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actuador hidraulico o electrico

El presente artículo no es como otros que has leído.

Me ha parecido interesante estudiar sobre las aplicaciones tradicionalmente dominadas por la hidráulica y la electromecánica.

Quiero compartir contigo lo que he aprendido y es tan extensa la materia que he preferido separarla en dos entradas.

Espero que este estudio sea de utilidad en tu área de trabajo y sirva de inspiración para otros  aportes y mejoras.

Actuadores Hidráulicos y Eléctricos: mantenimiento y funcionamiento.

actuador hidraulico o electrico

Fuente: Pexels.com

El usuario final de maquinarias industriales es cada vez más atento a lo que se indica como “Coste Total de Propiedad”, (del inglés “Total Cost of Ownership” -TCO).  En consecuencia, resulta importante analizar como los dos sistemas influyen en este aspecto a largo plazo.

Respecto a un sistema hidráulico: motores, bombas y válvulas experimentan desgaste; los filtros requieren un reemplazo periódico; las juntas tóricas y los sellos requieren monitoreo para evitar fugas y derrames. Asimismo, el fluido hidráulico está sujeto a contaminación, lo que causa un efecto dominó a través del sistema dañando a más componentes, cada uno de los cuales puede necesitar ser reparado o reemplazado.

En general, con los sistemas hidráulicos, son muchas las cosas que pueden salir mal, que pueden interrumpir o detener las operaciones de la máquina. Sin embargo, los actuadores eléctricos garantizan una operación casi sin mantenimiento y por lo tanto, son menos propensos a fallar debido a la falta de previsión.

En máquinas totalmente eléctricas, el flujo de corriente eléctrica reemplaza el fluido sin producir desgaste apreciable. Más allá de la simple lubricación de rodamientos y engranajes, el mantenimiento típico de un sistema eléctrico incluye una inspección, limpieza y reajuste periódico de los conectores eléctricos.

Por lo anterior, se eliminan los gastos recurrentes tanto de la mano de obra para el mantenimiento, como de los consumibles y las piezas.

Cuando múltiples ejes están controlados por un solo sistema hidráulico, un problema puntual puede afectar a diversas áreas del equipo. Del revés, los actuadores eléctricos funcionan de forma independiente y cada eje está impulsado por un motor diferente; esto significa que los fallos no afectan al sistema en su conjunto y permiten una reparación y vuelta a servicio de forma más rápida y económica.

¿Cómo se ve afectado el medio ambiente?

La principal preocupación respecto al medio ambiente es el riesgo de derramar líquidos peligrosos que poseen los sistemas hidráulicos. Los accidentes de fugas de fluidos son costosos, perjudiciales y pueden suponer multas o suspensión de las operaciones según las reglamentaciones locales.

Una bomba hidráulica emite mucho ruido. En aplicaciones militares o de investigación, el ruido puede suponer un problema y convertirse en una limitación importante al comprometer el éxito de la misión.

En zonas residenciales el nivel máximo de ruido está limitado y en algunos casos es muy estricto.

El ruido se puede limitar, aunque las medidas de aislamiento se conviertan en un añadido costoso. Es posible contener los efectos del ruido con equipos de protección individual, pero aun así, lo que se irradia al medio ambiente no es controlable.

El uso de accionamientos totalmente eléctricos supone una reducción de contaminación acústica tangible que se traduce en beneficios para la salud, la comodidad del operador y por extensión al medio ambiente.

Consideraciones sobre el coste de actuadores hidráulicos y eléctricos

El coste relacionado con la instalación de equipos eléctricos frente a equipos hidráulicos puede tener una diferencia significativa.

La instalación de tuberías, accesorios y componentes hidráulicos es generalmente más costosa que el despliegue de cables y conductos. La simplicidad de los actuadores eléctricos también los hace sustancialmente menos complejos al momento de instalar.

Aunque calcular los costes de instalación de las distintas opciones no siempre es sencillo, al comparar el precio de los sistemas totalmente eléctricos o hidráulicos,  al operar uno, dos o tres ejes, la opción con actuadores eléctricos es la de menor coste.

Por otro lado, el coste operativo de los actuadores eléctricos suele ser considerablemente menor que el de los sistemas hidráulicos, ya que los actuadores eléctricos solo requieren energía cuando se mueven, considerando que hasta  los sistemas hidráulicos más eficientes generan pérdidas continuas al mantener el circuito presurizado.

Cuando se tiene que elegir entre sistemas hidráulicos o eléctricos, la decisión debe abarcar diferentes aspectos: diseño, instalación, operación y mantenimiento,  y no sólo tener en consideración el coste de los equipos.

Ventajas en el revamping con actuadores eléctricos

El reacondicionamiento o la ampliación de instalaciones hidráulicas en máquinas existentes puede ser un trabajo muy costoso.

Los actuadores eléctricos suelen ser más convenientes en aplicaciones donde se deba agregar una bomba adicional para gestionar nuevos ejes y actuadores.

