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AGRADECIMIENTOS

Doy Gracias: A Dios por permitirme concluir este ciclo de mi vida.

Doy Gracias a Mis Padres: Eleazar Sánchez García y e Irma Cruz Zamora,por sus consejos y esfuerzos.

Doy Gracias a Mis Hermanos: Martin y Marco Antonio por su estímulo yapoyo.

Doy Gracias a: Judith por su estímulo y visión para seguir avanzando.

Nathalie por ser mi inspiración de seguir adelante y por ser mi Princesa.

Doy Gracias al Ing. José León Gutiérrez, por su amistad incondicional y porcompartir conmigo sus conocimientos.

Doy Gracias a todas aquellas personas que desinteresadamente me apoyarony que de alguna forma intervinieron para la realización de este trabajo paraseguir avanzando en mi superación personal.

Doy Gracias al Instituto Politécnico Nacional a la Escuela Superior deIngeniería Mecánica y Eléctrica y a su personal Docente pero muy en especiala los Ingenieros:

José Luis Flores Vera, Daniel Antonio Mata Jiménez, Cesar David RamírezOrtiz, Jorge León Sánchez Blanco, Ismael Cruz Mata y David HernándezLedesma.


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ÍNDICE

Capitulo 1 Introducción 3

1.1 Objetivo 7

1.2 Algunas definiciones 81.3 Abreviaturas 12

1.4 Desarrollo 14

1.4.1 Características de una planta de emergencia 14

1.4.2 Condiciones ambientales 15

1.4.3 Temperatura 15

1.4.4 Humedad relativa 15

1.4.5 Nivel de ruido máximo 15

1.4.6 Altitud 16

1.4.7 Capacidad 16

Capitulo 2 Componentes principales 182.1 Motor 19

2.2 Generador 19

2.3 Transferencia 20

2.4 Circuito de control de transferencia 21

2.5 Instrumentos del tablero 21

2.6 Ubicación típica de los componentes en las plantas de emergencia 22

2.7 Características principales 23

2.8 Sistemas de protección del motor 30

Capitulo 3 Instalación de Plantas de Emergencia 33

3.1 Sistema de escape 33

3.2 Sistema de alimentación de combustible 35

3.3 Tubería para el diesel 35

3.4 Cableado de potencia 36

3.5 Conexión del Neutro 36

3.6 Cálculo de línea 37

3.7 Cableado de control 38

3.8 Recomendaciones para la Instalación 39

Capitulo 4 Remolques, Manejo y Almacenamiento 49

4.1 Generalidades 49

4.2 Instalación en exterior 50

4.3 Colocación de Contenedores con puerta de acceso 52

4.4 Remolque (planta móvil) 61

4.5 Precauciones 62

4.6 Almacenamiento 63


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Capitulo 5 Tablero de Transferencia (transfer) 65

5.1 Condiciones para el funcionamiento de un interruptor de transfencia automática. 66

5.2 Enclavamiento 685.3 Diagrama Unifilar de la transferencia 69

5.4 Indicación para iniciar la transferencia automática 71

5.5 Secuencia para transferir al sistema de emergencia 71

5.6 Calentamiento semanal de generadores 72

5.7 Rutina de Sincronización 73

5.8 Sincronización de generadores a la barra común 74

5.9 Secuencia para la transferencia del Sistema al suministro de energía eléctrica comercial 74

Capitulo 6 Plantas de Emergencia en Paralelo 76

6.1 Sincronización de generadores 83

6.2 Regulación de la potencia real en generadores síncronos 89

6.3 La estabilidad se relaciona con la oscilación 93

6.4 Operación en paralelo, causa de la oscilación 94

6.5 El Compartidor de Carga 95

6.6 Conclusiones 97

6.7 Recomendaciones 101

Capitulo 7 Mantenimiento 103

7.1 Definición 103

7.2 Mantenimiento Correctivo 104

7.3 Mantenimiento Preventivo 104

7.4 Mantenimiento Predictivo 106

7.5 Mantenimiento Eléctrico 107

7.6 Mantenimiento Mecánico 108

7.7 Manual de mantenimiento 110

7.8 Puntos importantes de mantenimiento para el operador 114

7.9 Recomendaciones generales para el operador 117

7.10 Puntos Clave en la instalación de una planta diesel 118

7.11 Normas de Seguridad 119

Capitulo 8 Conclusiones y Recomendaciones 120

8.1 Reglas de seguridad en plantas de emergencia 121

8.2 Definiciones de Simbología 125

ndice de tablas y figuras 127

Bibliografía 129


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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN

Los motores de combustión interna de explosión (gasolina), gas L.P. y motores diesel, son

motores térmicos en los que los gases resultantes de un proceso de combustión empujan

un émbolo o pistón desplazando en el interior de un cilindro y haciendo girar un cigüeñal,

obteniendo finalmente un movimiento de rotación.

El funcionamiento cíclico de estos motores implica la necesidad de sustituir los gases de la

combustión por nueva mezcla de aire y combustible en el interior del cilindro; este proceso

se denomina renovación de carga.

Estos motores se emplean en grupos generadores de energía eléctrica, normalmente de

emergencia entrando en funcionamiento cuando falla el suministro eléctrico y que

comúnmente se le llama “Planta de emergencia” o “grupo electrógeno”.

¿Qué es una planta de emergencia?

Es un grupo motor-generador que transforma la energía térmica de un combustible a

energía mecánica y esta a su vez mediante inducción electromagnética en un generador

se transforma en energía eléctrica.

Las plantas de emergencia con motores de combustión interna se clasifican en:

a) De acuerdo al combustible que utiliza:

Con motor a gas L.P. o natural.

Con motor a gasolina.

Con motor a diesel.


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b) De acuerdo a su instalación:

Estacionarias.- son aquellas que se encuentran ubicadas en un lugar fijo,

ancladas al piso.

Móviles.- Son aquellas que se encuentran ubicadas sobre un remolque para

ser transportadas de un lugar a otro.

c) Por su aplicación:

Emergencia.

Continua.

Las plantas de emergencia para servicio continuo, se aplican en aquellos lugares

donde no hay energía eléctrica por parte de la compañía suministradora de este

tipo, o bien en donde es indispensable una continuidad estricta, tales como: en una

radiotransmisión, una estación de televisión, un centro de cómputo, etc.

Las plantas de emergencia para servicio de emergencia, se utilizan en los sistemas

de distribución modernos que usan frecuentemente dos o mas fuentes de

alimentación.

Su aplicación es por razones de seguridad y/o economía de las instalaciones en

donde es esencial la continuidad del servicio eléctrico por ejemplo:

En hospitales.

Laboratorios.

Elevadores públicos.

Bombeo de agua.


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Estadios deportivos.

Aeropuertos.

Transporte colectivo (Metro).

Hoteles.

Cines.

Centros comerciales.

Salas de espectáculos,

Salas de cómputo.

Etc.

d) Por su operación:

Manual.

Automática.

Las plantas de emergencia manuales, son aquellas que requieren para su

funcionamiento que se operen manualmente con un interruptor para arrancar o

parar. Es decir que no cuentan con una unidad de transferencia de carga sino a

través de interruptor de operación manual.

Las plantas de emergencia automática, este tipo de planta cuenta con un tablero de

transferencia (Transfer), que cuenta con interruptores y un microprocesador el cual

ayuda a la planta para las funciones automáticas de operación y protección

programable y una alta eficiencia en su sistema de transferencia, el cual se verá

más adelante.


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Componentes de un sistema de doble acometida:

Alimentación Normal (Red comercial CFE).

Planta de emergencia (Grupo motor-generador).

Tablero de transferencia (Circuito de control).

Carga a respaldar.

Ciclo de operación de una planta de emergencia:

Arranque de motor.

Transferencia (Cambio de red normal a emergencia).

Re transferencia (Cambio de red emergencia a red normal).

Desfogue o enfriamiento de motor.

Paro de motor.


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1.1 OBJETIVO

Desarrollar un programa de mantenimiento y operación de las plantas de emergencia del

grupo, con el fin de primordial de prolongar la vida útil del equipo y asegurar la continuidad

de los servicios, por lo que es importante:

Conocer los distintos componentes y el funcionamiento de una planta de

emergencia.

Dar la debida importancia que tiene la continuidad del servicio eléctrico en un

evento en vivo en donde los tiempos perdidos no se recuperan y son

pérdidas económicas.

Hacer conciencia a los encargados del mantenimiento y operación de las

plantas, los riesgos y consecuencias que conlleva el no cumplir las Normas

de seguridad.

Mostrar las ventajas y desventajas que tienen los servicios subcontratados

para el mantenimiento de las plantas de emergencia.

Diseñar un plan de mantenimiento para las plantas de emergencia haciendo

un optimización de los recursos.

Establecer procedimientos de arranque, paro, pruebas y aplicación de carga

para las plantas de emergencia.

Dar a conocer herramientas que nos ayudaran a optimizar nuestro plan de

mantenimiento y operación.


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1.2 ALGUNAS DEFINICIONES.

Batería.- Dispositivo constituido por celdas electroquímicas que almacenan y

proporcionan energía eléctrica de corriente continúa.

Carga eléctrica.- Magnitud que caracteriza, mueve y da lugar al fenómeno

de la corriente eléctrica en partículas subatómicas y cuerpos microscópicos.

Carrera.- Distancia entre un punto superior, punto muerto superior, y uno

inferior, punto muerto inferior, en las máquinas que utilizan pistones.

