Cómo funcionan los generadores
¿Cuáles son las partes de un generador eléctrico?
Hay nueve partes en un generador y todas ellas desempeñan un papel en la obtención de energía donde más se necesita. Las partes de un generador son:
- Motor. El motor suministra energía al generador. La potencia del motor determina cuánta electricidad puede proporcionar un generador.
- Alternador. Aquí es donde se produce la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. También llamado «cabeza de gen», el alternador contiene partes móviles y estacionarias que trabajan juntas para crear el campo electromagnético y el movimiento de electrones que genera la electricidad.
- Sistema de combustible. El sistema de combustible hace posible que el generador produzca la energía necesaria. El sistema incluye un depósito de combustible, una bomba de combustible, una tubería que conecta el depósito con el motor y una tubería de retorno. Un filtro de combustible elimina los residuos antes de que lleguen al motor y un inyector impulsa el combustible a la cámara de combustión.
- Regulador de voltaje. Este componente ayuda a controlar el voltaje de la electricidad que se produce. También ayuda a convertir la electricidad de CA a CC, si es necesario.
- Sistemas de refrigeración y escape. Los generadores crean mucho calor. El sistema de refrigeración asegura que la máquina no se sobrecaliente. El sistema de escape dirige y elimina los humos que se forman durante el funcionamiento.
- Sistema de lubricación. Hay muchas piezas pequeñas y móviles dentro de un generador. Es esencial lubricarlas adecuadamente con aceite de motor para asegurar un funcionamiento suave y protegerlas del desgaste excesivo. Los niveles de lubricante deben ser revisados regularmente, tan a menudo como cada 8 horas de funcionamiento.
- Cargador de batería. Las baterías se utilizan para poner en marcha el generador. El cargador de baterías es un componente totalmente automático que garantiza que la batería esté lista para funcionar cuando se necesite, suministrándole un nivel bajo de tensión constante.
- Panel de control. El panel de control controla todos los aspectos del funcionamiento del generador, desde el arranque y la velocidad de funcionamiento hasta las salidas. Las unidades modernas son incluso capaces de detectar cuando se produce una caída de tensión o un corte de energía y pueden arrancar o apagar el generador automáticamente.
- Asamblea principal / Marco. Este es el cuerpo del generador. Es la parte que vemos; la estructura que mantiene todo en su lugar.
¿Qué tipo de combustible necesitan los generadores eléctricos?
Los generadores eléctricos de hoy en día están disponibles en muchas opciones diferentes de combustible. Los generadores diesel son los generadores industriales más populares en el mercado. Los generadores residenciales incluyen más comúnmente: generadores de gas natural o generadores de propano, mientras que los generadores portátiles más pequeños suelen funcionar con gasolina, gasóleo o propano. Algunos generadores son bicombustibles, es decir, funcionan tanto con gasolina como con diésel.
Tanques de combustible para generadores
El sistema de combustible asegura que el generador tenga la materia prima necesaria para proporcionar electricidad al iniciar el proceso de combustión interna. Sin combustible, la combustión no puede tener lugar y el generador no puede convertir la energía mecánica creada en energía eléctrica. El combustible del generador debe almacenarse in situ para que el generador pueda ponerse en funcionamiento inmediatamente cuando sea necesario.
Dependiendo del tipo de generador y de su aplicación, los depósitos de combustible pueden estar montados en el bastidor del generador o pueden ser depósitos externos situados lejos del generador real. En general, cuanto más grande sea el generador y más tiempo necesite funcionar, mayor será el depósito de combustible. El combustible del generador se almacena en tanques de varias capacidades, dependiendo del uso previsto del generador y de la cantidad de energía requerida. Los depósitos pueden estar situados en la superficie, bajo tierra o en la subbase. Los tanques sub-base están destinados a almacenar menos de 1.000 galones de combustible y están ubicados por encima del suelo, pero por debajo de la base del grupo electrógeno.