En sistemas hidráulicos existentes, un factor importante es la cantidad de tomas disponibles. Normalmente, se requiere una toma para cada accesorio y agregar tomas adicionales es costoso debido a la necesidad de instalar válvulas, mangueras, tuberías y conectores, sin mencionar la capacidad adicional necesaria para la bomba de aceite.

Los actuadores eléctricos se pueden usar para agregar accesorios sin ocupar o añadir ninguna toma.

Los actuadores eléctricos también proporcionan ventajas cuando el eje que debemos añadir se encuentra a una gran distancia de la bomba. En este caso, se puede eliminar el costo de los materiales y la mano de obra necesaria para llevar una manguera desde la bomba hasta al cilindro hidráulico. En su lugar, es suficiente un cable.

Conclusiones sobre el uso de actuadores hidráulicos y eléctricos

Una vez analizados todos los aspectos, resulta evidente que los actuadores eléctricos representan una válida alternativa en relación a los hidráulicos en muchas aplicaciones industriales.

La robustez de los actuadores eléctricos ha mejorado en los últimos años al  punto que los mismos son tan duraderos y fiables como los actuadores hidráulicos.

El coste de un sistema eléctrico depende de la aplicación y generalmente es más bajo que el sistema hidráulico en aplicaciones de uno, dos y tres ejes.

Finalmente, los actuadores eléctricos integrados de última generación son muy simples de diseñar en cualquier tipo de equipo industrial.

Para saber más

Si quieres profundizar sobre el tema, te recomiendo  algunas fuentes de información y comparación que se han empleado en el presente estudio.

CHOOSING BETWEEN ELECTRIC AND HYDRAULIC POWER FOR MODERN WINCH APPLICATIONS, Markey Machinery Company, Inc.

Debunking the Myths of Hydraulic to Electric Actuator Conversion, (Al Wroblaski). Thomson Industries, Inc.

Engine Electrification for Leaner, Greener Vehicles. Generating Insight | Edition 2, Cummins Inc.

Además, no dudes en dejar tus preguntas u observaciones en los comentarios para ampliar o enriquecer el trabajo presentado.

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actuador hidraulico o electrico

Este artículo no es como los demás.

Me ha parecido interesante estudiar cuáles son las aplicaciones tradicionalmente dominadas por la hidráulica y las de la electromecánica.

Quiero compartir lo que he aprendido contigo, y tan extensa es la materia que he preferido separarlo en dos entradas.

Espero que este estudio te pueda ser útil en tu trabajo y sea de inspiración para más aportes y mejoras.

En la fabricación de equipos industriales y maquinarias, crece la tendencia a reemplazar cilindros hidráulicos por actuadores eléctricos para eliminar bombas, mangueras, válvulas y hacer que los vehículos sean más pequeños,  livianos y silenciosos.

En la actualidad, se están aprovechando las ventajas de los sistemas de control eléctrico, para proporcionar una nueva gama de funciones y características.

Por ejemplo, los actuadores eléctricos pueden interactuar fácilmente con un controlador para gestionar movimientos complejos o cíclicos, lo que resulta en un mejor rendimiento y productividad.

Hoy en día, los beneficios de los actuadores eléctricos se pueden aplicar a trabajos donde las cargas alcancen hasta los 14kN  de fuerza continua y los 24kN de fuerza máxima, es decir, unos, 2450kgf (larraioz.com).

Y estos valores mejoran rápidamente año tras año.

En conveniente acotar que todavía se requieren cilindros hidráulicos para cargas muy elevadas o en los casos que demandan ciclos de trabajos muy duros y con esfuerzos constantes.

Está muy extendido cierto conocimiento erróneo sobre los actuadores eléctricos. Esto ha frenado su adopción en muchas aplicaciones en las que podrían ofrecer importantes ventajas para el fabricante y el usuario final.

En este estudio se analizan las ventajas de integrar actuadores eléctricos en vehículos y maquinarias tales como: máquinas de jardinería, construcción, agricultura, entre otras.

¿Cuál es mejor: actuador eléctrico o hidráulico?

¿Cómo se ve afectado el diseño según el uso de actuadores hidráulicos o eléctricos?

Muchos vehículos y maquinarias industriales no usan actuadores eléctricos, simplemente porque ha habido pocas o malas experiencia con estos dispositivos. Puede que los ingenieros hayan conocido la generación anterior o el producto no adecuado, y esto, ha provocado la idea de que los actuadores eléctricos aumentan la complejidad del proceso de diseño.

Esto no es así.

En la actualidad, los actuadores eléctricos se han simplificado hasta el punto de que son considerablemente más fáciles de especificar y diseñar que los actuadores hidráulicos. Solo se requieren tres pasos para determinar el tamaño de un actuador para una aplicación:

  1. Medir la carga.
  2. Determinar el ciclo de trabajo.
  3. Especificar el recorrido y la longitud de retracción.

Aunque las cargas exactas sobre un actuador sean difíciles de calcular debido a los efectos de los mecanismos intermedios, hay software que simulan sistemas mecánicos o realizan mediciones empleando, si es necesario, celdas de carga reales.

