Un motor generador de electricidad es una fuente de energía de respaldo crucial en situaciones de emergencia, como cortes de energía causados por desastres naturales, mantenimiento programado o problemas con la red eléctrica principal. Similar a los generadores residenciales que pueden alimentar casas durante un apagón, los generadores comerciales funcionan de la misma manera, pero a una escala mucho mayor.
Los generadores son esenciales para instalaciones industriales y comerciales, ya que estos edificios dependen en gran medida de equipos que requieren altas potencias. Debido a las altas demandas energéticas de las empresas comerciales, los generadores comerciales son más grandes y tienen componentes más robustos, motores más potentes y mayores salidas de energía.
Antes de instalar un nuevo generador, es fundamental comprender cómo funciona y qué hace cada una de sus partes para garantizar su eficiencia y la seguridad de quienes trabajan cerca de él.
Cómo funciona un motor generador de electricidad
Cada componente de un generador juega un papel clave en la producción de energía. Comprender la mecánica básica de un generador te ayudará a comprender mejor su funcionamiento y facilidad de operación.
Uno de los aspectos más importantes a comprender sobre cualquier generador es que no crea energía. En cambio, convierte la energía en energía utilizable mediante corrientes directas o alternas.
Los generadores con corriente directa (CC) requieren una batería de almacenamiento o inducción electromagnética con un flujo unidireccional para producir corriente. Las corrientes alternas (CA) fluyen de cero a un máximo positivo, vuelven a cero y luego bajan a un máximo negativo y vuelven a cero.
Los generadores comerciales más utilizados son los diésel y los de gas natural. Generalmente, los generadores diésel tienen un tanque adjunto o conectado a un tanque más grande que los usuarios llenan con combustible, que actúa como su fuente primaria de combustible. El motor luego utiliza este combustible, convirtiéndolo en energía mecánica al forzarlo a un circuito para crear una corriente eléctrica.
Por ejemplo, un generador diésel se enciende y genera energía automáticamente durante un corte de energía. Lo hace convirtiendo la energía de la combustión del combustible, utilizando el calor producido por su compresión de aire.
Los generadores de gas natural suelen estar conectados a una tubería de gas natural si la utilidad está disponible en la ubicación de la instalación para mantener un suministro constante de combustible. En algunos casos, puede ser posible convertir un generador de gas natural para que funcione con propano (GLP) y luego conectarlo a tanques de propano más grandes en el sitio para que funcione en modo de espera.
Partes de un motor generador de electricidad
Como elemento esencial para situaciones de emergencia y cortes de energía, los generadores tienen muchas partes que contribuyen a su funcionamiento. Cada parte de un generador tiene un propósito único que permite que la máquina funcione correctamente y suministre energía donde la necesite.
Debido a que las empresas y las compañías dependen tanto de la electricidad para mantener a sus empleados seguros y sus productos funcionales o utilizables, es importante comprender cómo funciona su generador y qué hace cada parte. Estos son los componentes clave de un generador que debes conocer para comprender de dónde proviene la energía de respaldo y cómo estas máquinas la suministran a tu lugar de trabajo:
Sistema de combustible
Una parte vital de un generador comercial es el sistema de combustible. Antes de que un generador pueda producir energía mecánica, debes suministrarle una fuente de combustible para que pueda convertir esa fuente, ya sea gas natural o combustible diésel, en energía química que se convierte en energía mecánica y, finalmente, en salidas eléctricas.
Al evaluar el sistema de combustible de un generador industrial, comencemos con el tanque de combustible en los generadores diésel. Los tanques de combustible de los generadores diésel pueden ser auxiliares o un tanque montado en el generador conocido como tanque de base diésel. La cantidad de combustible que puede contener el tanque determina sus capacidades de generación de energía en términos de duración. En pocas palabras, cuanto más grande sea el tanque de combustible diésel, más tiempo podrá funcionar para alimentar el generador y proporcionar energía de respaldo en caso de un corte de energía. A menudo, estas capacidades de los tanques de combustible diésel se calculan en función del tamaño y la potencia nominal en kW de un generador diésel, incluida la estimación del uso de combustible y la carga. Los tanques de base diésel suelen ser complementarios al generador diésel y se aproximarán al tiempo que funcionará el generador en función de la capacidad. Por ejemplo, un generador diésel de 300 kW con un tanque de base diésel de 555 galones se considerará un tanque de base diésel de 24 horas.
Conectados al tanque hay tuberías o líneas de combustible que conducen al motor del generador. Estas tuberías de transferencia de combustible pueden estar sobre o bajo tierra y transportan el combustible desde el almacenamiento hasta el motor. El sistema de combustible también incluye bombas que utilizan la presión de los motores eléctricos para extraer combustible del tanque externo e inyectarlo en el cilindro del motor.
