357509243 manual-generadores-cummins

Por Markos Max Herrera Román fecha 13:50 , 29/05/2007

Generadores Enfriados por Líquido - Manual de Aplicación
CONTENIDOS 2
CONTENIDOS
GARANTÍA............................................................................................. 6
1 INTRODUCCION ................................................................................ 7
Generalidades................................................................................................................. 7
Acerca de Este Manual................................................................................................... 7
Manuales de Aplicación Relacionados........................................................................... 8
Seguridad........................................................................................................................ 8
2 DISEÑO PRELIMINAR.......................................................................10
Generalidades................................................................................................................. 10
Requerimientos de Potencia........................................................................................... 10
Requerimientos Generales......................................................................................... 10
Requerimientos Específicos........................................................................................ 10
Tipos de Sistema y Rangos........................................................................................ 10
El Diagrama de Una Sola Línea..................................................................................... 12
Guías para los Rangos de Potencia del Generador...................................................... 13
Rango de Potencia de Emergencia............................................................................ 13
Rango de Potencia Primaria ....................................................................................... 13
Rango de Potencia de Carga-Base (Rango de Potencia Continua).......................... 15
Tamaño ........................................................................................................................... 15
Consideraciones de Ubicación ....................................................................................... 16
Consideraciones de Ubicación en Exteriores............................................................. 16
Consideraciones de Ubicación en Interiores.............................................................. 17
Consideraciones de Selección de Combustible............................................................. 18
Diesel........................................................................................................................... 18
Biodiesel...................................................................................................................... 18
Gas Natural.................................................................................................................. 18
LPG (Gas Licuado de Petróleo).................................................................................. 19
Gasolina....................................................................................................................... 19
Combustibles Substitutos............................................................................................ 19
Consideraciones Ambientales........................................................................................ 19
Ruido y Tratamiento del Ruido.................................................................................... 19
Regulaciones y Leyes para el Ruido .......................................................................... 20
Regulaciones para las Emisiones de Escape del Motor............................................ 20
Regulaciones de Almacenaje de Combustible ........................................................... 20
Protección contra Incendios........................................................................................ 21
Checklist de Diseño Preliminar....................................................................................... 22
3 IMPACTO DE LA CARGA ELÉCTRICA EN EL TAMAÑO DEL
GENERADOR........................................................................................ 23
Generalidades................................................................................................................. 23
Aplicaciones en Rangos de Trabajo............................................................................... 23
Rangos de Trabajo de Generador.............................................................................. 23
Aplicaciones Obligatorias y Opcionales...................................................................... 23
Entendiendo las Cargas.................................................................................................. 24
Requerimientos de Arranque y Funcionamiento de Cargas...................................... 24

CONTENIDOS 3
Secuenciación de Pasos de Cargas........................................................................... 25
Tipos de Carga............................................................................................................ 25
Características de la Carga......................................................................................... 32
4 SELECCIÓN DE EQUIPO..................................................................35
Generalidades................................................................................................................. 35
Alternadores de CA......................................................................................................... 35
Voltaje.......................................................................................................................... 35
Aislamiento y Rangos.................................................................................................. 35
Devanados y Conexiones........................................................................................... 35
Fundamentales y Excitación ....................................................................................... 36
Motores............................................................................................................................ 45
Gobernadores.............................................................................................................. 45
Sistemas de Arranque de Motor................................................................................. 46
Controles......................................................................................................................... 49
Basados en Relevador................................................................................................ 49
Electrónicos (Basados en Microprocesador).............................................................. 49
Electrónicos de “Autoridad Total”................................................................................ 50
Opciones de Controles................................................................................................ 50
Accesorios y Opciones.................................................................................................... 50
Seguridades de los Controles y Anunciadores........................................................... 50
Breakers de Circuito de Línea Principal...................................................................... 51
Baterías y sus Cargadores.......................................................................................... 51
Sistemas de Escape y Silenciadores.......................................................................... 52
Casetas (Cabinas)....................................................................................................... 53
Configuraciones Alternativas de Enfriamiento y Ventilación...................................... 53
Sistemas de Mantenimiento de Nivel de Aceite Lubricante ....................................... 54
Dispositivos de Calentamiento para Generadores de Emergencia ........................... 54
Tanques de Combustible (Diesel)............................................................................... 56
Montaje de Aisladores de Vibración ........................................................................... 56
Equipo de Interrupción de Voltaje............................................................................... 57
Necesidades de Equipo Adicional.............................................................................. 57
5 DISEÑO ELÉCTRICO.........................................................................58
Generalidades................................................................................................................. 58
Consideraciones de Diseño............................................................................................ 58
Conexiones Eléctricas..................................................................................................... 58
General........................................................................................................................ 58
Conexiones de Potencia CA en el Generador............................................................ 59
Conductores de Potencia CA...................................................................................... 61
Factor de Potencia de Carga de Inicio........................................................................ 64
Aterrizado de Sistema y Equipo.................................................................................. 64
Coordinación Selectiva................................................................................................ 67
Protección de Falla y Sobrecorriente con Generadores................................................ 70
Tamaño de un Breaker de Circuito de Generador de Línea Principal....................... 70
Fuentes de Generador................................................................................................ 71
Protección de Sobrecarga de Generadores............................................................... 72
Voltaje Medio, todas las Aplicaciones......................................................................... 76

CONTENIDOS 4
6 DISEÑO MECANICO..........................................................................78
Cimientos y Montaje ........................................................................................................... 78
Montaje del Generador y Aislamiento de Vibración ................................................... 78
Provisiones para la Cimentación................................................................................. 79
Cimentación Aislante de Vibración............................................................................. 79
Aisladores de Vibración............................................................................................... 81
Resistencia a Terremotos........................................................................................... 83
Alivio de Tensión en Cableado de Potencia y Control............................................... 84
Sistema de Escape......................................................................................................... 84
Guías Generales del Sistema de Escape................................................................... 84
Cálculos del Sistema de Escape................................................................................. 89
Enfriamiento del Motor.................................................................................................... 93
Radiador Montado en el Patín .................................................................................... 93
RadiadorRemoto ........................................................................................................ 95
Sistema de Radiador Remoto de Tipo De-aereación................................................. 97
Radiador Remoto con Bomba Auxiliar de Refrigerante............................................. 97
Radiador Remoto con Pozo Caliente.......................................................................... 99
Enfriamiento de Motor Multi-Circuito, Radiadores Remotos...................................... 101
Radiadores para Aplicaciones de Radiador Remoto.................................................. 101
Enfriamiento de Combustible con Radiadores Remotos............................................ 105
Cálculos de Tamaño de Tubería de Enfriamiento ...................................................... 106
Ventilación....................................................................................................................... 108
Guías Generales......................................................................................................... 108
Cálculos de Flujo de Aire ............................................................................................ 111
Probado en Campo de Sistemas de Ventilación........................................................ 111
Ventilación de Radiador Montado en el Patín ............................................................ 111
Ventilación de Intercambiadores de Calor o Radiador Remoto................................. 114
Ejemplo de Cálculo de Flujo de Aire de Ventilación................................................... 114
Suministro de Combustible............................................................................................. 115
Suministro de Diesel ................................................................................................... 115
Tubería de Diesel........................................................................................................ 120
Tanque de Combustible Sub-Base............................................................................. 121
Tanques de Día ........................................................................................................... 121
Suministro de Combustible Gaseoso.......................................................................... 121
Calidad del Combustible Gaseoso.............................................................................. 122
Diseño del Sistema de Combustible del Generador................................................... 124
Diseño del Sistema de Combustible del Sitio............................................................. 124
Cálculos del Sistema de Combustible Gaseoso, Presión de Combustible................ 126
Reducción de Ruido en Aplicaciones de Generador..................................................... 132
La Ciencia del Ruido ................................................................................................... 132
Ruido del Generador................................................................................................... 135
Reducción del ruido Transmitido por la Estructura..................................................... 136
Reducción del RuidoTransmitido por el Aire ............................................................. 136
Casetas (Cabinas) con Atenuación de Sonido........................................................... 137
Desempeño del Silenciador de Escape...................................................................... 137
Protección contra Incendios............................................................................................ 137
Diseño del Cuarto de Equipo.......................................................................................... 138
Consideraciones Generales........................................................................................ 138

CONTENIDOS 5
7 APENDICE.......................................................................................... 140
A. Definición delTamaño del Generador con GenSize ................................................. 140
Generalidades............................................................................................................. 140
Parámetros del Proyecto............................................................................................. 141
Introduciendo Cargas.................................................................................................. 143
Definición de los Términos.......................................................................................... 145
Cálculos Detallados de Cargas................................................................................... 145
Introduciendo las Cargas en Pasos............................................................................ 152
Consideraciones de Pasos de Carga......................................................................... 152
Guías de Secuencia de Pasos.................................................................................... 152
Recomendaciones y Reportes.................................................................................... 153
Reportes...................................................................................................................... 157
B. Arranque de Motores con Voltaje Reducido.............................................................. 159
Comparación de Métodos de Arranque...................................................................... 159
Arranque de Motores con Voltaje Total...................................................................... 160
Arranque de Motores De Autotransformador, Transición Abierta.............................. 160
Arranque de Motores De Autotransformador, Transición Cerrada............................ 161
Arranque de Motores de Reactor, Transición Abierta................................................ 161
Arranque de Motores de Reactor, Transición Cerrada .............................................. 162
Arranque de Motores Estrella-Delta, Transición Abierta............................................ 162
Arranque de Motores con Parte de Devanado, Transición Cerrada.......................... 163
Arranque de Motores de Rotor Devanado.................................................................. 163
Arranque de Motores Sincrónicos............................................................................... 164
Nota de Aplicación General ........................................................................................ 164
C. Voltajes y Suministros Mundiales.............................................................................. 165
D. Fórmulas Útiles........................................................................................................... 167
E. Mantenimiento y Servicio ........................................................................................... 168
F. Códigos y Estándares................................................................................................. 170
Estándares de Productos Relacionados..................................................................... 170
Modificaciones de Productos...................................................................................... 170
G. Glosario ...................................................................................................................... 171
Indice de Fórmulas.......................................................................................................... 179
Indice de Tablas.............................................................................................................. 179
Indice de Figuras............................................................................................................. 180

GARANTIA 6
GARANTIA
Garantía: Este manual se publica únicamente con propósito de informar y
no debe considerarse como incluyente de todo. Si se requiere mas
información, consulte a Cummins Power Generation. La venta del producto
mostrado descrito en esta literatura está sujeto a los términos y
condiciones especificados en las políticas de ventas apropiadas de
Cummins Power Generation u otros acuerdos contractuales entre las
partes. No es la intención de esta literatura agregar o aumentar a dichos
contratos. La única fuente de gobierno de los derechos y remedios del
comprador de este equipo, es el contrato entre el comprador y Cummins
Power Generation.
LA INFORMACION, RECOMENDACIONES Y DESCRIPCIONES
CONTENIDAS EN ESTA LITERATURA NO CREAN NI DAN NINGUNA
GARANTIA EXPRESA O IMPLICITA, INCLUYENDO GARANTIAS DE
CAPACIDAD PARA UN USO EN PARTICULAR O COMERCIALIZACION,
ASI COMO TAMPOCO GARANTIAS QUE SE DESPRENDAN DE
TRATOS O USOS. Cada cliente es responsable del diseño y
funcionamiento de de los sistemas de sus edificios. No podemos asegurar
que las especificaciones de los productos de Cummins Power Generation
son apropiadas y suficientes para sus propósitos. Usted debe estar
satisfecho en cuanto a ese punto.
Cummins Power Generation no será en caso alguno, responsable con el
comprador o usuario en el contrato, deagravio (incluyendo negligencia),
responsabilidad directa o indirecta, incidental o consecuencial de ningún
daño o pérdida de ningún tipo, incluyendo, pero sin limitarse a, daño o
pérdida del equipo, planta o sistema de energía, costos de capital,
pérdidas de energía, gastos adicionales en el uso de las instalaciones de
energía existentes, o reclamaciones en contra del comprador o sus
clientes resultando de el uso de la información, recomendaciones y
descripciones contenidas en esta literatura.