Los actuadores eléctricos pueden ser configurados fácilmente por el fabricante para ajustarse a los requisitos de cualquier aplicación. Basta con cambiar las relaciones de transmisión, las articulaciones mecánicas, el motor y algunos parámetros de control electrónico que afectan de manera predecible las variables de funcionamiento.

El principio “un actuador para cada eje” de los actuadores eléctricos elimina las dificultades que se originan por las interacciones presentes en sistemas multi-actuador; esto permite a los ingenieros enfocar su trabajo en el eje que están diseñando. Sin embargo, trabajando con actuadores hidráulicos, hay que preocuparse por cómo los fenómenos de pérdida de potencia en un eje concreto afectarían a los demás.

Consideraciones sobre la robustez

actuador eléctrico o hidráulico

Fuente: Wikimedia.org

La tecnología hidráulica se ha utilizado en máquinas industriales durante muchas décadas y el sector se ha familiarizado con su robustez en entornos con altos niveles de golpes, vibraciones, polvo, agua, productos químicos corrosivos y un largo etc.  Además, los actuadores hidráulicos han tenido una ventaja en la densidad de potencia sobre sus homólogos eléctricos, lo que se ha traducido en un mejor rendimiento en las aplicaciones más duras.

En la última década los actuadores eléctricos han mejorado sustancialmente.

La densidad de potencia se ha incrementado debido a los avances en los materiales magnéticos, la mayor eficiencia de los componentes mecánicos, la construcción, las técnicas de fabricación y la electrónica.

Uno de los beneficios más importantes es la capacidad de entregar más potencia manteniendo altos niveles de eficiencia. También se han introducido mejoras adicionales en la transmisión de potencia a través de diseños de caja de engranajes optimizados para los actuadores eléctricos.

Como resultado, los actuadores eléctricos proporcionan una densidad de potencia suficiente para muchas aplicaciones, lo que resulta en una instalación simplificada y una reducción considerable del peso del vehículo o maquinaria.

Actualmente, los actuadores eléctricos diseñados para aplicaciones industriales están preparados para resistir  entornos hostiles. El diseño del actuador eléctrico ha migrado desde conceptos propios de los sistemas modulares a conceptos que priorizan la robustez contra golpes y vibraciones.

De igual forma, la fiabilidad de los actuadores eléctricos ha mejorado aprovechando tecnologías electrónicas altamente seguras y con porcentajes de fallo mínimos.

En fin, se puede afirmar que los modernos actuadores eléctricos diseñados para aplicaciones industriales son tan resistentes como los actuadores hidráulicos.

Tecnología de actuadores hidráulicos y eléctricos

Los actuadores eléctricos, que consisten principalmente en un motor, un engranaje y un embrague; son mucho más simples que sus equivalentes hidráulicos que como mínimo necesitan un depósito de aceite u otro fluido, una bomba, un motor con relé de mando, electroválvulas, uno o más cilindros hidráulicos y una botonera de mando.

Al necesitar una motobomba o una bomba eléctrica, el depósito de fluido y demás componentes, el sistema hidráulico ocupa más espacio que la alternativa electromecánica y se le agrega más peso, aún cuando considerásemos actuador y transmisión.

Los actuadores eléctricos de hoy en día se proporcionan como sistemas integrados que sólo requieren conectar dos cables y un interruptor de tipo Doble tiro / Doble polo (DPDT).

Cuando se trata de maquinarias móviles, los componentes eléctricos utilizan la energía proporcionada directamente por grupos electrógenos.

El empleo de generadores diésel tiene la ventaja de producir directamente la energía eléctrica desde el alternador, eliminando la necesidad de bombas y fluidos como vectores de la energía.

Se elimina un paso de conversión y se aumenta la eficiencia del sistema en su conjunto.

Con lo que respecta a los sistemas de control, en cualquier maquinaria destaca el nivel de digitalización: pantallas táctiles, tele gestión, software y PLC, protocolos de comunicación BUS. Es fácil notar que los sistemas de control modernos son totalmente electrónicos, aun si los actuadores son accionados hidráulicamente.

Los sistemas hidráulicos, por lo tanto, añaden un nivel de complejidad y costes innecesarios, que los sistemas totalmente eléctricos no tienen.

La eliminación de la hidráulica y la implementación de sistemas eléctricos simplifican la interfaz hombre-máquina y permiten que los controles automatizados funcionen de manera más rápida, fiable y efectiva.

 actuador eléctrico o hidráulico

Fuente: Wikimedia.org

¿Dónde se usan los actuadores eléctricos?

Observando la industria de vehículos industriales, es un hecho que los fabricantes migran hacia la electrificación.

El coste del combustible y leyes cada vez más estrictas sobre las emisiones de escape, están obligando a los operadores de vehículos industriales a buscar alternativas más eficientes y ecológicas respecto a los sistemas convencionales con motores diésel.

Los vehículos comerciales diésel-eléctricos ofrecen muchas ventajas sobre sus equivalentes solo de diésel: lo más evidente es la mejora en el ahorro de combustible y la reducción de emisiones contaminantes.

