PLANTAS ELECTRICAS DIESEL GENERACION Y CONTROL

Partes del generador elctrico

1.1 Estructura bsica de un grupo electrgeno

1.2 Ensamble industrial de grupos electrgenos

1.3 Grupo electrgeno abierto

1.4 Grupo electrgeno cabinado

1.5 Grupo electrgeno mvil.

1.6 Grupo electrgeno marino

1.7 Grupo electrgeno tipo inversor

1.8 Central de generacin con grupos electrgenos

1.9 Tablero de mando y supervisin para un grupo electrgeno

2. Aplicaciones de los grupos electrgenos 2.1 Categoras de empleo para grupos electrgenos 2.2 Utilizacin de grupos electrgenos

2.2.1 Como fuente primaria 2.2.2 Como fuente auxiliar

2.1 Categoras de empleo para grupos electrgenos

STAND-BY o EMERGENCYPrimeContinuos

Definidas principalmente por las siguientes normas internacionales:ISO 8665, ISO 3046, DIN 6271, BS 5514.

STAND-BY o EMERGENCYUtilizada en perodos de corta duracin.La planta no admite sobre carga. Factor de potencia entre el 80% y 100%.No aplicable para la cogeneracin.

PrimeComo fuente principal.Cuando se carece de energa de la red elctrica pblica o perodos prolongados de racionamiento. Utilizable a carga variable a un 80% de la potencia de placa para cualquier nmero de horas al ao, sin sobrepasar la potencia mxima de placa.

Continuos

Aspectos constructivos relevantes que las diferencian de las otras plantas elctricas.Pueden operar las 24 horas del da, todo el ao.Pueden trabajar en paralelo o independiente. Potencia constante o variable sin sobrepasar lo indicado en placa.

2.2 UTILIZACIN DE GRUPOS ELECTRGENOS

2.2.1 COMO FUENTE PRIMARIA (Categoras Prime o Continuos) Operacin independiente o en paralelo

En sitios remotos.

En reas inaccesibles para lneas de transmisin.

Para respaldar sistemas de energa convencional con problemas de regulacin (Operacin en paralelo con la red)

2.2.2 COMO FUENTE AUXILIAR (Categoras Stand-By o Prime) Con plantas estacionarias o mviles

Para cumplir requisitos de seguridad pblica.

Para cumplir requisitos de seguridad privada.

Para cumplir requisitos de seguridad econmica.

Como fuente para el respaldo de la demanda mxima.

3. Factores que influyen en la potencia del motor diesel.

El clima (Temperatura ambiente, altura, humedad). El entorno (Polvo, ambiente salino, viento, nivel de ruido permitido). Seguridades Tecnologa a emplear Tipo de motor Diesel Tipo de equipos a conectar y compatibilidad Transporte al sitio de instalacin Disponibilidades Futuras ampliaciones Fabricante y Entidad representante

3.2.1 GRUPO electrgeno EN OPERACIN INDEPENDIENTE (Conectado a carga total)

3.2.2 GRUPO ELECTRGENO EN OPERACIN INDEPENDIENTE (Conectado a carga crtica)

3.3 Grupo electrgeno en operacin en paralelo.

4. REGULACIN Y CONTROL DE LOS GRUPOS ELECTRGENOS.

4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR

4.2 TIPOS DE GENERADORES

Generador de inducido giratorio.Generador de campo giratorio con escobillas.Generador de campo giratorio sin escobillas (Brushless).Generador sin escobillas y con PMGGenerador de respuesta rpida sin escobillas y con PMG.

4.3 TIPOS DE REGULADORESDe voltaje del generador (Elctricos y Electrnicos).De velocidad del motor (Mecnicos, Hidrulicos y Electrnicos).

