugas.
Apagar el motor y revisar el nivel de aceite después de transcurrir 10 minutos. El
aceite deberá estar en la zona rayada de la varilla de medición, en caso contrario
llenar a nivel.
f) Cambio de filtro de aire. Los filtros de aire son muy simples de cambiar, ellos solamente se
desatornillan del sistema de admisión de aire y se procede a sustituirlos.
Fig. 6.8 Filtro de Aire
g) Mantenimiento a la batería. La batería es un conjunto de “celdas” que contienen cierto
número de placas sumergidas en un electrolito. La energía eléctrica de la batería proviene de
las reacciones químicas que se producen en las celdas, estas reacciones son de tipo reversibles,
86
lo que significa que la batería puede cargarse o descargarse repetidamente.
Antes de trabajar las baterías desconectar la alimentación de A.C. para evitar daños a los
componentes del control.
Mantener las baterías limpias, removiendo la suciedad con un trapo
húmedo, o con agua y detergente si es necesario, además verificar que las
conexiones estén limpias y apretadas.
Mantener las baterías bien cargadas especialmente en climas extremosos
utilizando un cargador de baterías.
Fig. 6.9 Batería y Cargador de Baterías.
En caso de que los bornes y la terminal se encuentren sulfatados, aflojar
la terminar y lijar el poste y la pinza, posteriormente lavar los bornes y
terminales con una solución 1 parte de bicarbonato de sodio, a 4 partes
de agua y cepillar. Posteriormente apretar
firmemente todas las
conexiones. Se puede cubrir los bornes y terminales de la batería con
una mezcla de vaselina y bicarbonato de sodio para retardar que se
sulfaten.
h) Mantenimiento al alternador.- Es un componente del sistema eléctrico de carga. Al decir que
nuestra planta eléctrica cuenta con batería, sabemos que existe la necesidad de cargarlo,
existiendo dos formas; una es a través de un cargador externo o a través del alternador.
Aunque no existe una razón exacta para darle mantenimiento al alternador como tal, sin
embargo se puede verificar el estado de este, a través de una inspección periódica de los
devanados del alternador y la limpieza de los mismos. El mantenimiento menor del alternador
es sencillo y se resume en lo siguiente:
• Limpieza en general al alternador.
87
• Revisar los valeros y cambiarlos en caso de ser necesario.
• Revisar la banda en busca de grietas, o desprendimiento de material y
obviamente la tensión debe ser la que indique el fabricante.
i) Mantenimiento al sistema de enfriamiento (Mantenimiento al radiador).
• Limpieza exterior. Si la planta opera bajo condiciones polvorientas, la
suciedad en el radiador puede llegar a obstruirse debido a polvo, insectos
e incluso basura, provocando con ello el bajo rendimiento del radiador.
Es por ello que se deben eliminar los depósitos de suciedad en el
radiador mediante un chorro de vapor o agua a presión y en caso de ser
necesario podemos utilizar detergente.
Dirigir el chorro de vapor o agua desde la parte frontal del radiador hacia
el ventilador, ya que si el chorro se dirige en otra dirección, desde el
ventilador hacia la parte posterior del radiador, lo que haremos será
forzar los depósitos acumulados hacia el interior del radiador.
Asegúrese de tallar en la dirección de las rejillas, no en contra, ya que el
metal es frágil y fácilmente puede perder su forma e incluso dañarlo.
• Limpieza interior. Se pueden formar incrustaciones en el sistema, debido
a que de fábrica sólo se lleno con agua sin anticorrosivos, es por ello que
el radiador cuenta con una válvula de drenaje, que facilita el drenado del
mismo. Para ello simplemente desenrosque la válvula y permita que el
anticongelante fluya hacia el depósito que usted dispuso para el
anticongelante usado. NO OLVIDE USAR GUANTES DE TRABAJO Y
LENTES DE SEGURIDAD AL REALIZAR ÉSTA ACTIVIDAD YA QUE
EL REFRIGERANTE ES TÓXICO.
Ahora enjuagar el radiador con agua corriente hasta llenarlo y drenarlo
tantas veces como sea necesario para que al drenar el radiador fluya agua
limpia.
El siguiente paso es revisar las abrazaderas y las mangueras del radiador.
Hay dos mangueras: una en la parte superior del radiador que drena el
refrigerante caliente del motor y otra en el fondo que lava el motor con
refrigerante fresco.
El radiador debe estar drenado para poder cambiar las mangueras, así
88
que revisarlas antes del proceso es una buena idea. Así que, si usted
encuentra rastros de que las mangueras tienen fugas o resquebrajamiento
o las abrazaderas, las puede cambiar antes de iniciar el proceso de
rellenado del radiador. Una consistencia suave, blanda es una buena
indicación de que necesita mangueras nuevas y si solo descubre estas
señales en solo una manguera, es correcto cambiar las dos de una buena
vez. Después de haber hecho dicha revisión, se puede rellenar el radiador
con líquido refrigerante nuevo.
• Intervalos de cambio de refrigerante. Vaciar el refrigerante del motor y
enjuagar el sistema de enfriamiento como ya se describió y volver a
llenar con refrigerante nuevo. Este cambio se hace normalmente durante
los primeros 3 años o 3000 horas de funcionamiento. Los intercambios
subsiguientes de refrigerante son determinados por el tipo de refrigerante
que se use.
• Tapón presurizado. Es un elemento del radiador que se presuriza cuando
el motor opera a su temperatura de trabajo, para que aumente el punto de
ebullición del agua, es decir para que el agua no hierva y se produzca
vapor y no se generen burbujas, las cuales reducen la eficiencia del
sistema de enfriamiento, una de las causas de calentamiento en los
motores de combustión interna.
Es importante verificar que el tapón del radiador se encuentre
firmemente apretado, y que el empaque de hermeticidad entre el tapón y
radiador se encuentre en buen estado, libre de incrustaciones, roto o
sucio.
Cabe resaltar que el sistema de enfriamiento del motor se llena con líquido refrigerante
para
brindar protección contra la corrosión, la erosión y picaduras de las camisas de
los cilindros y protección de congelación a -37°C (-34°F) durante todo el año.
Es importante mencionar que el líquido refrigerante debe ser de acuerdo al tipo y
especificaciones provistas por el fabricante del motor en el manual de operación del
mismo y no mezclarlos con otros refrigerantes diferentes.
89
j) Mantenimiento al sistema de lubricamiento
Antes de iniciar alguna operación de mantenimiento en la planta eléctrica se
debe desconectar la batería del grupo, para que bajo cualquier circunstancia
la máquina no arranque, ya sea por descuido o en automático poniendo en
peligro la integridad física del operador.
Una buena operación en el sistema de lubricación del motor es primordial
para el buen funcionamiento de la planta. Cambios de filtros de aceite y el
tipo correcto de aceite y los periodos de cambio son la base para que nuestro
sistema de lubricación opere correctamente.
El cambio de los filtros de aceite y el aceite mismo son la pauta principal
para que nuestro sistema de lubricamiento trabaje correctamente.
Viscosidad. Es la principal característica de los lubricantes y es la medida de
la fluidez a determinadas temperaturas. Si la viscosidad es demasiado baja el
lubricante no soporta las cargas entre las piezas y desaparece del medio sin
cumplir su objetivo de evitar el contacto metal-metal.
Ahora si la viscosidad es demasiado alta el lubricante no es capaz de llegar a
todos los sitios en donde es requerido, al ser alta la viscosidad es necesaria
mayor fuerza para mover el lubricante originando de esta manera mayor
desgaste en la bomba de aceite, además de no llegar a lubricar rápidamente en
el arranque en frío.
La medida de la viscosidad se expresa comúnmente en dos sistemas de
unidades: SAYBOLT (SUS) o en el sistema métrico CENTISTOKES (CST).
El aceite que puede satisfacer los requerimientos de baja y alta temperatura
de operación está designado como aceite de grados múltiples ó multigrados.
La mayoría de los fabricantes de motores recomiendan el uso de aceite
multigrado en sus motores, ya que tienen múltiples ventajas, mejora el
arranque en frío disminuyendo el desgaste, ahorro de combustible, mejora la
viscosidad a altas temperaturas y evita la formación de depósitos y lacas de
aceite por alta temperatura.
