Un motor-generador es la combinación de un generador eléctrico y un motor ( motor primario ) montados juntos para formar una sola pieza de equipo. Esta combinación también se denomina conjunto motor-generador o grupo electrógeno . En muchos contextos, el motor se da por sentado y la unidad combinada se denomina simplemente generador . Un motor-generador puede ser una instalación fija, parte de un vehículo o ser lo suficientemente pequeño como para ser portátil.
Además del motor y el generador, los motores-generadores generalmente incluyen un suministro de combustible, un regulador de velocidad constante del motor (gobernador) en diesel y un regulador de voltaje del generador , sistemas de enfriamiento y escape, y un sistema de lubricación. Las unidades de más de 1 kW de potencia suelen tener una batería y un motor de arranque eléctrico; Las unidades muy grandes pueden arrancar con aire comprimido suministrado a un motor de arranque accionado por aire o introducido directamente en los cilindros del motor para iniciar la rotación del motor. Las unidades generadoras de energía de reserva a menudo incluyen un sistema de arranque automático y un interruptor de transferencia para desconectar la carga de la fuente de energía de la red pública cuando hay un corte de energía y conectarla al generador.
Los motores-generadores están disponibles en una amplia gama de potencias nominales. Estas incluyen unidades pequeñas y portátiles que pueden suministrar varios cientos de vatios de energía, unidades montadas en carros de mano que pueden suministrar varios miles de vatios y unidades estacionarias o montadas en remolques que pueden suministrar más de un millón de vatios. Independientemente del tamaño, los generadores pueden funcionar con gasolina , diésel , gas natural , propano , biodiésel , agua , gases residuales o hidrógeno . [1] La mayoría de las unidades más pequeñas están construidas para utilizar gasolina (gasolina) como combustible, y las más grandes tienen varios tipos de combustible, incluidos diésel, gas natural y propano (líquido o gas). Algunos motores también pueden funcionar con diésel y gasolina simultáneamente ( funcionamiento bicombustible ). [2]
Muchos motores-generadores utilizan un motor alternativo , con los combustibles mencionados anteriormente. Puede ser una máquina de vapor , como las que utilizan la mayoría de las centrales eléctricas alimentadas con carbón y combustibles fósiles . Algunos motores-generadores utilizan una turbina como motor, como las turbinas de gas industriales utilizadas en las centrales eléctricas de pico y las microturbinas utilizadas en algunos autobuses eléctricos híbridos .
Las clasificaciones de voltaje (voltios), frecuencia (Hz) y potencia (vatios) del generador se seleccionan para adaptarse a la carga que se conectará. Los generadores de motor portátiles pueden requerir un acondicionador de energía externo para operar de manera segura algunos tipos de equipos electrónicos.
Los generadores impulsados por motores alimentados con gas natural suelen constituir el corazón de las instalaciones combinadas de calor y energía a pequeña escala (menos de 1.000 kW) .
Sólo hay unos pocos modelos de generadores trifásicos portátiles disponibles en los EE. UU. La mayoría de las unidades portátiles disponibles son generadores monofásicos y la mayoría de los generadores trifásicos fabricados son grandes generadores de tipo industrial. En otros países donde la energía trifásica es más común en los hogares, hay generadores portátiles disponibles a partir de unos pocos kW.
Los pequeños generadores portátiles pueden utilizar un inversor . Los modelos con inversor pueden funcionar a RPM más lentas para generar la energía necesaria, lo que reduce el ruido del motor y lo hace más eficiente en el consumo de combustible. Los generadores inversores son mejores para alimentar dispositivos electrónicos sensibles, como computadoras y luces que usan balastro, ya que tienen una distorsión armónica total baja .
Dado que la carga en el generador eléctrico hace que la velocidad del motor disminuya, esto tiene un efecto adverso en la frecuencia y el voltaje de la salida eléctrica. Al utilizar un inversor electrónico para producir la salida de CA requerida, su voltaje y frecuencia pueden ser estables en todo el rango de potencia del generador.
Otra ventaja es que la energía eléctrica generada por el generador impulsado por motor puede ser una salida polifásica a una frecuencia más alta y en una forma de onda más adecuada para la rectificación para producir la CC para alimentar el inversor. Esto reduce el peso y el tamaño de la unidad.
Un generador-inversor moderno típico produce 3 kVA y pesa ~ 26 kg, lo que lo hace conveniente para que lo maneje una sola persona.
