Rodaje del grupo electrógeno

Rodaje del grupo electrógeno
Un grupo electrógeno es un sistema capaz de convertir energía mecánica u otras formas de energía renovable en energía eléctrica. Por lo general, los generadores más comunes son los que funcionan con turbinas de vapor, turbinas o motores de combustión interna (de gasolina, diésel y otros), pero en los últimos años han surgido nuevas fuentes de energía renovable, como la nuclear, la eólica, la solar, la biomasa y la energía oceánica, entre otras. A medida que aumenta la potencia de los grupos electrógenos diésel, estos pueden funcionar durante largos periodos de tiempo proporcionando un suministro eléctrico continuo; además, pueden funcionar de forma independiente, sin necesidad de conectarse en paralelo a la red eléctrica regional, lo que los protege de los cortes de suministro y les confiere una alta fiabilidad. Son especialmente habituales en aquellas zonas donde el suministro eléctrico no es muy fiable, ya que los generadores diésel desempeñan un papel tanto como fuente de energía de reserva como de emergencia; además, gracias a la optimización racional mediante un sistema de baja presión, suelen utilizarse principalmente para abastecer a algunas de las cargas más importantes durante los cortes de suministro, por lo que su uso se ha generalizado en numerosos proyectos. A continuación se presentan los principios básicos y la estructura de un generador convencional:
1. Turbina y grupo electrógeno de turbina. Para obtener una alta eficiencia, suelen fabricarse con turbinas de alta velocidad, normalmente a 3000 r/min (frecuencia de 50 Hz) o a 3600 r/min (frecuencia de 60 Hz). En las centrales nucleares, la velocidad de la turbina es baja, pero también alcanza los 1500 rev/min o más. En los turbogeneradores de alta velocidad, con el fin de reducir la fuerza centrífuga generada debido a la tensión mecánica y disminuir la abrasión por el viento, se suele optar por un diámetro de rotor relativamente pequeño y una longitud relativamente grande, es decir, se utiliza un rotor delgado. Especialmente en las unidades de alta velocidad y gran capacidad, de 3000 r/min o más, debido a la relación con la resistencia del material, el diámetro del rotor está estrictamente limitado, por lo general a no más de 1,2 metros. La longitud del cuerpo del rotor limita la velocidad crítica. Cuando la longitud del cuerpo supera en más de seis veces el diámetro, la segunda velocidad crítica del rotor se acercará a la velocidad de funcionamiento del motor, lo que puede provocar fuertes vibraciones durante el funcionamiento. Por lo tanto, el tamaño del rotor de los turbogeneradores de gran tamaño y alta velocidad está muy restringido. En el caso de los motores refrigerados por aire de unos 100 000 kilovatios, el tamaño del rotor ha alcanzado sus límites; para aumentar aún más la potencia del motor, solo es posible lograrlo aumentando la carga electromagnética. Por ello, debemos reforzar la refrigeración del motor. Así pues, para generadores de turbina de entre 5 y 10 millones de kW, las tecnologías de refrigeración por hidrógeno o por agua ofrecen buenos resultados. Desde la década de 1970, las unidades de turbina-generador han alcanzado una potencia máxima de entre 130 y 150 millones de kilovatios. Desde 1986, la investigación sobre materiales superconductores de alta temperatura crítica ha logrado un gran avance. Se espera que la tecnología superconductora se aplique a las turbinas y a los generadores de turbina, lo que supondrá un nuevo salto histórico.
