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Cómo funcionan los generadores, Parte 2: Componentes

18 noviembre 2019
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Motor: El motor es la fuente de la energía mecánica de entrada al generador. El tamaño del motor es directamente proporcional a la potencia máxima que puede suministrar el generador. Hay varios factores que debe tener en cuenta al evaluar el motor de su generador. Se debe consultar al fabricante del motor para obtener especificaciones completas de operación del motor y programas de mantenimiento.

Los motores generadores funcionan con una variedad de combustibles como diesel, gasolina, propano (en forma licuada o gaseosa) o gas natural. Los motores más pequeños generalmente funcionan con gasolina, mientras que los motores más grandes funcionan con diesel, propano líquido, gas propano o gas natural. Ciertos motores también pueden funcionar con una alimentación dual de diésel y gas en un modo de operación con dos combustibles.

2) El alternador, también conocido como «genhead», es la parte del generador que produce la salida eléctrica a partir de la entrada mecánica suministrada por el motor. Contiene un conjunto de piezas estacionarias y móviles encerradas en una carcasa. Los componentes trabajan juntos para causar un movimiento relativo entre los campos magnéticos y eléctricos, lo que a su vez genera electricidad.

 (a) Estator: este es el componente estacionario. Contiene un conjunto de conductores eléctricos enrollados en bobinas sobre un núcleo de hierro.

(b) Rotor / Armadura: este es el componente móvil que produce un campo magnético giratorio en cualquiera de las siguientes tres formas:

(i) Por inducción: estos se conocen como alternadores sin escobillas y generalmente se usan en generadores grandes.

(ii) Por imanes permanentes: esto es común en pequeñas unidades de alternador.

(iii) Al usar un excitador: un excitador es una pequeña fuente de corriente continua (CC) que energiza el rotor a través de un conjunto de anillos colectores y cepillos conductores.

El rotor genera un campo magnético en movimiento alrededor del estator, que induce una diferencia de voltaje entre los devanados del estator. Esto produce la salida de corriente alterna (CA) del generador.

3) Sistema de combustible: El tanque de combustible generalmente tiene capacidad suficiente para mantener el generador en funcionamiento durante 6 a 8 horas en promedio. En el caso de pequeñas unidades generadoras, el tanque de combustible forma parte de la base deslizante del generador o está montado en la parte superior del bastidor del generador. Para aplicaciones comerciales, puede ser necesario levantar e instalar un tanque de combustible externo. Todas estas instalaciones están sujetas a la aprobación de la División de Planificación de la Ciudad. Haga clic en el siguiente enlace para obtener más detalles sobre los tanques de combustible para generadores.

Las características comunes del sistema de combustible incluyen lo siguiente:

(a) Conexión de tubería desde el tanque de combustible al motor: la línea de suministro dirige el combustible del tanque al motor y la línea de retorno dirige el combustible del motor al tanque.

(b) Tubo de ventilación para el tanque de combustible: el tanque de combustible tiene un tubo de ventilación para evitar la acumulación de presión o vacío durante el llenado y el drenaje del tanque. Cuando vuelva a llenar el tanque de combustible, asegúrese de que haya contacto metal con metal entre la boquilla de llenado y el tanque de combustible para evitar chispas.

(c) Conexión de desbordamiento del tanque de combustible al tubo de drenaje: esto es necesario para que cualquier desbordamiento durante el llenado del tanque no provoque el derrame del líquido en el grupo electrógeno.

(d) Bomba de combustible: transfiere combustible del tanque de almacenamiento principal al tanque de día. La bomba de combustible es típicamente operada eléctricamente.

(e) Separador de agua de combustible / filtro de combustible: separa el agua y la materia extraña del combustible líquido para proteger otros componentes del generador de la corrosión y la contaminación.

(f) Inyector de combustible: atomiza el combustible líquido y rocía la cantidad requerida de combustible en la cámara de combustión del motor.

4) Regulador de voltaje: Como su nombre lo indica, este componente regula el voltaje de salida del generador. El mecanismo se describe a continuación contra cada componente que desempeña un papel en el proceso cíclico de regulación de voltaje.

