CAÍDA DE TENSIÓN EN LOS GENERADORES QUE SIRVEN CARGAS DE MOTORES DE INDUCCIÓN
Jose Valecillos
Muy buenas tardes. Estimados colegas, de antemano agradezco su ayuda en mi siguiente inquietud, y hago la previa exposición:
En Realidad, cuando se ARRANCA un Motor; en un Generador, el Pico de Corriente provoca una Caída de Tensión (Voltaje). Cuando la Tensión Cae, la Corriente igual Cae Proporcionalmente. La mayoría de los Aparatos Domésticos pueden comenzar con Hueco de Tensión (Caída) del 30%, y en las Corrientes 30% más bajos. Como resultado, a partir de Voltios-Amperios podrían ser de 0,7Amps * 0,7Volts = 0,49-VA del Valor Nominal.
Es decir, es en el Generador que Ocurre la Caída de Tensión o Voltaje.
La aplicación Comercial normalmente da sólo el 15% de Caída, en cuyo caso tendría que hacer frente a 0,85 * 0,85 = 0,72-VA del Valor Nominal, y la residencial el 30%, en cuyo caso tendría que hacer frente a 0,70 * 0,70 = 0,49-VA del Valor Nominal.
Es decir, es en el Generador que ocurren éstas Caída de Tensiones o Voltajes.
En función de lo anterior, pregunto: ¿éstos valores del 15 y el 30%, son los permisible por alguna norma, o se debe avanzar hasta un 10%?, en cuyo caso tendría que hacer frente a 0,90 * 0,90 = 0,81-VA del Valor Nominal.
Para ejemplarizar lo antes expuesto, desarrollo el siguiente caso:
Tenemos un equipo de Aire-Acondicionado de: 10-Ton=10-Hp=10kW@240-Vac, 1Ø. FLA (49-Amps), LRA (250-Amps). Necesito seleccionar el grupo electrógeno (generador) para servir esa carga con una caída del 15, el 30 y el 10%.
Grupo-Gener: (LRA * 0.85%) x (VL * 0.85%)= kVA * 0.80 = kW
Grupo-Gener: (250 * 0.85%) x (240 * 0.85%)= 43350 * 0.80 = 34.70-kW
Grupo-Gener: (LRA * 0.70%) x (VL * 0.70%)= kVA * 0.80 = kW
Grupo-Gener: (250 * 0.70%) x (240 * 0.70%)= 29400 * 0.80 = 23.5-kW
Grupo-Gener: (LRA * 0.90%) x (VL * 0.90%)= kVA * 0.80 = kW
Grupo-Gener: (250 * 0.90%) x (240 * 0.90%)= 48600 * 0.80 = 38.80-kW
Agradezco la ayuda al respecto, y de ser posible, alg[un comentario a mi correo: ava.ing...@gmail.com. Saludos desde Mcbo.-Zulia, Vzla. jnvalecillos
Yarú Méndez
Buenos días Ing. Valecillos,
El tema de grupos electrógenos siempre es fascinante. Confieso que no domino el tema con la maestría de otras/otros colegas en este prestigioso foro técnico.
En su posición, yo tomaría el grupo con mayor potencia nominal. Si este grupo será instalado en el Estado Zulia, este estará expuesto a unas condiciones más severas de operación (humedad, calor, salinidad, etc.); esto implicaría un “derateo” de la potencia nominal del grupo.
Si damos un vistazo a sus cálculos, notamos que la diferencia en potencia de aprox. 10kW se podría asumir. Probablemente este grupo va a alimentar cargas monofásicas adicionales; es importante dimensionar, casi con precisión quirúrgica, el balance de cargas monofásicas de la mejor manera posible; para evitar inconvenientes en la operación del grupo.
Otra opción interesante, sería considerar la instalación de un sistema solar con baterías; considerando la irradiación solar en el estado Zulia. Podría ser una opción interesante. En este caso, sugeriría un sistema solar con con tres inversores monofásicos que puedan soportar la corriente de arranque del A/A de 10 ton. Normalmente los inversores de fabricantes reconocidos, pueden soportar corrientes de arranque por breves segundos (surge power en la hoja de especificaciones).
Otra opción es instalar un arrancador suave, si el equipo de aire acondicionado lo permite, y así reducir la potencia nominal de grupo. Esto habría que consultarlo con el fabricante/vendedor del aire acondicionado.
Espero que estas líneas le sean de utilidad.
Saludo hacia la tierra del sol amada!
