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Alternador para grupo electrógeno

Aunque no sepas muy bien de qué se está hablando cuando se trata de alternadores, estoy seguro que con este artículo lo vas a entender de forma rápida y fácil.

El alternador para grupo electrógeno es un dispositivo similar al aparato que mueve el ventilador del techo de tu salón, solo que, en lugar de consumir corriente para generar un movimiento mecánico, aprovecha un movimiento mecánico para generar electricidad.

¡Así de simple!

Si has leído el artículo anterior sobre el motor para grupo electrógeno, ya has entendido que en este caso aprovechamos la fuerza mecánica del motor para poner en marcha la máquina eléctrica y generar corriente.

Hago de tu conocimiento que desde el punto de vista eléctrico no es una máquina sencilla de entender, por ello, aquí no hablaremos de ‘porqué’ funciona, sino más bien, de cómo se presenta y de su integración en el grupo electrógeno.

¿Qué sabes de un alternador para generador?

Un alternador, que también se llama generador, es una máquina eléctrica cuyo funcionamiento está basado en las propiedades de la inducción electromagnética. Este fenómeno hace que cuando un conductor se mueve dentro un campo magnético, se genera un cierto voltaje a sus extremos. Este voltaje provoca una corriente y así conseguimos electricidad.

El movimiento relativo del conductor y del campo magnético es provocado por el motor diésel, por lo tanto:

Energía mecánica ⇒ electricidad

 

Alternador para grupo electrógeno

Fuente Wikipedia

Un generador para grupo electrógeno está compuesto por una parte exterior fija y hueca, en cuyo interior se aloja una especie de cilindro móvil. La parte fija se llama ESTATOR o INDUCIDO y es lo que se ve, la parte interna es el ROTOR o INDUCTOR, que está conectado al motor y da vueltas porque este le trasmite su rotación.

El campo magnético se provoca en la parte llamada ROTOR e induce el voltaje que comentábamos antes en los conductores que forman el ESTATOR. De forma que en los terminales de estos conductores podrás conseguir una tensión, 230 V, 400 V o la que quieras, para conectar los aparatos eléctricos que desees.

Es importante distinguir entre alternadores síncronos y asíncronos. Sin entrar en detalles técnicos, será suficiente con saber que los grupos electrógenos emplean los síncronos. Los alternadores asíncronos se usan para otras aplicaciones, sobre todo en generación fija de potencia elevada conectada a la red eléctrica como generadores eólicos o hidroeléctricos.

Los alternadores síncronos para grupos electrógenos son máquinas muy eficientes. Su rendimiento varía desde un mínimo del 80 % en los más pequeños hasta alcanzar un 97 % en los de mayor potencia.

A continuación, te voy a hablar en detalle de las características más importantes de un alternador para grupo electrógeno.

Características de un alternador para grupo electrógeno

El rotor

El rotor es el conjunto de las partes que conectadas al motor diésel, rotan en el interior del alternador generando un campo magnético.

Está compuesto por un eje mecánico sobre el que están fijados diversos bobinados de cobre. El tipo y el número de bobinados determinan el número de polos del alternador, que es una característica muy importante, porque establece la frecuencia del suministro eléctrico a un dado régimen de revoluciones de motor. Cada bobinado tiene dos polos.

Por ejemplo:

Girando el motor a 1500 Revoluciones por minuto y teniendo 4 polos (2 bobinados) obtendremos una frecuencia eléctrica de 50Hz. Girando el motor a 1800RPM la frecuencia será de 60Hz.

Las RPM y la frecuencia están relacionadas según la fórmula -tranquilo, es la única fórmula del post 🙂

RPM= 60 * frecuencia / pares de polos

alternador para grupo electrógeno

¿Y el campo magnético, de dónde viene?

Para generar el campo magnético en el rotor se le debe de suministrar una corriente eléctrica denominada EXCITACIÓN, alternativamente se pueden usar imanes permanentes. Los alternadores de imanes permanentes son más costosos y de construcción más compleja.

Existen muchas formas de excitar una máquina síncrona, sin embargo, solo te voy a contar las que realmente se usan hoy en día en grupos electrógenos.

A continuación expongo dos tipos de excitación:

Sin escobillas (Brushless) con puente de diodos: la alimentación se toma directamente desde el mismo rotor, bien a través de un bobinado auxiliar, bien a través de un mini-alternador montado en el mismo. Esto permite que no haya necesidad de conexión eléctrica entre el mismo rotor y el estator, antiguamente sí existía esta necesidad  y por ello se empleaban escobillas.

Compound: la alimentación se consigue a través de un transformador conectado a la tensión de salida del mismo alternador. Se trata de un transformador especial pues controla tanto voltaje como corriente con dos devanados distintos.

El estator

El estator es el conjunto de partes que constituyen el exterior del alternador y están fijas mientras el rotor da vueltas.

También está formado por una estructura metálica y una serie de bobinados de cobre. A las extremidades de estos bobinados tendremos el voltaje inducido por el campo magnético del rotor.

El bobinado se realiza enrollando un hilo de cobre aislado entorno a una estructura metálica, cada giro es una espira. Una vez terminado el bobinado, se impregna en resinas especiales.

La cantidad de bobinados, el número de espiras y su disposición física, determinan la tensión de salida, mientras que la frecuencia solo depende del número de revoluciones del motor principal y del rotor. Por ellos todos los fabricantes disponen de distintos tipos de bobinado que identifican con códigos específicos. El que proporciona 400 Vac y 50 Hz trifásico con neutro es el más común pero también hay más configuraciones como monofásicos, con neutro, sin neutro, bifásicos, y más tensiones como 380 V, 600 V o 690 V entre otras. Sin hablar de los de media tensión… ¡Ya Paro!

Los bobinados se identifican por su disposición y el número de terminales.

Hay bobinados ESTRELLA, DOBLE ESTRELLA, TRIÁNGULO, DOBLE TRIANGULO, ZIG-ZAG y más.  Dependiendo de la configuración deseada tienen 6 bornes o 12 bornes. Es decir, 6 puntas para 3 bobinas, o 12 puntas para 6 bobinas.

Muchos son los datos característicos de los alternadores desde el punto de vista eléctricos, aquí solo mencionaré algunos.

La corriente de corto circuito y el conjunto de las reactancias intrínsecas de la máquina eléctrica (Z transitoria directa e indirecta, Z subtransitoria directa e indirecta, por ejemplo). Estos valores dependen de las características mecánicas constructivas y del diseño y son parámetros fundamentales para la instalación del equipo. Son necesario para realizar los cálculos de ingeniería a la hora de conectar el grupo electrógeno a una red eléctrica.

De hecho, están definidos por los Grid Codes porque si no se respetan ciertos baremos, la máquina no sería compatible con la red eléctrica y esto podría generar serios daños y cortes de suministro.

La clase de aislamiento es otro aspecto a tener en cuenta. Para grupos electrógenos solemos hablar de clase H aunque se utilicen también F y B en algunos casos.