1 INTRODUCCION 7
1 INTRODUCCION
Generalidades
El mundo se está volviendo cada vez más
dependiente de la electricidad. Los
suministros de electricidad son críticos para
toda instalación, y un suministro de confiable
de electricidad es vital para un número cada
vez más grande de instalaciones. Grandes
edificios de oficinas y grandes fábricas, así
como instalaciones de telecomunicaciones,
centros de datos y proveedores de servicios
de Internet dependen de energía eléctrica
que esté disponible las 24 horas del día,
siete días a la semana esencialmente sin
interrupciones. Esta necesidad también está
alimentada por la continua proliferación de
computadoras electrónicas en el proceso de
datos, control de procesos, sistemas de
soporte de vida y comunicación global –
todos los cuales requieren de un flujo
continuo e in-interrumpido de energía
eléctrica. Aparte de la confiabilidad, hay
cada vez más incentivos económicos que
favorecen la instalación en-sitio de
generadores impulsados por motor. Como
resultado, los generadores impulsados por
motor se especifican rutinariamente en la
construcción de nuevos edificios, así como
en la adaptación a sistemas que antes no los
tenían. Estos proveen de energía de
emergencia en el caso de una falla de la red
pública y se pueden usar para reducir el
costo de la electricidad en lugares donde la
estructura de tarifas ofrece esa opción. Dada
su importancia, los generadores deben
especificarse y aplicarse de manera que
suministren energía eléctrica confiable y de
la calidad y capacidad requeridas.
Los suministros de energía principal, a
comunidades remotas que no tienen el
servicio de una red pública, y a sitios donde
la red pública no está disponible durante
largos periodos de tiempo, se están
convirtiendo también en una necesidad, más
que en un lujo, para muchos usuarios.
Cualquiera que sea la intención de uso de
energía en-sitio, la confiabilidad en el
servicio del equipo, desempeño y efectividad
de costo son preocupaciones principales
para los usuarios. El propósito de este
manual es dar una guía a los diseñadores de
instalaciones para la selección del equipo
apropiado para la instalación en particular, y
el diseño de la instalación para que se
puedan satisfacer las necesidades comunes
del sistema.
Acerca de este Manual
Este manual describe la especificación y
aplicación de generadores estacionarios,
impulsados por motores diesel y de chispa,
enfriados por líquido, llamados
“generadores” en el curso de este manual.
Este manual consiste de siete secciones
principales: Diseño Preliminar, Impacto de la
Carga Eléctrica en el Tamaño del
Generador, Selección del Equipo, Diseño
Eléctrico, Diseño Mecánico y Apéndice.
El Diseño Preliminar describe
consideraciones preliminares para el
proyecto de generador. Los requerimientos
de equipo e instalación varían dependiendo
de las razones de tener un generador y la
intención de su uso. El revisar y entender
estas razones es un útil punto de partida en
el diseño del sistema y la selección del
equipo.
El Impacto de la Carga Eléctrica en el
Tamaño del Generador explica varios tipos
de carga, sus características y su impacto en
el tamaño del generador, su operación y
selección del equipo. También se cubre el
tema de la secuencia de conexión de las
cargas.
La Selección del Equipo explica las partes
fundamentales de un generador y su equipo
periférico, sus funciones e interrelaciones y
los criterios para su selección. Se cubren las
características funcionales, criterios de
selección y equipo opcional necesario.
El Diseño Eléctrico cubre el diseño de
instalación del generador y sistemas
eléctricos relacionados, sus interfaces con
las instalaciones y temas acerca de la
protección de la carga y el generador. El
diseño eléctrico y la planeación de un

1 INTRODUCCION 8
sistema de generación en-sitio son críticos
para su operación adecuada y confiabilidad.
El Diseño Mecánico cubre el diseño de
instalación para el generador y sus sistemas
mecánicos relacionados, junto con las
interfaces con las instalaciones. El diseño
mecánico y la planeación de un sistema de
generación en-sitio, son criticas para a
operación apropiada y confiabilidad del
sistema. Los temas incluyen, cimientos y
montaje, sistemas de escape, sistemas de
enfriamiento, ventilación, sistemas de
combustible, reducción de ruido, protección
contra el fuego y cuarto de equipos.
El Apéndice contiene numerosos temas
útiles incluyendo generalidades de los
contenidos del software GenSize y Power
Suite. También se incluye una discusión
sobre el arranque de motor de voltaje
reducido y útiles referencias a los voltajes
mundiales, temas de mantenimiento,
fórmulas, referencias a los códigos y
sistemas y un glosario de términos.
Este manual describe la aplicación de
generadores estacionarios. Este manual no
cubre la aplicación de generadores
comerciales estacionarios que se usen en
aplicaciones móviles, los cuales e
consideran generalmente una aplicación
incorrecta. Cummins Power Generation
(CPG) no aprueba ninguna aplicación móvil
de sus generadores comerciales excepto en
aquellas aplicaciones diseñadas y probadas
por CPG. Si los distribuidores o clientes
desean aplicar un generador comercial
estacionario en otras aplicaciones móviles, lo
harán solamente después de un extenso
análisis, pruebas y clara comunicación con el
usuario final en cuanto a las posibles
limitaciones en el uso o el diseño de vida del
generador. CPG no puede asegurar que los
atributos del producto sean apropiados y
suficientes para las aplicaciones móviles del
cliente, por lo tanto cada cliente debe
satisfacer ese punto él mismo. Cada cliente
es responsable del diseño y función de su
propia aplicación e instalación. Una barra
negra al lado izquierdo del párrafo es una
señal de que el texto en ese párrafo ha
cambiado o de que el párrafo es nuevo
desde la última revisión.
Manuales de Aplicación Relacionados
Cada instalación de generador requerirá de
equipo de transferencia, ya sean
interruptores de transferencia o equipo de
paralelismo. El sistema apropiado para el
trabajo y su aplicación apropiada son
cruciales para una operación segura y
confiable. Los siguientes manuales de
aplicación de Cummins Power Generation se
refieren a aspectos específicos de sistemas
energía de emergencia. Puesto que estos
manuales cubren aspectos que requieren
decisiones que deben tomarse en las partes
iniciales del proceso de diseño, se deberán
revisar junto con este manual.
Manual de Aplicación T-011, Sistemas
Automáticos de Transferencia. Muchas
aplicaciones utilizan fuentes múltiples de
energía para aumentar la confiabilidad del
sistema de energía. Estas a menudo
incluyen el servicio de red pública y
generadores para cargas críticas. El T-011
cubre los diferentes tipos de sistema de
transferencia disponibles y consideraciones
para su uso y aplicaciones. La cuidadosa
consideración de los sistemas de
interruptores al principio de un proyecto
habilitará al diseñador para ofrecer el
sistema más económicamente viable y de
servicio más confiable al usuario de las
instalaciones.
El Manual de Aplicación T-016, Equipo de
Paralelismo e Interruptores de Paralelismo.
El Equipo de paralelismo hace que dos o
más generadores funcionen como un
generador más grande. Esto puede ser
económicamente ventajoso, especialmente
cuando la carga total es de más de 1000 kW.
La decisión de usar equipos en paralelo
debe hacerse en las primeras etapas de
diseño, especialmente si el espacio y las y
las necesidades de crecimiento futuro son
factores críticos.

1 INTRODUCCION 9
Seguridad
La seguridad debe ser la preocupación
principal del ingeniero diseñador de la
instalación. La seguridad involucra dos
aspectos: la operación segura del generador
en sí mismo (y sus accesorios), y la
operación confiable del sistema. La
operación confiable del sistema se relaciona
con la seguridad porque equipos que afectan
la vida y la salud son a menudo
dependientes del generador, tales como
equipos de soporte de vida en hospitales,
iluminación de salida de emergencia,
ventiladores de edificios, elevadores,
bombas contra incendios, seguridad y
comunicaciones.
Consulte la sección de Referencias Técnicas
para información acerca de leyes y códigos
eléctricos y de incendio aplicables a Norte
América, América Central y Europa.
Los estándares y los códigos a los que se
refieren son actualizados continuamente y
requieren revisión continua. El cumplimiento
de con todas las leyes aplicables son
responsabilidad del ingeniero diseñador de
las instalaciones.
Por ejemplo, algunas áreas podrían requerir
un certificado de necesidad, permisos de
zona, permisos de construcción u otros
certificados para el sitio en particular.
Asegúrese de consultar con las autoridades
locales tempranamente en el proceso de
diseño.
NOTA: Aunque la información en este y
otros manuales relacionados intenta ser
precisa y útil, no hay sustituto para el juicio
de un profesional de diseño de instalaciones
hábil y experimentado. Cada usuario final
debe determinar si el generador
seleccionado y el sistema de emergencia
son apropiados para la aplicación.