Al tener disponibilidad de energía eléctrica en el vehículo, es posible eliminar las bombas auxiliares para los circuitos hidráulicos de a bordo y reemplazar el conjunto por sistemas totalmente eléctricos.

Por ejemplo, en el sector portuario, en muchas maquinarias de manejo de contenedores, se ha visto como mecanismos de accionamiento completamente eléctrico han reemplazado el tradicional sistema hidráulico. Uno de estos equipo es la grúa a pórtico, o RTG -Rubber Tyred Gantry-. Este es un importante paso en la tecnología de las RTG que hoy proporcionan hasta un 30% de mejora en el consumo de combustible y utiliza menos componentes que una máquina accionada hidráulicamente, lo que la hace más confiable y fácil de mantener.

actuador eléctrico o hidráulico

Fuente Wikimedia.org

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Cómo se instala un grupo electrógeno

La instalación de un grupo electrógeno es un ejercicio complejo porque abarca varias disciplinas de la ingeniería.

A continuación verás algunas pautas básicas que te permitirán instalar con seguridad un generador. Recuerda que, si no respetas las indicaciones proporcionadas por el fabricante, te arriesgas a causar daños, así como a situaciones peligrosas.

Cómo se instala un grupo electrógeno

¿Cómo se instala un grupo electrógeno?

Para instalar un generador eléctrico hay que tener en cuenta algunos aspectos claves:

  • El montaje mecánico, incluyendo la obra civil.
  • La instalación eléctrica.
  • La instalación de combustible.
  • La ventilación.

Cualquiera de estos aspectos es fundamental para que el resultado final sea fiable y sobre todo, seguro.

Este artículo sirve a modo indicativo. 

Para cualquier operación de instalación que debas realizar, dirígete a un profesional adecuadamente formado y certificado y/o al fabricante del grupo electrógeno.

El montaje mecánico

Cimentación y posicionamiento

La cimentación es la base de hormigón armado sobre la cual se apoya y ancla el grupo electrógeno, debe  soportar como mínimo una vez y media el peso del generador, incluyendo líquidos como el aceite, combustible y refrigerante, así como sus accesorios y el cuadro eléctrico.

Las dimensiones de la cimentación deben exceder las del generador, al menos 200 mm., en los dos sentidos de longitud y anchura.

Para limitar la cimentación es conveniente poner una capa de aislante entre la cimentación y el suelo alrededor de la misma.

La altura de la cimentación se podrá calcular con una fórmula y depende del peso que deba sostener y de la calidad del hormigón que se vaya a emplear.

Dejo una fórmula a modo de ejemplo:

como se instala un grupo electrogeno

El espacio donde se instale el grupo electrógeno, debe estar preparado para éste y preferiblemente para su uso exclusivo.

Será conveniente instalar en la misma sala, tanto los accesorios como las transferencias automáticas o las bombas de trasiego para facilitar la labor de mantenimiento y operación.

La sala debe de estar suficientemente despejada y con accesos adecuados para introducir el grupo y poder instalarlo con seguridad.

Es recomendable dejar al menos un metro y medio alrededor del generador. Teniendo en cuenta que si el grupo ya lleva una carrocería, se  debe dejar suficiente espacio para poder abrir totalmente las puertas de la misma.

En el caso de realizar la instalación del grupo electrógeno en interiores, salas de máquina o sótanos, se prestará especial atención al sistema de ventilación y a la evacuación de los gases de escape.

Si se posicionará más de un generador en la misma sala, además de las pautas anteriores, recuerda dejar suficiente espacio entre uno y otro para acceder, abrir puertas y realizar el mantenimiento.

Si no tienes salas y vas a posicionar el generador en exteriores, intenta dejarlo lo más aislado posible. Ten cuidado con garantizar espacio para la circulación de aire de refrigeración, así como la expulsión de gases de escape.

Consulta si hay reglamentos en tu ayuntamiento para evitar denuncias de vecinos sensibles al ruido.

Presta atención a que el suelo esté estable y firme, si no fuese así, podrás realizar una cimentación como se ha indicado en el apartado anterior.

Insonorización

En caso de instalar un generador abierto, podrás aplicar sistemas de insonorización y reducción de ruido en la misma sala. Esto afecta tanto al aislamiento de las paredes como al acondicionamiento de las entradas y salidas de aire de refrigeración.

A través de estos sistemas fijos, puedes obtener niveles de reducción muy altos, incluso más que las tradicionales carrocerías.

Sistema de escape

A la hora de realizar la tubería de escape para un generador, lo mejor es hacerla lo más recta posible y lo más vertical posible. Evita codos y en los tramos horizontales, aplica una inclinación del 5% hacia arriba, previendo una toma en el punto más bajo para descargar la condensación que se pueda crear.

Si atraviesas paredes, aísla la tubería con lana de roca o algo similar para que no trasmita calor. Emplea siempre tubos de acero lisos y sin soldadura.

En la conexión con el motor, emplea un tramo flexible para no transmitir las vibraciones del mismo a la tubería, y soporta el peso de esta última con enganches adecuadamente distribuidos a lo largo de su recorrido.