Este parámetro indica la calidad de la impregnación de los bobinados -la capacidad del aislamiento entre un conductor y otro-. Por ejemplo, ‘Aislamiento clase H’ quiere decir que los devanados están preparados para calentarse hasta 165 ºC cuando la temperatura ambiente es de 40 ºC.

Sin embargo, puede ser necesario el aislamiento clase H y funcionamiento ser de clase F. Esto significa que, aunque el bobinado esté preparado para trabajar hasta 165 ºC cuando la temperatura ambiente es de 40 ºC, nosotros lo limitaremos a 145 ºC.

En resumen:

ALTERNADOR PARA GRUPO ELECTRÓGENO

Valores de temperatura por clase de aislamiento.

El Automatic Voltage Regulator -AVR- es el dispositivo que regula la salida de tensión y que se encarga de mantenerla controlada en todas las condiciones de carga.

Puede funcionar de dos formas: isócrona -tensión siempre constante- o droop -hay una diferencia controlada entre plena carga y vacío-, según esté configurado el sistema. Ampliaremos este aspecto cuando tratemos el paralelo.

El AVR puede ser digital o analógico y dialogar o no con otros dispositivos del sistema. Importante destacar que según el tipo de carga y el grado de precisión que necesites, podrás optar por uno que monitoriza al mismo tiempo todas las fases del circuito o solo una. La precisión de la regulación suele estar entre un 0,5 % y 1 %, dependiendo de la calidad del regulador.

¿Todavía más?

El sistema de refrigeración es normalmente de aire, pero también puede ser agua con circuitos cerrado. La refrigeración por agua se prefiere en ambientes con contaminación en el aire, riesgos químicos o de explosión.

La distorsión armónica -THD- en la línea del suministro que dependerá de la carga pero también del alternador y de sus reactancias intrínsecas vistas arriba.

Las conexiones del alternador se realizan por la caja puesta encima del mismo. Suele ser una caja sencilla con una serie de bornes y barras en su interior donde se pueden atornillar los cables.

Accesorios de un alternador para grupo electrógeno

Entre los accesorios más importantes, se debe recordar a los sensores de temperatura de los devanados los cuales cumplen la función de monitorear que no haya un excesivo calor que pueda dañar el aislamiento y provocar un cortocircuito.

Otros sensores son los de temperatura de cojinetes, especialmente importantes en aplicación de suministro continuo, distintas cajas de conexión especial y adaptadores mecánicos para el acoplamiento al motor.

El PMG, o generador de imanes permanentes, sirve para separar la alimentación de la excitación y suministro eléctrico principal. Es especialmente útil cuando se suministran equipos electrónicos que inducen elevadas distorsiones armónicas en la línea de alimentación.

Para saber más

Mucho más se podría decir sobre los alternadores para grupo electrógeno pero no se pretende aquí entrar en detalles técnicos y aspectos de ingeniería.

No obstante, si te gusta la física puedes consultar la Ley de Faraday de inducción electromagnética; si tienes deseos de aprender más te recomiendo comenzar por esteeste otro artículos de Wikipedia; y si no se te ha quedado claro qué son las escobillas puedes averiguarlo aquí.

Los Grid Codes en Europa están regulados  por la Comisión Europea y definidos por un comité de expertos. Puedes consultarlos aquí Europa.eu/Electricity Network Codes.

Por último, te recomiendo visitar los sitios web de fabricantes como Stamford-avk.comMarelli motori.comMeccalte.com. Por nombrar algunos europeos.

Photo Credit Wikipedia y fotos proprias.

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como calcular el precio de un producto

Al igual que otras máquinas, por ejemplo, tu propio coche, un grupo electrógeno necesita de combustible y de mantenimiento para funcionar.

Generalmente, no se suele dar mucha importancia a este aspecto, sobre todo cuando el generador trabaja pocas horas al año.  Sin embargo, si hablamos de grupos electrógenos que suministran energía durante un número importante de horas por semana, mes o año, el gasto de operación -mantenimiento y combustible- es importante.

Pero ¿cómo se calcula el consumo de un grupo electrógeno?

Imagina un generador de 100 kVA, apto para una urbanización, una industria mediana, o un bombeo para riego; esta máquina consume un promedio de 16 litros de gasóleo por hora al 80% de su carga, según los datos del fabricante. Si trabaja 10 horas por día, 5 días por semana, 50 semanas por año, estamos hablando de un total de 10 x 5 x 50 = 2.500 horas.

Multiplícalas por el consumo de 16 lt/h: 2.500 x 16 = 40.000 litros.

Aunque contemos con gasóleo a precio subvencionado, en España podríamos estar en torno a un gasto de entre 25 y 30.000 € por año.

¡40.000 LITROS y 30.000 EUROS, una barbaridad!

¿Qué es el OPEX o gasto de operación?

consumo de un grupo electrógenoPara identificar el gasto de operación de un grupo electrógeno, también se utiliza el término OPEX del inglés OPerational EXpenses, y el mismo, es un parámetro muy importante cuando hablamos de generadores que acumulan muchas horas de trabajo.

Si bien es cierto que el mayor gasto operativo es el combustible, hay otros aspectos que debemos tener en cuenta al tratar el gasto de operación.

El OPEX abarca tanto los desembolsos directos para combustible y aceite como los gastos de mantenimiento ordinario y extraordinario.

El mantenimiento ordinario es el que nos recomienda el fabricante de cualquier equipo: sustitución periódica de filtros, correas, aceite y otros componentes sujetos a usura como bridas y juntas.

El mantenimiento extraordinario es el que nos vemos obligados a hacer y no es previsible: roturas, fallos, accidentes o calamidades naturales que dañan el equipo.

El gasto de mantenimiento total será la suma de las piezas y de la mano de obra necesaria para realizar las tareas ordinarias y extraordinarias.

¿Cómo reducir el consumo de un grupo electrógeno?

Comenzando por la tarea más compleja: analizar lo que podemos hacer para reducir el gasto y optimizar la operación. El consumo de combustible está relacionado con algunos aspectos que hay que tener en cuenta:

  • La temperatura y las condiciones ambientales.
  • La tecnología de inyección del motor.
  • El porcentaje de carga.
  • Los niveles de emisiones de gases contaminantes que el motor cumple.
  • La calidad del combustible.

Temperatura y condiciones ambientales

Los valores de consumo de combustible declarados por los fabricantes se prueban y certifican en condiciones muy concretas indicadas por las normas aplicables;  en este caso, la ISO 3046 marca una temperatura ambiente de 25°C y una presión atmosférica de 100 kPa.

Cuando operamos el generador en condiciones ambientales distintas a las indicadas, especialmente cuando las temperaturas son muy bajas, el consumo se ve afectado y puede aumentar de forma considerable.

Por ello, es aconsejable instalar el grupo electrógeno en un sitio resguardado (caseta o techado) y mantener el espacio limpio y en buenas condiciones.

La tecnología de inyección del motor

Este aspecto ha evolucionado mucho en las últimas dos décadas y ha permitido reducir el consumo de los motores. Resulta evidente que un motor de última generación es más costoso que uno de tecnología más antigua, pero si pensamos usarlo para aplicaciones que requieren muchas horas de trabajo la inversión será justificada.