90
Clasificación API (Instituto Americano del Petróleo). El aceite lubricante
recomendado para los motores diesel de aspiración natural o turbo
alimentados debe de cumplir con las especificaciones necesarias, según las
recomendaciones del fabricante del motor para el funcionamiento
satisfactorio bajo casi cualquier condición. Una vez seleccionado el tipo de
lubricante no mezclarlo con otro de diferente clasificación o marca.
La clasificación API de dos letras identifica el tipo de motor y calidad del
aceite. La primera letra indica el tipo de motor para el cual el aceite está
diseñado. La segunda letra indica el nivel de calidad API, cuanto mayor es la
letra alfabéticamente, más avanzado es el aceite y por lo tanto mayor es la
protección para el motor.
De esta manera para motores a gasolina se estableció la letra “S” de Spark
(bujía en inglés) para relacionar con el principio de ignición por chispa,
seguida de las letras “A” hasta la “L” para representar la evolución en orden
alfabético de los grados de clasificación que se han desarrollado en forma
sucesiva, siendo mayores los requerimientos por calidad a medida que
progresa la letra del alfabeto.
En cuanto a los aceites para motores diesel, la nomenclatura utiliza la letra
“C” de la palabra inglesa “Compression” por tratarse de aceites para motores
cuyo principio es por compresión y una letra en serie alfabética que
representa la evolución del nivel de calidad.
91
Fig. 6.10 Clasificación API para aceites.
Varilla de medición. Para revisar el nivel de aceite, cuando el motor no se
encuentra en operación, el motor cuenta con una varilla de medición la cual
tiene marcas de bajo y alto nivel, las cuales nos indican el nivel de aceite en
el cárter, para tener una lectura precisa de la cantidad de aceite. Se
recomienda que el motor se encuentre parado por un tiempo de al menos 15
min. antes de revisar el aceite, con la finalidad de que el aceite que se
encuentra en las venas de lubricación, paredes y elementos, baje al cárter.
La falta de lubricación o mala lubricación pueden causar daños permanentes
en el motor (desbielado) por lo cual se debe seguir un programa de
mantenimiento del motor según las especificaciones del fabricante.
92
Selección del aceite para motor según rango de temperaturas
Fig. 6.11 Clasificación por Temperaturas del aceite.
Uso de registros de lubricación y mantenimiento. Observar el horómetro
con regularidad para llevar un registro del número de horas de
funcionamiento del motor y con ello mediante la revisión de la bitácora
identificar cuando el motor requiere servicio.
k) Mantenimiento al sistema de aire.
Un filtro de aire tapado producirá una restricción excesiva de la admisión de aire y
reducirá el suministro de aire al motor. La restricción máxima de admisión de aire es de
3.5 kPa (0.03 bar) (0.5 PSI).
Es importante que en el sistema de admisión de aire se verifique lo siguiente:
Revisar si las mangueras (tubos) tienen grietas y en caso de ser
necesario sustituirlas para mayor eficiencia del sistema.
93
Revisar las abrazaderas de los tubos que conectan el filtro de aire al
motor y al turboalimentado, si lo tiene. Apretar las abrazaderas
como sea necesario, esto ayuda a evitar que la suciedad entre por las
conexiones sueltas al sistema de admisión de aire, lo que causaría
daños internos al motor.
Si el motor tiene una válvula de caucho para la descarga de polvo,
inspeccionarla en el fondo del filtro de aire, en busca de grietas u
obturaciones y sustituir en caso de ser necesario.
En caso de tener indicador de restricción de aire, cambiar el filtro de
aire siempre que la marca roja del indicador se encuentre visible.
De lo contrario y no contar con dicho indicador cambiar los filtros
de aire cada 250 horas ó 12 meses según se requiera.
Probar el funcionamiento correcto del indicador de restricción de
aire y cambiarlo en dado caso.
l) Mantenimiento al sistema de combustible.
El combustible es el elemento principal por medio del cual el motor entra en marcha
mediante su combustión y se produce trabajo. La calidad y contenido de azufre del
combustible diesel deberán satisfacer todas las reglamentaciones de emisiones existentes
en la zona en la cual se usa el motor.
Si se usa combustible diesel con más de 0.05% (500 ppm) de azufre, reducir el intervalo
de cambio del aceite y filtro en 100 horas.
Si se usa combustible diesel con un contenido de azufre mayor que 0,5% (5000 ppm),
acortar el intervalo de servicio en 50%.
Como sistema, el de combustible requiere de igual manera el cambio de su filtro, muy
importante para que al sistema entre diesel de buena calidad y sobre todo libre de
impurezas. Además de esto es necesario instalar un filtro a la salida del tanque para que
de esa manera las impurezas más grandes se queden en dicho filtro.
Es necesario que regularmente se drenen los tanques contenedores de combustible cada
6 meses para mantener a los mismos libres de óxido y agua y no afecten nuestro sistema.
También es importante verificar el correcto estado de las conexiones de nuestras líneas
94
de combustible, tales como mangueras, tuberías y llaves para que de ésta manera no se
tengan fugas del mismo.
6.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL GENERADOR
El generador síncrono de energía eléctrica es una parte importante en una planta de energía eléctrica,
ya que mediante el motor de combustión interna tipo diesel es impulsado para la generación de
energía y es por ello que se requieren supervisar ciertos parámetros de mantenimiento preventivo para
el óptimo funcionamiento del mismo.
1) Los generadores utilizados en conjuntos de provisión de emergencia deben, conforme
el grado de humedad en la planta de instalación, recibir la carga de 2 a 3 horas por
mes.
2) La carcasa, ventanillas, rejas y deflectoras deben mantenerse limpias, sin acumulación
de aceite o polvo en su parte externa para facilitar el intercambio de calor con el
medio. También en su interior, los generadores deben ser mantenidos limpios, exentos
de polvo, detritos y aceites.
Para limpiarlos, se deben utilizar escobas o paños limpios de algodón. Si el polvo no
fuere removido, se debe emplear un chorro de aire comprimido, soplando la suciedad
de la tapa deflectora y eliminando toda la acumulación de polvo contenido en las palas
del ventilador y carcasa.
La caja de conexión debe presentar los terminales limpios, sin oxidación, en perfectas
condiciones mecánicas y sin depósitos de grasa u óxido de cobre.
3) El ruido en los generadores deberá ser observado en periodos regulares de 1 a 4 meses
y en caso de anomalía la causa pudiera ser por vibración excesiva pudiendo ser
provocada por: acoplamiento desalineado, defecto de montaje y posiblemente en
relación a la holgura de acoplamiento.
4) El nivel de vibración máximo para el generador en carga es de 20 mm/s.
5) Rodamientos.- El control de la temperatura en el rodamiento también hace parte del
mantenimiento de rutina. La sobre elevación de temperatura no deberá traspasar los 60
ºC, medido en el anillo externo de rodamiento.
La temperatura podrá ser controlada permanentemente con termómetros, puestos en el
lado de fuera del descanso o con termo elementos embutidos.
95
Las temperaturas de alarme y parada para descansos de rodamientos pueden ser
ajustadas respectivamente para 90 ºC y 100 ºC.
Cambio de rodamientos: Éstos deben ser cambiados cada 20000 horas o
cuando presenten fallas y por seguridad, el cambio de rodamientos debe ser
efectuado con el generador desacoplado de la máquina accionadora. El
desmontaje de los rodamientos no es difícil, ya que se usa herramienta especial
como :
Fig. 6.12 Extractor de Rodamientos.
Las garras del extractor deberán ser aplicadas sobre la lateral del anillo interno
del rodamiento a ser desmontado, o sobre una pieza adyacente.
Es fundamental que el montaje de los rodamientos sea efectuado en
condiciones de rigurosa limpieza y por personal capacitado para evitar daños y
asegurar un buen funcionamiento. Es necesario seguir las siguientes
instrucciones:
1. El rodamiento debe ser sacado del eje cuando sea absolutamente necesario.
2. Antes del montaje de los rodamientos nuevos, los asientos de los ejes deben
ser limpiados y debidamente lubricados con grasa especial según manual de
generador.
3. Los rodamientos deben ser calentados a 100 ºC para facilitar el montaje.
4. Los rodamientos no deben ser sometidos a golpes, caídas. Almacenaje con
vibraciones o humedad, pues pueden provocar marcas en las pistas internas o
en las esferas, diminuyendo su vida útil.
Lubricación: La mayoría de los generadores poseen rodamientos blindados, y
con eso no se hace necesaria la relubricación de los mismos. Al final de la vida
útil del lubricante, el rodamiento debe ser cambiado.
