Los generadores diésel se utilizan para proporcionar energía de respaldo a los edificios durante apagones y otras emergencias. También se utilizan como fuentes permanentes de electricidad en lugares sin cobertura de red, como instalaciones mineras remotas y campos petroleros. Sin embargo, es necesario comprender claramente las especificaciones técnicas de los generadores diésel antes de comprarlos.
Cuando un grupo electrógeno diésel opera en las condiciones para las que fue diseñado, tiene una mayor eficiencia y una vida útil más larga. Sin embargo, es importante comprender la diferencia entre kilovatios (kW), kilovoltios-amperios (kVA) y factor de potencia (PF):
- Los kilovatios (kW) se utilizan para medir la energía eléctrica real suministrada por el generador, que es utilizada directamente por los electrodomésticos y equipos del edificio.
- Los kilovoltiamperios (kVA) miden la potencia aparente. Esto incluye la potencia real (kW) pero también la potencia reactiva (kVAR) consumida por dispositivos como motores y transformadores. La potencia reactiva no se consume sino que circula entre la fuente de energía y la carga.
- El factor de potencia es la relación entre la potencia real y aparente. Si un edificio consume 900 kW y 1000 kVA, el factor de potencia es 0,90 o 90%.
Las placas de identificación de los generadores diésel tienen valores nominales de kW, kVA y PF. Sin embargo, las condiciones de funcionamiento están determinadas por la carga conectada y no por el generador. Para garantizar que su edificio tenga el grupo electrógeno correcto, la mejor recomendación es que ingenieros eléctricos profesionales dimensionen la unidad.
¿Su edificio tiene el generador diésel adecuado?
¿Qué limita la producción de un generador?
La potencia máxima en kilovatios de un generador está determinada por el motor diésel que lo impulsa. Como ejemplo, consideremos un generador eléctrico con un 95% de eficiencia impulsado por un motor diésel de 1.000 HP:
- 1000 hp equivalen a 745,7 kW, y esta es la potencia del eje suministrada al generador.
- Con una eficiencia del 95%, la potencia máxima es de 708,4 kW
Por otro lado, los kilovoltios-amperios máximos dependen del voltaje y la corriente nominales del generador. Hay dos formas en que se puede sobrecargar el grupo electrógeno:
- Si la carga conectada al generador excede los kW nominales, sobrecargará el motor.
- Por otro lado, si la carga excede los kVA nominales, sobrecargará los devanados del generador.
Tener esto en cuenta es muy importante, ya que un generador puede sobrecargarse con kilovoltios-amperios incluso si los kilovatios de carga están por debajo del valor nominal.
Considere un generador con las siguientes especificaciones: 1000 kW, 1250 kVA, 80 % PF, 480 V y 1503 A. Este generador puede funcionar con un factor de potencia superior al 80 % siempre que no se excedan las clasificaciones de kW y kVA.
- Si un edificio consume 1.000 kW y 1.100 kVA el factor de potencia aumenta al 91%, pero no se supera la capacidad del grupo electrógeno.
- En cambio, si el generador funciona a 1100 kW y 1250 kVA el factor de potencia sólo aumenta al 88%, pero el motor diésel se sobrecarga.
- Un generador diésel también puede sobrecargarse con tan solo kVA. Si la unidad opera a 950 kW y 1300 kVA (73% PF), los devanados están sobrecargados incluso si el motor diesel no lo está.
En definitiva, un generador diésel puede superar su factor de potencia nominal sin problemas siempre que los kW y kVA se mantengan por debajo de sus valores nominales. No se recomienda bajar del PF nominal, ya que el generador opera con menor eficiencia. Finalmente, exceder la clasificación de kW o kVA puede dañar la unidad.
Cómo afectan los factores de potencia en adelanto y retraso a un generador diésel
Si conecta solo resistencia eléctrica a un generador y mide el voltaje y la corriente, sus formas de onda de CA coincidirán cuando se muestren en un medidor digital. Ambas señales alternan entre valores positivos y negativos, pero cruzan 0V y 0A al mismo tiempo. En otras palabras, el voltaje y la corriente están “en fase”:
En este caso, la carga tiene un factor de potencia de 1,0 o 100%. Sin embargo, la mayoría de los dispositivos que se encuentran en los edificios tienen un factor de potencia distinto del 100%, lo que significa que su voltaje y corriente están compensados entre sí:
Si el pico de voltaje de CA está por delante del pico de corriente, la carga tendrá un factor de potencia retrasado . Las cargas con este comportamiento se denominan inductivas e incluyen motores y transformadores eléctricos. El siguiente gráfico muestra el voltaje y la corriente para una carga inductiva:
Por otro lado, si la corriente está por delante del voltaje, la carga tendrá un factor de potencia adelantado . Las cargas con este comportamiento se denominan capacidad e incluyen baterías, bancos de condensadores y algunos equipos electrónicos. El siguiente gráfico muestra el voltaje y la corriente para una carga capacitiva:
La mayoría de los edificios tienen más cargas inductivas que capacitivas. Esto significa que el factor de potencia general suele estar retrasado y los grupos electrógenos diésel están diseñados para este tipo de carga. Sin embargo, los propietarios deben tener cuidado si un edificio tiene muchas cargas capacitivas, ya que el voltaje del generador se vuelve inestable con un factor de potencia avanzado. Esto activará protecciones automáticas, desconectando la unidad del edificio.
En lugares como la ciudad de Nueva York, los códigos de construcción establecen requisitos estrictos para los sistemas de energía de emergencia. Para asegurarse de que su edificio tenga un grupo electrógeno adecuado que cumpla con los códigos, la mejor recomendación es consultar a los expertos.