Los gases de escape son perjudiciales para la salud y además  pueden causar quemaduras, ten cuidado con alejar la tubería de salida de puertas o ventanas y de dejar bien despejado el recorrido de las tuberías. Coloca la salida a favor de viento para evitar que éste empuje los gases hacia las ventanas o zona concurridas.

Es importante respetar medidas y distancias concretas para el posicionamiento de las tuberías. Es recomendable consultar reglamentos locales, aunque suele ser lo correcto, no bajar de los 2,5 m., de altura en caso de dejar la salida en una pared o en vertical.

Se deben utilizar tuberías de diámetro generoso (siempre mayor que el de salida del motor) y calcular la contrapresión del sistema de escape para asegurarse de cumplir con los requisitos del motor. Cuando utilices codos, emplea radios de curvatura amplia, de tres o más veces el diámetro del tubo.

No es un cálculo complicado, pero necesitarás datos proporcionados por parte del fabricante. A continuación, se suministra una fórmula para tu conocimiento:

La contrapresión que debe tener el tubo, te la debe de dar el fabricante del mismo, y es un dato conocido por éstos.

La tubería se puede calcular de la siguiente manera:

C:Usersesbromascomo se instala un grupo electrogeno

El caudal de gases en m3/s y la temperatura de los gases en ºC los cuales puedes encontrar en la ficha técnica del generador.

La longitud equivalente de cada tramo de tubería y el diámetro interior de la misma dependen de las características de las tuberías que se vayan a diseñar o realizar.

La instalación eléctrica

Antes de comenzar con las conexiones eléctricas de tu grupo electrógeno, se deben consultar los esquemas y asegurarse de la función de cada cableado. Respeta las instrucciones y observa escrupulosamente las conexiones de borneras y cables de maniobra.

El fabricante debe indicar la distancia máxima entre los cuadros y el generador, si no, las mismas se pueden relacionar; se deben seguir las instrucciones sobre cómo actuar y probablemente se necesiten fuentes de alimentación o relés para duplicar las señales.

Los cables de potencia deben ser dimensionados por un profesional para evitar caídas de tensión, así como sobrecalentamiento o incendios.

Se debe tener especial cuidado con el orden de fase y respetar los bornes de fase y el neutro.

Emplea los registros de entrada y salida de cable predispuestos por el fabricante y sujeta las mangueras con bridas y soportes para evitar que su peso caiga sobre el interruptor y pueda hacerle daño. Al utilizar canaletas o rejillas para llevar las mangueras a destino, se deben dejar ordenadas y respetar una separación entre potencia y señal.

Puesta a tierra

La seguridad de la instalación depende también de una correcta puesta a tierra de las partes metálicas del equipo.

Se encontrará una toma de tierra en el cuadro que corresponde al punto central de la estrella del alternador (en un generador trifásico) y uno o varios bornes en el chasis o carrocería.

Según el tipo de instalación y de distribución (TT, TN, IT) se deben conectar los bornes en modo diferente, si no estás seguro, consúltalo con un profesional.

La puesta a tierra se realiza con unas picas de cobre específicas, sus dimensiones y la profundidad de enterramiento dependen del suelo y de la distribución.

Los requisitos para las instalaciones de tierra pueden variar de manera considerable entre un país y otro, siempre será mejor consultar la legislación local y los reglamentos apósitos.

La instalación de combustible

Los generadores incorporan un tanque de combustible que puede estar instalado en la bancada o suministrado suelto. Éste, alimenta directamente al motor y sólo requiere de una monitorización de nivel para que no se quede vacío en ningún momento.

En caso de necesitar largas autonomías se podrá añadir un depósito nodriza externo al grupo electrógeno. Se conectará al depósito estándar por una bomba de trasiego automático que de forma autónoma, llenará el depósito principal.

También, en este caso, existen normativas estrictas que será necesario consultar para evitar problemas administrativos, peligros o incendios.

La ventilación

Siempre que se quiera instalar y exista una ventilación adecuada, se requiere cumplir con algunos requisitos:

  • Asegurar el flujo de aire para la combustión y para el sistema de refrigeración principal, radiador o intercambiador.
  • Tener en cuenta los elementos altitud y temperaturas para corregir la densidad del aire en los cálculos.
  • Tener en cuenta la orientación de los vientos para evitar recirculación de aire.
  • Evacuar el calor generado por irradiación, por motor y alternador u otras fuentes de calor en la sala.

Las dimensiones de las ventanas de ventilación deberán ser por lo menos 1,3 veces más grandes que las de entrada y salida del grupo. Si se trata de un grupo abierto, se considerarán las dimensiones de la masa radiante.

Como regla general, calcula una velocidad del aire entre 2 y 3 metros por segundo:

como se instala un grupo electrogeno

Los datos del caudal, estarán en la ficha técnica mientras la superficie será la de las ventanas que definas.

En caso de situar el grupo en zonas extremadamente frías, la sala deberá ser acondicionada y calentada para que la temperatura no baje de 5 grados. Esto evitará la cristalización del combustible y facilitará el arranque.