Cárter.- Estructura en forma de caja que protege partes mecánicas y que

sirve, también, de contenedor del lubricante para el respectivo baño de las

partes en movimiento.

Combustión.- Combinación exotérmica con el oxígeno. Reacción química

con el oxígeno y que libera luz y calor.

Controlador.- Dispositivo o grupo de dispositivos para gobernar las

funciones del generador y del motor del grupo generador (Planta de

emergencia).

Descarga.- Fase de expulsión de gases quemados en motores de

combustión interna.

Desgaste.- Perdida de material por rozamiento.

Frecuencímetro.- Instrumento de medida de la frecuencia. Puede ser de

láminas, para bajas frecuencias o de puente, para las elevadas.

Fuente.- Punto desde el que se extrae la energía que permite el

funcionamiento de un circuito o equipo determinado.


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Fusible.- Dispositivo de protección contra corrientes cuyo valor es

demasiado elevado para el circuito que protege.

Generador.- Maquina que transforma energía mecánica en energía eléctrica.

Generador sin escobillas.- Es un generador que tiene un excitador sin

escobillas con su armadura rotaria y dispositivos semiconductores en una

flecha común con el campo principal de la máquina. Este tipo de máquina no

tiene colector, conmutador o escobillas.

Grado Industrial.- Equipos que deben ser diseñados y construidos para

utilizarse en instalaciones donde las condiciones de temperatura, humedad y

corrosión son extremas, y deben funcionar normalmente sin detrimento de

ninguna de sus características eléctricas y mecánicas.

Horometro.- Registra las horas de funcionamiento de la planta de

emergencia. La indicación es acumulativa y no debe de reposicionarse. El

registro periódico se utiliza para determinar las necesidades de

mantenimiento.

Interruptor.- Dispositivo electromecánico, electromagnético o electrónico

que permite abrir o cerrar un circuito.

Interruptor de transferencia.- Equipo o dispositivo para conmutar entre dos

fuentes de energía eléctrica.

Ítem.- Término general para indicar un equipo, obra o instalación.

Lubricación.- Operación por la cual se reduce el rozamiento entre

superficies en contacto.


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Lubricante.- Sustancia utilizada para reducir los rozamientos entre

superficies en movimiento.

Manómetro.- Instrumento que mide presiones superiores a las atmosféricas.

La lectura se realiza sobre un cuadrante graduado y con aguja.

Motor de combustión interna de diesel.- Es un motor que aprovecha la

energía térmica contenida en el combustible diesel para producir un

movimiento que se aprovecha con algún fin determinado.

Par mecánico.- Sistema formado por dos fuerzas paralelas pero de sentido

contrario. Genera un movimiento producto de una fuerza vectorial con

respecto a la distancia de otra.

Potencia base (Prime o de uso continuo).- Es la potencia expresada en

kW y KVA que la planta de emergencia entrega en sus terminales en base a

un uso continuo, con factor de potencia 0.8 atrasado y adelantado.

Potencia de sobrecarga (Standby o uso en emergencia).- Es la potencia

expresada en kW y kVA que la Planta de emergencia entrega en sus

terminales con una sobrecarga de 10 por ciento respecto a su potencia base

(prime), durante dos horas cada 24 horas, de acuerdo con la sección 32.8 de

NEMA MG 1 o equivalente. Esta sobrecarga va acompañada en un aumento

de temperatura pero sin reducción del tiempo de vida del grupo generador.

Regulador.- Elemento pasivo que logra reducir oscilaciones y vibraciones en

partes mecánicas manteniendo constante el valor de una magnitud.


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Selector.- Conmutador mecánico de varias posiciones o eléctrico activado

por pulsaciones eléctricas o radioeléctricas, cuya aplicación más común es el

teléfono.

Stock.- Recurso sin utilizar y que tiene valor económico y que contribuye o

forma parte del producto final de la empresa.

Termostato.- Sensor de temperatura mecánico y eléctrico para fluidos,

especialmente, usado con agua y sensible al aumento de temperatura.

Vibración.- Movimiento oscilatorio por efecto de la elasticidad e inercia del

sistema. Usualmente, es una oscilación rápida y de escasa amplitud de las

moléculas de un cuerpo.


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1.3 ABREVIATURAS.

AWG American wire gauge (Medida Americana de Alambre).

c.a. Corriente alterna.

c.c. Corriente continúa.

CO2 Bióxido de carbono.

dB(A ) Decibeles en la escala de ponderación A.

f.p. Factor de potencia.

IEC International Electrotechnical Commission (Comisión Electrotécnica

Internacional).

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers (Instituto de Ingenieros

Eléctricos y Electrónicos).

ISO International Organization for Standardization (Organización

Internacional de Estandarización).

LCD Liquid crystal display (Pantalla de cristal líquido).

NEMA National Electrical Manufacturers Association (Asociación Nacional de

Fabricantes Eléctricos).

NMX Norma Mexicana.

NOM Norma Oficial Mexicana.


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NRF Norma de Referencia.

PMS Pantone® Matching System (Sistema de Impresión Pantone®). r/min

Revoluciones por minuto.

SDMC Sistema Digital de Monitoreo y Control.

s.n.m. Sobre el nivel del mar.

TCP/IP Transport control protocol / Internet protocol (Protocolo de control de

transporte / Protocolo de internet).

THW/THHW Thermoplastic heat and moisture (water) resistant/Thermoplastic

high heat moisture (water) resistant (Alambre o cable con aislamiento de

PVC para 75 °C en ambientes secos o húmedos, 600 V/Cable aislado con

PVC para 90 °C en ambientes secos y 75 °C en húmedos, 600 V).

USG United States Standard Gauge (Medida estándar de Estados Unidos).

Para calibres de lámina de acero.

Para los efectos de esta norma de referencia con relación a unidades de

medida y sus símbolos, referirse a NOM-008-SCFI.


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1.4 DESARROLLO

1.4.1 CARACTERÍSTICAS DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA.

El rango de capacidades de una Planta de emergencia que analizaremos, es de

30 kW (37.5 KVA) a 1,500 KW (1,875 KVA) en uso continuo, 60 Hz, 1,800 r/min,

f.p. 0,8, con una tensión de generación de 480/277, 440/254 ó 220/127 V . c.a.

La Planta de emergencia se debe suministrar con los medios necesarios para el

arranque automático para entrar en operación por ausencia de tensión de la

fuente de energía eléctrica normal, por medio de un tablero de transferencia y

que tome la energía a plena carga como máximo en 10 seg. de acuerdo a la

sección 700-12 de NOM-001-SEDE.

La capacidad de la Planta de emergencia en operación continua debe

determinarse en base al total de la carga que se requiere respaldar con este

equipo.

El generador eléctrico, el motor de combustión interna y el banco de baterías

para el arranque deben instalarse sobre una base o patín estructural común, con

sistema de aislantes de vibración y preparaciones para el anclaje del patín.

El área destinada para instalar la Planta de emergencia debe ser un local, cuyas

características se deben definir en el proyecto. Con suficiente ventilación,

puertas amplias. El local debe tener espacio suficiente para ingreso y retiro del

equipo y labores de mantenimiento.


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1.4.2 CONDICIONES AMBIENTALES.

La Planta de emergencia y sus equipos complementarios deben tener acabado

anticorrosivo, envolvente tipo 2 a prueba de goteo, tipo interior de acuerdo con

NMX-J-235/1-ANCE.

1.4.3 TEMPERATURA.

La Planta de emergencia debe operar en forma continua en un rango de

temperatura ambiente de 0 °C (273,15 K) a 40 °C (313,1 K) sin detrimento de su

capacidad.

1.4.4 HUMEDAD RELATIVA.

La Planta de emergencia debe operar del 10 por ciento y el 95 por ciento de

humedad relativa sin condensación.

1.4.5 NIVEL DE RUIDO MÁXIMO.

El fabricante o proveedor debe de proporcionar desde la etapa de licitación los

datos del nivel de ruido máximo de la Planta de emergencia y la distancia donde

se tome esta lectura.

Según la Norma Oficial Mexicana NOM-011-STPS-2001 Condiciones deseguridad e higiene en los centros de trabajo, donde se genere ruido.


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1.4.5.1 Limites máximos permisibles de exposición.

NER TMPE

90 Db (A) 8 HORAS

93 Db (A) 4 HORAS

96 Db (A) 2 HORAS

99 Db (A) 1 HORA

102 Db (A) 30 INUTOS

105 Db (A) 15 MINUTOS

1.4.6 ALTITUD.

La Planta de emergencia debe trabajar a valores nominales sin detrimento en

sus características a la altitud en m.s.n.m.

Para generadores a instalar en altitudes mayores a 1,000 m.s.n.m., se debe

aplicar un derrateo en 1 por ciento en exceso de cada 100 m, de acuerdo a la

sección 33.3.2.4 de NEMA MG 1 o equivalente. Para generadores instalados

hasta 1,000 m.s.n.m., no deben operar con degradación en su capacidad.

1.4.7 CAPACIDAD

De acuerdo a la tabla 32.1 de NEMA MG 1 o equivalente, la capacidad y tensión

de la Planta de emergencia se debe elegir entre los valores de la siguiente tabla.