2 DISEÑO PRELIMINAR 10
2 DISEÑO PRELIMINAR
Generalidades
El diseño de la instalación de un generador
requiere considerar el equipo y los
requerimientos de la instalación. Estos varían
dependiendo de las razones para tener un
generador y la intención de su uso. Revisar y
entender estas razones es un punto apropiado
para el diseño del sistema y la selección de
equipo.
Requerimientos de Energía
Requerimientos Generales
La necesidad de electricidad de emergencia es
generalmente mandada por instalaciones
obligatorias para cumplir con la ley de
construcción, y/o el riesgo de pérdida económica
debido a la pérdida de la energía eléctrica.
Las instalaciones obligatorias de electricidad de
emergencia vienen de los requerimientos legales
de construcción exigidos por las autoridades
locales, estatales y federales. Estas instalaciones
se justifican en la base de la seguridad de la vida
humana, donde la pérdida del suministro normal
de energía eléctrica crearía peligro a la vida o a
la salud. Las instalaciones voluntarias de energía
de emergencia por razones económicas se
justifican típicamente en una reducción del riesgo
de perder servicios, datos u otros activos
valiosos. Las instalaciones obligatorias y
voluntarias de generación en-sitio se pueden
justificar sobre la base incentivos de tarifas
favorables ofrecidos por la red pública. El mismo
sistema de generación en -sitio se puede usar
para estas dos necesidades generales,
suponiendo que las necesidades de seguridad de
vida tengan una prioridad, es decir, la capacidad
del generador y los arreglos de transferencia de
carga.
Arreglos Específicos
Un amplio rango de requerimientos específicos
resultarán en la necesidad de sistemas de
generación en-sitio. Algunas necesidades
comunes se mencionan a continuación.
Iluminación: Iluminación de salida para
evacuaciones, letreros de salida iluminados,
iluminación de seguridad, luces de advertencia,
iluminación de salas de operaciones, iluminación
en elevadores, iluminación en el cuarto de
generador, etc.
Potencia de Control: Energía para el control de
calderas, compresores de aire y otro equipo de
función critica.
Transporte: Elevadores para el uso del
departamento de bomberos.
Sistemas Mecánicos: Control de humo y
ventiladores de presurización, tratamiento de
aguas de desecho, etc.
Calentamiento: Calor critico para procesos.
Refrigeración: Bancos de sangre,
almacenamiento de alimentos, etc.
Producción: Energía critica de procesos para
laboratorios, procesos de producción
farmacéutica, etc.
Acondicionamiento de espacios: Enfriamiento
para cuartos de cómputo, enfriamiento y
calentamiento para personas vulnerables,
ventilación en ambientes peligrosos, ventilación
de contaminantes biológicos, etc.
Protección contra incendio: Bombas contra
incendio, alarmas y anunciación.
Procesamiento de Datos: Sistemas UPS y de
enfriamiento para prevenir la pérdida de datos,
pérdida de memoria, corrupción de programas.
Soporte de Vida: Hospitales, asilos y otras
instalaciones de cuidado de la salud.
Sistemas de Comunicación: Servicio 911,
estaciones de policía y de bomberos, sistemas
de información pública en rascacielos, etc.
Sistemas de Señales: Control de tráfico aéreo,
ferroviario y marítimo.
Tipos de Sistema y Rangos
Los sistemas de generación en -sitio se pueden
clasificar por tipo y rango de equipo de
generación. El equipo de generación es
clasificado usando los rangos de emergencia,
primario y continuo. Es importante entender las
definiciones de los rangos cuando se aplica el
equipo. Por favor consulte las guías a
continuación. El tipo de sistema de generación
en-sitio y el rango apropiado a usar se basan en
la aplicación. Vea la Tabla 2-1 y las
descripciones de lo siguiente.

Sistemas de Emergencia: Los sistemas de
emergencia se instalan generalmente como se
requiere para la seguridad del público y como lo
manda la ley. Típicamente son para suministrar
de energía e iluminación durante periodos cortos
de tiempo para tres propósitos: Para permitir la
evacuación segura de edificios, para el soporte
de vida y equipo crítico para personas
vulnerables, o para sistemas de comunicación
crítica e instalaciones usadas para seguridad
pública. La ley especifica típicamente la carga
mínima a servir.
Requerimiento Mínimo Legal de Emergencia: Los
sistemas de emergencia requeridos legalmente,
se instalan como lo mandan los requerimientos
legales de seguridad pública. La intención típica
de estos sistemas es suministrar energía e
iluminación durante periodos cortos de tiempo
donde sea necesario para prevenir peligro o para
facilitar las operaciones del control de incendios.
Los requerimientos legales típicamente
especifican la carga mínima a servir.
Opcionales de Emergencia: Los sistemas
opcionales de emergencia se instalan
generalmente donde la seguridad no esta en
juego, pero la pérdida de energía podría causar
una pérdida económica de negocio o ganancias,
interrumpir un proceso crítico o causar una
inconveniencia o incomodidad. Estos sistemas se
instalan por lo general en centros de datos,
granjas, edificios comerciales e industriales y
residencias. El propietario del sistema indica que
cargas se deben conectar a este.
Además de suministrar una fuente de energía de
emergencia en caso de pérdida de una fuente
normal, los sistemas de generación en -sitio se
usan para los propósitos siguientes:
Energía Primaria: Las instalaciones de energía
primaria usan la generación en-sitio en lugar de
un suministro de red pública, típicamente donde
la energía de red no está disponible. Un sistema
simple de energía primaria usa cuando menos
dos generadores y un interruptor de transferen cia
para transferir el suministro a las cargas entre
ellos. Uno o el otro generador funciona
continuamente con una carga variable y el
segundo generador funciona como respaldo en
caso de una falla, y para permitir el tiempo
muerto de mantenimiento requerido. Un reloj de
cambio dentro del interruptor de transferencia
alterna el generador líder en un intervalo
predeterminado.
Rasurado de Picos: Las instalaciones de
rasurado de picos usan generación en -sitio para
reducir o aplanar la electricidad pico con el
propósito de ahorrar dinero en cargos por
demandas de energía. Los sistemas de rasurado
de picos requieren un controlador que arranca y
hace funcionar el generador en-sitio en los
momentos apropiados para aplanar las
demandas pico del usuario. La generación
instalada para propósitos de emergencia también
se puede usar para rasurado de picos.
Reducción de Tarifas: Las instalaciones de
reducción de tarifas usan generación en-sitio de
acuerdo a acuerdos de tarifa eléctrica con la red
pública. A cambio de tarifas favorables, el usuario
acepta usar los generadores y asumir una carga
específica (kW) en tiempos determinados por la
red, típicamente sin exceder un especificado
número de horas por año. La generación
instalada para propósitos de emergencia también
se puede utilizar en la reducción de tarifas.
Carga Base Continua: Las instalaciones de carga
base continua usan generación en-sitio para
suministrar energía constante (kW) típicamente a
través de una interconexión con la red pública.
Estas instalaciones son generalmente de redes
públicas o están bajo su control.
Co-generación: A menudo, la generación de
carga base continua se usa en aplicación de Co-
Generación. De forma simple, la co-generación
utiliza la electricidad generada directamente y el
calor del escape para sustituir la energía
suministrada por la red. El calor de desecho se
captura y cualquiera de los dos es usado
directamente o convertido en electricidad.

El Diagrama de Una Línea
El diagrama de sistema eléctrico de una línea es
un elemento importante para entender el sistema
y el arreglo de las conexiones. Puede ser
especialmente crítico para comunicar esa
información durante la planeación, instalación,
arranque y/o servicio del sistema. Estos
diagramas ilustran los componentes principales
tales como generador(es), equipo de
transferencia de energía, relevadores de
protección, protección de sobre corriente y el
esquema general de conexión. Se debe
desarrollar un diagrama de una línea lo más
temprano posible en la planeación del proyecto
para ayudar el diseño del sistema. La Figura 2-1
es un típico diagrama de una línea de un sistema
básico de generación.

Guías para los Rangos de Potencia del Generador
Los rangos de potencia de los generadores los
publican los fabricantes1
. Estos rangos
describen las condiciones de carga máximas
permisibles de un generador. El generador
ofrecerá desempeño y vida aceptables (tiempo
entre reconstrucciones) cuando se aplica de
acuerdo a los rangos publicados. También es
importante operar el generador a una carga
mínima para lograr temperaturas normales y
quemar el combustible apropiadamente.
Cummins Power Generation recomienda que un
generador opere a un mínimo de 30% del rango
en su placa.
Las explicaciones siguientes describen los tipos
de rango usados por Cummins Power
Generation. Las Figuras 2-2 a 2-5 ilustran los
niveles de carga (T1, T2, T3, etc.) permitidos
durante los diferentes rangos.
Rango de Potencia de Emergencia
El rango de potencia de emergencia es aplicable
a aplicaciones de emergencia donde la energía
es suministrada toda la duración de una
interrupción normal de energía. No hay
capacidad de sobrecarga sostenida para este
rango (Equivalente a Potencia al Corte de
Combustible de acuerdo a ISO3046, AS2789,
DIN6271 y BS5514). Este ran go es aplicable a
instalaciones servida por una fuente normal y
confiable de red. Este rango solo es aplicable a
cargas variables con un factor de carga promedio
de 80% del rango de emergencia para un
máximo de 200 de operación por año a 100% de
su rango de emergencia. En instalaciones donde
la operación podría exceder 200 horas por año a
carga variable, o 25 horas por año a 100% de
rango, debe aplicarse el rango de potencia
primaria. El rango de emergencia solo debe
aplicarse en aplicaciones de emergencia donde
el generador sirve como respaldo de una red
pública normal. No se permite operación paralela
a la red sostenida con este rango. Para
aplicaciones que requieran operación paralela
con la red se debe utilizar el rango de potencia
primaria o carga base.
1
Los rangos para los generadores de Cummins Power Generation se
publican en el paquete de software Power Suite.
Rango de Potencia Primaria
El rango de potencia primaria es aplicable
cuando suministre energía eléctrica en lugar de
la energía comprada comercialmente. El número
de horas de operación permisibles por año es
ilimitado para aplicaciones de carga variable,
pero está limitado para aplicaciones de carga
constante como se describe adelante.
(Equivalente a Potencia Primaria de acuerdo a
ISO8528, y Potencia de Sobre Carga de acuerdo
a ISO3046, AS2789, DIN6271, y BS5514.)
Potencia Primaria Tiempo Ilimitado de
Funcionamiento: La potencia primaria está
disponible durante un número ilimitado de horas
de operación anuales en aplicaciones de carga
variable. Las aplicaciones que requieren
cualquier operación a carga constante paralela a
la red, están sujetas a las limitaciones de tiempo
de funcionamiento. En aplicaciones de carga
variable, el factor de carga promedio no debe
exceder 70% del rango de Potencia Primaria.
Hay una capacidad de de sobrecarga de 10% por
un periodo de una hora dentro de un periodo de
operación de 12 horas, pero no debe exceder 25
horas por año. El tiempo total de operación en
rango de Potencia Primaria no debe exceder 500
horas por año.
Potencia Primaria Tiempo Limitado de
Funcionamiento: La Potencia Primaria está
disponible durante un número limitado de horas
anuales de operación en aplicaciones de carga
constante tales como reducción de carga o
rasurado de picos interrumpibles y otras
aplicaciones que normalmente involucren
operación paralela con la red. Los generadores
podrán opera r en paralelo con la red hasta 750
horas por año a niveles de potencia que no
excedan el rango de Potencia Primaria. Debe
hacerse notar que la vida del motor se reducirá
por la operación constante a altas cargas.
Cualquier aplicación que requiera mas de 750
horas anuales de a rango de Potencia Primaria,
deberá usar el rango de Potencia de Carga Base.

