Pasos para comprar
un grupo electrógeno
y dimensionarlo correctamente

Estimación de cálculo de cargas

Comprar un grupo electrógeno precisa de un correcto dimensionamiento eléctrico para encontrar la justa medida. Tener en cuenta factores como la potencia necesaria actual y futura, los elementos que debe incorporar el equipo, las normativas legales a cumplir o el lugar donde será instalado son cruciales para la correcta elección.

ELEGIR correctamente un grupo electrógeno es clave para no perder eficiencia y durabilidad.

Cada proyecto energético supone un reto distinto y unos requisitos diferentes a cumplir, el dimensionamiento eléctrico cada día es más complejo.

Antaño el cálculo del dimensionamiento se basaba en la suma aritmética de potencias y con unos factores de corrección del factor de potencia según el número de motores que hubiese en la instalación, el tipo de consumo era más sencillo, se acercaba más al resistivo puro o había consumos que podían serlo en sí mismos. Hoy en día esto es impensable, los aparatos eléctricos que se conectan a una instalación tienen una carga de componentes electrónicos muy elevada, lo mismo que facilita el uso de estos aparatos, hace que la generación de la energía sea más compleja con la aparición de armónicos y de consumos inductivos y capacitivos.

Es por ello por lo que los comerciales de GENESAL ENERGY reciben una formación técnica continua y el apoyo cercano del departamento de ingeniería para ofrecer al cliente una solución óptima.

Si se adquiere un grupo subdimensionado, desde el punto de vista del usuario final, habrá una falta de potencia en determinados momentos. Se le estaría reclamando al grupo electrógeno una potencia para la cual no está diseñado, lo cual puede provocar caídas de tensión/frecuencia inadmisibles y sobrecalentamientos que podrían afectar a los aislantes del equipo. El aumento de temperatura de trabajo del motor provocará un desgaste mayor de componentes internos.

Si se adquiere un grupo sobredimensionado, el usuario final tendrá un consumo de combustible mayor para las cargas. Si el grupo trabaja continuamente a baja carga, se presentan problemas mecánicos debido a que el equipo electrógeno nunca llega a alcanzar a la temperatura óptima de funcionamiento, afectando a la combustión y, por lo tanto, también a la admisión y sistemas anticontaminación, provocando humaredas en el escape y expulsando partículas en suspensión e inquemados que, a la larga, pueden provocar una pérdida de potencia y la carbonización de componentes del sistema de admisión y escape del motor.

Para evitar tanto uno como otro caso, el motor debería trabajar de media en torno al 70% de su potencia nominal, evitando trabajar largos periodos por debajo del 30% de su capacidad.

¿Cuáles son las claves para seleccionar un grupo electrógeno adecuado?

Cálculo de la dimensión de grupos electrógenos

El paso inicial y más básico es definir qué equipos se conectarán al grupo electrógeno y conocer la entrega de potencia necesaria para el proyecto. En otras palabras, saber cuál es la suma de la potencia de todos los dispositivos eléctricos que será necesario alimentar, aplicando en los casos en los que sea posible las tasas de simultaneidad y atendiendo siempre a los requisitos y necesidades del cliente.

Pero una simple operación matemática no nos dará información suficiente. Existen otros factores que debemos tener en cuenta, ya que afectan al resultado de ese cálculo. Éstos tienen que ver tanto con aspectos técnicos, como de uso y ambientales.

Es necesario tener un control muy minucioso de las grandes cargas existentes en la instalación, motores eléctricos, iluminación por lámparas de descarga o LED, son consumos eléctricos complejos de suministrar ya que cuentan con transitorios que pueden provocar consumos punta de fracciones de segundo que equipos mal diseñados no sean capaces de alimentar.

Dimensionando el equipo electrógeno

Para dimensionar el grupo electrógeno y decidir su configuración, el equipo de ingenieros tomará como base el proyecto eléctrico, mecánico o de obra civil. Éste define:

Potencia: la potencia necesaria y tipos de carga existentes y/o futuras, simultaneidades, pasos de carga, etc..
Funcionalidades: los elementos que debe incorporar el equipo (arranque manual o automático, operación en paralelo con otros equipos o con la red pública, insonorización, depósitos de combustible auxiliar, calefactores, etc.).
Normativa: las normativas legales a cumplir (eléctrica, ruido, emisión de gases y partículas, normativa de circulación en caso de grupos móviles).
Ubicación: el lugar donde serán instalados el o los equipos (bajo techo, intemperie, elevación sobre el nivel del mar, ambientes polvorientos, etc.).