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Yarú Méndez
Universidad Simón Bolívar
Depto: Conversión y Transporte de Energía
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omar graterol
José, saludos.
Interesante el tema, y no muy común o fácil de entender, especialmente porque no veo clara tu pregunta o problema; por lo cual voy a usar tu nota, para algunas aclaraciones o comentarios en color ROJO:
**************************** Aclaraciones o comentarios sobre tu nota ********************************
Muy buenas tardes. Estimados colegas, de antemano agradezco su ayuda en mi siguiente inquietud, y hago la previa exposición:
En Realidad, cuando se ARRANCA un Motor; en un Generador, el Pico de Corriente provoca una Caída de Tensión (Voltaje) Es correcto, debido a que la caída de voltaje en los terminales del generador, depende de la reactancia sub-sincrónica, la cual, al aumentar la corriente en forma instantánea, aumenta la caída de tensión que se manifiesta como un transitorio de caída de tensión. Cuando la Tensión Cae, la Corriente igual Cae Proporcionalmente Es correcto a referirse a la corriente en el motor solo en condiciones de arranque, que es este caso; no obstante en condiciones de operación, esta relación de corriente y voltaje, depende del nivel de carga del motor con respecto a su nominal; si es baja carga (Corriente magnetizante es alta), al aumentar el voltaje la corriente aumenta debido a la saturación del núcleo que disminuye la reactancia magnetizante; sucede lo contrario al disminuir el voltaje; no obstante con altas cargas, cercanas a su valor nominal de placa, se impone la potencia activa que este entregando el motor, y al aumentar el voltaje, disminuye la corriente . La mayoría de los Aparatos Domésticos pueden comenzar con Hueco de Tensión (Caída) del 30%, y en las Corrientes 30% más bajos. No del todo cierto, depende a lo que te refieras con “aparatos domésticos”, estos aparatos pueden ser neveras, AA, etc., que por tener motores podría aplicar la afirmación que haces, pero si es una plancha, cocina o inclusive luces, las puedes arrancar e incluso hacerlas funcionar con menos voltaje, por eso eisten los “Dimmers Switch”, que reducen el voltaje para reducir el nivel de luz, por lo cual si tuviéramos un hueco de tensión incluso momentáneo del 30%, veríamos el parpadeo, y si fuera caída de tensión permanente, tendríamos menos luz (Lo mismo sucede con una plancha o una cocina) Como resultado, a partir de Voltios-Amperios podrían ser de 0,7Amps * 0,7Volts = 0,49-VA del Valor Nominal. Esto puede ser el cálculo de los VA que toma un motor al momento de arranque cuando por su propio arranque se cae el voltaje al 70% (Caída del 30%), y ES CORRECTO.
Es decir, es en el Generador que Ocurre la Caída de Tensión o Voltaje. ES CORRECTO, y es originada por la circulación de corriente por las reactancias o impedancias del generador. En todo caso es importante destacar que no todos los generadores originan caída de tensión similares al aumentar o cargarlos al 100% de su corriente de plena carga. Existen cuatro clases de generadores según la norma ISO-8528-1 (G1/G2/G3 y G4), cuyas caídas de tensión con el aumento de carga del 100%, son: G1=25%, G2=20%, G3=15% y G4≤ 10%. Ver tabla incluida a continuación.
|
Clasificación |
G1 |
G2 |
G3 |
G4 (1) |
|
Condiciones normales de operación (Estado estable) |
||||
|
Desviación de frecuencia |
2.5 % |
1.5 % |
0.5 % |
0.2 / 0.3 % |
|
Desviación de voltaje |
5 % |
2.5 % |
1.0 % |
0.4 / 0.6 % |
|
En condición de pérdida del 100% de la carga |
||||
|
Transitorio de frecuencia |
+18% |
+12% |
+10% |
2.5 / 5 % |
|
Transitorio de Voltaje |
+35% |
+25%
|
+20% |
+ 5 / 10 % |
|
En condición de aumento del 100% de la carga |
||||
|
Transitorio de frecuencia |
-15% |
-10% |
-7% |
2 / 3.5 % |
|
Transitorio de Voltaje |
-25% |
-20% |
-15% |
5 / 7.5 % |
|
Condiciones generales |
||||
|
Recuperación de la frecuencia normal |
10 segundos |
5 segundos |
3 segundos |
1 / 2 segundos |
|
Recuperación del voltaje normal (desde máximo voltaje) |
10 segundos |
6 segundos |
4 segundos |
1.5 / 2.5 segundos |
No obstante, lo anterior, tengo la plena seguridad de que tu generador es un generador clase G1, clasificación típica de los generadores domésticos (Residencial).