Puedes consultar el artículo sobre climas fríos para más instrucciones.

¿Y ahora qué?

Con la instalación mecánica no se acaba la labor de puesta en servicio de un generador, también hay que gestionar ciertas tareas administrativas.

En España, este tipo de instalaciones generadoras de baja tensión, deben cumplir con la instrucción técnica ITC-BT 40 del Reglamento Eléctrico de Baja Tensión (REBT).

Igualmente, la empresa que instala el grupo electrógeno debe cumplir con los requisitos establecidos en el Real Decreto 842/2002 REBT, concretamente en su ITC-BT 03. Esto significa que también quien alquile o realice mantenimientos, debe registrarse como empresa especializada y su personal cumplirá con los requisitos y certificados correspondientes.

Además, una vez instalado, el generador necesita de un proceso de legalización, que suele ser distinto en función de la potencia.

Para saber más

Para profundizar los procedimientos administrativos te aconsejo el artículo de FEMPA y si no estás en España, infórmate en tu ayuntamiento o con un profesional del sector.

Además, para más detalles técnicos sobre el cálculo de la tubería de escape puedes ver este enlace, donde se explica el método de las pérdidas de carga equivalentes.

Por último, los sistemas de distribución son un concepto muy importante de la instalación eléctrica que debes conocer a la hora de instalar un equipo. Si no conoces sobre el tema puedes tener una idea del mismo aquí o consultarlo con un profesional.

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funcionamiento grupo electrogeno

Con Genset Fácil has aprendido que hay muchas formas de utilizar un grupo electrógeno: desde el camping, hasta los hospitales, desde el riego hasta los primeros auxilios en caso de desastres naturales.

Esta versatilidad se consigue gracias a los modos de funcionamiento: la posibilidad de emplear cada equipo de forma distinta, según el uso que le queramos dar. Un mismo equipo puede servir para distintas aplicaciones, solo con cambiar un parámetro de su controlador.

¿Cuáles son los modos de funcionamiento de un grupo electrógeno?

A continuación se exponen los modos de funcionamiento de un grupo electrógeno:

Manual: Cuando el equipo arranca y se detiene por mano de un operador.

Semiautomático, o semimanual: En este caso la centralita dispone de una entrada programable. No es inteligente por si solo, pero a través de un componente externo puede arrancar y parar sin el auxilio humano.

Automático por fallo de red: Los controladores más completos disponen de la capacidad de detectar en forma  autónoma cuando la red eléctrica falla y se requiere arrancar el generador. Este modo es completamente automático, no se necesitan componentes añadidos, ni la actuación de un operador.

Paralelo: Por encima de lo mencionado hasta aquí, cada grupo, sin importar que sea automático o manual, puede trabajar en paralelo, es decir, al mismo tiempo y junto con otro grupo o con la red. En este caso tenemos más posibilidades aún: trabajo a potencia fija, potencia repartida y recorte de picos.

Los modos de funcionamiento en detalle

El modo Manual

Este modo de funcionamiento es el que se utiliza siempre y cuando exista un operador que pueda o deba, controlar el grupo.

La necesidad de operar manualmente puede ser por razones de seguridad o de simplicidad. Por seguridad, cuando hay la necesidad de vigilar por la ausencia de personas o que las condiciones de la instalación sean las adecuadas. Por simplicidad, por la equipación del generador (para mencionar un ejemplo), bien para evitar fallos a componentes sofisticados, o bien, para hacerlo sencillo de usar para operadores no calificados.

En breve: un grupo electrógeno funciona en modo manual siempre y cuando necesite una persona, calificada o no, para arrancar, entrar en funcionamiento y parar.  El operador accionará botones dispuestos en el cuadro eléctrico y con ellos controlará las funciones disponibles del grupo electrógeno.

Algunos ejemplos típicos de este modo de funcionamiento son la construcción, donde las máquinas arrancan y paran controladas por los mismos albañiles o mecánicos de la obra; el riego, donde el usuario acciona manualmente el motor cuando lo necesita; la recuperación de desastres naturales, donde los mismos bomberos u operadores de la protección civil operan el generador.

También entran en esta categoría los generadores portátiles para el tiempo libre y el camping.

funcionamiento grupo electrogeno

El modo Semiautomático

El modo semiautomático, o semimanual, tienen características similares al modo manual. En este caso, el generador no puede discriminar de forma autónoma si comienza a trabajar o no, pero sí es posible añadir un componente externo para desarrollar esta función, esto sin necesidad que exista una persona siempre presente.

Un grupo electrógeno funciona en modo semiautomático cuando su controlador admite una entrada programable y esta entrada se conecta con un dispositivo externo que detecta la condición por la que queremos arrancar.

Imagina que se presenten desperfectos en una finca donde no hay disponibilidad de energía eléctrica, sería conveniente un grupo electrógeno que permita iluminar el área durante la noche, activar una alarma y prevenir que los vándalos accedan. Podrías conectar el generador a un sensor de luz para que detecte cuando baja la noche y a través de la entrada programable pueda arrancar. De la misma forma, parará el generador cuando vuelva la luz del día.