Rango de Potencia de Carga base (Rango de
Potencia Continua)
El rango de carga base es aplicable para
suministrar potencia continuamente a una carga
de hasta 100% del rango base durante horas
ilimitadas. No hay capacidad de sobrecarga
sostenida en este rango. (Equivalente a Potencia
Continua de acuerdo a ISO8528, ISO3046,
AS2789, DIN6271 y BS5514). Este rango es
aplicable para operación de base de red. En
estas aplicaciones los generadores son operados
en paralelo con una fuente de red y funcionan a
cargas constantes durante largos periodos de
tiempo. Es importante generar un programa de
carga preciso lo mas pronto posible para
presupuestar los costos del proyecto. Si toda la
información de cargas no se encuentra disponible
al principio del proyecto, se harán estimaciones
para los primeros cálculos de tamaño. Estos
cálculos deben ser modificados conforme se
vaya obteniendo la información. Las cargas de
motores grandes, fuentes de potencia in-
interrumpibles (UPS), impulsores de frecuencia
variable (VFD), bombas de incendio, y equipo
médico de diagnostico tiene un efecto
considerable en el tamaño de los generadores y

deben considerarse cuidadosamente. Las
especificaciones precisas de desempeño en
cambios, caídas de voltaje y frecuencia, tiempos
de recuperación durante el arranque de motores
y aceptación de carga en bloques también tienen
un efecto considerable en la definición del
tamaño. Vea la Sección 3, Impacto de la Carga
Eléctrica en el Tamaño del Generador en este
manual en cuanto a los cálculos de tamaño y las
clases de información necesaria apara los
diferentes tipos de equipo de carga.
Para propósitos de estimación preliminar, se
pueden usar con reserva las siguientes reglas
generales:
• Motores – 0.5 HP por kW.
• UPS – 40% sobredimensionado por un
diámetro y 6 pulsos, o 15%
sobredimensionado por 6 pulsos con filtros
de entrada y UPS de 12 pulsos.
• VFD – 100% sobredimensionado a menos
que sean de ancho de pulso modulado. Si es
así, 40% sobredimensiona do.
Cuando se carga un generador, la división de las
cargas en bloques o pasos de carga discretos
puede tener un efecto favorable en el tamaño del
generador requerido. El uso de múltiples
interruptores de transferencia u otros medios
(retardos de tiempo, PLC, etc.) será necesario
para permitir que el voltaje y la frecuencia del
generador se estabilicen durante los pasos.
Dependiendo de la carga total (generalmente
sobre 500 kW), puede ser ventajoso poner
generadores en paralelo. Aunque es
técnicamente posible, es generalmente
económicamente prohibitivo poner generadores
en paralelo cuando la carga total es de 300 kW o
menos.
Consideraciones de Ubicación
Una de las primeras decisiones de diseño será
determinar si la ubicación de los generadores
será dentro de un edificio o afuera en un cuarto
propio. El costo total y la facilidad de la
instalación del sistema de energía dependen de
la disposición y ubicación física de de todos los
elementos del sistema – generador, tanques de
combustible, ductos de ventila ción y salidas,
accesorios, etc. Para ubicaciones internas y
externas, considere estos puntos:
• Montaje del generador
• Ubicación del tablero de distribución e
interruptores de transferencia
• Circuitos ramales para calentadores de
refrigerante, cargador de batería, etc.
• Seguridad en inundaciones, incendio,
heladas y vandalismo
• Contención de derrames accidentales de
combustible o refrigerante
• Posible daño simultáneo a servicios
normales y de emergencia
• Acceso de servicio para mantenimiento
general e inspeccion es
• Acceso y espacio de trabajo para trabajos
mayores como reconstrucciones o cambios
de componentes
• Acceso para pruebas con bancos de carga
cuando se requiera para mantenimiento,
ejercicio o certificación
Consideraciones de Ubicación en Exteriores
• Ruido y su tratamiento. Se podrían requerir
barreras de sonido. Además, la distancia
entre el generador y el área sensitiva al ruido
reducirá el ruido percibido. Hay disponibilidad
de casetas acústicas y talvez se requiera
cubrir las expectativas del cliente o la ley
local acerca de ruido.
• Se podría requerir una caseta a prueba de
intemperie. Como su nombre lo indica, para
proteger del medio ambiente, pero también
para proveer cierto nivel de seguridad, así
como presencia estética para el generador.
• Llevar a cabo el arranque y aceptación de
carga en tiempos específicos y en ambientes
fríos podría ser difícil. Los sistemas de
emergencia, como los define la ley requieren
que la temperatura ambiente alrededor del
generador se mantenga en niveles mínimos.
Por ejemplo NFPA110, que requiere que la
temperatura ambiente mínima alrededor del
generador sea de 40°F (4°C), y CSA282, la
cual requiere que dicha temperatura mínima
sea de 10°C (50°F). Mantener estos
requerimientos de temperatura mínima en
una carcasa muy ajustada podría ser difícil o
imposible. Podría requerirse una caseta
aislada y posiblemente con calefacción. Una
caseta que esté diseñada estrictamente para
aislamiento acústico tendrá material aislante
pero podría no contener suficientemente el
calor. Las unidades de una sola pieza que se
instalan por arriba, o las casetas de tamaño
más grande están generalmente disponibles
con aislamiento, persianas motorizadas o de
gravedad y calentadores si fuera necesario.
• Se podrían necesitar varios dispositivos
auxiliares de calentamiento para el arranque
o el mejoramiento de la aceptación de carga,
aún si la aplicación no es un sistema de
emergencia. Podrían ser necesarios

calentadores de refrigerante, baterías y hasta
aceite. Consulte la sección de este manual
titulada Dispositivos de Calentamiento para
Generadores en la Sección 4, Selección de
Equipo para información más detallada.
• Calentamiento y acondicionamiento del
combustible. En temperaturas frías el
combustible diesel se volverá nuboso, tupirá
filtros y bombas o no fluirá lo suficiente. Se
usan combustibles combinados para resolver
estos problemas, sin embargo se podría
requerir calentamiento de combustible para
una operación confiable.
• La sal en las regiones costeras puede causar
problemas de corrosión en casetas para
generador, rieles de base y tanques de
combustible instalados a la intemperie. El
uso de una caseta opcional de aluminio y un
faldón, cuando los ofrezca CPG, se
consideran una práctica sana de instalación
debido a la adicional resistencia a la
corrosión, y por lo tanto se requieren para
aplicaciones en regiones costeras, definidas
como ubicaciones a 60 millas (100 km) o
menos de cuerpos de agua salada.
• El acceso de servicio para reparaciones
mayores, reemplazo de componentes
(radiador, alternador) o reconstrucción,
deben considerarse al diseñar casetas y
ubicaciones de generador cerca de otros
equipos o estructuras. Si se requiere trabajo
mayor debido a altas horas de operación, o a
la falla/daño de un componente mayor, los
accesos serán críticos. Estos accesos
incluirán cubiertas, paredes removibles de la
caseta, espacios adecuados con otras
estructuras cercanas y acceso del equipo de
apoyo requerido.
• Cercas de seguridad y barreras de
visibilidad.
• Distancias a límites de propiedad.
• El escape del motor debe estar dirigido lejos
de ventilas y aberturas en edificios.
• Aterrizaje – Se podrán requerir electrodos o
anillos de aterrizaje para sistemas derivados
separadamente, o para aterrizaje de equipo.
• Protección contra relámpagos
Consideraciones de Ubicación e n Interiores
• Cuarto especial para el generador – Para
sistemas de emergencia, algunas leyes
podrían requerir que el cuarto del generador
sea solo para ese propósito. También
considere el efecto que el flujo de ventilación
tendrá en otro equipo en el mismo cuarto, tal
como equipo de calefacción del edificio.
• Certificación de Bomberos de la construcción
del cuarto – La ley típicamente especifica
una resistencia al fuego de 1 o dos horas
mínimo. Consulte a la autoridad local para
los requerimientos aplicables .
• Espacio de trabajo – El espacio de trabajo
alrededor del equipo eléctrico esta
usualmente especificado por la ley. En la
práctica, debe haber cuando menos 3 pies (1
m) de espacio alrededor de cada generador.
El alternador debe ser reemplazable sin
quitar el generador o accesorios. Así mismo,
se debe considerar acceso para trabajo
mayor, (reconstrucción, o reemplazo de
componentes como el radiador) desde el
diseño de instalación.
• Tipo de sistema de enfriamiento – Se
recomienda un radiador montado de fábrica,
sin embargo, el ventilador del radiador puede
crear presión negativa significativa en el
cuarto. Las puertas de acceso deben por lo
tanto, abrir hacia adentro del cuarto, o tener
persianas, para que se puedan abrir cuando
el generador está funcionando. Vea
Enfriamiento del Generador en la sección
Diseño Mecánico para opciones de
enfriamiento adicionales.
• La ventilación involucra grandes volúmenes
de aire. Un diseño óptimo de cuarto toma
aire del exterior de este y descarga el aire
directamente fuera del cuarto por la pared
opuesta. Se requerirán ventiladores en el
cuarto para configuraciones de enfriamiento
opcionales que involucren un intercambiador
de calor o radiadores remotos.
• Escape del motor – La salida del escape del
motor debe ser tan alta como sea
prácticamente posible en el lado del cuarto
donde los vientos dominantes alejen los
gases de el de las entradas de aire o
ventilas.
• Almacenamiento y tubería de combustible –
Loa ley local podría especificar métodos de
almacenaje dentro de los edificios, y
restringir las cantidades a almacenar.
Consulte con el distribuidor de Cummins
Power Generation o con el jefe de Bomberos.
Se requerirá acceso para el rellenado de los
tanques. Vea Selección de Combustible mas
adelante.
• Se recomienda que se incluyan previsiones
de conexión para la instalación temporal de
un banco de carga de generador en el
sistema de distribución eléctrica.
• La ubicación dentro de un edificio debe
permitir el acceso para la entrega inicial del
generador y para más tarde dar
mantenimiento y servicio. La ubicación lógica
preferida para un generador en un edificio
basado en esto es en el piso inferior, cerca
de un estacionamiento o acceso, o en una