Aunque cabe mencionar que hay generadores cuyos rodamientos permiten la
relubricación, y en este caso es necesario verificar en el manual del generador
96
la periodicidad, cantidad y tipo de grasa.
6) Diodos.- Normalmente las fallas en los diodos son provocadas por factores externos
(subidas de voltaje, error en el sincronismo, etc.) y en el caso de ocurrir la quema de un
diodo giratorio, se hace necesario también, verificar las condiciones de los demás.
Cuando hay daño en un diodo, es imposible determinar el estado de los demás diodos,
aunque la prueba indique buen estado de los demás, y es por ello, aparte de que los
diodos forman parte del circuito de excitación de la máquina sincrónica que es
recomendable el cambio de todos los diodos, reduciéndose así el riesgo de nuevas
paradas motivadas por daños de los demás diodos.
Prueba en los diodos: La conducción de corriente de los diodos debe suceder
solamente en el sentido ánodo-cátodo, o sea, en la condición de polarización
directa.
Fig. 6.13 Diagrama de la Corona de Diodos.
Cambio de los diodos: Es importante señalar que en algunos generadores es
necesario desmontar el generador para efectuar éste cambio de diodos, y en
otros simplemente retiramos la reja trasera o la tapa de inspección trasera para
efectuar dicha acción. El procedimiento es el siguiente:
1. Soltar el conjunto de diodos del soporte.
2. Deshacer la conexión de los diodos con el rotor de la excitatriz (Cada
generador posee 3 diodos AND y 3 diodos CTD).
3. Fijar el soporte en el tornillo de banco con protección en el mordiente, para
la retirada de los diodos dañados y colocación de los nuevos.
97
4. Colocar tres diodos de la misma polaridad (AND o CTD) en el soporte.
Apretar con torquímetro, obedeciendo al par de apriete para montaje según la
tabla siguiente:
Tabla 6.1 Tabla de par de apriete para montaje
5. Fijar el otro soporte en el tornillo de banco, de la misma manera que en el
soporte anterior.
6. Colocar en este soporte tres diodos de polaridad contraria a la de los tres
diodos anteriores (AND o CTD)
7. Es de fundamental importancia que el par de apriete sea respetado a fin de
que los diodos no resulten dañados durante el montaje.
7) Flujo de aire.- Las entradas y salidas de aire deben ser mantenidas sin obstrucciones a
fin de que el cambio de calor sea eficiente. En caso de que haya deficiencia en el
cambio de calor, el generador sufrirá sobrecalentamiento pudiendo quemarse y con eso
dañar su bobinado.
8) Secado de los bobinados.- Ésta operación debe ser hecha con el máximo de cuidado y
por personal calificado.
El secado completo es hecho con la pieza en el horno, por 4 horas con temperatura de
60ºC a 70ºC y durante este proceso, la temperatura debe ser controlada
cuidadosamente.
En el inicio del proceso, la resistencia de aislamiento deberá disminuir como
consecuencia del aumento de la temperatura, para crecer a la medida que el
aislamiento sea deshumedecido. El proceso de secado debe continuar hasta que
sucesivas mediciones de resistencia de aislamiento indiquen que ésta alcanzó un valor
constante por sobre el valor mínimo aceptable.
El bobinado es secado más efectivamente a través del flujo de aire caliente.
Garantizándose que el aire caliente es seco, ventiladores deberán ser posicionados
98
uniformemente en el lado de la entrada del aire. Si el nivel de humedad es muy alto,
deben ser puestas resistencias de calentamiento entre los ventiladores y bobinas, o
utilícese calentadores de aire forzado.
Es extremadamente importante imponer una buena ventilación en el interior del
generador durante la operación de secado para asegurar que la humedad sea
efectivamente eliminada.
ES IMPORTANTE DESCONECTAR Y SACAR EL REGULADOR DE
TENSIÓN ANTES DE COLOCAR EL GENERADOR EN EL HORNO.
9) Revisión completa.- La periodicidad de las revisiones debe ser definida en función del
ambiente donde las máquinas están instaladas. Cuanto más agresivo sea el ambiente
(suciedad, aceite, ambiente marino, polvo, etc...) menor deberá ser el espacio de
tiempo entre las revisiones.
Limpie los bobinados sucios con pincel o escoba.
Utilice un paño humedecido en alcohol o en solventes adecuados para remover
grasa, aceite y otras suciedades que se hayan adherido sobre el bobinado.
Haga el secado con aire seco.
Pase aire comprimido a través de los canales de ventilación, en el paquete de
chapas del estator, rotor y descansos. El aire comprimido siempre debe ser
pasado después de la limpieza, nunca antes.
Drene el agua condensada, limpie el interior de las cajas de conexión.
Haga medición de la resistencia de aislamiento o índice de polarización
conforme a la tabla siguiente:
Tabla 6.2 Límites de resistencia de aislamiento.
99
Tabla 6.3 Tabla de índice de polarización.
El valor mínimo admisible para la resistencia de aislamiento Rm es obtenido
por:
La ausencia de las revisiones correspondientes en los generadores irá
provocando acumulación de suciedad en el interior, y el funcionamiento en
estas condiciones puede reducir la vida útil de la máquina y provocar paradas
indeseables y costos adicionales para la recuperación del equipo.
100
PLAN DE MANTENIMIENTO DEL GENERADOR
Tabla 6.4 Plan de Mantenimiento del Generador.
Después de todo lo anterior es conveniente darle el servicio correcto y oportuno a la planta eléctrica,
ya que en los lugares de trabajo o sitio llegan a presentar demasiados problemas bastante
inconvenientes.
101
PRUEBA CON CARGA
Otra prueba de mantenimiento preventivo que se le hace a las plantas de generación eléctrica es la
PRUEBA CON BANCO DE CARGA. Ésta prueba consiste en conectar los bornes de salida del
break de carga (ó interruptor que permite la entrada de la planta a la carga) a un módulo de
resistencias llamado “Banco de carga” para determinar parámetros como frecuencia, voltaje de
operación, carga total soportada por la planta y que son muy importantes para determinar la eficiencia
real de nuestro grupo electrógeno.
Fig. 6.14 Diagrama de Conexión para la prueba con carga.
Los parámetros normales de buena operación de la planta y que son fundamentales en su aplicación es
el soporte de al menos 90 % de la carga nominal total de la planta y soportando la carga con una
frecuencia de 59 a 62 Hz y la manutención del voltaje sin variaciones y sin caídas bruscas.
En caso de que durante la prueba con carga, el grupo electrógeno presente anomalías extrañas, tales
como paro, no generación de voltaje o cualquier otra anomalía, consultar la sección de
MANTENIMIENTO CORRECTIVO DE PLANTAS ELÉCTRICAS.
Es importante que cuando se hayan concluido las pruebas de este tipo, es importante quitar la carga
antes de parar la planta, ya que si no se hace, el genset puede sufrir de averías irreparables al motor y
generador.
102
7. MANTENIMIENTO CORRECTIVO
DE LA PLANTA ELÉCTRICA MOTORGENERADOR (FALLAS MÁS COMUNES).
OBJETIVOS
Descripción de las fallas más comunes que se pueden presentar en una Planta Eléctrica, así
como la solución que se le da generalmente a la falla.
103
INTRODUCCIÓN
Durante la aplicación y/o uso de la planta eléctrica de emergencia o de uso continuo se pueden
presentar fallas de operación y arranque debidas a varios factores, ya sea en el motor o generador de
la misma.
Estas anomalías se presentan en lugares y periodos inesperados, es por ello que como personal a cargo
de ellas es importante saber como solucionar los problemas por muy complicados que éstos sean o en
su defecto dar un diagnóstico exacto a la mayor brevedad posible y con la máxima certeza en caso de
que el problema sea mayúsculo.
Las fallas más comunes en una planta eléctrica motor-generador son las que se enumeraran a
continuación y son fundamentales para que en dado caso de presentarse alguna anomalía podamos
atacar el problema de raíz.
Hay que mencionar que las anomalías que se describirán a continuación son sólo una forma
generalizada de una planta en operación, pero en el dado caso de que el problema sea mayor y
requiera un mantenimiento correctivo más detallado es necesario consultar el manual del motor y
generador respectivamente.
Por ejemplo, si se tiene un motor en el que ya se aplicaron todas las recomendaciones para lograr su
arranque y éste no dio respuesta alguna, entonces se tiene que recurrir al manual del motor
correspondiente en el que posiblemente se especifique un cambio de bomba, un ajuste de la misma,
una rectificación de cabeza e incluso un cambio de anillo de pistón.
