CENTRAL TERMICA A DIESEL

Delgado Flores Jose Luis Rivera Vasquez DeyvisSamam Martinez Robert

Universidad Nacional Pedro Ruiz GalloFacultad de Ingeniera Mecnica y ElctricaCentrales Elctricas IILambayeque, Per2015* Ing. Puyen Mateo Daniel

RESUMENLa necesidad imperiosa de cubrir el dficit de generacin elctrica ampliando el potencial de generacin con motores disel a fuel ol, cuya instalacin requiere de muy poco tiempo, es una solucin adecuada. El presente trabajo muestra el sistema de arranque neumtico que explica cmo funciona y cules son sus componentes mostrndonos en torno a ello el sistema de arranque neumtico, el cual se ha desarrollado con el fin de mejorar la eficiencia de arranque en grupos electrgenos de gran capacidad ya que estos han dejado de utilizar el sistema de arranque convencional (bateras, motor de arranque)ABSTRACTThe imperative need to cover the shortfall in power generation expanding the potential of generation with diesel engines to fuel oil, whose system requires very little time, is an appropriate solution. The present work shows the pneumatic system that explains how it works and what are its components showing us around that the pneumatic system, which has been developed in order to improve the efficiency of large-capacity generators start since they have stopped using conventional Starter (battery Starter)

INTRODUCCINLos dispositivos de arranque del motor disel de un grupo electrgeno o generador son normalmente elctricos, pero tambin pueden ser neumticos, hidrulicos o por cuerda. Se utiliza para el arranque el aire o los hidrulicos, cuando, por cualquier razn no es viable el uso de electricidad, que siempre este es el de menor costo. El arranque a cuerda es aplicable nicamente a los motores disel de pequeo tamao. . En motores disel de gran tamao, el arranque se realiza mediante aire comprimido que se descarga a alta presin en los cilindros iniciando el impulso necesario para realizar el arranque. En motores ms pequeos, el aire comprimido puede accionar un motor neumtico que funciona de manera similar al motor elctrico. Generalmente se utiliza en entornos en los que, por razones de seguridad, no se permite el uso de componentes elctricos que puedan producir chispas. El poder del motor de arranque de los motores en un grupo electrgeno disel que van desde 0,6 a 1,2 CV por litro de cilindrada del motor disel.. (Baja los valores en los de mayor cilindrada del motor y viceversa). Debido al consumo de energa durante los arranques, los motores disel, en la actualidad, hasta cerca de 200 caballos, utiliza el sistema elctrico de 12 voltios. Para los motores ms potentes, se utilizan sistemas de 24 voltios. Ahora veremos principalmente el arranque neumtico de estos grupos generadores.

1. MARCO TEORICOPara los grupos de gran potencia, se emplea preferentemente los sistemas de arranque neumticos en los que el aire comprimido a una presin de 30 kg/cm2 acta directamente sobre los cilindros. Los istemas de baja presin, hasta 5 kg/cm2 funcionan con motores de aire comprimido que sirven como arrancadores de los motores Disel de pequea y mediana potencia. Las ventajas de los sistemas neumticos es que pueden utilizarce las instalaciones normales de aire comprimidoPodemos mencionar adems los sistemas de arranque oleohidrulico donde existen muy altas presiones para el aceite (hasta 200 kg/cm2 )que, en este caso de arranque, se expanciona en el motor de lanzamiento. Se presentan problemas de estanqueidad relativamente complicados y resulta difcil encontrar piezas de recambio, ya que este tipo de arranque no esta muy extendido. Su principal ventaja es un fcil arranque aun para grandes motores y, si es necesario, la posibilidad de producir la presin de arranque con ayuda de una bomba de funcionamiento manual.Estos tipos de arranque no suponen una independencia absoluta de la bateras y del cargador de bateras (alternador) ya que es necesario utilizarlos para el sistema de monitoreo y funcionamiento de algunas piezas electrnicas como es el displey que en grandes generadores vienen incorporados. (*tomada de CENTRALES ELCTRICAS-ENCICLOPEDIA CEAC DE ELECTRICIDAD- Jos Ramrez Vsquez)2. FUNDAMENTO.2.1. SISTEMA DE ARRANQUE.Consiste en inyectar aire comprimido a la suficiente presin en los cilindros del motor durante el perodo de trabajo del mismo, y cortar el suministro de dicho aire comprimido cuando el motor ha alcanzado la velocidad suficiente para que cada mbolo comprima por s mismo el aire, con el grado de compresin que se necesita para que el aire alcance temperatura suficiente para el encendido del combustible, al cual se da entrada en los cilindros al mismo tiempo que se va cortando el aire de arranque de los mismos. *Imagen centrales elctricas de Jos Ramrez Vsquez