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1.4.7.1 CAPACIDAD DE GRUPO GENERADOR (PLANTA DE EMERGENCIA)

Potenciabase

(prime o uso

continuo)

kW

Potenciabase

(prime o uso

continuo)

kVA

Potencia desobrecarga

(stanby o usoen

emergencia)

kW

Potencia desobrecarga

(stanby o usoen

emergencia)

kVA

Tensión de operación

V

30 37.5 33 41.2 480, 480/277 ó 220/127 V

40 50 44 55 480, 480/277 ó 220/127 V

50 62.5 55 68.7 480, 480/277 ó 220/127 V

60 75 66 82.5 480, 480/277 ó 220/127 V

75 93.8 82.5 103.1480, 480/277 ó 220/127 V

100 125 110 137.5 480, 480/277 ó 220/127 V

125 156 138 171.6 480, 480/277 ó 220/127 V

150 187 165 205.7 480, 480/277 ó 220/127 V

175 219 192.5 240.9 480, 480/277 ó 220/127 V

200 250 220 275 480, 480/277 ó 220/127 V

250 312 275 343.2 480, 480/277 V

300 375 330 412.5 480, 480/277 V

350 438 385 481.8 480, 480/277 V

400 500 440 550 480, 480/277 V

500 625 550 687.5 480, 480/277 V

600 750 660 825 480, 480/277 V

700 875 770 962.5 480, 480/277 V

800 1,000 880 1,100 480, 480/277 V

900 1,125 990 1,237.5 480, 480/277 V

1,000 1,250 1,100 1,375 480, 480/277 V

1,250 1,563 1,375 1,719.3 480, 480/277 V

1,500 1,875 1,650 2,062.5 480, 480/277 V


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CAPITULO 2. COMPONENTES PRINCIPALES.

Las plantas de emergencia automáticas están compuestas principalmente por:

Un motor de combustión interna.

Un generador de corriente alterna.

Una unidad de transferencia.

Un circuito de control de arranque y paro.

Instrumentos de medición.

Control electrónico basado en un microprocesador.

Tanque de combustible.

Silenciador.


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2.1 MOTOR.

El motor de combustión interna puede ser de inyección mecánica o electrónica y está

compuesto de varios sistemas que son:

a) Sistema de combustible.

b) Sistema de admisión de aire.

c) Sistema de enfriamiento.

d) Sistema de lubricación.

e) Sistema eléctrico.

f) Sistema de arranque.

g) Sistema de protección.

h) Sistema de precalentamiento.

2.2 GENERADOR.

El generador síncrono de corriente alterna está compuesto de:

a) Inductor principal.

b) Inducido principal.

c) Inductor de la excitatriz.

d) Inducido de la excitatriz.

e) Puente rectificador trifásico rotativo.

f) Regulador de voltaje estático.

g) Caja de conexiones.


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2.3 TRANSFERENCIA.

La unidad de transferencia puede ser cualquiera de las que se mencionan:

a) Contactores electromagnéticos.

b) Interruptores termomagnéticos.

c) Interruptores electromagnéticos.


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2.4 CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA.

Las plantas de emergencia automáticas incluyendo (Sincronía) el control tiene integrado

un circuito de control de transferencia control.

Por medio de programación se implementan las funciones de transferencia (tiempos,

configuración de operación) y ajustes como sean necesarios para cada caso, en particular.

El circuito consta de:

a) Sensor de voltaje trifásico del lado normal, y monofásico del lado de emergencia.

b) Ajuste para el tiempo de:

Transferencia.

Re-transferencia.

Enfriamiento de máquina.

En caso de ser sincronía (tiempo de sincronía y configuración de operación.)

c) Relevadores auxiliares.

d) Relevadores de sobrecarga.

e) Tres modos de operación (manual, fuera del sistema y automático).

2.5 INSTRUMENTOS DEL TABLERO.

Los instrumentos de medición que se instalan normalmente son:

a) Vóltmetro de C.A. con su conmutador.

b) Ampérmetro de C.A. con su conmutador.

c) Frecuencímetro digital integrado en el controlador.

d) Horómetro digital integrado en el controlador.


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2.6 UBICACIÓN TIPICA DE LOS COMPONENTES EN LAS PLANTAS DE

EMERGENCIA.

1. Panel de control.

2. Placa de datos montada en generador (situado en la parte posterior de la figura).

3. Filtros de aire.

4. Soporte de baterías y baterías (situado en la parte posterior de la figura).

5. Motor/es de arranque (situado en la parte posterior de la figura).

6. Alternador (situado en la parte posterior de la figura).

7. Bomba de combustible (situada en la parte posterior de la figura).

8. Turbo.

9. Radiador.


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10.Guarda del ventilador.

11.Motor de combustión interna.

12.Carter.

13.Bomba para drenar el aceite del carter.

14.Base estructural.

15. Amortiguador.

16.Generador.

17. Interruptor.

18.Regulador de voltaje automático (situado en la parte posterior de la figura).

2.7 CARACTERISTICAS PRINCIPALES.

a) Motor Diesel

El motor que accionara la planta de emergencia será un motor diesel de 4 tiempos,

de inyección mecánica ó inyección electrónica, el cual ha sido diseñado para operar

plantas de emergencia, y esta dotada de todos los elementos necesarios para una

optima operación para un suministro de potencia fiable.

b) Sistema de Combustible.

El sistema de combustible debe ser capaz de entregar un suministro de combustible

limpio y continuo, y debe estar respaldado por un depósito de combustible de

acuerdo a la potencia de la planta, además se sugiere tener un depósito de uso

diario y uno de mayor capacidad para evitar paros por falta de combustible.


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c) Líneas de Suministro.

Las líneas de suministro de diesel deben de ser las adecuadas para el manejo de

diesel, tales como tuberías de acero ó mangueras diseñadas para tolerar diesel.

Los acoplamientos de combustible del motor, y en caso de que las líneas de

combustible estén muy largas se debe incrementar el diámetro de las mismas para

un óptimo funcionamiento.

De 20Kw a 250 Kw, tubería de ½” (13 mm).

De 300Kw a 400 Kw, tubería de ¾” (19 mm).

De 500Kw a 1000 Kw, tubería de 1 ¼” (32 mm).

De 1250Kw a 3000 Kw, tubería de 2” (51 mm).

Es recomendable que tener entre el motor y las líneas de combustible tubería

flexible (manguera) para evitar que las vibraciones del motor sean transmitidas por

las líneas de combustible y evitar daños en las conexiones de combustible del

motor y fugas en el sistema. Así mismo se recomienda la instalación de filtros

primarios, filtros separadores de agua para prolongar la vida y optimo

funcionamiento del motor.

d) Sistema de Admisión de aire

El aire admitido por el motor debe ser aire limpio y frió, este es aspirado de la zona

que rodea el grupo a través del filtro de aire del motor. En casos especiales donde el

polvo o calor se encuentran cerca de la entrada de aire, se debe instalar una

conducción de aire externa la cual viene de afuera con aire limpio y fresco.


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En caso de que el filtro tenga un indicador de restricción de aire ver la lectura que

registra, y basándose en el dato proporcionado por el fabricante determinar cuándo se

debe cambiar el filtro de aire.

En caso de no tener indicador de restricción cambiar el filtro de cuerdo a las

recomendaciones que da el fabricante, lo cual es en horas de operación o un tiempo

determinado, lo que ocurra primero.

e) Sistema de enfriamiento.

El sistema de enfriamiento del motor consta de un radiador, termostato y un ventilador

de acuerdo a la capacidad de enfriamiento requerida, la función del radiador es,

intercambiar el calor producido por el motor al hacer pasar aire forzado a través de él.

El ventilador es el que forzá el aire a través del radiador el cual es movido, por el

cigüeñal o por un motor eléctrico en algunos casos, el termostato es el que se encarga

de que el motor trabaje en un rango de temperatura optima para un buen desempeño

abriendo y cerrando, según rangos de temperatura.

Es importante que el llenado del líquido para enfriamiento del motor sea de buena

calidad, y este de acuerdo al tipo y cantidad de cada motor. Ya que aparte de ser el

vehículo para el enfriamiento, este brinda protección contra la corrosión la erosión

evitando la picadura de las camisas además de ofrecer protección contra congelación.

f) Sistema de lubricación

Sistema es el que se encarga de mantener lubricadas todas las partes móviles del

motor, a sí mismo sirve como medio refrigerante.


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La función es crear una película de aceite lubricante, en las partes móviles, evitando el

contacto metal con metal.

Consta básicamente de bomba de circulación, regulador de presión, filtro de aceite,

conductos externos e internos por donde circula el aceite. Algunos motores están

equipados con enfriadores de aceite a fin de mantener una regulación más precisa de

la temperatura del aceite.

g) Bomba de aceite.

Actualmente se recurre a la lubricación forzada, la cual se logra por medio de una

bomba de engranes, paletas o pistones, la cual recibe el movimiento generalmente del

árbol de levas.

La bomba de aceite debe garantizar un caudal y una presión de trabajo variable debido

a que esta trabaja en función de las revoluciones del motor (mas revoluciones más

caudal y presión; menos revoluciones, menos caudal y presión)

h) Válvula reguladora de presión.

La presión dentro del circuito de lubricación es regulada a través de esta válvula que se

encarga de mantener los regímenes de presión, mínimo y máximo respectivamente. La

cual esta tarada a una presión de operación máxima para evitar presiones elevadas en

el sistema.


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i) Filtro de Aceite

En el sistema de lubricación cuenta con mallas y filtros para retirar las partículas

sólidas de la circulación del aceite y evitar daños a las superficies en movimiento por

desgaste abrasivo.