Es por eso que hay que dejar en claro que las siguientes medidas correctivas son en forma general y
muy importante que nos sirven para poner en funcionamiento una planta eléctrica cuyo motor y
generador están en correcto estado.
De ahí la importancia de leer el manual del operador del motor y de generador, ya que éstos
componentes de la planta eléctrica están en constante evolución y perfeccionamiento que no debe
pasar desapercibida la actualización de la persona que está a cargo de dicho grupo electrógeno.
Por ésta razón recomendamos enérgicamente tener a la mano los manuales del motor (modelo,
número de serie y marca) y del generador (modelo, número de serie y marca) para que de esa manera
y en caso de necesitarlos podamos consultar el problema presentado.
104
FALLAS MÁS COMUNES
FALLAS
CAUSAS POSIBLES
Ausencia de alimentación
en la Red de Normal
Circuito sensitivo de
voltaje en el control no
funciona (Integrado en
controlador).
O
Sensor de voltaje dañado
(externo).
52/N no opera.
SISTEMA
DE RED DE NORMAL
NO OPERA
Contactores de fuerza.
Interruptor
termomagnético de
transferencia normal no
opera.
Interruptor
electromagnético.
FORMA DE DETECTARLO
Medir el voltaje en la entrada
del interruptor de normal.
Hablar para restablecer el
sistema de normal
Mala calibración el los ajustes
de protección de voltaje en el
control
Verificar los fusibles de
alimentación del sensor de
voltaje.
Verificar la operación del
sensor de voltaje
Mala calibración.
Verificar el fusible de control.
Verificar operación de
relevador auxiliar K2.
Medir voltaje de alimentación
de la bobina.
Verificar programación por
alto y bajo voltaje en el
control
Cambiar fusibles “NO SE
PUENTEE CON
ALAMBRES”.
Verificar si se encuentra
disparado.
Revisar contactos de fuerza del
interruptor
Verificar operación de motor
de energía almacenada.
Verificar los bloqueos del
interruptor de emergencia no
dispara.
Batería(s) en mal estado.
Motor de arranque.
GRUPO ELECTROGENO
NO ARRANCA.
Falta de combustible.
FORMA DE
CORREGIRLO
Medir voltaje de batería(s).
Conexiones flojas y/o
sulfatadas.
Revisar conexiones rotas.
Verificar que el alternador o
cargador de baterías
Revisar cables dañados.
Medir voltaje en la bobina de
solenoide auxiliar (4X).
Falso contacto en la terminal
del control del contacto de
marcha
Válvula solenoide no opera.
(solenoide de combustible)
Con un multímetro verificar
que la salida del control tenga
alimentación en el tiempo de
marcha.
Aire en la línea de alimentación
o en el sistema de combustible
Verificar el nivel de
combustible del tanque.
Verificar que la válvula de
alimentación de combustible no
este cerrada
Check de alimentación en mal
estado
105
Reponer.
Corrija calibración.
Corregir y Reponer.
Reponer.
Reponer bobina.
Restablecer de acuerdo a las
instrucciones del cambiador
de fuerza.
Reponer.
Revisar ajuste de micros,
contactos y conexiones de
acuerdo al diagrama.
Reponer motor y
mecanismo. Disparar
interruptor de emergencia y
revisar su operación de
acuerdo al diagrama.
Cambiar batería(s).
Limpiarlas y reapretarlas.
Reponerlas.
Revisar voltajes de salida de
los elementos
Reponerlos
Revisar la salida del control
y apretar en caso de ser
necesario
Reemplazar
Verificar el alambrado desde
el control hasta el solenoide
de marcha.
Purgar líneas de suministro
de combustible y sistema de
combustible
Reponer combustible y
purgar líneas.
Abrir válvula y purgar líneas
de alimentación.
Reponer y purgar líneas.
FALLAS
GRUPO ELECTROGENO
NO GENERA
FORMA DE
DETECTARLO
CAUSAS POSIBLES
Conexiones sueltas o flojas.
Verificar conexiones.
Regulador dañado.
Medir voltaje en la salida del
regulador F+ y F-.
Sistema de rectificación de
generador dañado.
Aplicar alimentación de
batería con el regulador
desconectado y la máquina
trabajando en F+ (positivo) y
F- (negativo).
Bobina de excitación y
fuerza dañadas.
Medir con un Megger la
resistencia de las bobinas
Conexiones sueltas o flojas.
Verificar conexiones.
FORMA DE
CORREGIRLO
Reconectar y apretar.
Reponer.
Desmontar diodos y
reponerlos.
NOTA: si al aplicar voltaje
genera, deberá cambiarse el
regulador.
Desmontar generador para su
reparación y mandar a
fábrica.
Apretar o reconectar
Máquina no arranca.
Verificar puntos de máquina
no arranca.
Máquina no genera.
Verificar puntos de máquina
no genera.
Verificar fusibles de control.
52/E no opera
Contactores de fuerza.
SISTEMA DE
EMERGENCIA NO
OPERA
Interruptor de protección de
máquina.
Interruptor de transferencia
no opera.
Medir voltaje de alimentación
de la bobina.
Reponer bobina
Medir voltaje de alimentación
de la bobina.
Reponer bobina
Revisar contactos de fuerza
del contactor.
Reponerlos o cambiar
contactor
Verificar contactos y
operación de interruptor.
Restablecer o reponer.
Verificar si se encuentra
disparado.
Revisar contactos de fuerza
del interruptor.
Verificar operación de motor
de energía almacenada.
Interruptor electromagnético
de transferencia no opera.
Verificar los bloqueos del
interruptor de normal no
dispara
Circuito sensitivo de voltaje
(integrado en el controlador)
O
Sensor de voltaje (externo)
Reponer.
Verificar fusible de
alimentación
Verificar calibración.
Verificar operación
106
Restablecer de acuerdo a las
instrucciones del cambiador
de fuerza.
Reponer.
Revisar ajustes de micros,
contactos y conexiones de
acuerdo al plano.
Reponer motor y
mecanismo.
Disparar interruptor de
normal y revisar su
operación de acuerdo al
plano.
Reponerlo.
Corregir calibración.
Cambiar controlador.
FALLAS
EL GRUPO NO PARA
DESPUÉS DE HABERSE
RESTABLECIDO LA
RED DE NORMAL
PARO DEL MOTOR POR
SOBRETEMPERATURA.
CAUSAS POSIBLES
Conexiones sueltas o flojas.
Largo periodo de
enfriamiento
Solenoide de paro no opera.
Módulo de protección
arranque y paro no opera
(controlador).
NOTA: En motores
electrónicos se puede
presentar un paro por alta
temperatura antes de que el
control lo detecte, debido al
bajo nivel de refrigerante.
Revisar que el parámetro de
alta temperatura del motor,
en el control no este en un
valor bajo
Empaque de Tapón de
radiador en mal estado
PARO POR BAJA
PRESION DE ACEITE
Revisar nivel de refrigerante.
Revisar las bandas de
ventilador.
Revisar bomba de agua.
Revisar termostato.
Revisar radiador tapado.
Revisar los parámetros de
alarma y paro por alta
temperatura en el control
Inspección visual
Reponer relevador dañado.
(o control)
Reponer controlador.
Esperar que baje la
temperatura del agua y
reponer el refrigerante
faltante.
Tensar o cambiar bandas.
Reponer.
Reponer.
Desmontar y lavarlo.
Cambiar este valor a 210°F
o su equivalente en °C
Cambiar el tapón, por uno
con el mismo rango de
presión
Reponer faltante.
Revisar nivel de aceite.
Revisar fugas de aceite.
Revisar los parámetros de
alarma y paro por baja presión
de aceite en el control
Cambiar este valor por el
valor que se considerado
como baja presión de aceite
de acuerdo la capacidad del
motor.
Ajuste alto del acelerador
En motores de inyección
mecánica, revisar el ajuste del
acelerador
Falla del gobernador de
velocidad
Dar el ajuste adecuado para
60Hz
Corregirlas.
Ajustar la calibración (PID)
del gobernador de velocidad
Introducir al control de
sincronía o repartidor de
carga, los parámetros
adecuados al tipo y
capacidad del motor.-
NOTA: En motores de
inyección electrónica no se
presenta sobrevelocidad,
cuando se opera el motor de
forma isócrona, ya que esta
es controlada a través de la
ECU Propio del motor.