  1. Regulador de voltaje: conversión de voltaje de CA a corriente de CC: el regulador de voltaje toma una pequeña porción de la salida de voltaje de CA del generador y la convierte en corriente de CC. El regulador de voltaje luego alimenta esta corriente CC a un conjunto de devanados secundarios en el estator, conocidos como devanados excitadores.
  2. Devanados del excitador: conversión de corriente CC a corriente alterna: los devanados del excitador ahora funcionan de manera similar a los devanados del estator primario y generan una pequeña corriente alterna. Los devanados del excitador están conectados a unidades conocidas como rectificadores rotativos.
  3. Rectificadores rotativos: conversión de corriente alterna a corriente continua: rectifican la corriente alterna generada por los devanados del excitador y la convierten en corriente continua. Esta corriente continua se alimenta al rotor / armadura para crear un campo electromagnético además del campo magnético giratorio del rotor / armadura.
  4. Rotor / armadura: conversión de corriente CC a voltaje CA – El rotor / armadura ahora induce un voltaje CA más grande a través de los devanados del estator, que el generador produce ahora como un voltaje CA de salida más grande.

Este ciclo continúa hasta que el generador comienza a producir un voltaje de salida equivalente a su capacidad operativa total. A medida que aumenta la salida del generador, el regulador de voltaje produce menos corriente continua. Una vez que el generador alcanza la capacidad operativa completa, el regulador de voltaje alcanza un estado de equilibrio y produce la corriente de CC suficiente para mantener la salida del generador en el nivel operativo completo.

Cuando agrega una carga a un generador, su voltaje de salida baja un poco. Esto lleva al regulador de voltaje a la acción y comienza el ciclo anterior. El ciclo continúa hasta que la salida del generador aumenta a su capacidad operativa total original.

5) Sistemas de enfriamiento y escape

a) Sistema de enfriamiento: El uso continuo del generador hace que sus diversos componentes se calienten. Es esencial contar con un sistema de enfriamiento y ventilación para extraer el calor producido en el proceso.

El agua cruda / fresca a veces se usa como refrigerante para generadores, pero estos se limitan principalmente a situaciones específicas como pequeños generadores en aplicaciones urbanas o unidades muy grandes de más de 2250 kW y más. El hidrógeno a veces se usa como refrigerante para los devanados del estator de grandes unidades generadoras, ya que es más eficiente en la absorción de calor que otros refrigerantes. El hidrógeno elimina el calor del generador y lo transfiere a través de un intercambiador de calor a un circuito de enfriamiento secundario que contiene agua desmineralizada como refrigerante. Esta es la razón por la cual los generadores muy grandes y las pequeñas centrales eléctricas a menudo tienen grandes torres de enfriamiento al lado. Para todas las demás aplicaciones comunes, tanto residenciales como industriales, se montan un radiador y un ventilador estándar en el generador y funcionan como el sistema de enfriamiento primario.

Es esencial verificar diariamente los niveles de refrigerante del generador. El sistema de enfriamiento y la bomba de agua cruda deben enjuagarse cada 600 horas y el intercambiador de calor debe limpiarse después de cada 2,400 horas de funcionamiento del generador. El generador debe colocarse en un área abierta y ventilada que tenga un suministro adecuado de aire fresco. El Código Eléctrico Nacional (NEC) exige que se permita un espacio mínimo de 3 pies en todos los lados del generador para garantizar el flujo libre de aire de enfriamiento.

(b) Sistema de escape: Los gases de escape emitidos por un generador son como el escape de cualquier otro motor diésel o de gas y contienen productos químicos altamente tóxicos que deben gestionarse adecuadamente. Por lo tanto, es esencial instalar un sistema de escape adecuado para eliminar los gases de escape. Este punto no puede enfatizarse lo suficiente, ya que la intoxicación por monóxido de carbono sigue siendo una de las causas más comunes de muerte en las áreas afectadas por el huracán porque las personas tienden a no pensar en ello hasta que es demasiado tarde.

Los tubos de escape generalmente están hechos de hierro fundido, hierro forjado o acero. Estos deben ser independientes y no deben ser soportados por el motor del generador. Los tubos de escape generalmente se unen al motor mediante conectores flexibles para minimizar las vibraciones y evitar daños al sistema de escape del generador. El tubo de escape termina en el exterior y se aleja de las puertas, ventanas y otras aberturas hacia la casa o el edificio. Debe asegurarse de que el sistema de escape de su generador no esté conectado al de ningún otro equipo. También debe consultar las ordenanzas locales de la ciudad para determinar si la operación de su generador necesitará obtener una aprobación de las autoridades locales para asegurarse de que cumple con las leyes locales y protege contra multas y otras sanciones.

En la siguiente entrega, finalizaremos la explicación de los componentes de un generador



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