Cuando se trata de generadores de gas natural, estos tipos de generadores generalmente deben conectarse a la red de gas principal. Esto permite que un generador de gas natural tenga un suministro constante de combustible, evitando cualquier trabajo de utilidad, actualizaciones o cierre de la red de gas debido a desastres naturales o provocados por el hombre. Esto significa que no hay que preocuparse por la capacidad de almacenamiento de combustible, siempre que la red principal siga funcionando.
Una nota importante sobre los sistemas de inyección de combustible es que los generadores de gas natural y diésel utilizan diferentes sistemas de inyección y no son intercambiables. Estas diferentes fuentes de combustible requieren tiempos de inyección y otros parámetros similares específicos para el tipo de combustible.
Cualquier exceso de combustible que no se inyecte en el cilindro regresa al tanque. Devolver el combustible al tanque puede reducir la potencia del motor porque el combustible devuelto tiene una temperatura más alta que el combustible almacenado. Esto se debe a que absorbe calor de los inyectores. Si la temperatura se vuelve demasiado alta, esto apaga el sistema. Debido a esta consideración, muchos generadores incluyen enfriadores de combustible que ayudan a regular la temperatura del combustible.
Otra nota importante sobre los sistemas de combustible del generador es que tienen equipos de control para que puedas monitorear las bombas, los tanques de almacenamiento, el inventario de combustible y la detección de fugas.
Motor
El motor es otro operador clave dentro de las partes de un generador comercial. Al igual que los motores de gas natural o diésel en los automóviles, los motores de los generadores son donde la energía química, o su fuente de combustible, se convierte en energía mecánica.
Los diferentes generadores tienen diferentes tamaños de motor, lo que tener en cuenta al elegir o dar servicio al motor de su máquina. El tamaño del motor se correlaciona directamente con la salida de potencia máxima del generador debido a la potencia (HP). Este aspecto significa que los motores más grandes pueden generar mayores cantidades de salida de energía, mientras que los motores más pequeños tienen una salida de energía más pequeña.
Relacionada con la salida máxima de energía producida está la potencia, la unidad que mide la potencia del motor. La salida máxima de electricidad producida corresponde a la potencia, lo que significa que los motores más grandes con mayores salidas de electricidad tienen una mayor potencia que los modelos más pequeños.
La potencia también explica con mayor detalle la importancia de la regulación de la temperatura del tanque de combustible. Debido a que el combustible de retorno está más caliente que el combustible almacenado, el combustible almacenado aumenta su temperatura. Por cada 10 grados Fahrenheit que la temperatura del combustible almacenado aumenta por encima de los 100 grados, la potencia del motor disminuye un 1%. Los tanques más grandes se ven menos afectados por la temperatura del combustible de retorno, lo que permite en última instancia que los motores más grandes continúen funcionando a una mayor potencia.
El tamaño del motor de su generador de la empresa corresponderá con la cantidad de electricidad que necesita producir el generador. Las empresas e industrias más grandes que dependen más de la electricidad requerirán generadores con motores más grandes.
También tener en cuenta que los generadores diésel y los generadores de gas natural difieren en que los motores de los generadores de gas natural tienen bujías y se encienden por chispa, lo que es un elemento a considerar al buscar un generador de respaldo. Esto se debe al hecho de que los generadores de gas natural requerirán una inspección y mantenimiento más regulares para garantizar que puedan continuar funcionando a su máxima eficiencia, así como para garantizar que se tomen todas las medidas de seguridad al operar un generador de gas natural.
Alternador
También llamado extremo del generador, el alternador convierte la energía mecánica en electricidad. Este proceso comienza cuando el motor quema combustible y lo transmite al alternador. El alternador alberga dos componentes principales que permiten que el generador produzca energía de manera efectiva y eficiente: el estator y el rotor.
El estator es un componente estacionario que contiene un conjunto de conductores eléctricos que son bobinas enrolladas juntas que albergan un núcleo de hierro.
El rotor (Armature) es un componente móvil que produce una fuerza magnética que hace que los electrones se muevan y produzcan electricidad.
El estator es la faceta estacionaria del alternador. Contiene bobinas conductoras de electricidad enrolladas juntas alrededor de un núcleo de hierro. El rotor o armadura es el componente móvil que produce una fuerza magnética. La fuerza magnética hace que los electrones se muevan, lo que crea energía.
Más específicamente, el rotor utiliza la energía mecánica del motor para moverse alrededor del estator y crear un campo magnético. Este proceso produce un voltaje o potencial eléctrico diferente entre las bobinas del estator, creando la salida de corriente alterna del generador.
Reguladores de voltaje
Los reguladores automáticos de voltaje (AVR) son dispositivos automáticos en los generadores que ayudan a mantener los niveles de voltaje constantes. Como componente esencial de los generadores, funcionan para estabilizar el voltaje de salida al evitar niveles de voltaje fluctuantes y mantener la corriente alterna dentro del rango correcto de voltaje.