La sobre velocidad se puede
presentar cuando el control
de la velocidad es a través de
un control para sincronía o
repartidor de carga, ya que el
ECU del motor recibe la
señal para incrementar o
bajar la velocidad a través
de un control externo.
LARGO ARRANQUE
FORMA DE
CORREGIRLO
Apretar y reconectar.
Reducir el tiempo de
enfriamiento en el control
Reponer.
Bajo nivel de aceite
Perdida de lubricante, por
mangueras rotas o juntas
deterioradas
Revisar que el parámetro de
baja presión del motor, en el
control este en un valor
adecuado
Picos de sobre velocidad al
tomar la carga o al retirarla
PARO POR
SOBREVELOCIDAD
FORMA DE
DETECTARLO
Verificar conexiones.
Verificar el tiempo de
enfriamiento
Verificar continuidad de la
bobina del solenoide
Revisar relevador de
combustible del control
Revisar salida del controlador.
Precalentador fuera de
operación o desconectado
Falta de combustible
Falla en motor de arranque
107
Verificar precalentador del
motor este operando.
Verificar conexión o
reemplazarlo.
Ver (falta de combustible)
Ver (motor de arranqué)
Ver (falta de combustible)
Ver (motor de arranque)
8. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE
PLANTAS ELÉCTRICAS DE 20 KW A 3000
KW
OBJETIVOS
Describir las características principales por medio de una tabla, las Plantas Eléctricas que
se fabrican en Maquinaria IGSA con capacidades de 20 – 3000 kW.
108
TABLA DE ESPECIFICACIONES TECNICAS PLANTA IGSA 20-450 KW
TRANSFERENCIA
MODELO CAPACIDAD
POTENCIA
KW
KVA
BHP
JD-20
20
25
47
JD-30
30
38
47
JD-40
40
50
71
JD-50
50
63
99
JD-60
60
75
99
JD-80
80
100
113
JD-100
100
125
150
JD-125
125
156
166
JD-150
150
188
260
JD-175
175
219
300
JD-200
200
250
347
JD-250
250
313
402
JD-300
300
375
483
JD-350
350
438
563
JD-400
400
500
617
JD-450
450
563
663
(AMPS)
220
70
100
150
200
200
300
400
400
500
600
700
800
1000
1200
1600
1600
DIMENSIONES
PLANTA(CM)
DIMENSIONES DE TABLERO
(CM)
440
40
50
70
100
100
150
200
200
250
300
350
400
500
600
700
800
TANQUE
(LTS)
200
200
200
250
250
250
250
250
500
500
500
500
1000
1000
1000
1000
TIPO DE
TABLERO
PARED
PARED
PARED
PARED
PARED
PARED
PARED
PARED
AUTOSOPORTE
AUTOSOPORTE
AUTOSOPORTE
AUTOSOPORTE
AUTOSOPORTE
AUTOSOPORTE
AUTOSOPORTE
AUTOSOPORTE
69
69
86
86
86
125
125
125
186
186
186
186
201
201
201
201
220
50
50
58
58
58
71
71
71
89
89
89
89
89
89
89
89
28
28
33
33
33
33
33
33
34
34
34
34
39
39
39
39
69
69
69
69
69
86
86
86
125
125
125
125
186
186
186
186
440
50
50
50
50
50
58
58
58
71
71
71
71
89
89
89
89
28
28
28
28
28
33
33
33
33
33
33
33
34
34
34
34
PESO (Kg)
PLANTA
674
688
792
846
872
1000
1172
1232
1519
1849
1867
2348
2531
2748
2752
3049
L
160
160
180
200
200
200
213
224
240
270
270
270
270
300
300
330
W
80
80
80
80
80
80
80
80
100
100
100
100
100
110
110
145
H
130
130
130
130
130
130
153
153
153
160
160
160
160
170
170
190
CONSUMO
lts/hr*
7.1
7.1
10.7
14.2
14.2
15.9
20.7
29.3
36.3
41.2
46.7
52.1
65.8
69.1
78
83
TABLA DE ESPECIFICACIONES TECNICAS PLANTA IGSA 450-3000 KW
DIMENSIONES DEL TABLERO
(CM) AUTOSOPORTADO
CAPACIDAD
MODELO
KW
KVA
POTENCIA
BHP
DD-500
DD-600
DD750
DD-800
DD-900
DD-1000
DD-1250
DD-1500
DD-1750
DD-2000
DD-2500
DD-3000
450
500
600
750
800
900
1000
1250
1500
1750
2000
2500
3000
563
625
750
938
1000
1125
1250
1563
1875
2188
2500
3125
3750
635
765
910
1120
1200
1350
1495
1850
2200
2550
2935
3680
3900
220
440
TANQUE
(LTS)
1600
1600
2000
2500
3200
3200
3200
4000
5000
6000
6500
800
1600
1000
1200
1600
1600
2000
2000
2500
3000
3200
5000
5000
1000
1000
1500
2000
2000
2000
2000
3000
3000
3000
5000
5000
5000
* Consumo promedio con carga
220
228
228
228
228
228
228
228
228
228
228
228
228
228
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
440
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
122
JD: John Deere
109
PESO (Kg)
PLANTA
200
200
200
200
228
228
228
228
228
228
228
228
228
70
70
70
70
90
90
90
90
90
90
90
90
90
70
70
70
70
122
122
122
122
122
122
122
122
122
3049
3817
4251
4992
5698
6288
6634
11168
12092
13705
14710
18200
19200
DIMENSIONES
PLANTA (CM)
L
W
H
330
342
360
411
436
436
436
595
595
620
620
765
765
145
141
175
193
239
239
244
260
260
315
315
320
320
DD: Detroit Diesel
190
210
224
235
255
260
260
315
315
345
345
345
345
CONSUMO
lts/hr*
83
102
124
147
160
178
197
166
284
329
375
445
545
9.
ACTIVIDADES
COTIDIANAS
Y
PROBLEMA DE CAMPO
OBJETIVOS
Describir las actividades que se realizan cotidianamente y enunciar algunos de los
problemas de campo que se nos ha presentado en la práctica y como podemos utilizar la
información del Capítulo 6 y 7 anteriormente descrita para la solución de problemas con
respecto a las plantas eléctricas.
110
La división RENTAL de Maquinaria IGSA Servicios S.A. de C.V. se dedica al suministro de energía
eléctrica de tipo continuo (Prime) o de emergencia (Standby).
Independientemente del tipo de planta eléctrica que se utilice se tiene un programa de mantenimiento
preventivo que consta de lo siguiente:
Motor/Generador
Cambio de Filtro (s) Diesel
Cambio de Filtro (s) de aceite.
Cambio de lubricante.
Cambio de Filtro (s) de aire.
Cambio de Anticongelante cuando lo requiera ó simple ajuste de nivel.
Verificación y/o ajuste de tensión en las bandas.
Revisión de conexiones sueltas/flojas en el motor.
Revisión de no fugas en el motor.
Verificar correcto funcionamiento del alternador (que cargue batería).
Verificación del voltaje correcto de generación (220, 240, 440, 480)
Verificación de Frecuencia correcta (60 Hz).
Verificación de Temperatura de agua (160º a 200 ºF).Para Plantas con potencia mayor a 500
kW los valores aumentan y para ello debemos consultar el manual de operación y
mantenimiento del motor.
Verificación de Presión de Aceite (40 a 60 lbs.). Para plantas potencia mayor a 500 kW, los
valores son más altos y para ello debemos consultar el manual de operación y mantenimiento.
Nivel de electrólito en baterías.
Terminales de batería no sulfatadas.
Radiador libre de suciedades y basura que puedan obstruirlo y con ello sobrecalentarse.
Revisar el correcto nivel de combustible en el tanque.
Revisar posibles alarmas en los controles.
Liberar de suciedad al Regulador de Voltaje y Generador.
Cuando una planta cumple 240 hrs de trabajo continuo, acudimos a su sitio de trabajo y realizamos las
actividades anteriormente mencionadas cuidadosamente para que nuestro equipo trabaje de manera
óptima y eficientemente y con ello lograr la satisfacción del cliente.
Claro está que nuestras actividades no son siempre realizar el mantenimiento preventivo de la
111
máquina, si no que en ocasiones debido al trabajo de la misma y a que se tiene Plantas en trabajo
Continuo, es decir las 24 hrs., se llegan a desgastar o descomponer ciertos elementos de ella y es por
ello que realizamos su mantenimiento Correctivo correspondiente y de esa manera mantenemos a la
máquina en las mejores condiciones posibles. Para entender mejor lo que se realiza, se muestran a
continuación, dos mantenimientos correctivos que se han realizado y de esa manera poder entender
mejor el capítulo 7 de este trabajo.