La mayoría de los motores usan sistemas de lubricación a presión los cuales tienen

filtros de aceite de flujo pleno y pueden tener además filtro de flujo en derivación.

j) Filtro de flujo pleno.

Estos filtros están diseñados con características específicas para cada modelo de

motor, y son filtros que tienen mínima resistencia al flujo.

k) Filtro en derivación.

Este filtro retiene un gran porcentaje de partículas contaminantes que no fueron

retenidas por los filtros de flujo pleno. Los cuales mantienen más limpio el aceite.

l) Lubricante

El aceite lubricante empleado debe ser el recomendado por el fabricante, para el

funcionamiento optimo del motor.

m) Sistema eléctrico.

El sistema eléctrico del motor es de 12 ó 24 volts CC. Con el negativo a masa y

dependiendo del tamaño o especificación de la planta de emergencia esta puede

contener uno o dos motores de arranque, cuenta con un alternador para cargar la


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batería auto excitado, autorregulado y sin escobillas y en su mayoría las plantas de

emergencia van equipadas con acumuladores ácido/plomo, sin embargo se pueden

instalar otros tipos de baterías si así se especifica (baterías libres de mantenimiento,

NiCad, etc.).

El alternador es otro elemento del sistema eléctrico, este va montado en el mismo

cuerpo del motor de combustión interna y es accionado, por el cigüeñal a través de una

transmisión flexible (banda-polea), teniendo como finalidad recargar la/s batería/s

cuando la planta de emergencia se encuentra en operación, sus principales

componentes son:

1. Rotor (piezas polares).

2. Estator (inducido).

3. Carcaza.

4. Puente rectificador (puente de diodos)

n) Sistema de arranque.

Puesto que el motor combustión interna no es capaz de arrancar por si solo, debido a

que se requiere vencer el estado de reposo en que se encuentra el motor de

combustión interna, se requiere de un motor de arranque el cual puede ser cualquiera

de los siguientes dos tipos o ambos si el motor es de doble marcha.

1. Motor de arranque eléctrico.

2. Motor de arranque neumático.


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ñ) Motor de arranque eléctrico.

Es un motor de corriente continua que se alimenta de los acumuladores del grupo

electrógeno, y puede ser de 12 o 24 Volts, el par del motor se origina cuando es

activado el solenoide de arranque.

o) Motor de arranque neumático.

Estos motores tienen un rotor montado excéntricamente en un cilindro, con paletas

longitudinales alojadas en ranuras a lo largo del rotor. El par se origina cuando el aire a

presión actúa sobre las paletas. Esta aplicación es utilizada cuando se requiere un

sistema de arranque redundante o en lugares donde se requieren evitar las chispas

debido a un ambiente inflamable.

Como no hay ninguna parte eléctrica en el motor, la posibilidad de que se produzca

una explosión en presencia de gases inflamables es reducida.

En ambos casos el motor de arranque necesita:

1. Vencer el estado de reposo en el que se encuentra el motor de combustión interna.

2. Que el motor de combustión interna alcance el 20 - 30% de su velocidad nominal,

según el tipo de motor.

El desacoplamiento del motor de arranque se efectúa cuando el motor llaga a su

velocidad de arranque (20-30% de su velocidad nominal) el control de la planta de

emergencia es la que se encarga de realizar esta función a través de la medición de la

velocidad (RPM) o la frecuencia (Hz), ya que al detectar que el motor de combustión

interna a alcanzado su velocidad de arranque este deja de alimentar el solenoide de

arranque, desacoplando dicho motor del motor de combustión interna.


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2.8 SISTEMA DE PROTECCION DEL MOTOR

La planta de emergencia cuenta con las siguientes protecciones:

a) Protección por baja presión de aceite.

Las plantas de emergencia cuentan con sistema de protección de baja presión de

aceité el cual es un elemento que registra la caída de presión en caso de que esto

ocurra y opera de la siguiente manera existiendo dos maneras de realizar la

protecciones.

Manómetro con contactos.

Sensor de presión de aceite.

b) Manómetro con contactos.

Es un manómetro de presión de aceite conectado al motor el cual tiene un contacto

que es accionado mecánicamente y esta calibrado para cuando se presente una

caída de presión este cambie de estado su contacto las terminales internas del

instrumento son la aguja indicadora y un tope ajustable el cual esta tarado para que

cierre cuando la presión disminuya a valores no aptos para su operación. Se utiliza

en plantas de emergencia manuales y es opcional en automáticas.

c) Sensor de presión de aceite.

Es un sensor con un elemento piezoeléctrico que registra el cambio de presión,

modificando la resistencia en las terminales del sensor, este tipo de sensores

requiere que se programe su curva de presión/resistencia en el control del

motor/generador, y que se programe que presión se considera baja, para que el


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control mande una alarma o paro. Se utiliza en plantas de emergencia con control

automático que cuentan con dicha entrada.

d) Protección por alta temperatura de refrigerante.

Medidor de temperatura análogo (con contactos).

Sensor de temperatura.

e) Medidor de temperatura.

Es un instrumento análogo el cual tiene un contacto que es accionado

mecánicamente y esta calibrado para que cuando se incrementa la temperatura del

refrigerante del motor el contacto cambie de estado, y mande paro por alta

temperatura, las terminales internas del instrumento son la aguja indicadora y un

tope ajustable el cual esta tarado para que cuando se incremente la temperatura a

valores no aptos para la operación del motor mande paro del motor.

f) Sensor de temperatura.

Es un sensor del tipo termistor que registra el cambio de temperatura, modificando

la resistencia en las terminales del sensor, este tipo de sensores requiere que se

programe su curva de temperatura/resistencia en el control del motor/generador, y

que se programe que temperatura se considera alta, para que el control mande una

alarma o paro.


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g) Protección por sobre velocidad.

Para el caso de los genset manuales esta protección es a través de bomba de

combustible la cual se ajusta de fabrica (protección mecánica en la bomba de

combustible) para evitar que sobre pase las revoluciones permitidas. Para el caso

de los genset manuales con control basado en microprocesador, como es el caso

de las semiautomáticas y automáticas, el control integra un circuito de protección

por sobre velocidad y dependiendo del tipo de control este puede ser del siguiente

tipo. A través de una entrada análoga de medición de velocidad del control, el cual

recibe la señal a través de un sensor magnético instalado en el motor. Y compara la

velocidad actual del motor con la velocidad de referencia en este caso las1800 rpm

y en caso de sobre pasar el valor del porcentaje de sobre velocidad programado en

el control, el control manda a parar el motor.

Otra manera en que el control puede sensar la velocidad es a través de la

frecuencia, es decir, mide la frecuencia de una de las entradas de medición de

voltaje del control y compara la velocidad actual del motor con la velocidad de

referencia en este caso los 60Hz y en caso de sobre pasar el valor del porcentaje

de sobrevelocidad programado en el control, manda a parar el motor.

A través de este mismo circuito de protección este tipo de controles proveen la

medición de velocidad y adicionalmente se realizan las siguientes funciones.

Paro por sobrévelocidad.

Control de falla de arranque.

Control contra acción de motor de arranque cuando el motor esta operando.

Lectura de revoluciones del motor RPM.


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CAPITULO 3. INSTALACIÓN DE PLANTAS DE EMERGENCIA.

Primeramente necesitamos un local que proteja a la planta de emergencia de los agentes

climáticos y que tenga el espacio suficiente para su operación y que el personal de

mantenimiento no se encuentre incomodo para realizar su trabajo.

Para determinar el tamaño del local es necesario conocer la medida de la planta y de

todos los equipos se colocaran en este local.

Lo planta debe de apoyarse sobre una superficie que aguante su peso y sea capaz de

aislar las vibraciones producidas en su funcionamiento, así como nivelarse y fijarse con

taquetes de expansión o anclas ahogadas en la base del concreto, se deberán colocar

amortiguadores de resorte entre el piso y el chasis. La cantidad de amortiguadores

depende del tamaño de la planta.

3.1 SISTEMA DE ESCAPE.

La salida de gases deberá hacerse por medio de tubería de acuerdo a la salida del tubo de

escape sin reducciones, conectándose al tubo flexible del motor, uniendo dicha tubería

con bridas, soportándose adecuadamente con solera de fierro ó cadenas flexibles todo el

tramo de tubería y en forma individual por su propio peso el silenciador, con el objeto de

que el tubo flexible pueda hacer perfectamente su función y no quede cargado el escape

en el múltiple de la salida o turbo cargador de la máquina, considerándose una distancia

no mayor de 15 metros y 3 cambios de trayectoria como máximo; si se requiere una

distancia mayor de 15 metros y más cambios de trayectoria, favor de consultar con la

fábrica las dimensiones de la tubería.


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Cuando la terminación del escape, es en forma horizontal, bastará con realizar en la punta

del tubo un corte pluma o cuello de ganso. Si la terminación es en forma vertical deberá

ponérsele un papalote o un gorro chino.

Si la planta esta instalada dentro de un cuarto de maquinas, los gases de escape del

motor deben dirigirse hacia el exterior a través de una tubería libre de fugas.

Debemos asegurarnos que el silenciador y tubería del escape estén libres de productos

combustibles, además de que cumplan, con las normas de seguridad para la protección

del personal.