El ahorro en el gasto de combustible puede alcanzar el 5% y en algunos casos hasta el 10%,  con excepciones donde esta condición no se verifica.

¿Qué regla sería aplicable si no hubiese excepciones?

Si sabes que tu generador trabajará muchas horas, es aconsejable elegir un motor optimizado para un consumo reducido. De esta forma, aunque requiera una inversión inicial mayor, resultará conveniente a largo plazo ofreciendo un mayor beneficio en la reducción de los gastos de operación.

El porcentaje de carga

Este aspecto es importante para poder aprovechar de forma óptima el generador.

El consumo de un motor no se mide solo en litros de combustible quemados por hora, sino también en gramos de combustibles quemados por kWh generado. Sin entrar en detalles técnicos, baste saber que gracias al segundo podemos medir la diferencia de consumo proporcional entre baja carga y máxima carga.

Es decir, cuando un motor trabaja con baja carga consume más que cuando trabaja a plena carga con relación a la potencia que genera.

Este concepto debe servir para: primero, elegir un motor sin que le sobre demasiada potencia respecto al uso que le quieras dar; segundo, utilizarlo siempre a la máxima carga posible teniendo en cuenta el promedio admitido por el fabricante.

¡De esta forma ahorrarás combustible!

Los niveles de emisiones de gases contaminantes

En algunos países y para ciertas aplicaciones, los grupos electrógenos también deben cumplir con ciertas normativas sobre los gases de escape contaminantes.

Debes saber que el mismo motor en su versión que no cumple las emisiones puede tener un consumo inferior a cuando sí las cumple.

Esto se debe a las distintas temperaturas de funcionamiento y a los tiempos de inyección que en el primer caso, se ajustan para una mejor eficiencia y en el segundo, para limitar la formación de gases y materias contaminantes.

La calidad del combustible

Un combustible de mala calidad influye sobre el consumo por dos razones principales: porque el poder calorífico podría ser inferior al marcado por las normativas de referencia y porque podría haber otros componentes como agua, algas, suciedad, que afectarían a la combustión y sobre todo la vida del motor.

No te la juegues y usa siempre gasóleo de calidad, o te arriesgas a tener problemas muy serios en el grupo electrógeno.

consumo de un grupo electrógeno

Otras claves para presupuestos ajustados

Todo lo antes expuesto, tiene un efecto directo en el consumo de combustible, pero también otro en el mantenimiento del motor.

Gasóleo sucio o trabajo a cargas bajas deterioran el motor y hacen que los mantenimientos se multipliquen. Y el desembolso también.

La buena noticia es que si cuidamos los aspectos comentados y aplicamos algunas ideas más, podremos controlar el gasto de mantenimiento y en algunos casos hasta reducirlo.

Mantenimiento predictivo y adaptativo

Es recomendable seguir al pie de la letra las recomendaciones del fabricante sobre mantenimiento y acordar con él, cuando posible, alguna estrategia para adaptarlo a las condiciones reales de trabajo.

Si el generador está instalado correctamente y en un ambiente limpio, probablemente los filtros de aire puedan durar más que las horas teóricamente  recomendadas.

Antes de cambiarlos, haz una prueba de contrapresión o instala indicadores que te avisen cuando es realmente el tiempo de reemplazarlos. Es posible  hacer lo mismo con los filtros de gasóleo y aceite; si se usan fluidos de buena calidad, te podrás plantear el montar sensores de contrapresión y esperar a que los filtros estén realmente obstruidos.

Incluso para el aceite, sobre todo en motores que utilizan mucho, es recomendable realizar un muestreo en lugar de cambiarlo periódicamente. Los aceites de buena calidad pueden tener durabilidad sorprendente.

Mezcla con combustibles gaseosos

Es una solución algo compleja pero efectiva para quien dispone de gas natural, GPL o biogás. Se trata de mezclar el aire de combustión con una cantidad controlada de gas para que contribuya en la combustión y permita ahorrar gasóleo .

Hay soluciones en el mercado que permiten realizar esta instalación y con rendimientos muy bueno. Estos sistemas se llaman comúnmente Bi-Fuel.

Hibridación y almacenamiento de energía

Lo más reciente es la integración o hibridación, de grupos electrógenos con fuentes renovables (solar o eólico) y/o baterías para almacenar la energía cuando ésta sea más económica de producir.

Con estos sistemas se consiguen, entre otras, tres principales ventajas: mantener el grupo electrógeno a su carga óptima ya que las baterías se encargan de suministrar potencia cuando el consumo eléctrico es bajo; aprovechar fuentes a coste cero y mantener la producción con gasóleo para cuando la renovable no está disponible; así como, bajar las horas de trabajo del generador reduciendo el consumo y el gasto de mantenimiento debido a usura.

Si bien es cierto, que este sistema es costoso de realizar, tiene plazos de retorno de inversión interesantes que, en muchos casos, quedan por debajo de los 5 años.

Para saber más

Para completar la información de este post, te recomiendo pasar por otros artículos relacionados con el tema tratado: Motor para grupo electrógeno¿Cómo se hace el mantenimiento de un grupo electrógeno?, Directiva EU 2016/1628 para maquinas móviles no de carretera,

Por otro lado, solo como información (ni tengo beneficios por señalarte estas empresas, ni las considero mejores o peores que otras en el mercado) te dejo un par de enlaces a empresas que realizan sistemas Bi-FuelAltronic Inc es norteamericana, Comap es europea.

 

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refrigeración grupo electrogéno

¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona el radiador de tu coche? Esa caja que solo recuerdas cuando se rompe y la manecilla del salpicadero se vuelve loca.

Tengo el placer de tener en el blog a un experto en refrigeración industrial, Donato Mastrobono, que durante veinte años ha estado luchando con motores y generadores para que puedan trabajar en situaciones realmente difíciles.

En este artículo, D. Mastrobono nos cuenta un caso concreto, en el mismo explicará las principales características de un radiador para grupo electrógeno y las diferencias entre éste y el resto del sistema de refrigeración.

¿Radiador equivocado? o no…

refrigeración grupo electrogénoHace algún tiempo tuve la oportunidad de trabajar en una aplicación bautizada ‘Genset 1000’. Era un sistema en contenedor con dos compartimentos completamente separados entre ellos: uno para el radiador y otro para el motor.

En sí mismo es una solución brillante, ya que permite aislar los dos sistemas térmicos y tratarlos con soluciones dedicadas para optimizar el rendimiento al máximo.

El radiador principal fue diseñado con dos circuitos adyacentes (agua + intercooler) y se instaló en la pared del container. El enfriamiento de la masa radiante se consiguió con dos ventiladores en el techo y regulados por un variador de velocidad.

El compartimiento del motor se enfriaba con dos pequeños ventiladores independientes.

Todo estaba dimensionado para una temperatura ambiente de trabajo de 50 °C.