rampa de estacionamiento abierta.
Entendiendo que este es importante espacio
de construcción de l edifico, si se forzara
una ubicación alternativa, piense en que se
podría necesitar equipo pesado para la
instalación o servicio mayor de la unidad.
También se necesitarán entregas de
combustible, aceite, refrigerante, etc. Se
diseñará un sistema de combustible con
tanques de abastecimiento, bombas, líneas,
tanques de día, etc., pero el cambio de aceite
y de refrigerante podrían dificultarse si los
materiales usados tuvieran que acarrearse a
mano en cubetas o barriles.
• Las instalaciones en el techo, aunque
comunes, requieren más planeación y
consideraciones del diseño estructural. La
vibración y el almacenamiento y entregas de
combustible podrían ser problemáticos.
• Las ubicaciones en interiores generalmente
requieren un cuarto dedicado con
construcción a prueba de fuego. Proveer un
cuarto interior del flujo de aire requerido
podría ser complicado. Los amortiguadores
de fuego en la ductería a cuartos internos
generalmente no se permiten. Idealmente, el
cuarto deberá tener dos paredes exteriores
opuestas una a la otra para que el aire de
admisión fluya sobre el generador y se
descargue por la pared opuesta en el lado
donde la unidad tiene el radiador.
Consideraciones de Selección
de Combustible
La selección de gas natural, diesel o LPG
afectarán la disponibilidad del generador y su
tamaño. Considere lo siguiente:
Diesel
• Se recomienda diesel para aplicaciones de
emergencia. Se recomienda diesel ATSM
D975 de Grado No. 2-D para un buen
arranque y máxima vida de motor. Consulte
al fabricante del motor en cuanto al uso de
grados alternativos de diesel para diferentes
motores.
• Se debe proveer de almacenaje de
combustible en-sitio. Sin embargo el tacneño
debe ser muy grande. El diesel dura hasta
dos años en almacenaje, así que el tanque
de suministro debe ser de un tamaño que
permita la renovación del combustible
basado en ejercicios programados y pruebas
en ese periodo. Talvez se necesite agregar
un microbicida al combustible si la
renovación del combustible es baja, o si las
condiciones de alta quedad promueven el
crecimiento de microbios. Los microbios en el
combustible pueden tupir los filtros o
deshabilitar o dañar el motor.
• Climas fríos – Se debe usar combustible
Premium de Grado 1-D cuando las
temperaturas ambiente estén por debajo del
punto de congelaci ón. Se podría requerir de
calentadores de combustible para prevenir
que los filtros se tupan cuando las
temperaturas caen por debajo del punto de
nubosidad del combustible,
aproximadamente 20°F (-6°C) para el No. 2-
D y -15°F (-26°C) para el No. 1 -D.
• Probablemente apliquen requerimientos de
emisiones. Vea Consideraciones
Ambientales.
Combustible Biodiesel
Los combustibles bio-diesel se derivan de una
amplia variedad de recursos renovables tales
como aceites vegetales, grasas animales y
aceites de cocinar. Colectivamente, estos
combustibles se conocen como Metil Esters de
Ácido Graso (FAME). Cuando se usan en
motores diesel, típicamente se reducen el humo,
la potencia y la economía de combustible.
Aunque el humo se reduce, el efecto en otras
emisiones varía, incrementando algunos
contaminantes mientras otros se reducen. El bio-
diesel es un combustible sustituto, lo que
significa que el desempeño y las emisiones del
motor no se pueden garantizar cuando se operan
con este combustible
2
.
Una mezcla de hasta 5% de concentración por
volumen de bio-diesel con diesel de calidad no
deberá causar serios problemas. Una
concentración arriba del 5% y se deben esperar
serios problemas de operación. Cummins no
aprueba ni desaprueba el uso de bio-diesel.
Consulte a Cummins para información adicional.
Gas Natural
• No se requiere almacenaje en-sitio para la
mayoría de los sitios.
• El gas natural puede ser una elección más
económica donde esté disponible a los
rangos de presión y flujo requeridos.
• Se podría requerir un suministro de respaldo
en-sitio de LPG para sistemas de potencia
de emergencia.
• Se puede usar gas natural de campo en
ciertos generadores. Sin embargo, se
2
Cummins Power Generation no asume ningunaresponsabilidad de
garantía por reparaciones o incrementos en costos de operación con bio-
diesel.

requieren análisis de combustible y consultas
con el fabricante del motor para determinar el
derrateo potencial y si la composición del
combustible podría generar daños en el
motor debido a combustión pobre,
detonación o corrosión.
• Detonación y daño al motor pueden resultar
cuando algunas redes ocasionalmente
agregan butano para mantener la presión en
la línea. Los motores de gas natural
requieren gas de calidad, limpio y seco para
generar su potencia de rango y asegurar su
término de vida.
• La estabilidad de frecuencia de los
generadores de motor de chispa, podría no
ser tan buena como la de los generadores
con motor diesel. La estabilidad de
frecuencia es importante cuando se
suministra potencia a UPSs.
• Los climas fríos – En temperaturas amiente
debajo de 20°F (-7°C), los motores de chispa
generalmente arrancan más fácilmente y
aceptan carga mas rápidamente que los
motores diesel.
NOTA: Cummins Power Generation no
recomienda entubar el gas natural de alta presión
(5 psig [34 kPa] o más ) hacia adentro de los
edificios.
LPG (Gas Licuado de Petróleo)
• La disponibilidad local de LPG debe
investigarse y confirmarse antes de
seleccionar un generador impulsado por
LPG.
• Se debe proveer almacenaje de combustible
en-sitio. El LPG se puede almacenar
indefinidamente.
• La estabilidad de frecuencia de los
generadores de motor de chispa, podría no
ser tan buena como la de los generadores
con motor diesel. Esto es importante cuando
se suministra potencia a UPSs.
• Los climas fríos – El tanque de almacenaje
de LPG debe ser de un tamaño apropiado
para que provea el rango correcto de
vaporización a las mas bajas temperaturas
esperad as. Si no, se debe proveer succión
de líquido con un calentador de vaporización.
NOTA: Cummins Power Generation no
recomienda entubar LPG de alta presión (20
psig [138 kPa] o más) hacia líquido o vapor,
hacia adentro de los edificios.
Gasolina
La gasolina no es un combustible apropiado para
generadores estacionarios de emergencia debido
a su volatilidad y vida en almacenaje.
Combustibles Sustitutos
En general los motores diesel se pueden hacer
funcionar con combustibles sustitutos con
lubricidad aceptable durante periodos cuando el
suministro de diesel No. 2-D es temporalmente
limitado. El uso de combustibles sustitutos puede
afectar la cobertura de la garantía, desempeño
del motor y emisiones. Los siguientes
combustibles sustitutos están generalmente
dentro de los límites prescritos:
• Diesel 1-D y 3-D
• Aceite combustible Grado No. 2
(combustible de calentamiento)
• Combustible de turbina de aviación
Grado Jet A y Jet A-1 (combustible
comercial de jet)
• Combustible de turbina de gas no-
aeronáutico Grado No. 1 GT y No. 2 GT
• Keroseno Grado No. 1 -K y No. 2-K
Consideraciones Ambientales
Lo siguiente es un pequeño método para evaluar
las situaciones ambientales relacionadas con el
ruido, emisiones de escape y almacenamiento de
combustible. Consulte el capítu lo Diseño
Mecánico para información más completa.
Ruido y su tratamiento
El tratamiento del ruido, si se requiere, necesita
considerarse desde las primeras etapas de
diseño preliminar. Generalmente, los métodos
de tratamiento del ruido añadirán un costo
considerable e incrementaran el área física
requerida para la instalación. Un generador es
una fuente compleja de ruido que incluye el ruido
del ventilador de enfriamiento, y ruido de escape.
U tratamiento eficaz de ruido debe considerar
estas fuentes de ruido. En su mayor parte, los
métodos de tratamiento de ruido modifican o
corrigen el camino del ruido entre el generador y
la gente que lo escucha. El simple hecho de usar
un silenciador de grado crítico puede o no lograr
la reducción de ruido en una ubicación
especifica. Puesto que el ruido es direccional, se
debe considerar cuidadosamente la ubicación,
orientación y distancia del generador con
respecto a los límites de propiedad o lugares
donde se objete contra el ruido.

Leyes y Reglamentos de Ruido
En Norteamérica, la ley estatal y local establece
niveles máximos de ruido para áreas específicas.
La mayoría de los reglamentos de ruido de la
comunidad especifican el máximo nivel de ruido
permisible en los límites de la propiedad. La
Tabla 2-2 muestra algunas regulaciones
representativas de ruido exterior. El cumplimiento
con las regulaciones de ruido requiere un
entendimiento del nivel de ruido ambiente y el
nivel de ruido resultante con el generador
funcionando a carga máxima en ese ambiente.
Las regulaciones de ruido también existen para
proteger la audición del trabajador. Las personas
que trabajan en cuartos de generador deberán
usar siempre protección para los oídos mientras
el generador esté funcionando.
Reglamentos de Emisiones de Escape
Los generadores, sin importar la aplicación,
podrían estar sujetos a regulaciones de
emisiones de escape a nivel local, o nacional o
ambos. El cumplimiento de las regulaciones de
emisiones generalmente requiere de permisos
especiales. Algunas localidades podrían tener
designaciones específicas requiriendo
estrategias de post- tratamiento para los
combustibles de los motores de gas o diesel.
Consulte la agencia de calidad de aire local en la
fase de diseño de cualquier proyecto para los
requerimientos de permisos.
La Tabla 2-3 incluye emisiones típicas diesel
para generadores de 40-2000 kW con escapes
sin tratamiento los cuales se pueden usar para
propósitos de estimación. Consulte al fabricante
del motor para información detallada en
productos específicos.
En Norteamérica, los generadores móviles, (que
se mueven más de una vez a la año) están
sujetos a la certificación de la EPA que
esencialmente limita las emisiones federales de
NOx a 6.9 g/bph • hr. Vea a un distribuidor de
Cummins Power Generation para los modelos
disponibles.
Reglamentos de Almacenaje de Combustible
El diseño del tanque de abastecimiento en
muchas áreas es controlado por reglamentos
escritos generalmente con dos propósitos
separados : protección ambiental y protección
contra incendio. Puesto que las regulaciones, su
aplicación y exenciones varían con la ubicación,
es necesario investigar y entender los
requerimientos locales.
En Norteamérica las leyes de protección
ambiental generalmente existen a nivel local y
estatal. Hay diferentes regulaciones que aplican
para tanques de almacenamiento sobre el
terreno y debajo del terreno. Estas regulaciones
cubren los estándares de diseño, y construcción,
registro pruebas de tanques y detección de
fugas.
También cubren requerimientos de cerrado,
preparación de planes de prevención de
derrames, provisiones para responsabilidad

financiera y cobertura de fideicomisos. Como
regla general sujeta a verificación local, se
ofrecen exenciones de regulación para tanques
de almacenamiento de diesel subterráneos o
sobre el terreno que dan servicio en -sitio a
generadores de emergencia donde 1) la
capacidad de la instalación de almacenaje es de
1,320 galones (500 L) o menor, 2) ningún tanque
tenga capacidad mayor de 660 gallones (250 L),
y 3) el combustible se consume en las
instalaciones (no se despacha).
Aún cuando la instalación esté exenta de
regulaciones, se debe reconocer que los gastos
de limpieza podrían ser muy altos aún para un
derrame muy pequeño que resulte de fugas,
sobrellenado, etc. La tendencia en el almacenaje
de diesel para generadores en sitio en interiores
y exteriores ha sido hacia tanques de terceros
certificados, de sub-base de doble
pared, sobre el terreno, con detección de fallas y
protección contra sobrellenados. Vea la Sección
6, Diseño Mecánico, para más información en
diseños de sistemas de combustible.
Protección Contra Incendios
En Norteamérica, las regulaciones de protección
contra incendio típicamente adoptan o se refieren
a una o más de los estándares de la Asociación
Nacional de Protección contra Incendio (NFPA).
Estos estándares cubren requerimientos tales
como capacidad de almacenamiento en
interiores, tubería de sistemas de combustible, el
diseño y construcción de los tanques de
combustible, ubicaciones de los tanques, diques
y/o provisiones para un drenado seguro.
Consulte el estándar NFPA No. 37, Instalación de
Motores Estacionarios . Las autoridades de
bomberos locales podrían tener requerimientos
más restrictivos o interpretaciones de los
requerimientos diferentes a los de los estándares
nacionales.

