Antes de que la electrónica se hiciese tan popular entre los motores de coche, cuando todavía circulaban los Simca 1000 y los Peugeot 205, todos recordamos con una sonrisa aquellas experiencias por el monte. Esos motores aspirados escalaban con fatiga los puertos de montaña y cuando íbamos toda la familia en el coche, siempre llegaba un momento en el que alguien se tenía que bajar.
¡El motor está caliente! ¡Que alguien baje y vuelvo a recogerlo luego!
Solía decir el conductor cuando el coche no podía más. El monte es un entorno que pone a prueba un motor y no solo por las cuestas, sino también por la falta de aire debida a la altitud. Esta falta de aire hace que el motor pierda potencia.
¿Qué es el derating?
En otro post hemos aprendido cómo la temperatura y la altitud afectan al grupo electrógeno. Además, hay otros fenómenos eléctricos característicos de algunos tipos de cargas que reducen la potencia del generador.
La buena noticia es que para cada condición negativa, tenemos la posibilidad de prever y apaciguar los efectos. Los fabricantes de motores y alternadores nos dan tablas y reglas para calcular la potencia que perdemos.
El fenómeno de pérdidas de potencia debido a factores característicos del entorno donde se instala el grupo electrógeno, se llama derateo o derating. Las instrucciones para calcular las pérdidas, se llaman tablas de derating.
Efectos en el motor
En general, la temperatura afecta el motor a partir de los 40 ºC. Siendo escaso el aire caliente que llega a la admisión, hay menos cantidad de oxígeno disponible para la combustión en la camera del cilindro. En un motor tipo inyector-bomba, la pérdida de potencia puede llegar a más de 10 % por cada 10 ºC de temperatura, mientras que en los modernos common rail gestionados electrónicamente, la pérdida se reduce de forma importante o se elimina.
Por otro lado, la temperatura afecta la eficiencia de los sistemas de refrigeración. Cuando el radiador no es capaz de sacar el calor del motor, bien habrá que bajar potencia, bien habrá que poner un radiador más grande. El radiador deberá estar adecuadamente sobredimensionado para la temperatura de trabajo. Se toman estas medidas para evitar que el controlador del grupo electrógeno pare el motor por sobretemperatura de agua. El disparo por sobretemperatura suele ocurrir gracias a un sensor de temperatura instalado en el radiador y ajustado entre los 100 y los 110 ºC dependiendo del motor.
La temperatura afecta también al combustible. Si éste llega al motor demasiado caliente -por encima de 40 ºC- la combustión no tendrá las condiciones óptimas y se deberá aplicar un derateo de hasta 3 % por cada 10 ºC.
La altitud afecta mayormente a los motores aspirados con respectos a los turboalimentados, ya que la turbina compensa, hasta cierto punto, la escasez de aire. La falta de oxígeno afecta a la calidad de la combustión y la prestación del motor como hace la temperatura. Siendo aplicable derateo a partir de los 1000 msnm para motores pesados y 500 msnl para motores ligeros, se puede tomar en cuenta un valor de 4 % por cada 500 m para un motor aspirado y de un 2 % por cada 500 m para un turbo.
Efectos en el alternador
El alternador también se ve afectado por la temperatura. Los bobinados están diseñados para trabajar a 25 ºC o 40 ºC ambiente según la clase de aislamiento. Si esta temperatura se alcanza, habrá que reducir la potencia para evitar que el aislamiento se dañe y ocurran accidentes. Para prevenir inconvenientes, la temperatura de los devanados se puede controlar con sensores específicos: cuando éstos detectan temperaturas peligrosas, envían una alarma para desconectar el grupo electrógeno. La pérdida de potencia por temperatura en un alternador es del orden del 3 % por cada 5 ºC por encima de los 40 ºC ambiente.
También en este caso hay que tener en cuenta los efectos de la altitud. La escasez de aire afecta el intercambio térmico y en el alternador se produce un sobrecalentamiento. Es correcto considerar una reducción de potencia del 3 % por cada 500 m de altitud por encima de los 1000 msnm.
No solo las condiciones ambientales afectan al rendimiento del alternador. También un factor de potencia -FdP- excesivamente bajo nos obliga a limitar la potencia. Esta pérdida aumenta si el FdP es capacitivo en lugar de inductivo. Por esta razón hay que tener extrema precaución cuando se alimenta un banco de condensadores con un grupo electrógeno pues éstos generan una pérdida importante.
Por ejemplo, se pierde el 5 % de potencia con FdP 0,7 y hasta un 15 % con FdP 0,3. Estos valores son válidos si se trata de desfase inductivo, si no fuese así, habría que considerar pérdidas mayores.
La información y los datos de arriba sirven como nociones generales acerca del derateo de grupos electrógenos. Los valores que se han dado son indicativos. Cada marca y modelo especifico de motor y alternador tiene características únicas en función del diseño y de las tecnologías empleadas. Sería imposible resumir en un post toda la información de todos los fabricantes. Para solicitar una información más especifica puedes usar los comentarios abajo. Estaré encantado de ayudarte.
Para saber más
Aquí te dejo un artículo muy práctico sobre las pérdidas por temperatura que afectan turismos Autofacil.es, no está demás tener algún conocimiento al respecto. También puedes estudiar la importancia del enfriamiento de alternadores, con esta noticia del blog de CGT, una autoridad al respecto Stamford-avk.com.