Ni siquiera era la primera vez que realizaba instalaciones de este tipo, así que todo parecía perfecto y listo para su uso. Sin embargo, durante las pruebas surgió un problema de sobrecalentamiento. Y con una temperatura ambiente de tan solo 25 °C.

Hicimos más tests: puertas abiertas, puertas cerradas, desviación del flujo de aire en el container, y otros cambios en los circuitos. Pero nada.

Algunos pensaron que el problema se debía a un flujo insuficiente de aire al radiador, o que el radiador era demasiado pequeño. Hasta se planteó que ese tipo de solución no fuese compatible con el motor usado.

“El radiador no funciona”, insistió un colega. Sin embargo, esta teoría no me convenció en absoluto.

¡Todas estas hipótesis estaban equivocadas!

¡Inmediatamente me di cuenta de que el problema no era el radiador, sino la temperatura en el compartimento del motor! La solución que propuse fue aspirar el aire de combustión directamente del exterior y no del compartimento del motor del contenedor. Logramos reposicionar los filtros y los conductos de succión.

Dejé que los técnicos hicieran los cambios necesarios y solo al día siguiente pude probar la nueva configuración de las tomas de aire.

Con el asombro de muchos, la situación cambió completamente: ¡el radiador tenía un rendimiento excelente y el sistema funcionaba correctamente!

La solución en pocas palabras

El criterio de dimensionamiento, que debe ser infalible, confirmaba con certeza la bondad del radiador.

El flujo de aire fue confirmado por las mediciones realizadas y también por los datos de dimensionamiento del radiador.

Excluido, por lo tanto, el sobrecalentamiento del radiador, las anomalías detectadas llevaron de vuelta al compartimento del motor: la temperatura alcanzó 70 °C con 25 °C de temperatura ambiente. Esto se debía a un flujo de aire insuficiente para la eliminación de la pérdida de calor por irradiación

Mi hipótesis fue confirmada: las anomalías en el compartimento del motor causaron un mal funcionamiento del radiador.

De hecho, el motor aspiraba aire de combustión a una temperatura de 70 °C a los filtros. Esto generaba un fuerte derating y una importante crisis del balance térmico del motor.

Supuse que tomar aire de combustión desde el exterior hubiera evitado este problema. Además, para reducir aún más la temperatura en el compartimento del motor aconsejé revisar la trayectoria del aire en la entrada del container (la aspiración estaba solo en un lado, opuesto a los filtros de aire), y realizar un orificio de unos pocos centímetros de diámetro para ayudar a los pequeños ventiladores a enfriar mejor el compartimento del motor. Este orificio estaba en la pared de separación entre compartimentos.

Resultado: reducción de la temperatura del aire del motor, radiador con un rendimiento óptimo hasta 50 °C ambiente. Se confirmó que el sistema era correcto.

Entonces, ¿el radiador solo no es suficiente?

El radiador es una parte importante del circuito de refrigeración del motor, pero no la única.

El sistema está formado por un circuito de enfriamiento dentro del motor atravesado por el fluido refrigerante, que lleva el calor a un radiador que a su vez evacua este calor al ambiente exterior utilizando el flujo de aire forzado por el ventilador.

Un elemento más es la válvula termostática, que regula la cantidad de calor intercambiado entre el motor y el radiador en función de las condiciones de funcionamiento.

Por lo tanto, es importante comprender que el radiador es una parte del circuito de refrigeración, y se debe prestar mucha atención a todos los aspectos, parámetros y datos tomados que giran alrededor del sistema en su conjunto.

Comenzando por el aire de combustión que entra a los filtros del motor, pasando por el flujo hacia los ventiladores del radiador, concluyendo con el resto de los fluidos: refrigerante, aceite del motor, retorno del combustible diésel, gases de escape.

Todos los parámetros, temperaturas y presiones deben estar dentro del estándar establecido por el fabricante del motor para garantizar el correcto funcionamiento de todo el sistema, incluido el circuito de refrigeración.

El análisis de este caso nos ayuda a analizar algunos aspectos:

  • La necesidad de evaluar en la fase de diseño la diferencia de rendimiento entre un radiador acoplado al motor y uno separado.
  • La importancia del cálculo correcto del flujo de aire mínimo para garantizar la eliminación de las potencias térmicas en juego.
  • La necesidad de tener un ajuste individual de la velocidad y la potencia del ventilador.
  • La importancia de la temperatura del aire para el ventilador y los riesgos asociados con el uso de ventiladores eléctricos.
  • La necesidad de llevar a cabo una prueba térmica que, incluso para un grupo destinado a 50 °C de temperatura ambiente, se puede lograr a condiciones normales.

Una recomendación: ¿radiador acoplado al motor o separado?

El radiador mecánico colocado frente al motor aprovecha el flujo de aire movido por un ventilador accionado por un conjunto de transmisión mecánica acoplada al eje del motor.

Esto es, por lo general, capaz de disipar el calor del circuito de refrigeración primario y también el calor desarrollado por la irradiación de alternador y motor.

El radiador remoto, ya sea horizontal o vertical, puede separarse del motor y relegarse a compartimentos especiales. En este caso, se necesitan ventiladores adicionales para eliminar las potencias térmicas irradiadas por el alternador y el motor.

¿Cómo dimensionar estos ventiladores? ¿Cuáles son los caudales mínimos?

Los datos de cálculo para los balances térmicos son proporcionados, por regla general, por el fabricante del motor. Pero no son suficientes, es importante contar con la experiencia de un experto de radiadores que sabe cuáles son las diferencias y peculiaridades de cada motor y cada circuito.

Desde mi experiencia, he podido confirmar que conocer los valores característicos de los motores es esencial para garantizar la fiabilidad del sistema.

Por lo general, los datos necesarios son:

  • Calor total a disipar;
  • densidad del aire a una temperatura de referencia;
  • Característica constante de K;
  • Diferencia de temperatura entre el ambiente y el aire en el ventilador, aguas abajo de la unidad del motor + alternador. Usualmente entre 5 y 10 °C.

Usando estos valores y aplicando las fórmulas apropiadas, se determinan las características térmicas y mecánicas de los radiadores y del sistema de enfriamiento completo.

En conclusión…

Permiteme dar un consejo a los que necesitan usar un radiador para el grupo electrógeno:

Siempre compara los datos provistos por el radiador con los datos característicos del motor.

Pide ayuda a un profesional, alguien bien informado y con experiencia específica, que pueda evaluar la bondad del sistema de enfriamiento.

Especialmente cuando se trata de aplicaciones especiales, este paso es esencial para evitar problemas serios en sito y para garantizar una experiencia satisfactoria al usuario final.

refrigeración grupo electrogéno

Donato Mastrobono es un experto en refrigeración industrial con 20 años de experiencia en Grupos electrógenos. Nacido en Apulia (Italia), se gradúa en Ingeniería Industrial especializándose en mecánica. Deja los estudios de Ingeniería Superior para enfocarse en las oportunidades profesionales que se le ofrecen en los años siguientes. Comienza su carrera como responsable de operación del generador de vapor en el centro estratégico de Enichem en Ferrara; de allí se traslada a Verona, donde entra en contacto con el sector del grupo electrógeno. Aquí comienza su experiencia en una importante empresa de referencia en el diseño y suministro de sistemas de refrigeración para generadores industriales: Tecno Group SRL. Durante los 12 años siguientes, adquiere sólidas habilidades de diseño, pero también de gestión y comerciales. En 2014 inicia una carrera, primero como consultor  y luego como emprendedor. La trayectoria de Donato Mastrobono evoluciona hoy, en nuevas oportunidades profesionales con las principales empresas de refrigeración industrial.