Checklist de Diseño Preliminar
Tipo de Sistema
De Emergencia
De Emergencia obligatorio Legal
De Emergencia Opcional
Potencia Primaria
Rasurado de Picos
Reducción de Carga
Carga Base
Rango de Generador
Rango de Emergencia
Rango Primario
Rango Continuo
Tamaño del Generador
Unidad Sencilla ___kW ___kVA___PF
U. Paralelas___#___kW ___kVA___PF
Voltaje y Frecuencia del Generador
___Voltaje ___Hz
Mono-fásico
Tri-fásico
Ubicación
Interiores
Nivel de Piso
Nivel Superior
Subterráneo
Exteriores
Nivel de Piso
Techo
Acceso Directo para Instalar/Dar Servicio
Si___ No___
Combustible
Diesel
Gas Natural
LPG
Suministro de Combustible – Diesel
Tanque seco
Tanque Sub-base
Tanque Externo
Suministro de Combustible – LPG
Remoción de Vapor
Succión de Líquido
Caseta
Protege contra la Intemperie
Acústica
Caseta Walk-in
Sobrepuesta
Región Costera
Accesorios
Interruptores de Paralelismo
Interruptor de Transferencia Automático
Cargadores de Batería
Interfase con Red
Alarmas Remotas/Monitoreo
Breakers de Circuito
Módulos de Control de Paralelismo
Silenciador
Aisladores de Vibración
Requerimientos Especiales de Alternador
Rango reducido de Temperatura
105C 80C
RTDs o Termistores
Sistema de Enfriamiento
Radiador Montado en Unidad
Radiador Remoto

3 IMPACTO DE LA CARGA ELECTRICA EN EL TAMAÑO DEL GENERADOR 23
3 IMPACTO DE LAS CARGAS ELECTRICAS EN EL
TAMAÑO DEL GENERADOR
Generalidades
Esta sección se concentra en el impacto de las
cargas en el tamaño del generador. Es
importante ensamblar un razonablemente preciso
programa de cargas al principio del diseño de los
proyectos de generación de energía, porque la
carga es el factor más importante en la decisión
del tamaño del generador. Si al principio del
diseño del proyecto no se tiene disponible toda la
información del equipo de carga necesaria para
definir el tamaño del generador, los primeros
cálculos de tamaño se tendrán que basar en
estimaciones. Esto deberá ser seguido de re-
cálculos cuando la información real y precisa se
hace disponible. Los diferentes tipos de cargas –
motores, UPSs, VFDs, equipo de diagnóstico
médico y bombas de incendio tienen
considerables y diferentes influencias en el
tamaño del generador.
Aplicaciones y Rangos de
Trabajo
Rangos de Trabajo de Generador
Determinar las cargas que se requiere que el
generador soporte es una función del tipo de
aplicación y trabajo requerido. Generalmente hay
tres clasificaciones de trabajo para aplicaciones
de generadores: Emergencia, Primaria y
Continua . Estas clasificaciones se definen en la
Sección 2, Diseño Preliminar. Los rangos
disponibles para generadores varían de acuerdo
a estas tres clasificaciones. Un generador usado
en aplicaciones de Emergencia es usado como
respaldo de la fuente de potencia primaria (red) y
se espera que sea usado poco frecuentemente,
así que el rango de Emergencia es el más alto
disponible para el generador. Los generadores
clasificados como primarios deben trabajar horas
ilimitadas y son considerados la fuente primaria
de energía para varias cargas, así que el rango
Primario es típicamente 90% del rango de
Emergencia. En aplicaciones de trabajo
Continuo, se espera que el generador produzca
la salida establecida durante horas ilimitadas a
carga constante (aplicaciones donde el
generador sea operado en paralelo con una
fuente de red y cargado de base), así que el
rango Continuo es típicamente el 70% del rango
de Emergencia. La capacidad de llevar carga del
generador es una función de la vida esperada o
del intervalo entre reconstrucciones.
Aplicaciones Obligatorias y Opcionales
Fundamentalmente las aplicaciones de
generadores están agrupadas en dos categorías
básicas, aquellas obligadas por la ley y las
regulaciones, y aquellas que se desean por
economía (generalmente asociadas con
disponibilidad y confiabilidad de la energía).
Estas categorías impulsarán un juego
completamente diferente de elecciones cuando
las decisiones se deben hacer en cuanto a que
cargas se conecten al generador.
Obligatorias por la ley: Estas son las que las
autoridades juzgan como requeridas legalmente
de emergencia donde la seguridad de vida y
soporte de vida son de máxima importancia. Este
tipo de aplicaciones están estipuladas en códigos
de construcción, o códigos específicos para la
seguridad de vida, e involucran típicamente
instalaciones de cuidado de la salud (hospitales,
asilos, clínicas) construcción de rascacielos y
lugares de asamblea (teatros, centros de
conferencias, instalaciones deportivas, hoteles).
Típicamente el generador proveerá de energía de
respaldo a cargas como iluminación de salida,
detección de fuego, ventilación, sistemas de
alarma, elevadores, bombas de incendio,
sistemas de comunicación de seguridad pública y
hasta procesos industriales donde la pérdida de
energía crea un peligro a la vida o a la salud.
Otros sistemas son legalmente obligatorios
cuando se determina que la pérdida de energía
de la red normal constituye un peligro u
obstaculizara las labores de rescate o bomberos.
Para determinar las cargas mínimas a las que
debe suministrar el generador, consulte con la
autoridad local y los estándares relacionados. Se
podrían aplicar cargas opcionales adicionales al
generador en la mayoría de las aplicaciones si lo
aprueba la autoridad local.
Emergencia Opcional: Este tipo de sistemas se
ha hecho mas frecuente conforme la
disponibilidad de la energía se ha hecho más
crítica. Estos sistemas dan energía a
instalaciones tales como edificios industriales o
comerciales y sirven cargas como calefacción,
refrigeración, proceso de datos, comunicaciones
y procesos industriales críticos. Los generadores
son justificables donde las pérdidas de energía
de la red podrían causar incomodidad o la
interrupción de procesos críticos que amenacen
productos o equipo de proceso.

Primaria y Continua: Las aplicaciones para
generadores que suministran energía de trabajo
primario o continuo se hacen cada vez más
presentes en países en desarrollo y en muchas
aplicaciones generación de energía distribuida.
Existen muchas oportunidades con las redes del
lado de la generación y clientes de las redes del
lado del consumo. La desregulación y
regulaciones ambientales más estrictas tienen a
las redes públicas de electricidad buscando
producción y distribución de energía de formas
alternativas a la construcción de nuevas plantas
generadoras centrales. El rasurado de picos, y
estructuras de tarifas interrumpibles son algunas
de las formas en que se busca satisfacer la
creciente demanda. Los clientes de las redes
están usando la co -generación para reducir la
demanda pico de la red y continúan persiguiendo
oportunidades de co-generación donde la
demanda simultánea de energía y calor existen.
En cualquier caso, uno debe estar consiente de
que los generadores son una pequeña fuente de
energía comparados con la red pública normal, y
las características de operación con carga
pueden tener un profundo efecto en la calidad de
la energía si el generador no es del tamaño
apropiado. Dado el hecho de que un generador
es una fuente limitada de energía, se deben
esperar alteraciones en el voltaje y la frecuencia
cada vez que se le conecten o desconecten
cargas. Estas alteraciones se deben mantener
dentro de los límites aceptables para todas las
cargas conectadas. Además, habrá distorsión de
voltaje en la salida del generador cuando se
conecten cargas no-lineales que produzcan
corrientes armónicas. La distorsión puede ser
considerablemente mas grande cuando se opera
de un generador que de la red pública, y causara
calentamiento adicional en el generador y el
equipo de carga si no se mantiene observada.
Consecuentemente, para suministrar energía
adecuada de funcionamiento se necesitan
generadores más grandes de lo necesario para
limitar las alteraciones de voltaje y frecuencia
durante las transiciones por carga y para limitar
la distorsión armónica cuando se da servicio a
cargas no-lineales como computadoras, UPSs y
VFDs.
Los programas de definición de tamaño de
generador, permiten en el presente la selección
precisa del generador y dan un alto nivel de
confianza en la compra de un sistema de tamaño
justo para sus necesidades. Mientras que la
mayoría de los ejercicios de definici ón de tamaño
de generador se llevan a cabo de mejor manera
con programas como GenSize de Cummins
Power Generation, (Vea Apéndice A), o con la
ayuda de un representante del fabricante, es aun
muy educativo saber que es lo que se necesita
para seleccionar el generador correcto para su
aplicación.
Además de la carga conectada, muchos otros
factores afectan el tamaño del generador:
requerimientos de arranque de cargas tales como
motores y sus cargas mecánicas, imbalances de
carga monofásica, cargas no lineales como
equipo UPS. Restricciones de caída de voltaje.
cargas cíclicas etc.
Entendiendo las Cargas
Requerimientos de Arranque y
Funcionamiento de Carga
La potencia requerida por muchos tipos de carga
puede ser mucho mas alta cuando se arranca la
carga que lo que se requiere para su
funcionamiento continuo estable (la mayoría de
las cargas movidas por motores que no emplean
algún tipo de equipo de arranque suave).
Algunas cargas también requieren de energía
pico durante la operación que durante el
funcionamiento (soldaduras o algún equipo
médico por ejemplo). Otras cargas (no-lineales
como UPSs, computadoras, VFDs y otras cargas
electrónicas) causan excesiva distorsión del
generador a menos que el generador sea de un
tamaño mas grande de loa que se requiere para
alimentar la carga. La fuente de energía debe ser
capaz de suministrar todos los requerimientos
operativos de la carga.
Durante condiciones de arranque o de carga
pico, las transiciones repentinas de carga pueden
causar alteraciones de voltaje y frecuencia
dañinos a las cargas conectadas, o lo
suficientemente grandes para no arrancar
exitosamente u operar apropiadamente si el
generador es de un tamaño menor. Mientras que
algunas cargas son bastante tolerantes a las
transiciones de corto tiempo, otras cargas son
muy sensibles. En algunos casos el equipo de
carga puede tener controles protectores que
causen que la carga se apague en estas
condiciones. Aunque no tan críticas, otras
condiciones como luces parpadeantes o jaloneos
momentáneos en elevadores pueden ser cuando
menos, incomodas.
Un generador es una fuente limitada de energía
en términos de potencia del motor (kW) y volt-
amperes de generador (kVA)
independientemente del sistema de excitación.
Debido a esto, las transiciones de carga
causaran excursiones de transición en el voltaje y
la frecuencia. La magnitud y duración de estas