El punto primordial al diseñar el sistema de escape es no exceder la contrapresión

permitida por el fabricante del motor. Una contrapresión excesiva afectara gravemente el

rendimiento del motor. Para limitar la contrapresión el sistema de escape debe cumplir con

ciertos criterios.

Debe utilizarse una conexión flexible entre el colector y los tubos de escape, para

disminuir la vibración del motor a los tubos y para compensar la expansión térmica.

Verificar que el silenciador y la tubería del escape estén firmemente soportadas,

para eliminar el esfuerzo en el múltiple de escape el cual puede producir grietas.

Cualquier tubo horizontal o vertical deberá tener una inclinación con respecto al

motor y estar dotados de puntos de drenaje en las partes mas bajas, para evitar

que entre agua al interior del motor.

Se puede emplear Garlock en las bridas para sellar cualquier fuga.


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3.2 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE.

Las máquinas diesel-eléctricas por lo general tienen alimentación y retorno, la

alimentación deberá conectarse de la parte frontal inferior del tanque de combustible a la

conexión de alimentación del motor, saliendo del tanque de combustible con una válvula

de cuadro e interconectándose a través de una válvula check a la conexión de

alimentación del motor.

De la conexión de retorno del motor a la parte frontal superior del tanque directamente.

La alimentación y el retorno deberán ser con tubería negra, visibles, para poder corregir

cualquier fuga fácilmente, la llegada a la máquina deberá ser con manguera flexible y de

ser posible de alta presión para evitar que el calentamiento del combustible provoque

fugas.

3.3 TUBERÍA PARA EL DIESEL.

Las líneas de combustible deben construirse de tubo de hierro negro, No se debe utilizar

tubería de aluminio o hierro colado, ya que estos son porosos y se pueden presentar

fugas.

No se debe utilizar tubería, conexiones o tanques galvanizados por que dicho

recubrimiento reacciona con el diesel.

No se debe utilizar tubería, de cobre ya que el diesel se polimeriza, a demás de que su

pared es muy delgada y es susceptible a daños.

Nunca utilizar en líneas de combustible, tanque o conexiones diesel, materiales de cobre o

galvanizados. Ya que estos reaccionan con el cobre contaminando el combustible y por

ende tapando los filtros.


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3.4 CABLEADO DE POTENCIA.

El cableado de potencia entre la planta y cuadro de distribución es suministro instalación y

cálculo del cliente.

Si la distancia de la planta a cuadro de distribución es grande, se recomienda poner en

salida del generador un interruptor de protección.

La sección de los conductores de cada fase se debe dimensionar de acuerdo a las normas

UNE, IEC y Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, ITC-BT-06, ITC-BT-07.

Se recomienda que los cables se tiendan sobre bandeja portacables independientemente

de que el tendido sea por canaleta o aéreo.

Es muy conveniente que en caso de múltiples cables por fase, se agrupen de forma que

vayan unidos un cable de cada fase y no todos los cables de cada fase unidos.

La bandeja de cables de potencia estará separada de la de cableado de control al menos

30 centímetros. No se instalará ningún cable de control por la bandeja de cables de

potencia.

3.5 CONEXIÓN DEL NEUTRO.

Todos los generadores, deben llevar un cable de tierra desde la carcasa del generador a

tierra.

La tierra tendrá una resistencia máxima de 25 Ω.

La sección mínima del cable de tierra será de 50 mm2. Y cuando la sección

deba ser superior, la que corresponda.

Se recomienda que la instalación disponga de una única tierra cumpliendo con normativa

vigente.


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Cuando el Neutro del generador se conecte a tierra, se recomienda la instalación de una

“Resistencia o impedancia de Neutro” desde el centro de la estrella del generador a tierra.

Si el centro de la estrella del generador está unido al centro de la estrella del

transformador, se recomienda que sólo se ponga a tierra en un punto y con resistencia de

tierra.

3.6 CÁLCULO DE LÍNEA.

Es responsabilidad de la “Ingeniería que hace el Proyecto” el hacer el estudio, de la línea

de media tensión en su acometida a la planta y dentro de esta de:

Cálculo de la sección de cable de línea y caída de tensión en la planta.

Cálculo de la sección de cable de línea de grupo a barras.

Calcular las intensidades de cortocircuitos, caídas de tensión y frecuencia en la

planta para definir un correcto ajuste de las protecciones del generador.

Calcular los grados de desfase para ajuste del relé de microcortes.

Definir que “Intensidad de Cortocircuito” han de tener los interruptores de salida de

potencia de la planta.

Dimensionado del transformador de salida del grupo, si lo lleva.

Calcular la resistencia de puesta a tierra de la instalación.

Definir la filosofía de funcionamiento del grupo en la planta.


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3.7 CABLEADO DE CONTROL.

El cableado de señal y control debe ir en una bandeja independiente del resto del

cableado.

El cableado de corriente alterna, aunque sea de control, debe ir separado del cableado de

corriente continua.

La bandeja del cableado de control debe ir separada un mínimo de 30 centímetros de

cualquier otra bandeja con cableado de potencia o corriente alterna.

El cableado de señal y control tendrá una sección mínima de 1.5 mm2, a no ser que se

especifique otra sección.

Para los termopares ya sean del Tipo J o Tipo K, se instalará cable compensado.

El cable, si es posible, irá desde el regletero situado en la caja del generador al

convertidor o PLC directamente.

Si se instalan bornes intermedias, estas serán compensadas.

La sección mínima del cable será de 1 mm2.

Para las sondas Pt100, se instalará una manguera por sonda de 3x1.5 mm2

En las “Señales Analógicas” 0-5 V, 4-20 mA, o “PWM”( Pulsos Modulados en Anchura)

se instalará manguera apantallada con una sección mínima de 2x1.5 mm2. Una manguera

por señal.

Para la línea de datos se instalará manguera trenzada y apantallada con una sección

mínima de 2x1.5 mm2.

La pantalla “sólo se conectará en un solo extremo” que será en el módulo Caterpillar y el

resto de la malla irá aislado sin tocar en ningún punto ni en tierra ni en otro módulo. La

malla no debe estar cortada en ningún punto de su longitud.


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Todos lo módulos tomarán su alimentación de 12 o 24V de corriente continua de la

alimentación común de la planta.

Los cuadros de otro proveedor no deben tomar alimentación de 24 V de batería del

cuadro. Cada cuadro debe tener su alimentación independiente. Para evitar problemas, se

recomienda no mezclar alimentaciones.

Las señales analógicas, suministradas por otros, de entrada a los Módulos de suministro

(4-20 mA, 0-5 V, etc.) tendrán “Aislamiento galvánico”.

3.8 RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN.

Se debe utilizar manguera flexible en todas las conexiones del motor, para absorber

las vibraciones producidas por la planta de emergencia.

La tubería del sistema debe estar firmemente soportada, para evitar que se rompa

debido a la transmisión de vibraciones.

La tubería no debe correr cerca de tubos de cableado eléctrico, o de superficies

calientes.

La tubería debe incluir válvulas ubicadas estratégicamente para permitir la

reparación o reemplazo de los componentes que llevan tuercas unión. Sin tener que

vaciar el tanque completamente.

El fabricante del motor indica las restricciones máximas de entrada y de retorno el

flujo del combustible, los tamaños de las mangueras y las conexiones.

Las líneas de combustible se deben inspeccionar regularmente en busca de fugas.


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Una vez realizada la instalación y antes de conectar las líneas de alimentación y

retorno al motor, el sistema debe lavarse por dentro para eliminar las impurezas

que pueda tener.

a) TANQUE DE COMBUSTIBLE.

El tanque de suministro debe almacenar la cantidad suficiente de combustible para hacer

funcionar la planta de emergencia un número prescrito de horas sin rellenarse.

Basándonos en el consumo de la planta por hora, el tiempo de operación y la

disponibilidad del combustible.

La vida promedio del diesel de buena calidad y almacenándolo apropiadamente tiene un

tiempo de vida de 1.5 a 2 años como máximo.

Los tanques de suministro de combustible deben estar debidamente ventilados,

para evitar que se presurice, deben estar previstos para que se puedan drenar y

sacar el agua y sedimentos y contar con un volumen de expansión de diesel de al

menos del 5%.

Se requiere un tanque de día, cuando la elevación del tanque de suministro, por

debajo de la entrada o sobre pudiera causar una restricción excesiva en la entrada

de combustible.

b) TANQUE DE DÍA.

Los depósitos de uso diario proporcionan un suministro inmediato de combustible el cual

tiene la capacidad de almacenaje de mínimo dos horas de operación de la planta de

emergencia a plena carga, a demás este se requiere cuando el tanque principal está


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retirado, el cual suministra el combustible adecuadamente. Debido a que el tanque

principal puede estar arriba o abajo del nivel del generador así como la distancia. Estas

instalaciones requieren diferentes diseños de tanque de día y sistemas de control de

combustible.

No se debe permitir que se produzcan Chispas llamas u otras fuentes de ignición cerca del

combustible. Los vapores del combustible y del aceite son explosivos.

c) PRECAUCIONES CONTRA INCENDIO.

Cuando se diseña la instalación del sistema de combustible de la planta de

emergencia, incluyendo tanques se debe tomar en cuenta los siguientes puntos.

El cuarto de maquinas o el lugar donde se encuentra la planta de emergencia debe

contar con una ruta fácil de escape, en caso de incendio.

Debe contar con un sistema de extinción de incendios o en con un extinguidores de

fácil acceso.

d) BATERÍA DE CONTROL.