4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

4.2.1 SISTEMA MOTOR IMPULSOR Y GENERADOR SINCRNICO (CON REGULACIN MANUAL)

4.2.2 SISTEMA DE EXCITACIN DE UN GENERADOR SINCRNICO (CON EXCITATRIZ DE CD Y REGULACIN MANUAL)

4.2.3 SISTEMA DE EXCITACIN DE UN GENERADOR SINCRNICO (AUTO EXCITADO Y CON REGULACIN MANUAL)

4.2.4 GENERADOR DE INDUCIDO GIRATORIO

4.2.5 GENERADOR DE CAMPO GIRATORIO CON ESCOBILLAS

4.2.6 GENERADOR DE CAMPO GIRATORIO SIN ESCOBILLAS

4.2.7 SISTEMA RECTIFICADOR GIRATORIO DE DOS PLACAS DISIPADORAS

4.2.7.1 PUENTES RECTIFICADORES DE DOS PLACAS

4.2.8 SISTEMA RECTIFICADOR GIRATORIO DE TRES PLACAS DISIPADORAS

4.2.9 PUENTES RECTIFICADORES EN BLOQUES

4.2.10 PUENTES RECTIFICADORES EN BLOQUE CONTROLADOS CON SCRs

4.2.11 GENERADOR DE CAMPO GIRATORIO SIN ESCOBILLAS CON PMG

4.2.12 GENERADOR DE RESPUESTA RPIDA SIN ESCOBILLAS Y CON PMG

4.2.13 CARACTERSTICA EN VACO Y EN CORTOCIRCUITO DEL GENERADOR DE UN GRUPO ELECTRGENO

4.14 VARIACIN DEL VOLTAJE DE UN GENERADOR CON LA CORRIENTE DE CARGA Con excitacin independiente y autoexcitado, para carga R-L

4.2.15 BORNES NORMALIZADOS SEGN NEMA / IEC PARA GENERADORES DE DOS DEVANADOS POR FASE

4.2.16 CONEXIN DE ALTA PARA GENERADORES DE DOS DEVANADOS/FASE(ESTRELLA SERIE)

4.2.17 CONEXIN DE BAJA PARA GENERADORES DE DOS DEVANADOS(ESTRELLA - PARALELO)

4.19 CONEXIN MONOFSICA PARA GENERADORES DE DOS DEVANADOS (DELTA SERIE)

4.20 CONEXIN MONOFSICA PARA GENERADORES DE DOS DEVANADOS (ZIG ZAG PARALELO)

4.3.1 REGULADOR DE VOLTAJE DE TIPO ELCTRICO

4.3.2 CONEXIN BSICA DE UN REGULADOR DE VOLTAJE DE TIPO ELECTRNICO

4.3.3 CONEXIN BSICA DE UN REGULADOR DE VOLTAJE DE TIPO ELECTRNICO A TRAVS DE UN PMG

4. Regulacin y control de los GE 4.3.4 VARIACIN DE TENSIN DE UN GENERADOR CON LA CARGA (CON Y SIN PMG)

4.3.5 ESTRUCTURA INTERNA DE UN REGULADOR (AVR) ELECTRNICO

4.3.6 CIRCUITO DE ELEVACIN DE TENSIN DEL GENERADOR

4.3.7 AJUSTES BSICOS EN UN REGULADOR ELECTRNICO DE TENSIN

4.3.8Tipos de reguladores de voltaje Los reguladores de voltaje pueden ser:

De media onda Onda completa

Independiente de la capacidad de corriente del regulador.

4.3.8.1 reguladores de voltaje de media onda.

La conexin puede ser a 110 o 220 voltios AC, o ambas u otras tensiones mayores.El voltaje nominal de salida es de 65 - 90 voltios DC mximo.

4.3.8.1.1 Regulador de voltaje de media onda.

4.3.8.1.2 Especificaciones tcnicas AVR ss460

4.3.8.2 Reguladores de voltaje de onda completa.

Su conexin siempre en igual o mayor a 220 voltios AC. Su tensin de salida esta entre 120 y 180 voltios DC.

4.3.8.2.1 Regulador de voltaje de onda completa.

4.3.8.2.2 Especificaciones tcnicas AVR EA05AF

4.3.9 seleccin del regulador de voltaje segn su capacidad de corriente.

Al seleccionar un regulador de voltaje, se debe tener en cuenta el valor de la impedancia del campo, para encontrar el regulador apropiado para su capacidad de corriente.