excursiones son afectadas por las características
de la carga y el tamaño del generador relativo a
la carga. Un generador es una fuente
relativamente grande de impedancia cuando se
compara con un típico transformador de red
pública, Vea más información en la Sección 4,
Selección de Equipo.
Secuenciación de Pasos de Carga
En muchas aplicaciones puede ser
recomendable limitar la cantidad de carga que el
generador reciba o arranque en un solo
momento. Las cargas generalmente son pasadas
al generador en secuencia para reducir los
requerimientos de arranque y, por lo tanto, el
tamaño del generador requerido. Esto requiere
control de las cargas y equipo para conectar la
carga al generador1
. Interruptores múltiples de
transferencia son comúnmente usados para este
prepósito. Los interruptores de transferencia
individuales se pueden ajustar para conectar
cargas en diferentes momentos usando ajustes
estándar de retardo de tiempo de transferencia
para escalonar las cargas. Se recomienda un
retardo de tiempo de unos cuantos segundos
para permitir que el generador estabilice el
voltaje y la frecuencia entre los pasos de las
cargas. Esto, por supuesto, significará que
cualquier carga de emergencia u obligatoria por
la ley, deberán conectarse primero para cumplir
los requerimientos legales. Las cargas que
requieran más energía de arranque, como
motores con cargas grandes, deben arrancarse
mientras hay una carga mínima conectada. Las
cargas de UPSs pueden dejarse hasta el último
puesto que la carga de estos esta soportada por
batería.
Con esa información básica, las características
de operación de cargas individuales se discuten
adelante.
Tipos de Carga
Cargas de Iluminación: Los cálculos de
iluminación son muy directos, una suma del
wattaje de las lámparas o del voltaje requerido
para circuitos de iluminación, mas el wattaje
requerido por las balastras. Los tipos comunes
de iluminación son incandescentes, focos
estándar que típicamente usan un filamento de
tungsteno, fluorescentes, una lámpara de gas
ionizado impulsada por una balastra, también
aplica para iluminación de descarga de gas y
descarga de sodio a baja presión, sodio de alta
1
Cummins Power Generation ofrece sistemas de control de carga en
cascada basados en red.
presión, etc. Las Tablas 3-1 y 3-2 contienen
algunos datos representativos útiles.
Cargas de Aire Acondicionado: Las cargas de
aire acondicionado son especificadas
generalmente en toneladas. Para estimar los
requerimientos de potencia en kilowatts, se usa
una conversión de 2 HP/ton como un estimado
muy conservador de la carga total de una unidad
de baja eficiencia. Si quiere UD. un tamaño más
exacto y conoce las cargas de motor de los
componentes individuales del equipo de aire
acondicionado, súmelas individualmente y llegue
a un fa ctor de demanda para las cargas que
podrían arrancar simultáneamente.
Cargas de Motor: Hay una gran variedad de tipos
de motor y tipos de cargas conectadas a esos
motores, cada una de las cuales afecta las
características de arranque y funcionamiento del
motor. A continuación, una discusión de muchas
de estas características y sus efectos en la
definición del tamaño del generador.
Alta y Baja Inercia: El momento de inercia de una
masa rotatoria, como un motor y su carga, es una
medida a la resistencia de aceleración por el
torque de arranque del motor. El torque de
arranque requiere mas potencia del motor del
generador (SkW) que la carga en
funcionamiento. Más que tener que hacer
cálculos, sin embargo, es generalmente
suficiente caracterizar las cargas como cargas de
alta inercia y cargas de baja inercia para el
propósito de determinar la potencia de motor
necesaria para arrancar y acelerar las cargas de
motor. Por lo tanto, las cargas de baja inercia son
aquellas que pueden acelerarse cuando se
puede asumir un factor de servicio de 1.5 o
menos, mientras que, las cargas de alta inercia
son aquellas donde se debe asumir un factor de

servicio mas grande de 1.5. Se debe asumir un
factor de servicio más alto para cargas pulsantes
o mecánicamente desbalanceadas. La Tabla 3-3
muestra la categorización de cargas comunes.
* Ventiladores o bombas excepcionalmente grandes que
trabajan contra cabezas altas, podrían no calificar como
cargas de baja inercia. Si no está seguro, asuma que es de
alta inercia.
** Las cargas de alta inercia incluyen cargas pulsantes o
mecánicamente desbalanceadas.
Más de 50 HP: Un motor grande arrancado a
través de la línea con un generador, representa
una carga de baja impedancia en mientras está
en condición de roto r bloqueado o de caída
inicial. El resultado es una corriente alta de
entrada, típicamente 6 veces la corriente de
rango. La alta corriente de entrada causa que el
voltaje del generador caiga. Esta caída de voltaje
está compuesta de la caída instantánea de
voltaje de transición y la caída de voltaje de
recuperación.
La caída instantánea de voltaje de transición
ocurre en el instante que el motor se conecta al
generador y es una función de las impedancias
relativas del generador y el motor. La caída
instantánea de voltaje es la caída de voltaje cuya
predicción se encuentra en las curvas de caída
publicadas en las hojas de datos del alternador
2
.
Estas curvas de caída dan una idea de lo que se
puede esperar de la caída instantánea,
asumiendo que la frecuencia es constante. Si el
motor se desacelera debido al arranque de
equipo de muchos kW, la caída de voltaje de
transición podría exagerarse al disminuirse (por
medio de la característica de empatamiento de
torque del regulador) la excitación del alternador
para ayudar al motor a recuperar la velocidad.
Después de la detección de de la caída
instantánea de voltaje de transición, el sistema
2
Las curvas de caída de voltaje de los equipos de Cummins Power
Generation están disponibles en Power Suite Libray.
de excitación del generador responde al
incrementar la excitación de para recuperar el
voltaje de rango, al mismo tiempo que el motor
está acelerando a velocidad de funcionamiento
(asumiendo que el motor desarrolle suficiente
torque). El torque del motor, para motores de
inducción, es directamente proporcional al
cuadrado del voltaje aplicado. La aceleración del
motor es una función de la diferencia entre el
torque del motor y los requerimientos de torque
de la carga. Para evitar excesivos tiempos de
aceleración o paro del motor, el generador debe
recuperar el voltaje de rango lo más pronto
posible.
La manera en que el voltaje del generador se
recupera es una función de los tamaños relativos
del generador y el motor, potencia del motor
(capacidad en kW) y la capacidad de forzar la
excitación del generador. Varios milisegundos
después de la caída inicial del voltaje de
transición, el regulador de voltaje aplica voltaje
total de fuerza al excitador del generador, lo cual
resulta en un crecimiento del campo principal de
corriente de acuerdo a las constantes de tiempo
del excitador y campo principal. Los
componentes del generador están diseñados y
empatados para lograr el tiempo de respuesta
más corto posible y al mismo tiempo mantener la
estabilidad del voltaje y evitar la sobrecarga del
motor. Los sistemas de excitación que responden
demasiado rápido o que son demasiado rígidos
pueden de hecho sobrecargar el motor cuando
arrancan motores de tamaño grande.
Dependiendo de lo severo de la carga, el
generador se debe recuperar hasta su voltaje de
rango dentro de varios ciclos, o cuando mucho
en unos cuantos segundos.
Para aplicaciones de arranque de motores,
deben considerarse la caída inicial de voltaje de
transición y el voltaje de recuperación. Un
generador debe tener el tamaño de manera que
no exceda la caída de voltaje de transición inicial
especificada para el proyecto, y así mismo que
ese recupere a un mínimo de 90% de de su
rango de voltaje de salida con la aplicación de los
kVA del motor bloqueado. Por lo tanto el motor
puede entregar 81% (0.9 x 0.9 = 0.81) de su
torque de rango durante la aceleración, lo que ha
demostrado ser ad ecuado para la mayoría de las
aplicaciones de arranque. En lugar de
especificaciones únicas para el proyecto, una
caída de voltaje de arranque se considera
aceptable en una situación de arranque de motor.
Se encuentran disponibles varios tipos de
arrancadores de motor de voltaje reducido para
reducir los kVA de arranque de un motor en
aplicaciones donde el torque reducido del motor

es aceptable. El reducir los kVA de arranque del
motor puede reducir la caída de voltaje, el
tamaño del generador y dar un arranque
mecánico más suave. Sin embargo, como se
explica a continuación, se debe tener cuidado
cuando se aplican estos arrancadores a los
generadores.
Métodos de Arranque Trifásicos: Hay varios
métodos disponibles para arrancar motores
trifásicos, como se sumarizan en la Tabla 3-4 y
como se explican más a detalle en el Apéndice
C-Arranque de motor de Voltaje Reducido. El
método más común de arranque es el arranque
con toda la línea (voltaje total). Los
requerimientos de arranque del motor se pueden
reducir aplicando algún tipo de arrancador de
voltaje reducido o de estado sólido, resultando en
un generador más pequeño. Sin embargo, se
debe tener cuidado cuando se aplican estos
métodos de arranque reducido. Puesto que el
torque de motor es una función del voltaje
aplicado, cualquier método que reduce el voltaje
del motor también reduce el torque del motor en
el arranque. Estos métodos de arranque solo se
deben aplicar a cargas de motores de baja
inercia a menos que se pueda determinar que el
motor producirá torque adecuado para la
aceleración durante el arranque. Adicionalmente
estos métodos de arranque pueden producir altas
corrientes de entrada cuando cambian de
arranque a funcionamiento (si la transición ocurre
antes de que el motor alcance velocidad de
operación), lo que resulta en requerimientos de
arranque que se acercan a un arranque con toda
la línea. Si el motor no alcanza velocidad de
operación cercana a la de rango antes de la
transición, pueden ocurrir caídas de voltaje y
frecuencia excesivos cuando se utilizan estos
arrancadores con generadores. Si no está seguro
de cómo reaccionarán el arrancador y la carga,
asuma arranque con toda la línea.
Impulsores de Frecuencia Variable (VFDs): De
todas las clases de carga no lineal, los VFDs que
se usan para controlar la velocidad de los
motores de inducción, inducen la más alta
distorsión en el voltaje del generador. Se
requieren alternadores más grandes para
prevenir el sobre calentamiento del alternador
debido a las corrientes armónicas de inducidas
por el impulsor de frecuencia variable, y para
limitar la distorsión de voltaje del sistema al bajar
la reactancia del alternador.
Por ejemplo, las cargas de VFD de tipo invertido
de fuente de corriente convencional, en un
generador deben ser menores que
aproximadamente el 50% de la capacidad del
generador para limitar la distorsión armónica total
a menos de 15%. Más recientemente VFDs de
Ancho de Pulso Modulado se han hecho más
efectivos en los costos e inducen armónicos más
bajos. El alternador necesita ser solo 40% más
grande para estos impulsores.