Vive en Verona desde 2002,  y esta casado con Emilia, con quien tiene dos hijos: Lorenzo y Emma.

Photo Credit Donato Mastrobono

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motor grupo electrogeno

Motor para grupo electrógeno

Seguro que sabes muy bien lo que es un motor diésel y que los hay para coches, camiones y muchas otras  aplicaciones más.

Sin embargo, un motor para grupo electrógeno es algo distinto, lo más importante es que trabaja a velocidad fija, pero no es lo único.

Vamos a aprender a continuación cómo funciona un motor y cuáles son las peculiaridades de un motor para generador.

¿Qué sabes de un motor para generador?

El motor diésel es una máquina que quema combustible y convierte energía térmica en energía mecánica, ésta a su vez se convierte en eléctrica por el alternador.

Combustible ⇒ energía térmica ⇒ energía mecánica ⇒ electricidad

Los motores diésel de 4 tiempos se conocen sobre todo por su popularidad en el sector de la automoción, sin embargo, tienen muchas aplicaciones más como la náutica deportiva o comercial, ferrocarril y por supuesto, la generación eléctrica.

motor grupo electrogeno

A nivel constructivo para grupo electrógeno, la configuración más común en pequeña y mediana potencia es la configuración en línea. La configuración en V es frecuente en motores de mayor potencia, aunque haya excepciones.

Destacar que en todas las potencias se recurre abundantemente a la sobrealimentación, es decir, montan un turbo para poder entregar mayor potencia con la misma cilindrada.

A continuación, expongo en detalle las características más importantes de un motor para grupo electrógeno:

  1. El tipo de combustible empleado puede ser:
    1. Gasolina o Diésel.
    2. Gas Natural o gas licuado del petróleo (GLP).
    3. Combustibles especiales con Jet (JP8), Aceite Pesado (HFO).
    4. Bio-combustibles como Biodiesel o Biogas.
  2. El régimen de rotación o velocidad:
    1. 1500 o 3000 RPM para generación a 50Hz.
    2. 1800 o 3600 RPM para generación a 60Hz.
    3. Otros regímenes menos comunes como 720, 1000 RPM empleados en motores de potencia elevada.
  3. El tipo de aplicación, Ref. ISO 8528:
    1. Potencia Principal (PRIME).
    2. Potencia Continua (CONTINUOUS).
    3. Potencia de Emergencia (STAND-BY).
  4. Sistema de refrigeración:
    1. Agua o Aire.
    2. Radiador mecánico o eléctrico.
    3. Radiador acoplado o remoto.
    4. Torres de refrigeración.
  5. Tipo de inyección:
    1. Directa o Indirecta.
    2. Inyector bomba.
    3. Bomba inyectora.
    4. Common-rail.
  6. Tipo de Aspiración:
    1. Natural, Turbo o Turbo Posrefrigerado.

Un poco de historia…

Rudolf Diésel deposita en Berlín en 1892 la patente # 67207, pero solo 44 años después, en 1936 se inicia la producción de motores para coches. Será Mercedes Benz quien utiliza este motor para automóviles en grandes series.

Características de un motor para grupo electrógeno

El Combustible

En generación eléctrica el diésel es sin duda el combustible más común, pero también se emplean otros tipos de combustibles.

Veámoslos.

La gasolina sirve sobre todo para generadores de potencia pequeña hasta los 5 kw. Tiene la ventaja que los motores son más económicos y el mantenimiento es más sencillo. Puede ser una buena opción para bricolaje o camping.

El gas natural y LPG se emplean sobre todo en plantas de generación estacionarias y de cogeneración.

El JP8/JET (¡Sí! El de los aviones), lo suelen usar los militares para poder aprovechar las reservas almacenadas en los aeropuertos. En caso de conflicto, es un requisito importante.

Aceites de origen vegetal como el biodiésel se abren camino para casos de generación continuada, pero siguen siendo necesarias algunas adaptaciones al motor para poder garantizar una cierta durabilidad. Estos combustibles suelen ser más agresivos y también requieren un mayor mantenimiento.

El aceite pesado HFO se usa exclusivamente en plantas de generación de potencia elevada, requiere de un sistema de pretratamiento complejo y costoso, aunque el precio del combustible en si sea menor que el diésel u otras opciones.

motor grupo electrogeno

El ciclo diésel

El funcionamiento del motor diésel se basa en el concepto de que un gas comprimido se calienta. El motor aprovecha esta propiedad y comprime aire a valores tan altos, que ocasiona que el combustible inyectado se encienda espontáneamente.

Esto pasa porque el aire presente durante la compresión alcanza una temperatura superior a la temperatura de encendido del diésel. Por lo tanto, se define ‘encendido espontáneo’, mientras que la gasolina o el gas necesitan un encendido controlado por bujías.

El régimen de rotación o velocidad

El régimen de 1500 Revoluciones por minuto RPM es el más común para generar corriente a 50Hz, 1800RPM corresponden a 60Hz.

También encontramos 3000/3600RPM para motores pequeños de diésel y gasolina. Esto tiene la ventaja de reducir coste y tamaño de motor, pero también reduce la vida útil del mismo.

Para plantas de generación se usan motores de media o baja rotación como 720 o 1000 RPM que reducen los consumos y extienden hasta el doble la vida útil.

La regulación de velocidad se delega a un sistema de control independiente. Puede ser un control mecánico que actúa por masas e inercias, o un sistema electrónico. Dentro de los sistemas electrónicos tenemos varias opciones.

Controladores que actúan sobre levas que simplemente ‘meten’ más o menos gasoil por medio de un actuador y una bomba en línea, o sistemas totalmente electrónicos como el Common-rail.

En los modernos motores Common-rail, la velocidad se regula con un módulo electrónico. Se llaman ECM -Engine Control Module- o ECU – Engine Control Unit- y son pequeños ordenadores que miden todos los paramentos de funcionamiento del motor, a la vez que establecen cuándo y cuánto combustible vaporizar en los cilindros.

La cantidad de combustible se define por mapas.

Los mapas, simplificando, son tablas en las que tras oportunas pruebas, están establecidas las cantidades exactas de combustible en función del esfuerzo y las revoluciones. En un mismo motor podemos tener mapas para calibrar más o menos potencia y más o menos contaminación.

El tipo de aplicación. ISO 8528

Todo grupo electrógeno se puede dimensionar para trabajar en regímenes distintos: Potencia Principal (PRIME); Potencia Continua (COP); Potencia de Emergencia (LTP y ESP).