Otro ejemplo, tratándose de riego, sería cuando se emplea un sensor de nivel de agua colocado en una balsa. Este sensor se conecta al generador para que cuando la balsa se vacíe, arranque el generador y vuelva a llenar el depósito.

Ultimo caso y muy común, es el de conectar un reloj programador, de esta forma, podremos disponer del generador en días y horas concretas, sin necesidad de acceder al grupo, aunque este no sea automático.

El modo Automático

El modo automático es el que se utiliza cuando queremos que el generador sea completamente independiente. Por lo general, nos referimos al control de presencia del suministro eléctrico cuando tenemos el grupo electrógeno funcionando en emergencia.

El mismo cuadro de control y la misma centralita del generador son capaces de detectar que falta la red y tomar la decisión de arrancar, sin que sean necesarios los operadores y sin dispositivos externos.

Un grupo electrógeno funciona en modo automático por falta de red cuando su central de control es capaz de monitorizar y detectar la ausencia de la red electrice y por ello activar el grupo electrógeno y comandar el dispositivo de conmutación.

La conmutación, un doble interruptor que corta el grupo y activa la red o viceversa, puede encontrarse en el generador o externamente. Sin embargo, cuando el grupo es automático es éste que la controla y le indica cómo operar: trabajo grupo o trabajo red.

Ejemplos de esta aplicación son los generadores de emergencia empleados desde las grandes infraestructuras como hospitales, aeropuertos o estaciones de bombeo de agua, hasta edificaciones más comunes tales como colegios, las oficinas de una empresa o un chalet.

El funcionamiento en Paralelo

Por encima de los modos de funcionamiento principales hay otro tipo de funcionamiento que es el paralelo, o sincronismo.

Un grupo electrógeno trabaja en paralelo, o sincronismo, cuando no es la única fuente de alimentación de una carga sino que se suma a otro grupo o a la misma red.

Un generador puede trabajar conjuntamente a otra fuente de energía si previamente se ha sincronizado con ella. Es decir, replica la señal de corriente y tensión para tener los mismos valores eléctricos. Ejemplo de ello es un tren que debe alinear su velocidad a la del tren que le precede, para no alcanzarle y chocar.

Los principales modos de paralelo son:

Potencia fija: Cuando el generador está conectado a una red eléctrica y transfiere siempre la misma potencia, generando ininterrumpidamente 24/7.

Repartición de carga: Cuando todas las fuentes de energía reparten y suministran la carga por igual, adaptándose a sus variaciones.

Recorte de picos de consumo: Cuando la otra fuente genera a potencia fija y nuestro generador varía su potencia en función de la variación de la carga. Se puede trabajar al revés, cuando nuestro generador produce siempre la misma potencia mientras la otra fuente se adapta a las variaciones de la carga.

Para saber más

En este artículo se ha tratado sobre aplicaciones y cuadros eléctricos. Ambos temas han sido abordados con anterioridad y te invito a visitar los posts correspondientes para profundizar sobre esos conceptos. Encontrarás las  aplicaciones aquí y los cuadros eléctricos aquí.

 

Photo Credit Pixabay.com

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El sistema eléctrico del grupo electrógeno

Hasta ahora hemos analizado algunos componentes claves entre los que forman un grupo electrógeno. Sin embargo, quedan algunos aspectos a considerar sin los cuales nada podría funcionar.

¿Te imaginas lo que es?

El sistema eléctrico de un generador es el celebro del mismo y la pieza por las que todo lo demás funciona correctamente.

 

¿Cuáles son las funciones del sistema eléctrico?

El sistema eléctrico del grupo electrógenoEl sistema eléctrico comprende todos los dispositivos de control, protección y maniobra que permiten gestionar el generador con total seguridad.

Imagina que estás usando tu generador para una fiesta al aire libre y todo está perfecto: luces, música y neveras funcionando como es debido. De repente, comienza a llover y todo se va mojando, el agua alcanza hasta los cables. ¡Cuidado! Sin protecciones habría un riesgo muy grande de que tus invitados puedan electrocutarse, aunque  solo sea tocando la nevera.

Sin embargo, el grupo electrógeno se encarga de desconectar en el mismo instante en que la lluvia llegue a partes en tensión como los cables, los enchufes o el alternador; habrá una protección que desconectará todo el sistema, así que nadie ni nada podría hacerse daño.

Pero no es solo en caso de peligro que nos acordamos de nuestro sistema eléctrico. Todas las veces que arrancamos el generador, bien de forma automática o bien de forma manual, lo hacemos a través de un cuadro de mando y control, que permite maniobrar la máquina y averiguar su estado: tensión y frecuencia correctas, potencia y estado del motor.

Recuerda que no se trata solo de las protecciones eléctricas, sino también se incluyen las mecánicas y de sobre temperatura.

¿Cómo funciona el sistema eléctrico de un generador?

Para poder funcionar correctamente y desarrollar las funciones necesarias para el correcto funcionamiento del grupo electrógeno, se construye el sistema eléctrico con varias partes, cada una con una función específica e importante para el conjunto.