Los tanques de almacenamiento de combustible para generadores por encima o por debajo del suelo son una mejor opción para las necesidades de alta capacidad. Los tanques de almacenamiento subterráneos son más caros de instalar, pero tienden a durar más tiempo ya que están protegidos de los elementos. Ambos tipos de tanques de almacenamiento de combustible tienen ventajas y desventajas, pero no será el único en tomar una decisión. Los tanques de combustible para generadores y los sistemas de combustible para generadores deben cumplir con varios requisitos y aprobaciones del código antes de que puedan ser instalados, ya sea que la instalación sea para uso residencial o comercial.
El principal código que rige los tanques de combustible para generadores en los Estados Unidos es el de los Códigos y Normas de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA), en particular las secciones NFPA 30 y NFPA 37. Como tal, todas las solicitudes de un tanque de combustible para generadores deben presentarse al Jefe de Bomberos del Estado para su aprobación.
Para determinar sus necesidades de capacidad mínima del tanque de combustible, tendrá que pensar en cómo pretende utilizar el generador. Para cortes de energía cortos o poco frecuentes, un generador de reserva con un tanque de almacenamiento más pequeño puede ser aceptable, sin embargo, tendrá que rellenar el tanque con más frecuencia de lo que tendría que rellenar tanques más grandes. Los tanques de almacenamiento más grandes pueden ser necesarios si está planeando alimentar una gran instalación comercial con un generador principal o si está sujeto a cortes de energía largos y frecuentes.
Su proveedor de generadores puede ayudarle a determinar el tamaño óptimo del depósito de combustible para asegurarse de que tiene suficiente combustible a mano cuando lo necesite. Una cosa más a tener en cuenta tanto al comprar un generador como al seleccionar un tanque de almacenamiento de combustible para generadores es el coste y la disponibilidad de los combustibles en su localidad. Es una buena idea hablar con los proveedores locales de combustible antes de comprar un generador para tener una mejor idea del coste y la logística que implica la obtención de combustible para el generador.
Sistemas de escape del generador y controles de emisiones
Como máquinas que queman combustibles fósiles y funcionan continuamente, incluso si ese tiempo de funcionamiento es errático, los generadores deben estar equipados con componentes para enfriarlos y filtrar las emisiones. Los sistemas de refrigeración y ventilación de los generadores reducen y eliminan el calor de varias maneras:
- Agua. Se puede utilizar agua para enfriar los componentes del generador. Este tipo de sistema de refrigeración suele limitarse a situaciones específicas o a unidades muy grandes de 2.250 kW y superiores.
- Hidrógeno. El hidrógeno es un refrigerante muy eficiente que se utiliza para absorber el calor que desprende un generador en funcionamiento. El calor se transfiere a un intercambiador de calor y a un circuito de refrigeración secundario, a menudo situado en grandes torres de refrigeración in situ.
- Radiadores y ventiladores. Los generadores más pequeños se refrigeran mediante una combinación de un radiador estándar y un ventilador.
Los humos que emiten los generadores son iguales a los que desprenden otros motores de gas o diésel. Incluyen productos químicos tóxicos, como el dióxido de carbono, que deben ser filtrados y eliminados de las emisiones. El sistema de escape del generador se encarga de esta tarea.
Las tuberías de escape están conectadas al motor donde dirigen los humos hacia arriba, hacia fuera y lejos del generador y de la instalación. La tubería se extiende fuera del edificio que alberga el generador y debe terminar lejos de puertas, ventanas y otras áreas de entrada de aire.
Además de los sistemas de escape, algunos generadores están sujetos a controles federales de emisiones. Las emisiones de los generadores que se controlan son: Óxido de nitrógeno (NOx), hidrocarburos, monóxido de carbono (CO) y partículas.
En general, los generadores de emergencia y los generadores que funcionan menos de 100 horas al año no están sujetos a los requisitos federales de emisiones de los generadores, sin embargo, los generadores principales instalados de forma permanente y los generadores de reserva están sujetos a los requisitos federales de emisiones en virtud de tres normas de la EPA:
- Norma Nacional de Emisión de Contaminantes Atmosféricos Peligrosos (NESHAP) – Para Motores de Combustión Interna Recíproca (RICE). 40 Code of Federal Regulations Part 63, Subpart ZZZZ. También conocida como la regla RICE.