El motor-generador estacionario de tamaño mediano que se muestra aquí es un conjunto de 100 kVA que produce 415 V a aproximadamente 110 A. Está propulsado por un motor Perkins Phaser Serie 1000 turboalimentado de 6,7 litros y consume aproximadamente 27 litros de combustible por hora, en un depósito de 400 litros. Los motores diésel en el Reino Unido pueden funcionar con diésel rojo y girar a 1.500 o 3.000 rpm. Esto produce energía a 50 Hz, que es la frecuencia utilizada en Europa . En regiones donde la frecuencia es de 60 Hz, como en América del Norte, los generadores giran a 1.800 rpm u otro divisor de 3.600. Los grupos electrógenos con motor diésel operados en su punto de máxima eficiencia pueden producir entre 3 y 4 kilovatios hora de energía eléctrica por cada litro. de gasóleo consumido, con menor eficiencia en cargas parciales.
Muchos generadores producen suficientes kilovatios para alimentar cualquier cosa, desde una empresa hasta un hospital de tamaño completo. Estas unidades son particularmente útiles para proporcionar soluciones de energía de respaldo para empresas que tienen costos económicos graves asociados con un cierre causado por un corte de energía no planificado. [3] Por ejemplo, un hospital necesita electricidad constantemente, porque varios dispositivos médicos que salvan vidas funcionan con electricidad, como los ventiladores.
Un uso muy común es una locomotora diésel eléctrica de ferrocarril , algunas unidades tienen más de 4.000 hp (2.983 kW).
También se utilizan grandes generadores a bordo de barcos que utilizan un sistema de propulsión diésel-eléctrico . Los voltajes y frecuencias pueden variar en diferentes instalaciones.
Los motores-generadores se utilizan para proporcionar energía eléctrica en áreas donde la electricidad de los servicios públicos (estación central) no está disponible o donde la electricidad solo se necesita temporalmente. A veces se utilizan pequeños generadores para proporcionar electricidad a las herramientas eléctricas en las obras de construcción. Los generadores montados en remolques suministran instalaciones temporales de iluminación, sistemas de amplificación de sonido, atracciones, etc. Se puede utilizar una tabla de potencia para calcular el uso de energía estimado para diferentes tipos de equipos y determinar cuántos vatios son necesarios para un generador portátil. [4]
Los generadores montados en remolques o generadores móviles, los generadores diésel también se utilizan para emergencias o respaldo cuando se requiere un sistema redundante o no hay ningún generador en el sitio. Para que la conexión sea más rápida y segura, con frecuencia se instala un panel de conexión cerca del tablero del edificio que contiene conectores como camlocks. El panel de conexión también puede contener un indicador de rotación de fases (para sistemas trifásicos) y un disyuntor. Los conectores Camlock están clasificados para sistemas de 400 amperios hasta 480 voltios y se usan con cable tipo W 4/0 que se conecta al generador. Los diseños de paneles de conexión son comunes entre aplicaciones de 200 y 3000 amperios.
Los generadores eléctricos de reserva se instalan y utilizan permanentemente para proporcionar electricidad de inmediato a cargas críticas durante interrupciones temporales del suministro de energía de la empresa pública. Los hospitales, las instalaciones de servicios de comunicaciones, los centros de procesamiento de datos, las estaciones de bombeo de aguas residuales y muchas otras instalaciones importantes están equipados con generadores de energía de reserva. Algunos generadores de energía de reserva pueden detectar automáticamente la pérdida de energía de la red, arrancar el motor, funcionar con combustible de una línea de gas natural, detectar cuándo se restablece la energía de la red y luego apagarse solos, sin interacción humana. [5]
Los generadores de propiedad privada son especialmente populares en áreas donde la energía de la red no es confiable o no está disponible. Los generadores montados en remolques se pueden remolcar a zonas de desastre donde la red eléctrica se ha interrumpido temporalmente.
Cada año, los generadores portátiles utilizados incorrectamente provocan muertes por intoxicación por monóxido de carbono . [7] [8] Un generador portátil de 5,5 kW generará la misma cantidad de monóxido de carbono que seis automóviles, que pueden acumularse rápidamente hasta niveles fatales si el generador se ha colocado en el interior. [9] [10] El uso de generadores portátiles en garajes, o cerca de ventanas abiertas o rejillas de aire acondicionado también puede provocar intoxicación por monóxido de carbono. [11]
Además, es importante evitar la retroalimentación cuando se utiliza un generador de motor portátil, que puede dañar a los trabajadores de servicios públicos o a las personas en otros edificios. Antes de encender un generador que funciona con diésel o gasolina, los usuarios deben asegurarse de que el disyuntor principal esté en la posición "apagado" para garantizar que la corriente eléctrica no se invierta. [12] [7]
La extracción de gases de combustión extremadamente calientes de los grupos electrógenos se puede realizar mediante chimeneas de presión positiva construidas en fábrica (certificadas según el estándar de prueba UL 103) o mediante tuberías de hierro negro cédula 40 de uso general. Se recomienda utilizar aislamiento para reducir la temperatura del revestimiento de la tubería y reducir la ganancia excesiva de calor en la sala de máquinas. También hay válvulas de alivio de presión excesiva disponibles para aliviar la presión de posibles explosiones y mantener la integridad del tubo de escape . [13]
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