Cuando empleamos un motor diésel disponemos de cierta cantidad de potencia. Dependiendo de las variaciones de intensidad y la duración del esfuerzo, determinaremos su vida útil.

Por ello, aunque se trate del mismo equipo tenemos distintas formas de medir la potencia. Para profundizar este tema te remito a otra entrada del blog Gensets para dummies/La potencia de un grupo electroógeno donde se explica detenidamente la diferencia entre las distintas definiciones de potencia.

Sistema de refrigeración

La refrigeración de un motor para grupo electrógeno se puede hacer de varias formas: a través de un radiador, una torre de refrigeración o un intercambiador de placas.

El radiador es el más común.

Se trata de un sistema a circuito cerrado en el que un fluido (agua o agua más glicol) pasa a través de una masa radiante que puede ser de cobre o de aluminio. El radiador puede ser vertical u horizontal, acoplado al motor o separado.

La ventilación es forzada y se hace con un ventilador directamente acoplado al motor, montado sobre poleas y conectado al cigüeñal con correas, o separado y conectado a un motor eléctrico alimentado por el alternador.

El material y tamaño de la masa radiante, la dimensión, el perfil de aspas del ventilador, la potencia y el número de revoluciones, determinan el poder de refrigeración.

Para verificar la refrigeración máxima se suele realizar una prueba ATB.  La prueba ATB (Air To Boil) permite averiguar a qué temperatura el motor se calienta y nos confirma si el sistema de refrigeración está correctamente dimensionado.

Para saber más sobre las pruebas ATB puedes consultar este post Gensets para dummies/Pruebas de un grupo electrógeno

Las torres de refrigeración, son sistemas de refrigeración a circuito abierto donde una pequeña parte del agua evapora y en ese proceso se lleva el calor del motor. Tienen el inconveniente de necesitar mantenimiento y un continuo tratamiento del agua para evitar la aparición de hongos y bacterias. También hay que tener en cuenta que hay un desgaste de agua continuo.

En los casos donde no es posible instalar un radiador a una distancia razonable del motor, un generador instalado en un sótano por ejemplo, se recurre a intercambiadores de placas.

Estos nos permiten crear circuitos secundarios fáciles de llevar hasta la azotea o el techo. Este sistema necesita de una ingeniería más detallada y hay que tener mucho cuidado en el caso de motores con intercooler de tipo aire/aire.

Tipo de inyección

Cuando tenemos inyección indirecta, el gasóleo se inyecta en una precámara de combustión que se encuentra en la cabeza del cilindro. En el inyector solo hay un nebulizador y trabaja a una presión de unos 150 bares. En la pre-cámara hay una bujía eléctrica que calienta las paredes metálicas, así como el gasóleo. La bujía sirve para facilitar el arranque y desminuir el retraso en la combustión reduciendo ruido y estrés mecánico.

La inyección indirecta ha sido la única disponible hasta que se han introducido las bombas de alta presión.

Así nació la inyección directa.

Gracias a las bombas de alta presión se han podido eliminar las precámaras. Se han comenzado a emplear juntos con inyectores o multiinyectores. Estos sistemas tenían inconvenientes debidos a la variabilidad de la presión en función del régimen de rotación.

Se pasó entonces a almacenar combustible presurizado: nace el Common-rail.

También se ha utilizado un sistema, el inyector bomba, donde cada inyector tiene su propia bomba de alta presión.

Hay varios sistemas de inyección directa utilizados en los motores diésel.

Inyección directa significa que el combustible entra directamente en la cámara de combustión (sin precámara). En este caso, el sistema de alimentación debe funcionar a presiones mucho más altas del sistema de inyección indirecta (además, los inyectores suelen tener tres o más orificios, de diámetro más pequeño).

La inyección directa se hace con diferentes tecnologías, la más popular es la llamada Common rail, pero también hay otras como los inyectores-bomba donde en el mismo inyector hay una bomba que presuriza el combustible.

Una cosa importante es que la inyección se reparte en distintas fases: Pre-inyección, comienza la combustión; Inyección, es la combustión principal; Pos-inyección, para ayudar los sistemas de reducción de contaminantes.

Tipo de Aspiración

La aspiración es la introducción de aire en las cámaras de combustión del motor. Cuanta más potencia necesitamos, más aire se debe introducir.

Los motores de aspiración natural o atmosféricos, están limitados por la presión ambiental pues no hay un sistema que fuerce la entrada de aire. Para motores de aspiración natural solo se puede aumentar potencia aumentando la cilindrada.

Para subir potencia pero sin aumentar cilindrada, se puede recurrir a la aspiración forzada. Esta se realiza con turbocompresores que aprovechan el flujo de gases de escape para mover una turbina que comprime el aire en el circuito de aspiración. De esta forma, tendremos más aire en el mismo volumen a una presión mayor.

A niveles extremos, la compresión introduce un problema de sobrecalentamiento del aire que puede causar varios efectos negativos (detonación, autoencendido, eficiencia, entre otros). La solución a este problema es el inter-cooler que refrigera del aire comprimido optimizando la temperatura y densidad del mismo.

En los motores de grupo electrógeno encontramos el inter-cooler Aire/aire que intercambia calor entre el aire comprimido y el aire externo; y el Aire/agua que intercambian calor entre el aire comprimido y un fluido, normalmente agua, que a su vez se refrigera con un radiador.

Otros Aspectos de un motor para grupo electrógeno

Mantenimiento

Para cualquier motor lo más importante son el cambio de aceite y de filtros, aunque son necesarios más ajustes periódicos. Te remito a la entrada sobre mantenimiento que puedes encontrar aquí Gensets para dummies/Mantenimiento de un grupo electrógeno

Impactos de carga

Un impacto de carga es una subida repentina de carga que le aplicamos al motor.

La respuesta del motor depende en gran mayoría de la cilindrada y de la capacidad de reacción del turbo. En el caso de tener dos motores de igual volumen, responderá mejor el que tenga mayor relación de compresión y Presión Media Efectiva.

Sistema de Escape

Los gases de escape se canalizan en una tubería hasta un silencioso. Esto sirve para reducir el ruido que sale por este medio y, dependiendo del nivel de emisiones, hacen también la función de catalizador. Además, podríamos encontrar filtros de partículas o apaga chispas. Todos estos son accesorios que no dependen directamente del motor sino más bien de la aplicación.

Emisiones

El nivel de emisión de gases y otros contaminantes depende del tipo de inyección y de la regulación. Especialmente, el nivel de NOx y de partículas depende en gran medida de los tiempos de la combustión. Cada motor se ha de ajustar para poder reducir al mínimo estas emisiones.

Además, los motores para grupo electrógeno deben de respetar normativas específicas del sector. En concreto, en los EEUU se debe cumplir con los requerimientos de la Environment Protection Agency EPA, mientras que en Europa es la Comisión Europea quien regula este aspecto.

Te remito a un artículo específico sobre emisiones para una información más exhaustiva sobre la normativa europea: Gensets para dummies/Directiva EU 2016/1628.