- Nuevas normas de rendimiento de fuentes (NSPS) – Normas de rendimiento para motores estacionarios de encendido por chispa. 40 CFR, Parte 60, Subparte JJJJ. También conocida como norma NSPS de encendido por chispa.
- Normas de rendimiento para motores estacionarios de combustión interna de encendido por compresión. 40 CFR, Parte 60, Subparte IIII. También conocida como la norma NSPS de encendido por compresión.
La buena noticia es que muchos grupos electrógenos nuevos ya cumplen las normas de emisiones de los generadores gracias a las mejoras de fabricación. Los grupos electrógenos más antiguos pueden estar exentos de la normativa federal, por lo que sólo están sujetos a las normas de emisiones estatales y locales. Los requisitos de control de emisiones varían según el fabricante, el tamaño del generador y la fecha de producción, por lo que la mejor manera de determinar sus requisitos de emisiones es hablar con su distribuidor o fabricante de generadores.
Para profundizar en la normativa de emisiones, lea este libro blanco de Cummins, «The Impact of Tier 4 Emission Regulations on the Power Generation Industry».
El panel de control del generador y el interruptor de transferencia automática (ATS)
Uno de los componentes más importantes de los generadores modernos es el panel de control del generador. El panel de control es el cerebro del generador y es también la interfaz de usuario del generador; el punto en el que accederá y controlará el funcionamiento del generador.
Muchos paneles de control cuentan con un Interruptor de Transferencia Automática (ATS), que supervisa continuamente la energía entrante. Cuando el nivel de energía baja o se corta por completo, el ATS indica al panel de control que ponga en marcha el generador. Del mismo modo, cuando la energía entrante se restablece, el ATS indica al panel de control que apague el generador y se vuelva a conectar a la red eléctrica.
Además de la monitorización 24/7, el panel de control del generador proporciona una gran cantidad de información para los administradores del sitio:
- Los medidores del motor proporcionan información importante sobre los niveles de aceite y fluidos, el voltaje de la batería, la velocidad del motor y las horas de funcionamiento. En muchos grupos electrógenos, el panel incluso apagará automáticamente el motor cuando detecte un problema con los niveles de fluidos u otros aspectos del funcionamiento del generador.
- Los medidores del generador proporcionan información valiosa sobre la corriente de salida, el voltaje y la frecuencia de funcionamiento.
¿Qué tipo de mantenimiento requiere un generador?
Los generadores son motores y requieren un mantenimiento rutinario del motor para garantizar su correcto funcionamiento. Dado que se confía en muchos generadores para proporcionar energía de reserva en caso de emergencias, es crucial que los operadores realicen comprobaciones e inspecciones periódicas de sus grupos electrógenos para garantizar que la máquina funcione como se necesita, cuando se necesita.
La mejor rutina de mantenimiento del generador es la recomendada por el fabricante, pero, como mínimo, todos los planes de mantenimiento del generador deben incluir una rutina regular y
Asegúrese de llevar un registro de mantenimiento para su contabilización. Incluya todas las lecturas, niveles de fluidos, etc. junto con la fecha y la lectura del contador de horas del generador. Estos registros pueden compararse con los registros futuros y utilizarse para ayudar a detectar anormalidades o cambios en el funcionamiento que pueden darle una pista sobre cuestiones ocultas que podrían convertirse en problemas importantes si no se revisan.
Los generadores pueden durar décadas si se mantienen adecuadamente. Estas sencillas y pequeñas inversiones se amortizarán definitivamente con el tiempo al ahorrar en costosas reparaciones o incluso en la sustitución completa del grupo electrógeno. Si el mantenimiento del generador no es algo que pueda gestionar internamente, muchos distribuidores de generadores ofrecen contratos de mantenimiento o pueden recomendar técnicos de mantenimiento cualificados para ayudarle a mantener su generador en plena forma año tras año. Es tiempo y dinero bien invertido si puede mantener su negocio en funcionamiento cuando se va la luz.