(2) Unidad de generación hidroeléctrica accionada por el grupo turbina-generador. Debido a las diferentes condiciones naturales de la energía hidroeléctrica, la capacidad y la velocidad de la unidad de generación varían considerablemente. Por lo general, las pequeñas centrales hidroeléctricas y las de impacto de alta velocidad accionadas por turbina presentan una estructura más horizontal, mientras que las grandes centrales, de velocidad media, cuentan con una estructura vertical de generación y uso múltiple. Dado que, en la mayoría de los casos, las centrales se encuentran alejadas de las ciudades, suele llevar más tiempo cargar las líneas de transmisión de energía; por lo tanto, el funcionamiento del sistema hidroeléctrico debe cumplir requisitos de mayor estabilidad: los parámetros del motor deben seleccionarse cuidadosamente y el momento de inercia del rotor debe ser elevado. Por ello, el aspecto del generador hidráulico con turbina difiere por su diámetro de rotor y su corta longitud. La puesta en marcha de la unidad hidroeléctrica y su tiempo de respuesta son más cortos, lo que le confiere flexibilidad en la programación; además de su potencia general, resulta especialmente adecuada como unidad de punta y como unidad de reserva en caso de averías. La capacidad máxima de las unidades hidroeléctricas ha alcanzado los 70 millones de kilovatios.
3 grupos electrógenos diésel
Funcionamiento de los grupos electrógenos diésel: la energía del diésel se transforma en electricidad. Según sus diferentes fines, los grupos electrógenos diésel se pueden clasificar en grupos electrógenos diésel terrestres y marítimos.
3.1 Generador accionado por motor diésel: principios básicos de funcionamiento, conversión de la energía del diésel en electricidad. En el cilindro del motor diésel, el aire limpio filtrado a través del filtro de aire se mezcla con el chorro de diésel pulverizado a alta presión por la boquilla, lo que provoca la extrusión del pistón hacia arriba; al reducirse el volumen, la temperatura aumenta rápidamente hasta alcanzar la ignición del diésel. Una vez encendido el gasóleo, la mezcla de gases de combustión se expande de forma intensa y rápida, lo que empuja el pistón hacia abajo, en lo que se denomina ‘ciclo de trabajo’. El cilindro genera una potencia determinada; el empuje que actúa sobre el vástago del pistón se transmite al cigüeñal a través de la rotación de este, impulsando así la rotación del cigüeñal. El generador síncrono de CA sin escobillas y el cigüeñal del motor diésel están instalados de forma coaxial; de este modo, se puede utilizar la rotación del rotor del generador, impulsada por el motor diésel, basándose en el principio de la ‘inducción electromagnética’, de modo que la fuerza electromotriz inducida por el alternador, al cerrar el circuito de carga, genera corriente. Aquí solo se describe el principio de funcionamiento más básico del grupo electrógeno. Para que la salida de potencia sea utilizable y estable, se requiere además una serie de controles del motor diésel y del generador, así como dispositivos de protección y circuitos.
3.2 Análisis estructural de un grupo electrógeno diésel
Un tipo habitual de grupo electrógeno diésel se compone principalmente de tres partes: el motor diésel, el generador y el sistema de control. En el grupo electrógeno diésel hay dos tipos de conexiones: una es la conexión flexible, es decir, el acoplamiento entre las dos partes, y otra para la conexión rígida, con pernos de alta resistencia que unen la chapa de acero del generador y el disco del volante del motor diésel. En el mercado actual, los generadores diésel utilizan mayoritariamente la conexión rígida; en algunos casos, el motor diésel y el generador se conectan tras su instalación en el extremo público del bastidor, y luego se combinan con el efecto protector de diversos sensores, como los sensores de temperatura, estos sensores muestran visualmente al operador el estado de funcionamiento del motor y, gracias a ellos, se puede establecer un límite máximo; cuando se alcanza o se supera dicho límite, el sistema de control emite una prealarma, en ese momento, si el operador no toma medidas, el sistema de control apagará automáticamente la unidad; de este modo, el grupo electrógeno diésel activa su mecanismo de autoprotección. La recepción de la información de los distintos sensores, la visualización de los datos y la ejecución de la protección real es competencia del sistema de control del generador diésel; el panel de control suele estar instalado en las unidades, lo que se conoce como panel de control tipo «mochila», así como en algunas pantallas independientes situadas en la sala de control, denominadas paneles de control separados; El panel de control, a través de la conexión por cable y los sensores, se conecta con el grupo electrógeno, los motores diésel y muestra los parámetros eléctricos y de funcionamiento. Además, los generadores cuentan con el chasis, los acoplamientos, el radiador, el depósito de combustible y, en algunos casos, están equipados con silenciador y carcasa.