4.3.9.1 regulador de voltaje 15 amperios/4 ohm.

5. INSTRUMENTACIN, PROTECCIN Y CONTROL DE GRUPOS ELECTRGENOS

5. INSTRUMENTACIN, PROTECCIN Y CONTROL DE GRUPOS ELECTRGENOS

MEDICIONES BSICAS EN EL GENERADORVoltaje.Corriente.Frecuencia.

MEDICIONES COMPLEMENTARIAS EN EL GENERADORPotencia.Factor de Potencia.Energa.

5. INSTRUMENTACIN, PROTECCIN Y CONTROL DE GRUPOS ELECTRGENOS

MEDICIONES BSICAS EN EL MOTORTemperatura del agua de refrigeracin.Presin del aceite lubricante.Velocidad del conjunto motor-generador.Voltaje/Corriente de carga de batera.Horas de funcionamiento del conjunto motor-generador.Nivel de combustible.

MEDICIONES COMPLEMENTARIAS EN EL MOTORTemperatura del aceite lubricante.

5. INSTRUMENTACIN, PROTECCIN Y CONTROL DE GRUPOS ELECTRGENOS

PROTECCIONES BSICAS EN EL GENERADORSobrecarga.Cortocircuito.Sobre y bajo voltaje.Sobre y baja frecuencia.

PROTECCIONES COMPLEMENTARIAS EN EL GENERADORPotencia inversa (Operacin en paralelo).Sobre temperatura.Perdida de excitacin.Sobre excitacin.Proteccin diferencial.

5. INSTRUMENTACIN Y PROTECCIN DE LOS GRUPOS ELECTRGENOS

PROTECCIONES BSICAS EN EL MOTORAlta temperatura del agua de refrigeracin.Baja presin del aceite lubricante.Sobre velocidad del conjunto motor-generadorBajo nivel de combustible.Arrastre excesivo (overcrank)Bajo nivel de lquido refrigerante en el tanque del radiador.

PROTECCIONES COMPLEMENTARIAS EN EL MOTORAlta temperatura del aceite lubricante.

5.1 MEDICIONES BSICAS DE UN GRUPOS ELECTRGENOS TRIFSICO

5.2 MEDICIONES BSICAS DE UN GRUPO ELECTRGENO OPERANDO EN PARALELO

5.2.1 TABLEROS DE INTRUMENTOS ANALOGO Y DIGITAL. (OPERACIN INDEPENDIENTE)

5.3 sistemas de control y proteccin para motores diesel. Los sistemas de control y proteccin para los motores diesel depende de:Tipo y marca de motor diesel.Depende de los elementos que se tengan disponibles, de fcil consecucin y lo que se quiera implementar.Del criterio del diseador del control.

5.3.1 Elementos de control, proteccin y medida.

5.4 Circuitos de control para motores diesel. Se pueden distinguir cuatro circuitos de control para el cableado de los motores diesel:

Serie.Paralelo.Conexin a tierra o negativo.Mdulo digital.

5.4.1 Circuitos de control tipo serie. En este control todos los elementos de proteccin van en serie con la vlvula solenoide.

5.4.2 Circuitos de control tipo paralelo. El circuito de control en paralelo es tpico de los motores DETROIT- DIESEL.En l, todos los elementos de proteccin estn conectados en paralelo y acta normalmente sobre un electroimn que apaga el motor diesel.

5.4.3 Circuito de control tipo conexin a tierra o negativo.En este circuito de control los elementos de proteccin tienen una terminal conectada a tierra o negativo del motor diesel. Normalmente cuando actan estos elementos energizan un rel que deshabilita la vlvula solenoide y apaga el motor diesel.

5.4.4 Circuito de control con mdulo digital. Normalmente son mdulos digitales que aplican electrnicamente el circuito de control tipo conexin a tierra o negativo.Muchos de estos mdulos incorporan de una vez el arranque automtico.