Veamos las partes que componen el sistema eléctrico de un generador:

  • Cuadro de mando y controlador;
  • Cuadro de potencia e interruptor de protección;
  • Cableado de motor, alternador y accesorios;
  • Cuadros de distribución, con conmutaciones o interruptores de salida;

Cuadro de mando y controlador

El cuadro de mando es donde se reúnen los controles del grupo electrógeno.
Podemos distinguir dos niveles de control, uno hacia el usuario y otro hacia los componentes internos.
La interfaz de usuario suele ser un conjunto de botones para el arranque, la parada, el reseteo de alarmas y la programación de otras funciones disponibles -arranque programado, bombeo de combustible u otras-.
Desde esta interfaz se interactúa con la máquina, y a través del display se pueden analizar los mensajes de error y el estado de funcionamiento.
El panel de control y lectura puede ser digital o hecho con instrumentos analógicos.
En generadores portátiles, el display suele ser sustituido por led o piloto, en este caso, hay menos parámetros y funciones que controlar.
También se puede elegir como queremos que funcione el generador, por ejemplo, si en modo manual o automático.
A nivel más interno, encontramos componentes que el operador no ve, ni debe conocer, pero sí están desarrollando sus funciones para que el generador trabaje correctamente.
Uno de estos controles es el cargador de baterías que en grupos automáticos, mantiene las baterías de arranque preparadas mientras el grupo está parado.
Los cuadros y controladores más modernos suelen disponer de puertos de comunicación para poder interactuar remotamente con el grupo electrógeno y realizar diagnosis en caso de averías. Estas comunicaciones se pueden realizar por redes locales cableadas, por internet o por señales de redes celulares.
Respecto al diseño y la fabricación de un cuadro de control, hay que fijarse en la disposición y la accesibilidad de los componentes, así como en el recorrido y las secciones de los cables empleados.
Es buena costumbre exigir el cumplimiento tanto de los estándares locales aplicables, como de los internacionales reconocidos -IEC, BS o UL, por ejemplo-.

Cuadro de potencia e interruptor de protección

El cuadro de potencia de un grupo electrógeno consta de un interruptor de protección y de una salida de cables.

El interruptor principal es el encargado de desconectar el circuito de potencia en caso de averías. Como en el ejemplo de la fiesta de antes.

Es muy importante que el interior principal y los cables que lo conectan al alternador estén bien dimensionados y calibrados. De no ser así podríamos tener graves consecuencias en caso de sobrecargas o cortocircuitos.

Además de la protección de potencia, se suelen alojar en este cuadro también las protecciones diferenciales o de corrientes de tierra según el tipo de sistema de tierra que tengamos.

Es buena norma averiguar que las conexiones de potencia del alternador estén realizadas acorde con tu sistema de distribución y que las conexiones estén predispuestas en el cuadro. Lo más común es TT o TN-S, pero te aconsejo que lo confirmes siempre.

Respecto a la salida de potencia, es necesario tener un acceso fácil, seguro y robusto para la conexione hacia la carga. En el cuadro de potencia podrías encontrar también bases de toma de corriente. Muy útiles cuando usas grupos móviles de mediana y baja potencia para poder conectar las cargas sin tener que acceder al a la salida de cables principal.

Cableado de motor, alternador y accesorios;

Aparte de los cuadros visibles y manejables por el operador, también es necesario un conjunto de cableados y conexiones entre estos cuadros y los otros componentes del generador tal y como motor, alternador, depósito o refrigeración.

El cableado suele estar desplegado por recorridos estratégicos sin afectar, ni ser afectados por las otras partes de la máquina. Debe ser resistente a las temperaturas de motor y bien anclado para no deteriorarse con las vibraciones. Es buena costumbre realizarlo en canaletas o tubos para evitar su exposición al calor o a posibles choques y roces.

Las conexiones se pueden realizar por cajas de terminales o conectores rápidos que facilitan las tareas de reconexión en caso de mantenimiento.

El cableado también sirve para conectar accesorios como las bombas de trasiego de combustible, los sistemas de precaldeo del motor o de anticondensación del alternador.

Cuadros de distribución, con conmutaciones o interruptores de salida.

Tras el interruptor principal del generador podrás conectar todo tipo de cuadros de distribución; estos pueden o no estar asociados al grupo electrógeno según su complejidad y finalidad.

Lo más común para equipos en emergencia es que se entregue un cuadro de conmutación capaz de desviar las conexiones eléctricas entre la red y la carga, o entre el grupo electrógeno y la carga.

Sin embargo, hay instalaciones complejas donde puede haber varias conmutaciones conectando a muchas cargas con diferentes redes, o puede haber diversos interruptores de protección según las líneas de alimentación de las que se disponga en el edificio.

Para saber más

Los sistemas de distribución del circuito de puesta a tierra pueden ser de distintos tipos. Te aconsejo ver este articulo para conocer mejor el tema.

Al referirnos a las normas que se han comentado arriba, puedes leer este post para conocer más sobre las funciones  que tiene que cumplir un grupo electrógeno.

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