La batería ó baterías de control, deberán ser colocadas en su base metálica y lo más

cerca posible al motor de arranque de la máquina e interconectándose con cable

multifilamento calibre No. 2 con conectores de ponchar de ojillo y terminales para batería.

En la conexión de los equipos para máquinas que utilizan batería de 12 volts de C. D. ver

figura 3.8.1 y para 24 volts de C.D. ver figura 3.8.2.


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FIGURA 3.8.1.- Maquina de control 12 VCD.

FIGURA 3.8.2.- Maquina de control 24 VCD.


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e) SISTEMA DE CONTROL.

La interconexión del control deberá ser con cable calibre No. 12 con aislamiento THW a

través de la tubería conduit y accesorios de 1” de diámetro, desde la tablilla de control del

tablero a la caja de conexiones del motor diesel, conectándose así; salvo en caso de

controles especiales.

En las terminaciones finales de la caja de conexiones, se deberá poner una alimentación

de 110V. ó 220V. a través de un interruptor de protección para la alimentación del

precalentador. La alimentación de 110V. ó 220V. De C.A. se determina por el voltaje de

operación del precalentador.

Para casos especiales de control, se envía junto con los planos, un plano de interconexión

de control.

f) SISTEMA DE FUERZA.

Las conexiones de fuerza deberán ser con cable apropiado para conducir la corriente

nominal del equipo de preferencia con aislamiento tipo THW, canalizado por charola de

aluminio, ducto metálico o trinchera bajo el piso. A la llegada del generador se deberá

utilizar accesorios y tuberías flexibles. Las terminales del generador serán con conectores

mecánicos ó de ponchar.

Alimentación de Red de normal. Desde el interruptor de protección en el tablero de

distribución (propiedad del cliente) al desconectador del sistema normal, de la

transferencia en el tablero de control.

Alimentación de emergencia de las puntas de fuerza del generador al interruptor de

protección de emergencia de la transferencia del tablero del control.


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Alimentación a la carga del bus general de la transferencia hasta el interruptor o bus de

carga del tablero de distribución.

Dependiendo de la capacidad del genset se instalan como desconectadores de

transferencia; contactores interruptores termomagnéticos ó interruptores

electromagnéticos.

Cuando la transferencia lleva contactores, se coloca un interruptor de protección en el

generador, por lo que no se requiere alguna otra protección en el lado de emergencia.

En el sistema de C.F.E. se pone únicamente un desconectador, por lo cual deberá

conectarse a través de un interruptor de protección.

g) PINTURA

La pintura estándar utilizada es la siguiente:

SISTEMA DE ESCAPE: Pintura color aluminio para alta temperatura.

GRUPO MOTOR GENERADOR: Pintura epóxica, depende marca y cliente.

SOPORTERIA: Pintura negro mate.

Por requisito y especificación del cliente puede variar el color y tipo de pintura.

h) CÁLCULO.

Cuando se tienen equipos trabajando bajo condiciones de operación diferentes a las

especificadas en la placa del mismo (factor de potencia, altura de operación s.n.m.

temperatura ambiente, etc.) se tiene que realizar algunas correcciones en los cálculos de

la potencia ya que esta se ve afectada por los factores antes descritos, para no incurrir en

errores y por lo mismo no afectar la vida útil del equipo.


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También se debe tener especial atención en la combinación de cargas con las que cuenta

la instalación ya que esto modifica el factor de potencia de operación del equipo y se

modifica automáticamente la corriente a suministrar por el mismo.

Una planta de emergencia con capacidad de 100 KW que opera a la altura del nivel del

mar y que alimenta una carga compuesta por equipos con motores eléctricos con un factor

de potencia (f.p.) de 0.9 atrasados, nos proporciona una corriente de:

Fórmula para calcular la corriente (I) en Amperes:

√

Donde

I = Corriente en Amperes

KW = Potencia en Kilowatts

√ = Se considera por ser un circuito trifásico

= Voltaje entre fases (220 Volts).

f.p. = Factor de potencia (0.8)

Datos:

I = ?

KW = 100

√ = 1.732 = 220 Voltsf.p. = 0.8


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Sustitución de datos:

I = 328 Amperes.

La misma planta trabajando en condiciones totalmente diferentes tanto de carga como de

altitud, tendremos el siguiente resultado

La carga se compone principalmente por equipo resistivo con un factor de potencia (f.p.)

de 1.0 y una altura de operación de 2,240 msnm.

Datos:

I = ?

KW = 100

√ = 1.732

= 220 Volts

f.p. = 1.0

Sustitución de datos:

I = 263 Amperes.

Este equipo tiene una pérdida de potencia por concepto de altura en caso de ser un motor

turbocargado de 6-8%.


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Tenemos que la potencia efectiva del motor diesel a la altura de 2,240 msnm será de:

I = 242 Amperes.

La diferencia se aprecia en un equipo de las mismas características trabajando en

condiciones diferentes.

La corriente máxima a proporcionar por una planta de emergencia, no debe exceder de la

máxima corriente especificada por el fabricante en una aplicación de emergencia, durante

el periodo que perdure la emergencia.

Los generadores se calculan para operar una carga con un factor de potencia 0.8 cuando

el usuario opera una carga con un factor de potencia diferente de 0.8 se deberá efectuar la

corrección en los cálculos de la corriente según la fórmula utilizada anteriormente.

En caso de exceder la corriente máxima o el valor de sobrecarga permisible se puede

incurrir en daños al equipo como son:

Una reducción considerable de la vida útil del motor diesel.

Reducción de la velocidad del motor provocando baja frecuencia del voltaje

generado y posible daño al generador, regulador de voltaje y la carga.

Sobrecalentamiento.

Mala operación del equipo.

En el caso de tener problemas con la frecuencia del equipo hay que cerciorarse primero

de que el valor de la frecuencia se encuentra dentro de los límites permitidos para una

correcta operación.


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La frecuencia no deberá caer por debajo de:

o 5% en motores con gobernador mecánico.

o 2% en motores con gobernador hidráulico.

o 0.5% en motores con gobernador electrónico.

En operaciones de vacio a plena carga.

La frecuencia del generador está relacionada directamente con la velocidad angular del

motor diesel según la siguiente formula.

Velocidad angular en RPM.


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CAPITULO 4. REMOLQUES, MANEJO Y ALMACENAMIENTO.

4.1 GENERALIDADES.

Esta sección indica qué factores son importantes en la instalación eficaz y segura de una

planta de emergencia. Escoger una ubicación para el generador puede resultar la parte

más importante del procedimiento de instalación. A la hora de hacerlo, se deben tener en

cuenta los siguientes factores:

Protección ante elementos como puedan ser la lluvia, precipitación por viento,

inundación de agua, luz solar directa, temperaturas bajo cero o calor excesivo.

Protección ante la exposición a contaminantes aerotransportados como puedan ser

el polvo abrasivo o conductor, las hilachas, el humo, la neblina de aceite, los

vapores, humos de escape del motor u otros contaminantes.

Protección ante el impacto de objetos que puedan caer como árboles o postes o

ante vehículos de motor o carretillas elevadoras.

Espacio alrededor de la planta de emergencia para refrigerar y como acceso para

servicio: al menos 1 metro alrededor del grupo y al menos 2 metros por encima del

generador.

Acceso para mover la planta completa dentro de la sala. Las ventilaciones de aire

de entrada y salida a menudo se pueden retirar para ofrecer un punto de acceso.

El acceso está limitado al personal autorizado.


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Si es necesario ubicar la planta de emergencia fuera del edificio, el generador se debe

instalar con una caseta de protección contra la intemperie o una carcasa tipo contenedor

que está disponible para todas las plantas.

Figura 4.1.1.- Instalación típica que muestra el acceso a la planta de emergencia y la

estación de trabajo del operador.

4.2 INSTALACIÓN EN EXTERIOR.

La instalación y el manejo resultan mucho más fáciles cuando la planta de emergencia

está equipada con una caseta. Existen dos tipos: La primera es una cubierta de caseta, de

instalación cerrada, como características ofrece protección contra la intemperie y acústica.

El otro tipo de caseta es un contenedor con puerta de acceso, parecido a un contenedor

de tren. Estas casetas ofrecen un sistema del generador de fácil transporte y que requiere


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una instalación mínima. Además, de manera automática protegen los elementos y evitan

el acceso no autorizado.

Puesto que las plantas de emergencia cerradas como cajas se transportan fácilmente y se

pueden instalar y poner en marcha en una ubicación provisional, muchos de los detalles

de la instalación fija que se muestran en este capítulo pueden no ser necesarios. Sin

embargo, los detalles que se muestran a continuación están indicados también en plantas

de emergencia para su instalación provisional.

Ubique la planta de emergencia protegida ante posibles daños y lejos de laexposición de humos de escape de otros motores u otros contaminantes

aerotransportados como puedan ser el polvo, las hilachas, el humo, la neblina de

aceite o los vapores.

Asegúrese de que la planta de emergencia no está colocada de manera que

obstruya la entrada o salida del área donde está situada.

Coloque la planta de emergencia sobre suelo firme y nivelado el soporte evitando

el movimiento debido a la vibración cuando está en funcionamiento.

Asegúrese de que los humos de escape no representen un peligro especialmente

en condiciones de viento.

Asegúrese de que se dispone de suficiente espacio alrededor de la planta de

emergencia para su acceso y servicio.