Motores Switchables

En algunas situaciones muy concretas se hace uso de motores capaces de trabajar tanto a 1500RPM – 50Hz como 1800RPM – 60Hz.

El cambio de régimen de trabajo se hace normalmente a través de un switch conectado al ECU del motor. A nivel mecánico no hay mayor problema, solo a nivel de homologaciones de niveles de emisiones hay que tener cuidado. Un motor podría estar homologado a 50Hz, pero no a 60Hz.

Esta funcionalidad se usa especialmente en puertos, donde los generadores pueden dar servicio tanto a barco europeos como norteamericanos por ejemplos. Dependiendo de las cargas necesitaremos una u otra configuración de suministro.

Condiciones climáticas

El rendimiento del motor siempre se ve influenciado por las condiciones meteorológicas, de hecho, los valores de potencia se refieren a unas condiciones estandarizadas.

Para proporcionar un arranque óptimo, incluso en condiciones adversas, se utilizan dispositivos que preparan el motor. Por ejemplo, el precalentamiento del refrigerante sirve para minimizar los efectos adversos del frío.

Te aconsejo revisar este artículo para obtener más información sobre las condiciones ambientales: Gensets para dummies/Qué grupo electrógeno necesito en alta montana o cuando hace calor

Para saber más

Hemos mencionado la Agencia de protección medioambiental de los EE. UU., puede resultar interesante visitar su sitio web.

Si quieres entender mejor la mecánica del motor, te recomiendo estas páginas muy didácticas y bien organizadas acerca del Motor diésel y del Turbocompresor.

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Portada

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Directiva EU 2016/1628 y grupos electrógenos

Directiva EU 2016/1628 para máquinas móviles no de carretera (Non Road Mobile Machineries)

Las emisiones de gases contaminantes de los grupos electrógenos están reguladas por una directiva específica emitida por la Comisión Europea: Directiva Emisiones para máquinas móviles no de carretera EU 2016/1628 (NRMM).

Premisa

Directiva EU 2016/1628 y grupos electrógenosEn primer lugar, es necesario distinguir entre máquinas de carretera, como coches y camiones y máquinas que no son de carretera (off-road); las últimas no están homologadas para circular en la vía pública, sino que se deberán transportar por medio de otro vehículo.

El grupo electrógeno entra en la categoría de las off-road, junto con máquinas agrícolas, de construcción o de jardinería, por ejemplo.

En segundo lugar, debemos tener en cuenta que la directiva afecta a las máquinas móviles y excluye a las ‘estacionarias’. Esto significa que cualquier grupo para instalaciones fijas y que se transporta e instala una sola vez durante su vida útil, no entra en el campo de aplicación de la directiva. Por lo tanto, sí se ven afectados los grupos electrógenos para construcción o alquiler. De hecho, estos se transportarán a menudo y se instalarán y desinstalarán varias veces.

Un poco de historia

A partir del año 1997, con la publicación de la Directiva EU 97/68 (modificada por EU 2002/88) la Comisión regula los valores de monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC), nitratos (NOx), partículas (PM y PN) presentes en los gases de escape de maquinarias off-road.

Directiva EU 2016/1628

Tabla 1. Niveles de gases contaminantes admitidos por EU 2016/1628 Stage V

Estos valores se han restringido de una manera escalonada en el tiempo mediante la introducción del concepto de Stage (etapa). 2005 fue el año de introducción del Stage 1, el Stage 2 llegó en 2007, en el 2011 entró en vigor el Stage 3A y sigue siendo válido. Sin embargo, en 2016 la Comisión emitió una nueva directiva, la UE 2016/1628, que deroga la anterior y prevé la introducción de una nueva etapa: Stage V desde el 1 de enero del año 2019.

Directiva EU 2016/1628

Tabla 2. Introducción Stage V

Resumiendo...

La nueva Directiva obliga a usar motores Stage V para todos los generadores destinados a alquiler o cualquier otra aplicación móvil (sin instalación fija) a partir del 1 de enero 2019 (1 de enero de 2020 para potencias entre 56 y 130kW). La Directiva permite un período de transición de dos años durante el cual se puede utilizar los motores Stage 3A fabricados antes de la fecha de aplicación de la nueva Directiva.

Otros aspectos de la directiva UE 2016/1628

La directiva UE 2016/1628, que entró en vigor el 1 de enero de 2017, establece los procedimientos que los fabricantes de motores y fabricantes de equipos OEM tendrán que seguir para cumplir con la misma. Además, exige nuevos y más estrictos límites sobre las emisiones e introduce el control del número de partículas y se amplía el campo de aplicación a nuevos segmentos de potencia respecto a la anterior Directiva UE 97/68. La Directiva se complementa con otras tres publicaciones: UE 2017/654, UE 2017/655, UE 2017/656, éste último centrado en el proceso de implementación.

La Directiva UE 2016/1628 regula todos los motores de combustión interna: cualquier sistema de inyección, cualquier combustible, cualquier velocidad de régimen, instalados en máquinas móviles no de carretera. No se aplica a los sectores agrícolas y forestales y para ciertos tipos de máquinas tales como barcos, aviones, coches de carreras y estacionarias.

La máquina estacionaria es cualquier máquina destinada a ser instalada y mantenida en el mismo lugar a lo largo de toda su vida útil y cuya desinstalación debe llevarse a cabo con el auxilio de herramientas. Esta categoría incluye los generadores de emergencia.

LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS DE EMERGENCIA INSTALADOS DE FORMA ESTACIONARIA NO ENTRAN EN EL CAMPO DE APLICACIÓN DE LA DIRECTIVA 2016/1628 EC NRMM.

La Directiva UE 2016/1628 reúne a los motores en diferentes categorías:

  • Uso genérico con potencia de hasta 560kW a velocidad constante (NRE).
  • Potencia mayor de 560kW para grupo electrógeno (NRG).
  • Otros motores de gasolina o para otras aplicaciones (NSR) y NSRh.

Como se ha mencionado, la gran novedad de esta publicación ha sido la inclusión de dos categorías de motores hasta ahora no considerados: aquellos con potencia inferior a 19kW y aquellos con potencia superior a 560kW. Para determinar la inclusión del motor siempre se considera la potencia declarada en condiciones nominales según la norma ISO 14396, normalmente, la potencia principal o Prime.

Motores de transición

La nueva Directiva no permite planes Flex, como ocurrió con la introducción de motores de Etapa 3A, sin embargo, prevé un período transitorio en el que los motores Stage 3A fabricados y colocados en el mercado antes del 31 de diciembre 2018, se pueden montar en una máquina hasta el 30 junio 2020 y distribuir hasta el 31 diciembre 2020 (las fechas cambian en 31 diciembre 2019, 30 junio 2021 y 31 de diciembre 2021, respectivamente, para potencias entre 56 y 130kW).