Estos reguladores son una parte importante del generador porque ayudan a la máquina a satisfacer sus necesidades de energía comercial y los requisitos de energía de su equipo. Si el generador no mantiene su voltaje permitido a una velocidad constante, esto afecta negativamente tanto el rendimiento del generador como el funcionamiento de cualquier equipo alimentado por el generador.
Todos los electrodomésticos y máquinas tienen diferentes rangos de preferencias de voltaje donde funcionan a su máximo rendimiento. Cualquier nivel de voltaje por encima o por debajo de este rango puede causar dificultades de rendimiento o fallas del electrodoméstico. Los generadores no regulados, o generadores sin un sistema de regulación automática de voltaje, son insuficientes. Cuando el voltaje producido cambia constantemente, esto reduce la longevidad de su electrodoméstico y del generador en sí.
Con el uso de voltaje inadecuado a largo plazo, su equipo puede sufrir una eficiencia permanentemente reducida e incluso dañarse. El regulador de voltaje del generador ayuda a eliminar los daños al equipo o los problemas de seguridad causados por las fluctuaciones de voltaje, ya que los AVR funcionan para proporcionar protección contra sobretensiones contra sobretensiones eléctricas, picos y sobrecargas del generador.
Sistemas de refrigeración y escape
El uso constante del generador hace que las piezas de trabajo se calienten. Un sistema de refrigeración es una parte fija de cualquier generador para regular su temperatura y evitar el sobrecalentamiento. La mayoría de los generadores tienen un sistema de refrigeración por aire o líquido para regular su calor interno.
Los sistemas de generadores refrigerados por aire dependen de la circulación del aire para bajar la temperatura del generador al extraer aire de la atmósfera y soplarlo internamente a través del generador. Uno de los beneficios de este tipo de sistema de refrigeración es que no requiere una bomba de agua de refrigeración ni ninguna manguera de conexión. También requiere menos mantenimiento debido a la simplicidad de un sistema basado en aire. Sin embargo, los generadores refrigerados por aire pueden sobrecalentarse si se utilizan durante un período prolongado, lo que puede provocar fallas o crear daños irreparables.
Los sistemas de refrigeración líquida utilizan refrigerantes o aceite con un radiador y una bomba de agua para regular la temperatura interna de un generador. La bomba utiliza una red de mangueras para distribuir el líquido refrigerante al motor, donde el líquido absorbe el calor y va al radiador para enfriarse por aire. Estos sistemas de refrigeración cuestan más de operar y son más caros. Además, a menudo requieren más atención y mantenimiento porque son sistemas más complejos.
Además, debido a que los generadores producen humos que contienen productos químicos peligrosos, es imperativo tener un marco establecido para desechar estos humos. Los sistemas de escape del generador requieren un tubo de humos que termine afuera y se aleje de los puntos de entrada, las puertas y las áreas de mucho tráfico.
Sistema de lubricación
Similar a cualquier otra máquina con partes móviles, los generadores dependen de engranajes y palancas, y estas partes móviles a menudo generan fricción. Para garantizar que estas piezas puedan moverse con facilidad, los generadores requieren lubricante. El lubricante es un fluido o aceite formulado para separar los componentes internos de un generador.
En lo que respecta a los generadores y sus motores, el lubricante tiene cuatro propósitos principales. El primero es que crea una película de separación entre las partes móviles del motor para evitar el contacto metal con metal. También crea una película de aceite que forma un sello hermético a los gases entre los anillos de pistón y el cilindro. Además, el lubricante funciona para eliminar el calor generado por el motor. Por último, ayuda a mantener limpia la superficie interna del motor.
Los generadores dependen de un sistema de lubricación para eliminar la fricción entre las superficies que entran en contacto en condiciones de funcionamiento normales. Los fabricantes utilizan una fina capa de lubricante en las superficies de fricción para reducir la resistencia por fricción.
Es importante evitar la fricción seca y la resistencia por fricción cuando sea posible, ya que la fricción puede causar desgaste mecánico y reducir la eficiencia del generador. Un sistema correctamente lubricado permite que el generador haga su trabajo, y mejora y alarga la durabilidad y confiabilidad de la máquina.
Batería
Las baterías son una parte crucial de un generador porque proporcionan la energía que la máquina necesita para arrancar durante un corte de energía. Cuando la energía se corta y necesitas un generador, no hay otra fuente de energía que la máquina pueda utilizar excepto la batería. Específicamente, las baterías alimentan el motor de arranque y los paneles de control. Algunos generadores incluso tienen una batería secundaria en caso de que la primaria falle.