Tomas de tierra eléctricas de la planta de emergencia en todo momento, según las

normativas locales

Posibilidad de acceso para llenar el depósito de combustible cuando sea necesario.


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Protección de los conductores eléctricos instalados entre la planta de emergencia y

la carga. Si éstos están en el suelo asegúrese de que están en caja o cubiertos

para evitar daños o lesiones al personal.

4.3 COLOCACIÓN DE CONTENEDORES CON PUERTA DE ACCESO.

Es necesario instalar correctamente el contenedor para obtener una generación

adecuada de energía. Se debe tener en cuenta la información siguiente a la hora de

seleccionar el lugar de funcionamiento del contenedor. La planta de emergencia en

contenedor se debe colocar en una superficie plana para mantener una alineación

correcta. Los contenedores se pueden instalar correctamente en una base de concreto

o en una superficie natural nivelada. La base debe resistir el peso estático del módulo

más las fuerzas dinámicas derivadas del funcionamiento del motor.

a) Piso de concreto.

El montaje del contenedor en un piso de concreto es el método preferido para instalar

de forma permanente contenedores ISO y DTO (Design to Order, personalizados). El

piso de concreto se debe haber diseñado para soportar el peso del contenedor.

b) Transporte.

La base de la planta de emergencia está diseñada especialmente para que el

movimiento de la planta resulte fácil. Un manejo inadecuado puede dañar los

componentes de forma importante.

Con una carretilla elevadora, se puede elevar la planta de emergencia o empujarlo o

tirarlo desde la base con cuidado. No empuje la base directamente con la horquilla.


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Figura 4.3.1.- Transporte de la planta de emergencia utilizando un vehículo elevador.

Figura 4.3.2.- Transporte de la planta de emergencia utilizando una carretilla de horquilla

manual.


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Si está previsto que la planta de emergencia vaya a trasladarse regularmente, debe

equiparse con la opción de base tipo trineo que ofrece cavidades para las horquillas en la

base así como ganchos desde donde tirar. Las plantas más pequeñas cuentan de serie

con cavidades para horquillas en la base

.

Figura 4.3.3.- Planta de emergencia típica con opción de base con base tipo trineo.

Para un izado más fácil, las plantas de emergencia con cubierta tienen un punto único de

izado que se suministra de serie


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Figura 4.3.4.- Punto único de izado.

Para un izado de una sola vez, como pueda ser el izado de la planta para su instalación,

se pueden utilizar los puntos de izado que se suministran en la base. Antes de izar, se

deben inspeccionar los puntos de enganche para comprobar que no haya soldaduras

agrietadas o tuercas sueltas. Se necesita una barra de separación para evitar causar

daños a la planta de emergencia Debe posicionarse sobre el centro de gravedad (más

cerca del motor), y no sobre el centro de la planta, para permitir un izado vertical. Se

deben utilizar cuerdas guía para evitar que la planta se gire o se balancee una vez izado y

lejos del suelo. No intente el izado en condiciones de viento fuerte. Baje y coloque la

planta de emergencia en una superficie nivelada que sea capaz de soportar su peso. Esta

forma de izado sólo se debe utilizar en caso de un izado único para instalación.


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Figura 4.3.5.- Sistema de izado correcto para la instalación de la planta de emergencia.

c) Métodos de izado aprobados para contenedores.

Los contenedores se fabrican según dimensiones ISO. Para garantizar la seguridad

de todo el personal encargado del manejo de contenedores es importante que se

utilicen los procedimientos correctos de izado y manejo. Los procedimientos

indicados a continuación se deben seguir en todo momento:


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Descripción

del izado

Con carga /

Sin carga

Método Diagrama

Izado superior Únicamente

SIN carga

Un punto único deizado con argollasregulables.

Izado superior Con carga Izado vertical

mediante una barrade separación ygarras regulablestipo CAMLOK.CLB.

Izado inferior Con carga Izado inferiormediante 4 piezasde fundición deesquina utilizando

garras tipoCAMLOK.CLB ybarra deseparaciónregulable.

Izado inferior Con carga y

sin carga

Izado inferiormediante 4 piezasde fundición deesquina utilizando

garras tipoCAMLOK-CLB ycorreas de nailon.


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e) Método de izado aprobados para contenedores con puerta de acceso

diferentes de ISO.

Los contenedores se pueden fabricar con dimensiones diferentes de ISO. Para

garantizar la seguridad de todo el personal encargado del manejo de contenedores,

es importante que se utilicen procedimientos correctos de izado y manejo. Los

procedimientos de manejo de contenedores diferentes de ISO se indican a

continuación y se deben seguir en todo momento.

Descripción

del izado

Con carga /

Sin cargaMétodo Diagrama

Izado inferior Con carga y

sin carga

Izado inferior

mediante 4 garras

de izado utilizando

argollas

nominales.

f) Aislamiento de bases y vibraciones.

La planta de emergencia se suministra sobre una base rígida que alinea de manera

precisa el alternador y el motor y solo necesita atornillarse a una superficie que esté

bien preparada.


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Figura 4.3.6.- Instalación típica que resalta las técnicas de reducción de las vibraciones.

g) Base.

Un piso de concreto reforzado es la mejor base para la planta de emergencia.

Ofrece un soporte rígido para evitar la desviación y las vibraciones. Por lo general,

la base debe ser de 150 mm a 200 mm de alto y al menos 150 mm más ancho y

más largo que la planta de emergencia. El suelo o piso bajo la base se debe

preparar bien y debe estar estructurado de manera que soporte el peso combinado

del piso de concreto de base y de la planta de emergencia. (Si se piensa instalar la

planta de emergencia directamente sobre el suelo, la estructura del edificio debe ser

capaz de soportar el peso de la planta de emergencia, del tanque de combustible y

de los accesorios). Se deben consultar y respetar los códigos de construcción

pertinentes. Si el suelo a veces está mojado, como por ejemplo en el caso de una

sala con caldera, el piso de soporte debe elevarse sobre el suelo. Así se garantiza


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Que la base está seca tanto para la planta de emergencia como para los que lo

conectan, manejan y lo ponen en funcionamiento. Asimismo, se minimiza la

corrosión de la base.

h) Aislamiento de vibraciones.

Para minimizar la vibración del motor que se transmite al edificio, la planta de

emergencia viene provista de amortiguadores. En las plantas de emergencia de

tamaño pequeño o mediano, estos amortiguadores están ubicados entre el

motor/alternador y la base. Esto permite que los amortiguadores estén atornillados

rígidamente a la base. En plantas más grandes, el conjunto motor/alternador está

unido a la base rígidamente y los amortiguadores se suministran sueltos para

colocarlos entre el piso y la base. En todos los casos las plantas se deben atornillar

al piso de forma segura (ya sea a través de la base o a través de los

amortiguadores) para evitar el movimiento.

Los amortiguadores también deben estar entre la planta de emergencia y sus

conexiones externas. Esto se consigue con el uso de conexiones flexibles en las

líneas de combustible, el sistema de escape, el conducto de descarga de aire del

radiador, el conducto eléctrico para los cables de control y energía y otros sistemas

de soporte que estén conectados de manera externa (véase la Figura 5.4.1).


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4.4 REMOLQUE (PLANTA DE EMERGENCIA MOVIL).

a) Preparación para remolque.

Inspeccione todos los componentes del equipo de enganche del vehículo de

remolque y de la planta de emergencia para comprobar que no haya defectos como

desgaste excesivo, corrosión, metal doblado o tuercas sueltas. Asegúrese de que el

vehículo de remolque está indicado para cargar al menos el peso de la planta de

emergencia móvil más un 10% de factor de seguridad.

Enganche el vehículo de remolque al tráiler y asegúrese de que el dispositivo de

acoplamiento está enganchado, cerrado y bloqueado. Conecte el cable eléctrico

para los indicadores luminosos, etc. Coloque las cadenas, cruzándolas bajo la barra

de remolque y fijándolas al vehículo de remolque. Fije los cables de seguridad de

arranque, si se dispone de ellos.

Repliegue el gato elevador frontal completamente y afiance con el dispositivo de

bloqueo o perno. Bloquee la polea tensora, si se dispone de ella, en posición lo más

alta posible. Asegúrese de que los gatos estabilizadores posteriores, si existen,

estén elevados y bloqueados.

Inspeccione los neumáticos para comprobar su estado y que estén correctamente

inflados.

Asegúrese de que los cables de carga y toma a tierra estén desconectados y de

que todas las ventanas, puertas de acceso y cubiertas de cajas de herramientas

están cerradas con pasador y bloqueadas. Asegúrese de que los conductos de

combustible externo estén desconectados.


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Suelte los frenos de seguridad del tráiler, si dispone de ellos, y retire cualquier

posible obstáculo o calza de abajo de las ruedas.

Figura 4.4.1.- Disposición general de la planta de emergencia móvil.

b) Remolque.

Cuando remolque una planta de emergencia móvil, recuerde que su peso se puedeaproximar o puede exceder el peso del vehículo de remolque que efectúa la

distancia de maniobrabilidad y parada.

4.5 PRECAUCIONES:

Cuando remolque una planta de emergencia móvil, respete todos los

códigos, estándares y cualquier otra normativa y las leyes de tráfico. Éstas

incluyen las normativas que especifican el equipo necesario y las

velocidades máximas y mínimas.

Asegúrese de que los frenos, si están disponibles, estén en buen estado.


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Antes de iniciar el remolque, debe retirarse todo el combustible para mejorar

la estabilidad.