La tecnología

Los requisitos de estos nuevos motores Stage V son extremadamente restrictivos y obligan a los fabricantes a utilizar sistemas costosos y complejos como los que se usan en los camiones. En los motores de menor potencia (hasta 50kW y 3lt aproximadamente) será suficiente aplicar la tecnología common-rail, la válvula de recirculación de gases de escape EGR y el filtro de partículas DPF. En motores de mayor potencia se deberán utilizar también sistemas catalizadores SCR o DOC y/o turbocompresores de geometría variables VGT. La instalación de estos motores será mucho más compleja que los actuales, debido a la cantidad de componentes y la necesidad (en algunos casos) de depósitos de AdBlue.

El precio del motor podría casi duplicarse, como pasó en los EE.UU. con la introducción de la EPA Tier IV, cuyos requisitos son muy similares a los del Stage V, con la excepción de masa de partículas PM para los que la Comisión es más exigente  respecto al número de partículas PN que la EPA no controla.

Responsabilidad

Es importante señalar, que las responsabilidades a cumplir con la Directiva UE 2016/1628 se distribuyen a lo largo de toda la cadena de suministro mediante la identificación de diversos actores.

El fabricante de motores pondrá en marcha las prácticas de aprobación de tipo, al no hacerlo sus motores no se podrán comercializar a partir del 2019 (2020 para el segmento intermedio).

El OEM, el integrador, debe asegurarse de que los motores han sido aprobados y marcados; además, si los sistemas de post-tratamiento se entregan separados del motor, tiene la responsabilidad de integrarlos y certificar que se siguieron las instrucciones adecuadas.

En el caso de motores fabricados fuera de la UE, el importador debe asumir la responsabilidad de producir la documentación que demuestre la conformidad y hacer que ésta, esté disponible. También debe informar a las autoridades en caso de cualquier posible incumplimiento.

Por último, el distribuidor tendrá que verificar que tanto el fabricante del motor como el importador, hayan cumplido con las prácticas previstas.

Es importante señalar que incluso los motores vendidos como piezas de repuesto, deben cumplir con algunos procedimientos específicos y ser reconocido como tales.

Para saber Más

Por último, dejo alguna información adicional que puede resultar interesante. En Wikipedia encontramos la evolución de la normativa europea sobre emisiones Normativa europea sobre emisiones.

En este enlace encuentras la publicación oficial de Eur-lex.europa.eu mientras que este último es la publicación en el Boe.es que oficializa la Directiva UE 2016/1628 en ámbito español.

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como influyen las condiciones ambientales el funcionamiento

Hasta los grupos electrógenos padecen el calor del verano, pero ¿qué grupo electrógeno necesito en alta montaña o donde hace calor? y ¿qué podemos hacer para prevenir los efectos ambientales?

Los efectos de la altitud y de la temperatura

Si piensas en aquella vez que fuiste al Pirineo, te acordarás de lo difícil que es andar en alta montaña: cuanto más subes, más cuesta caminar, hablar y cualquier tarea se hace complicada.

Los alpinistas expertos conocen este fenómeno como “mal de montaña” y se verifica a partir de los 2400 metros sobre el nivel del mar. A esta altitud hay menos oxígeno en el aire, y es por ello que nuestro cuerpo se ve afectado y se produce una baja en nuestra capacidad de hacer esfuerzos.

como influyen las condiciones ambientales el funcionamiento

En el aire que normalmente respiramos hay alrededor del 20 % de oxígeno, el resto es en su mayoría nitrógeno y una pequeña parte de otros gases. Esta proporción no varía con la altitud,  lo que sí varía, es la cantidad de aire presente.

Es decir, al nivel del mar hay más oxígeno porque hay más aire disponible, mientras que en alta montaña hay menos aire y por lo tanto menos oxígeno. Si el aire fuera visible como la niebla, ésta sería espesa al nivel del mar, como para no ver a más de un metro, y muy suave en montaña, como para ver lejos. La proporción en la composición del aire se mantiene, es la cantidad en su conjunto lo que varía. Esta variación de cantidad es lo que nos afecta.

También una elevada temperatura del aire afecta al rendimiento de los motores, pues modifica las condiciones de funcionamiento. El motor diésel, que necesita condiciones muy concretas tanto para la combustión como para la refrigeración, se ve afectado por la variación de temperatura, no puede optimizar el funcionamiento y genera menos potencia.

Las condiciones ideales

Hay casos en los que el grupo electrógeno tiene que trabajar en condiciones ambientales muy lejanas de las que consideramos óptimas para su funcionamiento. Los fabricantes de motores declaran un valor de potencia a los 25ºC de temperatura y 400 metros de altitud. La potencia, sin embargo, se suele mantener hasta los 40ºC de temperatura y los 1000 metros de altitud. Superados estos límites, el funcionamiento puede verse afectado.

Cuando sea indispensable que el genset trabaje en estas condiciones ambientales, deberás consultar al fabricante por si aplica alguna pérdida de potencia, en este caso, te aconsejarán un equipo de mayor potencia nominal.

El frío, el calor y la humedad afectan al generador también en otros aspectos. Debes conocerlos para poder tenerlos en cuenta antes de comprar tu próximo grupo electrógeno.

Si el generador pasa mucho tiempo parado y lo quieres para funcionar en emergencia, a la red deberás pedirlo con una resistencia de precaldeo. Ésta sirve para mantener el agua del motor caliente, alrededor de 40ºC de forma que el arranque sea más rápido y el motor no sufra excesivo estrés mecánico o térmico.

En ambientes con elevada humedad del aire, es bueno tener una precaución adicional. La humedad del aire suele condensarse en los bobinados del alternador y poco a poco los corroe hasta causar cortocircuitos. Si pides una resistencia anti condensación para mantener el bobinado caliente mientras el grupo electrógeno esté apagado, evitarás la formación de agua. También puedes solicitar un barnizado de mayor calidad para los bobinados de forma que la corrosión no tenga lugar. Los generadores para barcos -aplicación marina- suelen llevar esta protección adicional.

En invierno, cuando nieva y la temperatura llega por debajo de los cero grados, el motor tendrá dificultades para arrancar porque el aire de combustión estará muy frío, además el combustible podría congelar y obstaculizar la succión del mismo. Instala una simple estufa dentro del habitáculo del motor y aíslalo del exterior equipándolo con rejillas motorizadas.  Esto mantendrá la temperatura aceptable en el momento del arranque. Además, unos calentadores en el depósito harán que el gasóleo no cristalice.

Por último, debes saber que las baterías de arranque reducen su poder de carga y su vida útil a bajas temperaturas. Deberás pedir que estén sobredimensionadas para evitar que se descarguen demasiado rápido.

Curioso es el caso de los climas tropicales o desérticos. Los primeros, con una combinación de calor y humedad, y los segundos, con una extrema variación de temperatura entre noche y día, hacen que el grupo electrógeno se vea afectado por una combinación de los problemas arriba explicados.

Para saber más

Puedes profundizar los conceptos relacionados con la disponibilidad de oxígeno en el aire, con un artículo muy interesante de animalderuta.com, mientras que si tienes curiosidad sobre el mal de montaña, te sugiero wikipedia.org.

En este post puedes encontrar más información sobre las diferentes aplicaciones del grupo electrógeno.

 

Photo Credit: Luca Castellazzi

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