El aire de admisin pasa por un filtro y el arranque es posible por medio de un sistema de aire comprimido. Puede notarse que la instalacin requiere de una serie de implementos que constituyen lo que se denomina servicios auxiliares.La disposicin fsica de los diversos componentes se puede ver en la figura 3.42 en un corte de la central, All se puede ver tambin la fundacin del motor y alternador . El motor es sobrealimentado de un turboso plante, que se encarga de mejorar el rendimiento. A continuacin es sistema completo de arranque de un motor Disel *Tomado del libro INSTALACIONES DE POTENCIA de M.A SobrevilaEn la figura 3.45 presentamos el corte de un motor disel de dos tiempos que se emplean mucho en generacin de energa elctrica. Y la disposicin de los principales componentes de arranque. En la cabeza de cilindro estn los elementos de entrada del combustible llamados inyectores y la vlvula de aire para arranque. El combustible llega por su misma presin al interior del cilindro. En otros tipos de motores, la inyeccin se hace con aire a presin. El arranque se hace por medio de aire a presin. Para ello se pone al motor en posicin de arranque por medio de un virador que gira lentamente el cigeal hasta colocarlo en condiciones adecuadas y el aire comprimido inyectado en el cilindro con el pistn en posicin alta , pasado el punto muerto superior .Al bajar el pistn por accin del aire se inicia el ciclo en el cilindro y la bomba de barrido inyecta aire de presin , que impulsa los gases de la combustin en la marcha normal y agrega el aire necesario para la compresin cuando el cilindro inicia su marcha ascendente .En ese dibujo la biela est articulada por un perno que tiene el mismo cilindro. Las lumbreras de admisin y de escape permiten el ingreso del aire y egreso de los gases de combustin. Un turbo soplante provee aire a presin, para la admisin.El funcionamiento de una central trmica con motor diesel es muy simple si lo comparamos con otras centrales trmicas:Combustible --> Motor diesel --> Alternador --> ElectricidadAs pues, el motor va acoplado directamente al alternador, haciendo girar el rotor del mismo.Respecto a los motores, stos pueden estar constituidos de diferentes maneras (dos o cuatro tiempos, uno o varios cilindros, etc.) y pueden girar a velocidades altas (1.500 a 2.500 r.p.m.) o bajas (100 a 300 r.p.m.).Como combustible se utiliza, diesel para el arranque, y fuel oil para el rgimen de trabajo.El aire de barrido impulsado por turbosoplantes para primero por un refrigerador construido en el deposito de aire y luego a travs de las vlvulas de retencin , a la cmara situada debajo del embolo de cada cilindro . Cuando se descubren las lumbreras de barrido , la parte inferior del embolo produce un fuerte impulso de presin , evitando asi un retroceso de los gases de escape . La accin de bombeo de la parte inferior del embolo es suficiente para efectuar el barrido de los cilindros durante el arranque , antes de que comiencen a actuar las turbosoplantes .En caso de fuera de servicio de todas las turbosoplantes , el motor puede continuar en funcionamiento , dando aproximadamente la mitad de potencia.Para evitar las grietas debidas al calor , las culatas estn construidas en 2 piezas concntricas que pueden dilatarse bajo la influencia del calor , independientemente entre si . La pieza exterior , un anillo axialmente simtrico , construido de acero fundido no lleva ningn orificio para vlvulas , para evitar la concentracin de tensiones trmicas . La pieza anterior , o culatin es de fundicin gris especial y lleva las vlvulas de inyeccin , de arranque y de seguridad .El cuidadoso estudio de la construccin de los elementos soldados , reduce el peso del motor , aumenta su rigidez y estabilidad y disminuye el peligro de aparicin de vibraciones laterales . Para eliminar el riesgo de grietas , estos motores van provistos de tirantes ,que se exitenden desde el borde superior del bloque de cilindros hasta al bancada ,por debajo de los cojinetes principales.Para las elevadas presiones especificas utilizadas actualmente en los motores sobrealimentados de 2 tiempos , no es suficiente la refrigeracin por aceite.La refrigeracin por agua proposrciona , en las mismas condiciones , una temperatura mas baja del embolo , gracias a una mejor transmisin del calor y a la desaparicin de la formacin de cok en la cmara de refrigeracin del embolo .Como no se puede recurrir a ninguna corriente exterior a la central , se montaran dos grupos electrgenos de baja tensin , para las necesidades de arranque de instalacin y para el suministros de circuitos internos de baja tensin de todas las instalacin auxiliares.2.2 SISTEMA DE TUBERAS PARA ARRANQUE NEUMTICO

imagen tomada de Application Manual Liquid Cooled Generator SetLa imagen muestra en detalle la tpica distribucin de tuberas para un arranque neumtico descrito anteriormente este sistema es usado mayormente en equipos de alta potencia.

REFERENCIAS1. SZARGUT, J., "Analiza Termodynamiczna i Ekonomiczna w Energetyce Premys?owej". Warsawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1983, p 356-378, ISBN 83-204-0455-X.2. Centro de Estudio de Tecnologas Energticas Renovables, CETER, Facultad de Ingeniera Mecnica, Instituto Superior Politcnico Jos Antonio Echeverra, Cujae, La Habana, Cuba

BIBLIOGRAFIA: CENTRALES ELECTRICAS, JOSE RAMIREZ VAZQUEZ, ENCICLOPEDIA CEAC.LINKOGRAFIA: Cumminspower. Application Manual Liquid Cooled Generator Sets. [Homepage]. Consultado el da 27 de octubre de 2015 de la World Wide Web:https://www.cumminspower.com/www/literature/applicationmanuals/t030-ch-4-en.pdf