Cada vez más a menudo encontramos instalaciones de grupos electrógenos con salida de potencia en Alta Tensión. Esto ocurre por varias razones: técnicas, económicas y otras relacionadas con la instalación.
Veremos en este artículo los más importantes aspectos y las soluciones técnicas para grupos electrógenos en baja o en alta tensión.
¿Qué son los grupos electrógenos de alta tensión?
Ante todo, se definirá lo referido a baja y alta tensión. Respecto a sistemas eléctricos en corriente alterna, la baja tensión se refiere a valores hasta los 1.000Vac y la alta tensión a valores a partir de 1.001Vac y sin límite superior.
En algunos casos, encontramos también que el rango intermedio, entre 1.000 y 15.000Vac, se define como media tensión, pero esto depende mucho del país y de otras convenciones más que de razones técnicas.
La baja tensión es la que usamos tanto a nivel doméstico como a nivel comercial o industrial. Los valores más comunes son de 230V monofásicos y 400Vac trifásicos en 50 Hz o de 110 monofásicos y 480Vac trifásicos en 60Hz.
Para la producción y la distribución de la energía eléctrica se recurre a tensiones mayores y esto se debe a la necesidad de transportar potencias elevadas aprovechando corrientes y secciones de conductores reducidos.
Es importante recordar que la potencia es igual a √3 x Tensión x Corriente x Cosϕ, lo que significa que manteniendo la misma corriente (y sección de cable) si aumentamos la tensión también aumenta la potencia de forma proporcional.
Elevar la tensión durante el transporte permite manejar grandes cantidades de energía, la cual corre por los mismos cables aéreos que puedes observar a menudo al lado de la carretera o cruzando las praderas sujetados por torres de gran altura.
Por esos cables pasan cientos de miles de voltios para transportar varios megavatios desde el punto de producción hasta el punto de consumo.
¿Cuándo se necesita un grupo electrógeno en alta tensión?
No siempre es suficiente un generador en baja tensión.
A veces las instalaciones requieren conectar el grupo electrógeno directamente con las propias redes de distribución. Por ejemplo, cuando generamos como Peak Shaving y damos soporte a la red pública, es necesario que los generadores sean adecuados para la conexión directa a las subestaciones y su salida sea igual que la de las líneas que van a alimentar.
Además, otro factor importante es la potencia.
A partir de los 6300A sea, 400Vac o 690Vac, las conexiones son costosas y muy complejas disminuyendo la posibilidad de maniobrar y proteger las líneas, pues este es el máximo tamaño disponible para interruptores y seccionadores.
Según la fórmula de antes, la máxima potencia a 400Vac será aproximadamente 3,5MW. Por lo tanto, para aprovechar la potencia de los motores más grandes o para poder sincronizar varios generadores en paralelo, y con ello entregar más potencia, no queda más alternativa que elevar la tensión a por lo menos, 5,5kV, 11kV o 15kV; ya que estos son los valores más comunes de trabajo a 50Hz.
En resumen, entre los aspectos más importantes que influyen en la elección entre baja o alta tensión, se encuentra la necesidad de conectarse con redes y la potencia total que queramos generar con los grupos electrógenos.
Otros aspectos de generadores en alta tensión
Hasta aquí hemos visto algunas cuestiones muy generales relacionadas con la tensión de salida del generador.
Pero hay otros aspectos a tener en cuenta.
Incluso cuando ya se ha decidido que nos conviene generar en alta tensión, tenemos varias posibilidades y debemos elegir si emplear un alternador con salida en alta tensión o acoplar el tradicional generador en baja tensión a un transformador elevador.
Ambas soluciones tienen ventajas e inconvenientes. Vamos a verlas con más detalle.
Grupo electrógenos con alternador en alta tensión
La ventaja más obvia de usar un grupo electrógeno que incorpore un alternador de alta tensión es la dimensión. Al usar el generador en alta tensión no es necesario ningún componente añadido para elevar el voltaje, simplemente remplazamos los interruptores o seccionadores de baja tensión por las celdas de protección y maniobra de alta tensión.
En otras palabras, la huella del generador queda muy similar a uno de la misma potencia, pero en baja tensión.
Esta solución presenta un mayor rendimiento que la que emplea el transformador; de hecho, este último introduce unas pérdidas en el sistema. Además, nos ahorramos costoso cableado entre estos dos componentes, pudiendo conectar directamente las borneras del generador a los interruptores en alta tensión.
Por último, una ventaja a nivel técnico es una mayor corriente de corto circuito (la cual dependerá exclusivamente del alternador), lo que permite conectar el generador a sistemas de distribución sin perjudicar la coordinación de las protecciones; y otra ventaja, es una mejor respuesta de tensión y frecuencia que resulta en una mayor estabilidad del sistema en su conjunto.
Grupos electrógenos en baja tensión acoplado a transformador elevador
Es importante señalar que también la versión con transformador tiene sus ventajas en determinadas situaciones.
Ante todo, permite tener doble salida de tensión en la misma máquina; la de baja tensión se podrá aprovechar para sistemas auxiliares, mientras que la de alta tensión, tras el transformador, servirá para entregar la potencia máxima.
El alternador de baja tensión es una maquina eléctrica más sencilla y más común que la de alta tensión, por lo tanto, no necesitará de técnicos especializados para el mantenimiento, sino que cualquier persona competente en grupos electrógenos podrá intervenir.
Igualmente, gracias al trasformador elevador podremos alcanzar niveles de tensión hasta 30kV, siendo estos limitados a 15kV en caso de alternador e incluso tensiones no comerciales o especiales fabricando transformadores a medida.
Por último, teniendo un transformador entre alternador y cargas, tendremos un aislamiento galvánico que protegerá al alternador en caso de perturbaciones o fallos en la línea y en caso de cargas con elevadas distorsiones.
Para saber más
Espero que ahora tengas las ideas más claras respecto al uso de un grupo electrógeno en alta tensión.
Hay muchos aspectos en juego: técnicos, económicos y relacionados con la instalación. Es necesario tenerlos en cuenta a la hora de escoger la mejor solución para tu caso.
Para profundizar las tensiones y frecuencias más comunes en baja tensión te recomiendo este artículo de Wikipedia.org mientras que la definición formal de Alta Tensión la puedes encontrar aquí.
Para finalizar, si no tienes del todo claro a qué me refiero con Peak Shaving, te sugiero leer el artículo de este blog sobre paralelo.