5.5 Mdulo de arranque automtico. Los mdulos de arranque automtico son unidades electrnicas que ejecutan, controlan y supervisan el funcionamiento del motor diesel.Pueden funcionar de manera manual o automtica. Cuando trabajan automticamente reciben la seal de arranque y paro automtico de la transferencia automtica de carga. Algunos mdulos poseen comunicacin remota a travs de puertos de salida al computador.

5.5.1 Tablero de instrumentos anlogo con modulo de arranque automtico

5.6 Mdulos multifuncionales Son mdulos electrnicos digitales que realizan la medida, el control y proteccin, del generador y el motor diesel. Algunos inclusive tienen la funcin del circuito de control de transferencia automtica de carga.

5.7 Ayudas en el arranque.

6 Transferencias de carga.Las transferencias de carga son elementos o equipos completos que permiten la conmutacin de dos o mas fuentes de energa, para una misma carga.

Las transferencias pueden ser manuales o automticas.

6.1 Transferencias de carga manuales.

6.2 Transferencias automticas de carga En una transferencia automtica de carga se puede reconocer cinco tipos de temporizaciones .Tiempo de espera. Tiempo de precalentamiento. Tiempo de recierre. Tiempo de retransferencia.Tiempo de enfriamiento.

Las transferencias automticas de carga pueden ser:

Con contactores.Motorizadas. Breakers Suiches conmutables.

6.2.1 Transferencias automticas de carga.

Pueden ser:

Con control electromagntico.Con control electrnico.

6.2.1.1 Transferencia automtica de carga con control electromagntico de tres tiempos.

Transferencia automtica de carga con modulo electrnico.

6.2.1.2 Diagrama de control transferencia automtica electrnica.

6.2.1.3Transferencias automticas de carga motorizada.

6.2.1.4 TRANSFERENCIA MOTORIZADA Vs TRANSFERENCIA CON CONTACTORES

Razones por las cuales no se recomienda el uso de transferencias motorizadas:

Las transferencias motorizadas se fabrican con breakers que son dispositivos no diseados para la conmutacin de cargas.La vida til de un breaker se mide en miles de operacionesLos breaker estn llenos de resortes, levas y muchas piezas mviles.Los contactores por el contrario son dispositivo diseado para conmutar cargas y su vida til se mide en millones de operaciones.Los contactores no poseen mayores piezas y se pueden decir que son libres de mantenimiento.

Para los Breakers no existen piezas de repuestos de su parte mecnica.

Las transferencias motorizadas poseen muchas piezas fuera de los breakers que requieren calibraciones y mantenimiento peridico como motores, escobillas, rodamiento o bujes, microsuiche, tornillo sin fin, etc., sin contar con la gran cantidad de piezas internas de los breakers.

Cuando se presentan fallas o anomala en la red pblica y la planta elctrica no prende, en las transferencias motorizadas la carga se ve sometida a funcionar con estas anomalas de la red, como prdida de fase, un sobre o bajo voltaje, etc., ya que se requiere de la energa de la planta para accionar el motor de la red y entrar a funcionar el breaker de la planta.

Las transferencias con contactores son casi libres de mantenimiento.En las transferencias con contactores cualquier falla que se presente en la red o la planta y que lo detecten los rels de proteccin que posea la transferencia, stos rels desenergzan la bobina de los contactores y aslan la carga de la energa con problemas.

Las transferencias motorizadas son relativamente econmicas porque buscan utilizar en ellas, los breakers de la planta y la acometida elctrica de la red, pero siempre y cuando la planta y la red estn cerca de la transferencia porque de lo contrario, dejarn sin proteccin la acometida entre planta y transferencia o red y la transferencia.Cuando en una transferencia motorizada se dispare uno de los breakers de ella, la palanca de este breakers se posiciona en un punto intermedio que requiere aplicar una fuerza adicional hacia abajo para resetearlo.Esta funcin no la hace el control de la transferencia y por el contrario se confunde y se bloquea al intentar subir el breakers disparado insistentemente, sin lograr hacerlo.

CONCLUSIN. Las transferencias motorizadas son diseos tcnicos mal concebidos.

FIN

Muchas gracias por su atencin.