Ejemplo 1
Una ocasión unos clientes hablaron a las oficinas para reportar una ausencia de voltaje en nuestra
planta, por lo que acudimos al lugar de trabajo y buscamos el problema. Cuando llegamos nos
percatamos que en el control MEC 310 presentaba una alarma audible indicándonos no
reconocimiento de voltaje por lo que arrancamos nuevamente la planta para verificar que había
ausencia del mismo y efectivamente, la planta se volvió a proteger debido a la ausencia de voltaje.
Lo primero que hicimos es arrancar nuevamente la planta desconectando F+ y F- (que corresponde a
la excitatriz del generador) del regulador de voltaje. Midiendo con el Multímetro dichas salidas se
percató que había ausencia de voltaje y por ende se tuvo que el Regulador de Voltaje había sido
dañado y por esa razón no se tenía voltaje generado en la planta.
Con la planta trabajando y para corroborar lo anterior también alimentamos con 12 Vcd (tomados de
la batería) a los cables F+ y F- que van conectados a la excitatriz del generador. Entonces procedimos
a medir el voltaje en los bornes del generador y efectivamente se generó tensión. Concluyendo con las
dos formas de solución anteriormente mencionadas, se tiene que el problema en la planta es el
Regulador dañado por lo que se procede a cambiarlo para seguir la operación de la planta.
Ejemplo 2
Otro problema que se nos ha presentado es el paro de la Planta por Sobrecalentamiento, ya que el
controlador Murphy ASM 150 nos indicaba un OVERTEMPERATURE. Así que al llegar al sitio
dónde se encontraba la Planta y verificar dicho parámetro indicaba una lectura de 260 ºF, valor que no
se encuentra en el rango y por esa razón el controlador de Motor/Generador mandó parar el grupo
Electrógeno.
Inicialmente para encontrar la causa del sobrecalentamiento esperamos a que la máquina enfriara en
112
un lapso de 1 hora e iniciamos la inspección de la misma.
Verificamos que el nivel de refrigerante se encontraba en el nivel óptimo y con su consistencia en
forma correcta; revisamos las bandas y encontramos que la tensión era buena.
Después de todo esto lo que nos quedó fue revisar el radiador que estuviera libre de polvo y/o basura
y así, lo encontramos en perfectas condiciones. Posteriormente después de agotar nuestras instancias
más prioritarias observamos que el motor seguía sobrecalentándose, así que iniciamos el desmonte de
los termostatos ubicados en la parte trasera del motor.
Una vez desmontados se verificó que estaban totalmente desgastados (Oxidados y picados), por lo
que se procedió a sustituirlos.
Una vez armado nuevamente el motor se procedió al arranque de la planta y después de un lapso de
tiempo se observaron todos sus parámetros dentro de lo normal (T ºF, Presión PSI, f, V), por lo que ya
no presento sobrecalentamiento y el control mostraba ENGINE RUNNING.
Con base en los dos ejemplos anteriores se puede apreciar que el capítulo 6 nos enuncia de forma
clara el procedimiento paso a paso de realizar un servicio preventivo a la planta y la forma en que
podemos verificar los parámetros correctos de operación de la misma. También el capítulo 7 nos da
buenas bases para encontrar y corregir fallas que se pudieran presentar en campo y de esa manera dar
soluciones rápidas para no interrumpir el servicio de energía por parte de los clientes.
Cabe señalar que el objetivo central de la elaboración del presente trabajo se ha cumplido y ahora,
toda persona interesada en el tema puede realizar Mantenimientos preventivos y/o Correctivos a las
Plantas Generadora y con ello tener un buen apoyo didáctico que lo ayude a desenvolverse en el
campo de dichos grupos electrógenos.
113
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN
La opción de titulación por “EXPERIENCIA LABORAL” es una de las maneras por las cuales se
puede obtener el título de ingeniería, pero cabe mencionar que aparte de ser sólo un reporte de la
actividad profesional, se decidió mencionar cosas adicionales prácticas que nos sirven para el manejo
de las plantas eléctricas tipo diesel.
Recordando que una planta consta de un motor diesel y un generador eléctrico sin escobillas, es vital
el entendimiento de los temas II y III en cuanto a su explicación teórica, ya que nos hablan de los
principios de funcionamiento de las dos máquinas y el porque el uso del grupo electrógeno para
generación de electricidad. También es importante señalar que uno de los temas más importantes y
claves para entender por completo a las máquinas generadoras, es el tema IV y V, ya que nos
muestran de manera clara y objetiva las partes de una planta a detalle, su funcionamiento y la
ubicación dentro del grupo electrógeno, siendo visibles mediante fotografías totalmente tomadas en
campo.
Con todo lo anteriormente mencionado y haciendo caso a las recomendaciones y estudio de los temas
anteriormente descritos, podemos pasar a la parte de mantenimiento preventivo y correctivo, que es el
tema que inspiró la elaboración de éste trabajo y con ello adentrarnos en el estudio de dichas
máquinas.
El conocer a una máquina desde el punto de operación y mantenimiento no es suficiente cuando se
presente alguna oportunidad de venta en la que tengamos que dar especificaciones más detalladas a
cerca de la planta; por esa razón se anexan dos formatos en los que se mencionan datos detallados de
plantas IGSA de 20 a 3000 kW como litros consumidos por hora, peso de la planta, capacidad del
tanque de almacenamiento de combustible, capacidad de transferencia, potencia y obviamente
modelos de motores usados en dichos grupos electrógenos.
Es importante resaltar que a la hora de buscar empleo se nos pide varios requisitos entre los cuáles
destaca el más importante que es la EXPERIENCIA, que sólo la obtendremos trabajando en el ramo
al cual nos dediquemos y con ello viene una serie de contradicciones que nos mantiene confundimos
el cual, al meditar resulta como conclusión: Si deseamos adquirir experiencia es necesario adquirirla
trabajando en el campo y si no nos dan trabajo ¿como la vamos a obtener? Con lo anterior destaca la
importancia de éste trabajo como apoyo a los alumnos de ingeniería para que idealizan la forma de
trabajo en relación a las plantas generadoras de energía eléctrica y de esa manera tengamos
herramientas valiosas a la hora de conseguir empleo.
114
RECOMENDACIONES
La presente obra ha sido elaborada con el objetivo de ser un elemento más en el aprendizaje y claro
como reporte de actividad laboral para que los alumnos de PLANTAS GENERADORAS, tengan las
herramientas prácticas en el manejo de las plantas generadoras de emergencia, ya que éstas son de
gran utilidad en el entorno moderno, donde se requiere un respaldo de energía eléctrica que nos ayude
a realizar nuestras actividades laborales sin tener que interrumpirlas e incluso perderlas por un fallo de
la red federal de electricidad.
Claro está que el alumno que no ha tenido contacto con motores diesel, ni generadores, es
imprescindible el uso de este trabajo para que se den una idea de lo que en realidad es una planta, ya
que al momento de incursar en el área, se presentan cosas nuevas que desgraciadamente la escuela no
nos brinda.
En lo particular, en el campo laboral hay demasiada competencia, es por ello que debemos
prepararnos bien tanto teórica como prácticamente para que al llegar a la industria se tengan las
herramientas necesarias para desarrollarnos en el área, porque es lamentable que un egresado de
ingeniería carezca de conocimientos prácticos y que un técnico de plantas los tenga, siendo el
ingeniero el que debe ser el experto.
Exhorto a los alumnos a tomar todas las conferencias y cursos relacionados con ingeniería ya que van
a marcar la pauta para nuestro desarrollo profesional y de esa manera poder sobresalir en cualquier
actividad que se nos encomiende. Es vital también que los profesores tengan esa responsabilidad para
con los alumnos al brindarles información práctica para que los alumnos la aprovechen y de esa
manera lograr el objetivo que todos tenemos y es de sacar alumnos competentes y con excelencia.
Es sabido que son pocos los profesores que se preocupan por dar su materia teórica en equivalencia
con la práctica, pero con el tiempo, todos debemos colaborar para que eso se logre y con ello
contribuir al desarrollo de la sociedad en general y al alumno mismo.