Para aplicaciones de velocidad variable, defina el
tamaño del generador tomando en cuenta el
rango de la placa del impulsor, no el rango del
motor impulsado. Los armónicos podrían ser mas
altos con el impulsor operando a carga parcial y
podría ser posible que un motor más grande,
hasta de la capacidad total del impulsor, se
instale en el futuro.
Letra de Código de Motor NEMA: En
Norteamérica, el estándar NEMA para motores y
generadores (MG1) designa rangos aceptables
para kVA de arranque de motor con Letras
Código de la “A” a la “V”. El diseño del motor
debe limitar los kVA de arranque (rotor
bloqueado) a un valor dentro del rango
especificado por las Letras Código indicadas en
el motor. Para calcular los kVA de arranque,
multiplique los caballos del motor por el valor en
la Tabla 3-5 que corresponda con la Letra
Código. Los valores en la Tabla 3-5 son los
promedios de los rangos especificados de los
valores de las Letras Código.
Diseño de Motores Trifásicos: En Norteamérica,
los motores de diseño de tipo B, C, o D son
motores trifásicos de inducción tipo caja de ardilla
clasificados por NEMA (Asociación Nacional de
Fabricantes Eléctricos) con respecto a el valor
máximo de corrien te con el rotor bloqueado y
valores mínimos de torque con el rotor
bloqueado, torque de subida y torque de rotura.
Los motores de tipo de alta eficiencia son
motores de inducción de jaula de ardilla trifásicos
de eficiencia alta, con valores mínimos de torque
similares a los de diseño tipo B, pero con una
corriente de rotor bloqueado y eficiencia de carga
total nominal mas altas. Vea la Tabla 3-6 para
los valores estándar nominales de motores de
diseño B, C, y D y de alta eficiencia.
Diseño de Motores Mo nofásicos: Vea la Tabla 3-
7 para valores estándar nominales para motores
de inducción monofásicos.
Cargas de UPSs (Fuentes de Poder
Ininterrumpibles): Una fuente de poder
ininterrumpible (UPS) estática utiliza
rectificadores de control de silicón (SCRs) u otros
dispositivos estáticos para convertir el voltaje CA
a voltaje CD. El voltaje CD se utiliza para
producir voltaje CA a través de un circuito de
inversión en la salida del UPS. El voltaje de CD
se utiliza también para cargar las baterías, el
medio de almacenaje de las UPSs. Los SCRs de
cambio en la entrada reducen las corrientes
armónicas en el alternador del generador, Los
efectos de estas corrientes incluyen
calentamiento adicional de devanados, eficiencia
reducida, y distorsión de la onda de CA. El
resultado es un requerimiento de un alternador
más grande para una salida dada de kW del
generador.
Los dispositivos UPS pueden también ser
sensitivos a las caídas de voltaje y excursiones
de frecuencia. Cuando el rectificador está
rampeando hacia arriba, bandeos relativamente
altos en la frecuencia y el voltaje pueden ocurrir
sin molestar la operación. Sin embargo una vez
que se habilita el sobrepaso, la frecuencia y el
voltaje deben estar muy estables o se disparará
la alarma.
Los problemas pasados en te incompatibilidad de
generadores y UPSs llevaron a muchas ideas
incorrectas acerca del tamaño del generador
para este tipo de cargas. En el pasado, los
proveedores de UPSs recomendaban
sobredimensionar el generador dos o tres veces
sobre el rango del UPS, pero entonces tenían
aun más problemas. Desde entonces los
fabricantes de UPSs han resuelto el problema de
la incompatibilidad y ahora es más efectivo en
cuanto a costos requerir UPSs que sean
compatibles con el generador que
sobredimensionar el generador
significativamente.
Cuando defina el tamaño del generador use el
rango de la placa del UPS, aún si el UPS no vaya
a estar completamente cargado, más el rango de
la batería. El UPS tendrá típicamente una
capacidad de carga de la batería de 10 a 1% de
su rango UPS. Si las baterías se descargan
cuando el UPS está operando con el generador,
el generador debe ser capaz de suministrar la
carga de salida y el cargado de las baterías. La
mayoría de los UPSs tiene un límite ajustable de
corriente. Si este límite se ajusta al 110-150% del
rango del UPS, esa es la carga pico que el

generador necesitará suministrar inmediatamente
después de una falla de energía de red. Una
segunda razón para utilizar el rango total del UPS
es que se podrían agregar cargas adicionales
hasta el rango de la placa en el futuro. Lo mismo
aplica para sistemas redundantes de UPS.
Defina el tamaño del generador para los rangos
de palca combinados de los UPS individuales en
aplicaciones donde, por ejemplo, un UPS se
instala para respaldar a otro y hay dos en línea
todo el tiempo con 50% o menos de la carga.
Debido a que son cargas no lineales, los UPS
inducen armónicos en la salida del generador.
Los Dispositivos UPS equipados con filtros de
entrada de armónicos, tiene menos corrientes
armónicas que los que no están equipados así.
Los filtros armónicos deben reducirse o dejarse
fuera por medio de un interruptor cuando la carga
en el UPS es pequeña. Si no, estos filtros pueden
causar un factor de potencia inicial en el
generador. Vea Carga de Factor de Potencia
Inicial en la sección de Diseño Mecánico. El
número de rectificadores (pulsos) también dicta
el grado de sobredimensión del generador que se
requiere. Un rectificador de 12 pulsos con un filtro
armónico resulta en el generador de tamaño más
pequeño recomendado.
La mayoría de los dispositivos UPS tiene una
función de de limitación de corriente para
controlar la carga máxima que el sistema puede
aplicar a su fuente de poder, la cual se expresa
como un porcentaje de el rango de carga máximo
del UPS. El total de la carga que el UPS aplica a
su suministro es controlado a ese valor limitando
su rango de carga de la batería. Si por lo tanto, la
carga máxima es limitada al 125% y el UPS está

operando a 75% de su capacidad de rango, el
cargado de la batería está limitado a 50% del
rango del UPS. Algunos dispositivos UPS
reducen la carga de la batería a un valor mas
bajo durante el tiempo que el generador esta
energizando el UPS.
Cargas de Cargador de Baterías: Los cargadores
de baterías típicamente usan rectificadores de
silicón (SCRs). Un cargador de baterías es una
carga no lineal, lo cual requiere un alternador
sobredimensionado para acomodar el calor
adicional y minimizar la distorsión armónica cau -
sada por las corrientes armónicas inducidas por
el cargador. El número de rectificadores (pulsos)
dicta el grado de sobredimensionado del
generador. Un rectificador de 12 pulsos resulta
en el generador más pequeño recomendado.
Equipo Medico de Imagen (Rayos X, Cat Scan,
MRI): El equipo de imagen como los rayos X, Cat
Scan y MRI producen características de arranque
y funcionamiento únicas que se deben
considerar al definir el tamaño del generador. La
carga pico kVA (kVP x ma) y caída permisible de
voltaje son factores esenciales para definir el
tamaño de un generador para aplicaciones de
imagen médica. Dos factores adicionales deben

comprenderse para todas las aplicaciones de
imagen médica.
Primero, cuando el equipo de imagen médica es
energizado por un generador, la imagen podría
ser diferente que cuando esta siendo energizado
por la red pública. La razón de esto es debido a
la diferencia en las características de la caída de
voltaje. Como ilustra la Figura 3-1, la caída
tenderá a ser constante cuando la fuente de
energía es la red pública. Los intentos del
regulador de voltaje del generador por regular el
voltaje también afectan la característica de la
caída.
Segundo, entre el tiempo que el operador hace el
ajuste para la imagen y el tiempo que toman la
imagen, no deben ocurrir grandes cambios e las
cargas como las de elevadores o aires
acondicionados arrancando o deteniéndose.
El equipo de imagen médica es generalmente
diseñado para usarse energizado por la red
pública. La mayoría de los equipos, sin embargo,
tiene un compensador de voltaje en línea,
ajustable ya sea por el instalador o el operador.
En aplicaciones donde el generador es la única
fuente de energía, el compensador de línea
puede ajus tarse para la caída de voltaje
esperada con el generador. Cuando el equipo de
imagen ha sido ajustado para energía de la red
pública, el generador tendrá que imitar la caída
de voltaje de la red lo más posible. Por
experiencia, se pueden obtener imágenes
satisfactorias cuando el rango kVA del generador
alternador es cuando menos de 2.5 veces el kVA
pico del equipo de imagen. Se puede esperar
una caída de voltaje de 5 a 10% cuando se
define el tamaño del generador por este medio.
En la Tabla 3-8 se listan los kVA pico y los kVA
de generador requeridos para equipo de imagen
de diferentes rangos.
Aplicaciones de Bomba de Incendio
3
: Se debe
dar especial consideración a las bombas de
incendio debido a su posición crítica y
requerimientos especiales de código. El Código
Eléctrico Nacional Americano (NEC) contiene
requerimientos que limitan la caída de voltaje a
15% cuando se arrancan bombas de incendio.
Este límite se impone para que los arrancadores
de motor no se apaguen durante condi ciones de
bloqueo de rotor extendidas y así los motores de
las bombas den torque adecuado para acelerar
las bombas a sus velocidades de rango para
obtener así los rangos de presión y de flujo de las
bombas. El tamaño del generador no tiene que
ser para suministrar kVA de rotor bloqueado de la
bomba de incendio indefinidamente. Eso
resultaría en un generador de tamaño muy
grande, lo cual generaría problemas de
mantenimiento y confiabilidad debido a un
generador sub-utilizado.
3
Esta es la interpretación de Cummins Power Generation de la edición
1996 del estándar No. 20 de NFPA, Bombas Centrífugas de Incendio. Los
ingenieros de diseño deben revisar el estándar también.

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