Una vez que el grupo de ingenieros de GENESAL ENERGY, cuenta con esta información, comenzará en la elaboración de su proyecto para cumplir sus necesidades, adaptándolo así no solo a los requerimientos técnicos sino también al uso que el grupo electrógeno va a recibir.

Configuración según aplicación y frecuencia de uso

A la hora de dimensionar un grupo electrógeno se debe tener en cuenta el tipo de carga que se va a aplicar y la frecuencia de uso.

Carga constante 24h/365 días: Se debe seleccionar un grupo dimensionado para una aplicación COP (Continous Power) según ISO8528. Estos grupos pueden trabajar un número ilimitado de horas con el 100% de su potencia nominal. Estos grupos son adecuados para sistemas en paralelo permanente con la red como en equipos de cogeneración o plantas que requieren alimentar de forma continua resistencias de calentamiento durante mucho tiempo.
Cargas continuas durante un máximo de 500h/año: Se debe seleccionar un grupo dimensionado para una aplicación LTP (Long Term Power). Estos grupos pueden trabajar hasta 500h al año con el 100% de su potencia nominal. Estos equipos son adecuados cuando es necesario cubrir un determinado pico de potencia en paralelo con la red.
Cargas variables 24h/365 días: Para esta aplicación se deben seleccionar un grupo con aplicación PRP (Prime Power). El grupo puede trabajar un número ilimitado de horas al año con posibilidad de sobrecargarlo hasta un 10% durante 1 hora de cada 12h de funcionamiento. La media de carga en un periodo de 24h no superará el 70% de la potencia PRP declarada por el grupo. Este es el tipo de grupo más habitual para prácticamente cualquier aplicación industrial o comercial, ya que la mayor parte de las cargas que se aplican al grupo son variables, o sea, se conectan y desconectan en función de la necesidad de la instalación.
Cargas variables un máximo de 200h/año. Se debe seleccionar un grupo dimensionado para una aplicación STP (Standby Power). Estos grupos pueden trabajar con cargas variables un máximo de 200h/año, no debiendo superar una carga media en 24h del 70% de la potencia STP declarada. Este tipo de grupo es habitual para grupos de emergencia para cualquier aplicación industrial o comercial.
Cargas de un centro de datos. Se debe seleccionar un grupo dimensionado para una potencia DCC (DataCenter Continous). En los centros de datos que cumplen Tier III o Tier IV según Uptime Instutite solo es posible instalar grupos electrógenos que no tengan límites de funcionamiento. Según ISO8528, esto solo sería posible con grupos COP, pero para un data center, donde hay cargas variables, supone instalar un grupo sobredimensionado. Para evitarlo, los grupos diseñados según rating DCC permiten funcionar un número de horas ilimitado con cargas variables como las que se encuentran en los centros de datos.

Los grupos electrógenos de GENESAL ENERGY siempre indican en las hojas de datos la potencia declarada para aplicación PRP y para aplicación STP, dado que son las dos aplicaciones más habituales.

Condiciones ambientales

El emplazamiento donde se instala el grupo electrógeno es determinante, en GENESAL ENERGY, contamos con soluciones para:

Ambientes salinos.
Grupos electrógenos marinos.
Minas y ambientes polvorientos (IP45).
Zonas nucleares.
Cuadros antisísmicos.
Temperaturas extremas (-32 ºC a +50 ºC).
Grupos móviles reforzados para uso militar.

Altitud de la instalación

Este factor puede resultar sorprendente, pero si no se tiene en cuenta es capaz de echar por tierra todo un trabajo de ingeniería. Los motores necesitan oxígeno para poder funcionar, la concentración de oxígeno disminuye según aumenta la altitud a la que se encuentra trabajando lo que provoca que las mezclas dentro de la cámara de combustión resulten más pobres en oxígeno, disminuyendo así la potencia del motor hasta un 10% en los primeros 1000 m si son motores con aspiración atmosférica. Si son motores turbo a esta altura no hay pérdida de potencia.

Igualmente, los componentes eléctricos necesitan disipar calor. A mayor altitud, mayor problema de disipación tendrán, por lo que tendrán que aplicarse medidas para que el grupo electrógeno pueda estar operativo a la altitud de instalación que se requiera como, por ejemplo, sobredimensionado de interruptores, disminución de la tensión de monitorización, sistema de refrigeración adicionales, etc…

Tipo de carga que necesitamos alimentar

Otro de los pasos clave para dimensionar la potencia requerida en un grupo electrógeno es conocer qué tipo cargas va a alimentar. Hay que tener en cuenta que algunos equipos (bombas o motores con variadores) sufren incrementos de intensidad transitorios durante el arranque.