Se espera que estas recomendaciones se tomen en cuenta para que de esa manera se contribuya al
desarrollo de los alumnos, y claro a toda persona que esté interesada en progresar y sobre todo
incursar de manera éxitosa en el área de plantas de emergencia.
115
CONCLUSIONES
El presente informe de actividad profesional se basa en las actividades desarrolladas en Maquinaria
IGSA, aunque cabe mencionar que el título del presente es: “MANTENIMIENTO PREVENTIVO
Y/O CORRECTIVO DE PLANTAS ELÉCTRICAS DE EMERGENCIA Y/O RENTA”, por lo que
se debió de haber abordado sólo esos puntos para presentar el requisito de TITULACIÓN por ésta
modalidad, pero en lo particular se busca otro fin que es el de ser un apoyo didáctico para los alumnos
de ingeniería y que en el momento de tomar la materia de PLANTAS GENERADORAS tener un
medio que les de una idea práctica para poder iniciarse en la manipulación de dichas máquinas tan
importantes en la vida industrial.
Es por ello que los puntos que se tratan en la presente recopilación, abordan temas básicos como:
funcionamiento del motor diesel, generador eléctrico, partes de una planta, dispositivos auxiliares en
el control y una introducción a las transferencias; siendo temas de gran relevancia para entender el
funcionamiento de los grupos electrógenos.
En la mayoría de las veces, para el alumno de ingeniería que no ha visto el funcionamiento de estas
máquinas le es más tardada la comprensión y manejo de las mismas, es por ello que en el presente
trabajo se muestran diversas fotografías tomadas en campo y sacadas de los manuales de usuario tanto
del motor como del generador para comprender de manera más clara y concisa los temas que se
abordan y con ello lograr el fin buscado que es ser material de apoyo para la asignatura de PLANTAS
GENERADORAS.
Cabe decir, que en el estudio de cualquier materia de ingeniería es necesario tener material práctico y
sobretodo objetivo que nos ayude a desenvolvernos en el área que aborda dicha asignatura, ya que con
ello se tendrá una visión real de lo que es el campo laboral.
En relación a la materia de plantas generadoras, el docente nos brinda mucha información valiosa en
relación a la materia, pero por cuestiones de tiempo y por falta de alguna planta de emergencia que se
pueda ver a grandes rasgos, se omite esa parte tan importante para acabar de entender el
funcionamiento y operación de los grupos electrógenos.
Es por ello y sin ser tan redundante, que este trabajo sea llegado a las manos de los alumnos en dicha
materia, para que de esa forma tengan la visión práctica que se necesita, para entender el
funcionamiento y operación de las plantas eléctricas, que son tan importantes en la vida diaria, ya que
nuestro sistema federal de abastecimiento eléctrico tiene interrupciones variables en tiempo y que
como ingenieros en el ramo seguramente nos toparemos con alguna de ellas y estar preparados para
operarla y responder a la demanda de energía eléctrica de la empresa en la que estemos
desarrollándonos.
116
GLOSARIO
52/E.- Es un interruptor de potencia de CA según la numeración ANSI (American National
Standards Institute) de interruptores. La E significa “emergencia” e indica que el interruptor
manda la carga al suministro de emergencia (grupo electrógeno).
52/N.- Es un interruptor de potencia de CA, según la numeración ANSI (American National
Standards Institute) de interruptores. La N significa “Normal” e indica que el interruptor
manda la carga a la red normal.
Árbol de levas.- Barra fija o giratoria que en un motor Diesel sirve para soportar piezas
rotativas o para transmitir fuerza motriz de unos órganos a otros.
Bayoneta.- Es una varilla que se encentra sumergida en el cárter del motor Diesel y sirve para
indicarnos el nivel de aceite exacto que se le debe suministrar al motor.
Biela.- En las máquinas, barra que sirve para transformar el movimiento de vaivén en otro de
rotación, o viceversa.
Camisa.- Revestimiento interior de una pieza mecánica.
Carga.- Para nuestra aplicación, es la cantidad de energía que se demanda de la planta
eléctrica.
Celdas.- Es un grupo de células conectadas en serie dentro de una batería. Cada célula
consiste en una placa de plomo, otra de óxido de plomo y una disolución electrolítica de ácido
sulfúrico.
Chumacera.- Pieza de metal con una muesca en que descansa y gira cualquier eje de
maquinaria.
Cigüeñal.- Eje con codos que transforma el movimiento rectilíneo en circular en un motor de
combustión interna.
Cilindro.- Es el compartimiento del motor en donde se efectúa la combustión, por lo general
117
fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al interior.
Conmutador.- Dispositivo de los aparatos eléctricos que sirve para que una corriente cambie
de conductor y así observar el V o I en varias fases a la vez.
Contactor.- Es como un interruptor accionado o gobernado a distancia por medio de un
electroimán y está formado por carcaza, circuito electromagnético y contactos.
Corrientes de Foucault.- Corrientes generadas por los campos magnéticos, descubiertas por
el Físico Francés León Foucault.
Detritos.- Resultado de la descomposición de una masa sólida en partículas.
Diodo.- Dispositivo electrónico, empleado como rectificador, que consta de un ánodo frío y de
un cátodo caldeado.
Electroimán.- Barra de hierro dulce imantado artificialmente por la acción de una corriente
eléctrica.
Electrolito.- Cuerpo que en estado líquido puede ser descompuesto por la electricidad y de esa
manera hacer pasar por su masa la corriente eléctrica.
Embalaje.- Caja o cubierta con que se resguardan los objetos que han de transportarse. Escobillas.- Haz de hilos de cobre destinado a mantener el contacto, por frotación, entre dos
partes de una máquina eléctrica, una de las cuales está fija mientras que la otra se mueve.
Espira.- Vuelta del bobinado de un generador eléctrico.
Estequiometría.- Es la parte de la química que se dedica a estudiar los comportamientos de
las reacciones químicas en su forma cuantitativa.
Excitatriz- Generalmente se utilizan sin escobillas en generadores grandes y consta de un
generador de CA pequeño con un circuito de campo montado en el estator y un circuito de
armadura montado en el eje del rotor. La salida trifásica del generador excitador se rectifica a
CD por medio de un circuito rectificador trifásico (que también está montado en el eje del
118
generador, Corona de Diodos) y luego se alimenta al circuito de campo CD principal. Por
medio del control de la corriente de campo de CD del generador excitador (localizado en el
estator) es posible ajustar la corriente de campo en la máquina principal sin anillos rozantes ni
escobillas (esto se logra por medio del regulador de voltaje). Debido a que no se presenta
ningún contacto mecánico entre el rotor y el estator, los excitadores sin escobillas requieren
mucho menos mantenimiento que los anillos rozantes y las escobillas.
Factor de potencia.- Es el coseno del ángulo de fase entre el voltaje y la corriente:
fp = cos(θ v − θ i )
Los términos atrasado y adelantado que se añaden a la descripción de potencia indican si la
corriente está retrasada (Inductivo) o adelantada (Capacitiva) con respecto al voltaje y, por
ello, si la carga es inductiva o capacitiva. Al sen del ángulo (θ v − θ i ) se le denomina Factor
reactivo fr. Estos dos términos son muy utilizados en cargas eléctricas.
Gasóleo.- Es una mezcla de hidrocarburos obtenida por destilación fraccionada del petróleo
crudo. Se emplea como combustible para motores Diesel y para calefacción doméstica.
Genset.- Término usado en el inglés y se refiere a grupo electrógeno.
Glicol etileno.- Químicamente es un alcohol obtenida por oxidación de etileno a glicol, o bien
por hidrogenación de metilglicolato obtenido a partir del formaldehído y el metanol. Este
compuesto se utiliza comúnmente en plantas como anticongelante.
Glicol propilénico.- El propilenglicol es un líquido viscoso, de densidad muy similar a la del
agua, es no tóxico, es utilizado como refrigerante y/o anticongelante.
Gobernador Isócrono.- Es un tipo de gobernador que hace trabajar a un motor con velocidad
constante sin importar la carga, dentro de la capacidad del motor.
Gravedad específica (GE).- Es un tipo particular de densidad relativa definido como el
cociente entre la densidad de una sustancia dada, y la densidad del agua (H2O). Una sustancia
con una gravedad específica mayor a 1 es más denso que el agua, mientras que si la GE es
menor a 1 dicha sustancia será más ligera que el agua.
119
Grupos electrógenos.- Llámese así a las plantas eléctricas generadoras de electricidad, y se
refiere al grupo motor-generador.