No permita que el personal viaje dentro o sobre la planta de emergencia

móvil. No permita que el personal se suba o viaje en la barra de remolque o

que se suba o ande entre la planta y el vehículo de remolque.

c) Estacionamiento.

Estacione la planta de emergencia en una zona nivelada y seca que pueda soportar

su peso. Si se tiene que estacionar en una pendiente, estacione en dirección

contraria a la pendiente para evitar que caiga rodando. No estacione la planta de

emergencia en pendientes que superen los 15° (27%).

Utilice el freno y bloquee o calce ambos lados de las ruedas. Baje el gato elevador

frontal, afiance la rueda o los gatos estabilizadores posteriores, según proceda.

Desenganche las cadenas, si existen, del vehículo de remolque, desconecte la

conexión eléctrica, desenganche el dispositivo de enganche y desplace el vehículo

de remolque lejos de la planta de emergencia móvil.

4.6 ALMACENAMIENTO.

El almacenamiento a largo plazo puede tener un efecto perjudicial tanto en el motor

como en el alternador. Estos efectos se pueden minimizar preparando y

almacenando bien la planta de emergencia.


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a.- Almacenamiento del motor.

El motor debe pasar un proceso de "conservación" que incluya la limpieza del motor y la

sustitución de todos los líquidos con nuevos líquidos o líquidos de conservación.

b.- Almacenamiento del alternador.

Cuando un alternador está almacenado, la humedad tiende a condensarse en los

devanados. Para minimizar la condensación, almacene la planta de emergencia en una

zona de almacenamiento seca. Si es posible, utilice calefactores para mantener los

devanados secos.

Después de retirar la planta de emergencia del almacenamiento, realice la comprobación

de aislamiento. Si las lecturas son inferiores a las de antes del almacenamiento, es posible

que sea necesario secar los devanados.

Si la lectura del mega-óhmetro es inferior a 1 MΩ después del secado, el aislamiento se

ha deteriorado y se debe volver acondicionar.

c.- Almacenamiento de baterías.

Cuando la batería está almacenada, debe recibir una recarga cada 12 semanas (8

semanas en climas tropicales) hasta que esté en una condición de carga completa.


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CAPITULO 5. TABLERO DE TRANSFERENCIA.

Un interruptor automático de transferencia es en esencia un sistema de relevación

automatizado que asociado a una subestación y un generador provee un servicio eléctrico

constante y eficaz, sin la intervención de un operador humano. La transferencia se activa

cuando el servicio normal se suspende, conmutando a un servicio auxiliar, según sea la

necesidad de la instalación eléctrica, la transferencia puede llegar a ser un sistema

sumamente complicado; en la mayoría de los casos una transferencia básicamente se

compone de dos interruptores, un sistema de control, y una barra común.

Los interruptores automáticos de transferencia están compuestas de un circuito de fuerza

y uno de mando, circuito de fuerza los interruptores de potencia quienes son los

encargados de realizar la conmutación, para trabajar en media tensión o bien en baja

tensión (se considera baja tensión a niveles de voltaje inferiores a 1KV y media tensión al

rango que va desde 1KV hasta los 44 KV), estos interruptores por su naturaleza están

ubicados dentro de gabinetes, siendo el diseño de su conexión eléctrica adaptado a las

necesidades del cliente (barra simple, doble barra, barra partida, etc.), los interruptores

son controlados por el circuito de mando, que a su vez, se conforma por el controlador

lógico programable y su red de dispositivos de periferia compuesta de los actuadores, los

relés y los medidores de potencia.

Por su parte el controlador lógico programable actúa de acuerdo con el algoritmo de

decisión dependiendo de la información obtenida de su periferia que está compuesta por

relés de medición, la existencia de un controlador lógico programable supone la ventaja de

adaptar el sistema a las necesidades del usuario, lo anterior es significativo respecto de


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los relés de transferencia dedicados o bien de los sistemas de transferencia

electromecánicos, debido a que el algoritmo del controlador lógico programable puede ser

modificado a voluntad y la capacidad de manejo de periferia aumentada al agregar

módulos, controlando más de un interruptor automático de transferencia con un solo

controlador lógico programable, llegando a ser tantos los interruptores automáticos de

transferencia como el controlador lógico programable lo permita.

5.1 CONDICIONES PARA EL FUNCIONAMIENTO DE UN INTERRUPTOR DE

TRANSFERENCIA AUTOMATICO.

El funcionamiento de una transferencia automatizada está regido por el algoritmo dentro

del controlador lógico programable que realiza el control, existen algunas directrices que

se deberán seguir para garantizar que el funcionamiento de una transferencia sea el

adecuado. Las condiciones de funcionamiento son un conjunto de eventos que deben

ocurrir para que el controlador lógico programable realice, ya sea la secuencia de

transferencia, o por el contrario uno o varios procesos alternativos, dichas condiciones

están claramente relacionadas con las limitaciones del hardware.

Los eventos que activan o desactivan un interruptor automático de transferencia se

verifican en las entradas de señal del controlador lógico programable (periferia), tanto los

interruptores como los relés de voltaje están dotados de contactos secos o señales de

campo que sirven como señalización para los lazos cerrados de control en el controlador

lógico programable.

Se define cuál será la secuencia de funcionamiento básica para nuestra transferencia,

decimos entonces que si la transferencia se encuentra en espera, y que en un


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determinado momento se produce una alteración en el voltaje de la acometida, esto

provocará la secuencia siguiente:

1. Se abre el interruptor de la acometida.

2. Los generadores se activan y sincronizan a la barra de generadores.

3. Se verifica el voltaje los generadores en paralelo.

4. Se cierra el interruptor de la barra común de generadores.

Con lo anterior, se cumple con la secuencia de transferencia desde el suministro de

energía eléctrica comercial al servicio de emergencia, el proceso de transferencia es

simplificado; sin embargo, ¿qué sucedería si el generador no se activa?, o bien si éste se

apaga después de realizada la transferencia; todas estas condiciones se expondrán

cuando se diseñe el algoritmo de la transferencia.

Cuando el voltaje en la acometida del servicio eléctrico comercial se normaliza se realiza

la transferencia desde el suministro de emergencia al servicio comercial, el proceso

simplificado será el siguiente:

1. Se abre el interruptor de la barra común de generadores, produciendo un pequeño

corte en el suministro de energía eléctrica a las cargas.

2. Se cierra el interruptor de la acometida del servicio comercial.

3. Los generadores sincronizados a la barra común abren sus interruptores

liberándose de la barra.

4. Luego de un tiempo estipulado por el fabricante los generadores se enfrían para

posteriormente apagarse.


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Se deduce que existen condiciones externas que inician la secuencia de transferencia,

dentro de la secuencia de la transferencia se observan algunas condicionantes a las que

llamaremos enclavamientos. Cada una de ellas se analizará de forma detallada a

continuación.

5.2 ENCLAVAMIENTO.

Los enclavamientos son empleados para evitar que la transferencia efectúe operaciones

peligrosas, por ejemplo; si conecta el interruptor del generador y el interruptor de la

acometida en la barra común de manera simultánea, para el caso particular de un

interruptor de transferencia automático los enclavamientos son los siguientes:

1. Disparo de interruptor de acometida por corto circuito o sobre carga (se verifica por

medio del contacto auxiliar de disparo de interruptor, impide que cierre cualquiera

de los interruptores, esto debido a un corto circuito en la barra de la carga).

2. Disparo de interruptor de generadores por corto circuito o sobre carga (se verifica

por medio del contacto auxiliar de disparo de interruptor, impide que cierre

cualquiera de los interruptores, esto debido a un corto circuito en la barra de la

carga).

3. Disparo de interruptor de barra común (se verifica por medio del contacto auxiliar de

disparo de interruptor, impide que cierre cualquiera de los interruptores, esto debido

a un corto circuito en la barra de la carga).

4. Disparo de interruptor de generadores por corriente inversa (se verifica por medio

del contacto auxiliar de relé de potencia inversa, impide que se cierre el interruptor

del generador nuevamente, además detiene el generador inmediatamente).


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5. Orden de apagado de generadores por falla (esta falla es programable en el control

de los generadores se verifica por medio de un contacto auxiliar,

6. Existen tres niveles de falla para cada generador, cada uno tiene su propio contacto

auxiliar, impide que los generadores se activen nuevamente).

7. Enclavamiento mutuo de interruptores (este puede ser eléctrico, mecánico o por

programa, el enclavamiento mutuo se verifica por medio de los contactos auxiliares

de abierto cerrado de los interruptores y sirve para evitar que dos interruptores

cierren simultáneamente produciendo un corto circuito).

5.3 DIAGRAMA UNIFILAR DE LA TRANSFERENCIA.

Un interruptor de transferencia automático con sincronización de generadores a una barra

común consta de generadores dotados de un interruptor motorizado, sistema de medición

de voltaje, protección contra corriente inversa. Cada uno de los generadores está

conectado a la barra común, y por seguridad los generadores se sincronizan a esta antes

de suministrar potencia a la carga, la barra común cuenta con medición de voltaje y de

frecuencia, el relé de frecuencia envía señales de campo al controlador lógico

programable para que este acelere o des-acelere el generador que hará las veces de

barra infinita, a la barra común está también conectado el interruptor principal, que a su

vez, está motorizado. Conectado a la barra de carga están los interruptores principal y de

barra común, ambos están motorizados y cuentan con enc

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