Merecen especial atención las siguientes cargas:

Sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS/SAI): La potencia nominal del alternador se sobredimensiona dependiendo de la instalación.
Grandes cargas de motores: Pueden incrementar la potencia de arranque hasta 6 veces, dependiendo del tipo de arranque.
Cargas de iluminación: Sobre todo el alumbrado de vapor de sodio y halogenuros metálicos y, actualmente, la iluminación LED por la cantidad de transitorios que genera la circuitería que los compone.
Sistemas con variadores de frecuencia (VFD): Pueden provocar un sobredimensionamiento desde un 40 a un 100 %.
Cargas especialmente sensibles a transitorios, que tengan electrónica de potencia o que como un ordenador puedan tener muchos componentes electrónicos.

Cargas que para su funcionamiento necesiten variaciones de tensión y frecuencia.

Corriente de arranque necesaria para hacer frente a un corte de energía

La carga inicial que se conecta de forma simultánea al grupo electrógeno incide en el dimensionamiento de este. Lo que más va a gravar el tamaño del generador será la conexión de cargas dinámicas como motores en arranque directo o con arrancadores suaves. Por regla general:

Motores eléctricos con arranque estrella triángulo: la “corriente de arranque” es igual a 3 veces la corriente nominal o de trabajo.
Motores de arranque directo: necesitaremos 6 veces la corriente nominal.
Motores de arranque con variador de frecuencia: hay que prestar especial atención a su hoja de características ya que normalmente es configurable la rampa y el incremento de velocidad.

El grupo se debe dimensionar para que, durante el arranque de estos equipos, de forma individual o simultánea, no provoque una caída de tensión/frecuencia que impediría el arranque de los motores.

Distribución de cargas monofásicas en un sistema trifásico

En un sistema trifásico puede haber cargas monofásicas conectadas entre una fase y neutro. Es necesario verificar la distribución de cargas monofásicas entre las distintas fases. Si se carga mucho más una fase que otra, se induce en el rotor corriente parásitas (corrientes de Foucault) que pueden producir sobrecalentamientos excesivos, pudiendo llegar a destruir el rotor. Para evitar esta situación, los generadores disponen de protecciones contra un desequilibrio excesivo de carga.

Si el desequilibro de cargas es excesivo hay dos soluciones posibles:

Sobredimensionar el grupo para poder soportar un desequilibrio mayor.
Utilizar un generador monofásico, si fuera posible.
Revisar el reparto de cargas entre fases para igualarlas lo máximo posible.

En función de la alternativa, respecto al cálculo, se tendrá que dimensionar un grupo trifásico para poder soportar la carga máxima por fase prevista.

Como hemos visto, dimensionar el grupo electrógeno a comprar es un proceso complejo.

Por ello, lo idóneo es que éste recaiga manos expertas. En Genesal Energy contamos con más de 20 años de experiencia en el sector de la energía distribuida. Y seguimos innovando para ofrecer a nuestros clientes soluciones personalizadas de máxima eficiencia.

Ejemplo: ¿Cómo estimar la potencia del grupo electrógeno?

Finalizaremos con un ejemplo sobre como seleccionar un grupo electrógeno, centrándonos en cómo estimar la potencia de un grupo electrógeno para un edificio de apartamentos de 12 pisos con los siguientes equipos a respaldar:

1 Ascensor de 15 kW: arranque con variador de frecuencia (VF), 380V.
2 bombas de agua: 10 HP c/u, arranque estrella-triángulo (E-T), 380V.
1 bomba caldera: 5 HP arranque directo (DOL), 380V.
1 escala presurizada para incendios: 15 HP, arranque directo (E-T), 380V.
Iluminación pasillos comunes: 5,5 kW (55 fuentes de 100 W c/u), 220V.
Iluminación Hall de acceso: 1,5 kW (15 fuentes de 100 W c/u), 220V.
Portón acceso vehículos: 0,5 kW, arranque directa (DOL), 220V.

A continuación, haremos el cuadro de cargas y se definirán las potencias de arranque de cada equipo. Para este caso, veremos el escenario con más demanda para el cálculo del grupo electrógeno: uno con ascensor y otro con la escala presurizada, ya que ambos no funcionan en forma simultánea.

SOLICITA EL CUADRO DE CARGAS

Ahora te hemos puesto este ejemplo, pero cada proyecto es único. Solicita nuestro cuadro de cargas en el formulario de abajo si quieres más información sobre escoger la potencia óptima para un grupo electrógeno.