Inyectores.- Dispositivo mecánico ó electrónico utilizado para inyectar diesel al motor y de
esa manera lograr la combustión.
Jumper.- Es un tipo de selector que presentan algunos reguladores de voltaje para seleccionar
entre distintos rangos de voltaje que se vayan a utilizar.
Pick-up.- Son elementos electrónicos que con la sola presencia del elemento a detectar varían
la señal de salida y éstos precisamente se utilizan en plantas para detectar la frecuencia del
generador.
Pistón.- Es el elemento en el motor que se encarga de transmitir potencia de giro al cigüeñal,
ya que los pistones son empujados por la fuerza de la combustión que se realiza en los
cilindros.
Placas.- Es un grupo de células conectadas en serie dentro de una batería. Cada célula consiste
en una placa de plomo, otra de óxido de plomo y una disolución electrolítica de ácido
sulfúrico.
Potencia Prime.- Es la potencia nominal que un motor es capaz de entregar con una carga
variable por un ilimitado número de horas de uso por año.
Potencia reactiva.- Es una medida de la potencia asociada con circuitos puramente
inductivos, y viene de la caracterización de un inductor como un elemento reactivo; su
impedancia es puramente reactiva.
Potencia Standby.- Es la potencia nominal del motor disponible con cargas variables por
hasta 500 horas de uso al año.
Principio de Compresión.- Es el principio que prevalece en los motores a Diesel y los cuales
no tienen bujías para encender el combustible dentro de los cilindros, si no que se realiza
mediante la compresión del aire, lo que origina una presión alta en la cámara de combustión
originando una temperatura elevada y al ser inyectado el diesel en dicha cámara se inicia la
quema del combustible.
120
Principio de ignición.- Es el proceso de encendido de una sustancia combustible (Diesel).
Relevador.- Son dispositivos cuya finalidad es proteger una carga, los aparatos de maniobra
y la instalación en sí, contra posibles daños producidos por el paso de corrientes inadecuadas
que pueden ser de origen mecánico, como bloqueos, sobrecargas momentáneas o prolongadas,
excesivas puestas en marcha, etc. o de origen eléctrico, como sobretensiones, caídas de
tensión, falta de alguna fase, cortocircuitos.
Servomecanismo.- Servomecanismo, en ingeniería, dispositivo o conjunto de ellos que
permite la automatización del control de un mecanismo o de una fuente de energía. Los
servomecanismos pueden ser mecánicos, eléctricos, hidráulicos y ópticos. Su característica
principal es que se activa por la llamada señal de error, que viene determinada por la
diferencia entre la señal establecida como salida para una determinada señal de entrada y la
señal de salida real. Esta señal de error se envía a la entrada para compensar ese error, de
forma que el mecanismo se autorregula. Esta técnica se llama realimentación.
Sincronía.- Es el proceso mediante el cual, una, dos o más Plantas Generadoras se ponen en
operación con la red Federal y se comparte carga para el mejor aprovechamiento de la energía.
Solenoide.- Es un alambre aislado enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de
espiras con un paso acorde a las necesidades, por el que circula una corriente eléctrica.
Cuando esto sucede, se genera un campo magnético dentro del solenoide. El solenoide con un
núcleo apropiado se convierte en un imán (electroimán). Se utiliza en gran medida para
generar un campo magnético uniforme.
Sulfato.- Sal mineral u orgánica del ácido sulfúrico.
Termostato.- Aparato que sirve para mantener automáticamente una determinada
temperatura.
Toma de fuerza.- Es un aditamento que suelen poseen ciertos motores para que a través de él
se puedan acoplar motores, bombas, etc. y aprovechar la rotación del motor.
Trimpot.- Son elementos que se presentan en ciertos controles motor/generador y reguladores
que se parecen a los potenciómetros y nos sirven para ajustar variables en cuestión y con ello
hacer operar correctamente a nuestro grupo electrógeno.
121
Turbo cargador.- Es un componente dentro de un motor Diesel compuesto de dos turbinas;
una usa la fuerza derivada de los gases de escape para girar o rotar sobre su propio eje; la otra
turbina recibe el nombre de compresor, debido a que recibe la fuerza rotativa de la primera
para comprimir la mezcla y empujarla dentro de los cilindros.
Viscosidad.- Es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica
una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de
baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento
arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un
recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo. La velocidad
con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad. Las unidades con que
se mide la viscosidad son:
Coeficiente de viscosidad dinámico, designado como
o . En unidades en el SI: [µ] =
[Pa·s] = [kg·m-1·s-1] ; otras unidades: 1 Poise (P) = 10-1 Pa·s = [10-1 kg·s-1·m-1]
Coeficiente de viscosidad cinemático, designado como , y que resulta ser igual al cociente
del coeficiente de viscosidad dinámica entre la densidad = / . (En unidades en el SI: [ ]
=
[m2.s-1].
En
el
sistema
122
cegesimal
es
el
Stoke
(St).
FORMULAS ELECTRICAS
A DETERMINAR.
CORRIENTE
CONTINUA.
CORRIENTE ALTERNA.
UNA FASE.
TRES FASES.
AMPERES
Conociendo HP.
HP x 746
ExN
HP x 746
E x N x f.p.
HP x 746
1.73 x E x N x f.p.
AMPERES
Conociendo KW.
KW x 1000
E
KW x 1000
E x f.p.
KW x 1000
1.73 x E x f.p.
AMPERES
Conociendo KVA.
__________
KVA x 1000
E
KVA x 1000
1.73 x E
KW.
IxE
1000
I x E x f.p.
1000
I x E x f.p. x 1.73
1000
KVA.
_______
IxE
1000
I x E x 1.73
1000
POTENCIA EN HP
A la flecha.
IxExN
746
I x E x N x f.p.
746
I x E x 1.73 x N x f.p.
746
Factor de Potencia.
Unitario.
W
ExI
W
1.73 x E x I
I = Corriente en amperes.
f.p. = Factor de potencia.
E = Tensión en volts.
KW = Potencia en
KW.
W = Potencia en watts.
N = Eficiencia expresada en
Decimales
HP = Potencia en Horse Power.
P = Número de polos.
F = Frecuencia
KVA = Potencia aparente en
Kilovoltamperes.
R.P.M. F x 120
P
NOTA: Para sistemas de 2 fases la corriente en el conductor común es 1.41 veces mayor que en
cualquiera de los conductores.
- 123 -
FORMULAS ELECTRICAS PARA CIRCUITOS DE C.A.
Reactancia Inductiva:
Donde:
XL = 2
FL (Ohms).
F = ciclos por seg. y L = inductancia en Henries.
Reactancia Capacitiva:
1
2 FC
Donde: C = Capacitancia en Faradios.
Impedancia:
Z = R² + (XL - XC) ² ( ).
Donde:
XC
R = Resistencia en ohms.
FORMULAS ELECTRICAS PARA CIRCUITOS DE
CORRIENTE CONTINUA.
Ley de Ohm:
E = IR.
Resistencia en serie:
R = r + r +…rn.
Conductancias en paralelo: G = g + g +…gn.
Resistencias en paralelo:
1
1 + 1 +…1
R
r
r
rn.
En otras palabras, convertir la resistencia en conductancia
y sumar las conductancias.
Amperes de un motor:
I
HP x 746
E x Eficiencia.
Potencia en Watts
W = E x I.
W = R x I².
W = HP x 746.
- 124 -
BIBLIOGRAFÍA
1. Máquinas Eléctricas
Stephen Chapman
4ª Edición
Edit. Mc Graw Hill
2. Electricidad Serie 1-7
Harry Mileaf
Editorial LIMUSA
3. Análisis de Circuitos Eléctricos
James W. Nillson
6ª Edición
Edit. Prentice Hall
4. Manual: Uso y aplicación de las Plantas Eléctricas.
Ing. Juan Antonio Preciado Valtierra
5. Manual de Operación y Mantenimiento para Motores
John Deere 4045, 6068, 6081, 6125.
6. Manual de Operación y Mantenimiento de Generadores
Eléctricos Línea G de WEG.
7. Manual de Reguladores Automáticos de Tensión de GRT7-TH4
de WEG.
8. Manual de Operación y Mantenimiento del Motor Detroit
Diesel Serie 60.
9. Manual de operación del Interruptor de Potencia Masterpact de la
Marca Merlin Gerin
10. Manual de Operación ABB.
- 125 -