Dado que la falla de la batería es una de las principales razones de la falla del generador. Por lo tanto, es importante realizar controles de rutina en las baterías. Una inspección requiere que limpies y aprietes cualquier conexión suelta o sucia y asegures que no se acumulen sulfatos en la batería. También es importante conocer la vida útil de la batería de su generador. Su capacidad disminuirá con el tiempo y caerá por debajo del 80% de su capacidad normal. Una regla general cuando se trata de baterías es que debes reemplazarlas cada 4 años para garantizar la eficiencia y la operación.
Patín
El bastidor principal o patín es la base principal sobre la que se monta un generador y sus componentes. En una sala de generadores interior, el patín a menudo se monta en el piso para garantizar que se mantenga seguro en su lugar. Este patín actúa como base principal de un conjunto de generadores y ofrece mucha flexibilidad además de contener las partes y los componentes del generador.
Los generadores montados en patines permiten a los usuarios agregar una carcasa en la parte superior del conjunto del generador que puede proporcionar impermeabilización o incluso atenuación del sonido con beneficios de impermeabilización para los generadores instalados al aire libre. Para los generadores de gas natural, el patín y la carcasa se montan en una plataforma de concreto. La plataforma de concreto se mide y vierte para soportar el peso del generador y generalmente se instala teniendo en cuenta las conexiones de stub ups, los soportes de aislamiento de vibraciones y los recortes de conexión de cables.
Los generadores diésel también se pueden montar en la parte superior de un tanque de base diésel a través del patín, lo que permite que el generador diésel tenga un suministro de combustible conectado directamente a la unidad. Para instalaciones al aire libre como esta, los generadores diésel también se montan en una plataforma de concreto que no solo soporta el peso del generador, sino que también tiene en cuenta el peso del tanque de base diésel.
Los generadores portátiles incluso utilizan el patín. La mayoría de los generadores portátiles son generadores diésel. Esto significa que el conjunto del generador está montado en un patín, la carcasa insonorizada está unida al patín y el tanque de base está fijo debajo del patín. Todo este paquete se monta luego en un remolque que permite a los usuarios mover el generador de un lugar a otro según sea necesario.
Mantener los generadores en funcionamiento de acuerdo con las normas y funcionando correctamente requiere que planifiques los bastidores antes de la instalación, ya que tendrás muchas consideraciones que hacer. Específicamente, debes evitar montar tu generador en un lugar con espacio insuficiente para la instalación y el mantenimiento. También debes evitar la sobrecarga de la plataforma del generador y los problemas de incumplimiento legal o reglamentario, lo que puede generar multas o cierres del generador.
Panel de control
El panel de control del generador es un conjunto de componentes que muestran detalles y parámetros, que incluyen corriente, voltaje y frecuencia. Presentados en pantallas, indicadores o medidores integrados, los paneles de control generalmente tienen interruptores o botones para garantizar el funcionamiento del generador.
Los paneles de control más nuevos tienen módulos programables, mientras que los más antiguos se basan en métodos analógicos y ajustes manuales. Los paneles de control tienen un microprocesador que utiliza la entrada de los sensores para brindar información sobre el generador en el panel de control. Esta configuración permite que el generador se controle a sí mismo y administre cualquier proceso que pueda ser irregular.
Por ejemplo, uno de los ajustes de retroalimentación más comunes es la temperatura. Si el motor se sobrecalienta, los sensores alertan al panel de control y se ajustan en consecuencia al encontrar una solución, como apagar la máquina para evitar daños.
Estos paneles de control permiten a los operadores ver las funciones del sistema, los diagnósticos y el estado actual del operador del generador. Debido a que los generadores son piezas de maquinaria pesadas, son propensos al sobrecalentamiento, al desgaste por el uso constante, a las fluctuaciones de velocidad y a la fatiga del motor. Es importante monitorear las funciones críticas de su generador, como la temperatura del aceite y el refrigerante.
Recinto
Los propósitos principales de las carcasas del generador son proteger y silenciar la máquina. Antes de decidirte por una carcasa para tu generador, considera tus prioridades. Dos tipos de carcasas de generadores entre los que puedes elegir son las carcasas a prueba de intemperie y las carcasas insonorizadas.
Las carcasas a prueba de intemperie ofrecen protección contra la humedad y las temperaturas extremas. Sin embargo, estas carcasas generalmente brindan lo mínimo y no tienen ninguna característica especial que las distinga, excepto que posiblemente incluyan métodos de protección más grandes para el clima.
Las carcasas insonorizadas son a prueba de intemperie y funcionan para reducir el ruido producido por el generador. Los generadores pueden hacer mucho ruido, y cuanto más potente sea la máquina, más ruido hará. Esto puede ser molesto para quienes están cerca, violar las regulaciones y resultar dañino para los trabajadores o quienes se encuentren en las cercanías.
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