Técnicos analizando planos y detalles de un proyecto eléctrico en un entorno industrial.

En entornos industriales, seleccionar un grupo electrógeno adecuado es una tarea crítica que va más allá de simplemente estimar la potencia. Un cálculo incorrecto puede resultar en equipos sobredimensionados, lo que implica costes innecesarios, o infradimensionados, comprometiendo la operación de toda la instalación.

A continuación, te mostramos cómo calcular correctamente el grupo electrógeno que necesitas, considerando todos los factores técnicos involucrados.

Cómo proceder al cálculo de potencia

El primer punto es determinar la potencia necesaria. Esta dependerá de la realización de una evaluación de cargas. Pero para hacerlo correctamente, hay que tener también en cuenta los picos de arranque que pueden causar algún tipo de cargas como pueden ser los motores eléctricos.

Evaluación de cargas: El primer paso es identificar todas las cargas que el grupo electrógeno deberá soportar. Esto incluye maquinaria, sistemas eléctricos, equipos de seguridad, y cualquier otro dispositivo crítico a alimentar por el grupo. Es esencial sumar las potencias constantes de todas estas cargas considerando factores de simultaneidad, ya que puede ocurrir que todas las cargas no estén conectadas al mismo tiempo.

Consideración de picos de arranque: Muchas máquinas y equipos tienen un pico de demanda eléctrica al arrancar, que puede ser entre 2 y 5 veces mayor que su consumo en operación normal. Lo más habitual, son accionamiento movidos por motores eléctricos, a continuación, se indican algunos ejemplos y su clasificación:

Arranque ligero: Por ejemplo, turbinas y ventiladores (x2 a x3 del consumo normal).
Arranque medio: Como cintas transportadoras y compresores (x3 a x4 del consumo normal).
Arranque gravoso: Grúas y aparatos de elevación (x4 a x5 del consumo normal).

Técnicos trabajando en el mantenimiento y revisión de un grupo electrógeno en una planta industrial.

Dependerá también del tipo de accionamiento del motor, ya que si el motor eléctrico es alimentado por un variador de frecuencia u otro sistema avanzado el pico de arranque puede variar, para este ejemplo estamos considerando arranques directos, es decir, el caso más desfavorable.

Es importante distinguir el instante de arranque de cada carga, ya que puede ocurrir que todas las cargas no se arranquen al mismo tiempo, esto es denominado escalón de arranque.

Para que el motor diésel sea capaz de manejar los elevados picos arranque, se considera un grupo del doble de potencia que el pico de arranque más alto.

Cálculo de potencia total: Suma las potencias constantes identificadas en la evaluación de cargas.

Tabla para calcular la potencia de un grupo electrógeno

Los cálculos anteriores podemos expresarlos en una tabla como esta:

Equipo o carga	Potencia constante (kW)	Factor de simultaneidad	Factor de arranque	Potencia de arranque (kW)	Escalón de arranque	Potencia total (kW)
Máquina A	5	1	3	15	1
Máquina B	8	1	2	16	1
Iluminación	3	1	1	3	2
Compresor	10	1	4	40	2
Ventiladores	4	1	2	8	1
Total potencia constante	30 kW
Total escalón 1 de arranque				39 kW
Total escalón 2 de arranque				43 kW
Potencia necesaria						86 kW (2 x 43kW)
Margen de Seguridad (10%)						94.6 kW
Factor de Potencia (0.8)						118.25 kVA

Cómo usar la tabla

Equipo o carga: Lista los equipos o cargas que van a conectarse al grupo electrógeno.
Potencia constante (kW): Introduce la potencia nominal de cada equipo en kilovatios (kW).
Factor de simultaneidad: Indicar un factor para expresar cuántas cargas operan simultáneamente.
Factor de arranque: Aplica un factor de arranque para cada equipo según su tipo (e.g., 2 para arranque ligero, 4 para arranque gravoso).
Potencia de arranque (kW): Multiplica la potencia por el factor de arranque.
Escalón de arranque: Indicar los diferentes escalones para expresar que cargas arrancan simultáneamente.
Potencia total (kW): Suma las potencias para obtener la potencia total requerida.
Margen de seguridad: Aplica un margen de seguridad (10% en este caso).
Factor de Potencia: Divide la potencia total ajustada por el factor de potencia (normalmente 0.8) para obtener la potencia aparente en kVA, que es la que se utilizará para seleccionar el grupo electrógeno.

Condiciones ambientales que afectan a la potencia necesaria del grupo

Los entornos ambientales extremos pueden tener un impacto significativo en el rendimiento y la eficiencia de un grupo electrógeno. Es crucial considerar estas variables al calcular la potencia necesaria y seleccionar el equipo adecuado.

Temperaturas extremas

Bajas temperaturas: En climas fríos, el arranque del motor puede ser más lento y el aceite del motor puede espesarse, lo que reduce la eficiencia y aumenta el desgaste. Es esencial considerar un grupo electrógeno con sistemas de precalentamiento del motor y/o del combustible, así como con un aceite adecuado para bajas temperaturas. Además, se debe ajustar la potencia para compensar cualquier pérdida de eficiencia.
Altas temperaturas: El calor excesivo puede provocar un sobrecalentamiento del motor y reducir la capacidad de enfriamiento del sistema. Los grupos electrógenos en estos entornos deben estar equipados con sistemas de refrigeración mejorados, como radiadores de mayor capacidad o ventiladores adicionales. También es posible que necesites aumentar la potencia del generador para garantizar que pueda operar eficientemente bajo carga en condiciones de calor extremo.

Paisaje de montañas nevadas que ilustra los desafíos de operar grupos electrógenos en climas fríos, donde las bajas temperaturas pueden afectar el arranque y la eficiencia del motor.

Altitud

A mayores altitudes, la densidad del aire disminuye, lo que afecta tanto la combustión en los motores de combustión interna como la capacidad de enfriamiento. Esto resulta en una reducción de la potencia disponible del grupo electrógeno. Como regla general, se considera que, por cada 300 metros de altitud sobre el nivel del mar, la potencia del motor disminuye aproximadamente un 3-5%. Por lo tanto, en ubicaciones a gran altitud, es fundamental ajustar la potencia del grupo electrógeno o elegir un modelo específicamente diseñado para operar eficientemente en esas condiciones.

Ajustes necesarios según las condiciones ambientales

Ajuste de potencia: Recalcula la potencia necesaria del grupo electrógeno para tener en cuenta las pérdidas asociadas con la altitud y la temperatura.
Selección de componentes adecuados: Asegúrate de que el grupo electrógeno cuente con componentes específicos para operar en condiciones ambientales extremas, como sistemas de refrigeración mejorados y protección contra la corrosión.
Mantenimiento y pruebas adicionales: Implementa un programa de mantenimiento regular que incluya pruebas en las condiciones ambientales reales en las que operará el equipo, para asegurar un rendimiento óptimo y prevenir fallos inesperados.

Tomar en cuenta estos factores ambientales es esencial para garantizar que el grupo electrógeno funcione de manera confiable y eficiente, independientemente de las condiciones a las que esté expuesto.

En Genesal Energy, nuestros ingenieros tienen en cuenta todos estos factores críticos al diseñar y seleccionar el grupo electrógeno más adecuado para cada proyecto. Nos aseguramos de que cada equipo esté perfectamente adaptado a las condiciones ambientales específicas y a las necesidades energéticas de nuestros clientes, garantizando un rendimiento óptimo, durabilidad y eficiencia en cualquier entorno.