La aplicación Comercial normalmente da sólo el 15% de Caída, en cuyo caso tendría que hacer frente a 0,85 * 0,85 = 0,72-VA del Valor Nominal, y la residencial el 30%, en cuyo caso tendría que hacer frente a 0,70 * 0,70 = 0,49-VA del Valor Nominal. No se entiende, parece que te refieres a generadores clase G3 según la clasificación anterior que origina una caída transitoria del 15% al recibir una carga del 100% de su capacidad nominal. Los que refieres con una caída del 30% pueden ser los generadores clase G1 o residenciales, que debe ser tu caso, aclarando que sta caída se origina al aplicar el 100% de la capacidad del motor como carga instantánea o transitoria (En arranque). En todo caso el cálculo que planteas es válido.
Es decir, es en el Generador que ocurren éstas Caídas de Tensión o Voltaje. Esto es correcto
En función de lo anterior, pregunto: ¿éstos valores del 15 y el 30%, son los permisible por alguna norma, o se debe avanzar hasta un 10%?, en cuyo caso tendría que hacer frente a 0,90 * 0,90 = 0,81-VA del Valor Nominal. No existe ninguna norma que refiera esas caídas de tensión del 15 y del 30%, las caídas de tensión permitidas para motores son: +/- 10% en operación normal, y 15% máximo en arranque.
Para ejemplarizar lo antes expuesto, desarrollo el siguiente caso:
Tenemos un equipo de Aire-Acondicionado de: 10-Ton=10-Hp=10kW@240-Vac, 1Ø. FLA (49-Amps), LRA (250-Amps). Si tienes un Aire acondicionado con estas características, solo quiero comentarte que es muy grande para ser monofásico, inclusive para arrancarlo con la red de Corpoelec, es un problema, se cae demasiado la tensión en el arranque. Aquí quiero destacar que los transformadores de suministro estándar de la red, tienen unas reactancias normales del 5 al 7%; pero los generadores clase G1, su reactancia sub-transitoria es de alrededor de 25%; lo cual que la caída de tensión con un generador, comparada con el evento de arrancarlo desde la red Corpoelec, fácilmente se triplica. Si esto es realidad y no solo un ejemplo, el problema es el arranque de ese A/A con la planta que puedas tener; el cual como regla practica puedes seleccionar un generador de por lo menos 25 a 35 KW, que parece ser lo que te resulta de los cálculos que haces a continuación. Esto es sin considerar otras cargas que puedas tener en funcionamiento. No obstante, te puedo indicar, que existen Software que hacen este dimensionamiento, y casi todos los fabricantes mayores publican y dejan en la red estos softwares.
Nota Adiciona: El caso de un Aire acondicionado, es más crítico, que el de un motor que este aplicado por ejemplo a una bomba centrifuga, que normalmente se arranca con la válvula de descarga cerrada, ya que si se hace con la válvula abierta el motor puede no llegar a arrancar o hacer el tiempo de arranque muy largo, hasta originar una falla del motor. En el caso del aire acondicionado, arrancan con la carga del gas que se quiere comprimir, porque internamente en sus compresores no existe una válvula que espere que el motor legue a las rpm nominales para aplicar la carga. Por esto es que se requieren protectores de voltaje, normalmente ajustados a 180 seg (3 min), para que cuando haya un bajón, no arranquen con alta presión en la cámara de alta del compresor del aire (En los 3 minutos de espera del protector la cámara de alta del compresor se descomprime y se puede arrancar).
En todo caso si estos equipos ya están comprados o incluso instalados, la única solución que veo, es la instalación de bancos de capacitores para el arranque de tu aire acondicionado. Esto lo puedes pensar y de ser factible y requieres apoyo, me puedes contactar a mi numero personal.
Necesito seleccionar el grupo electrógeno (generador) para servir esa carga con una caída del 15, el 30 y el 10%.
Grupo-Gener: (LRA * 0.85%) x (VL * 0.85%)= kVA * 0.80 = kW
Grupo-Gener: (250 * 0.85%) x (240 * 0.85%)= 43350 * 0.80 = 34.70-kW
Grupo-Gener: (LRA * 0.70%) x (VL * 0.70%)= kVA * 0.80 = kW
Grupo-Gener: (250 * 0.70%) x (240 * 0.70%)= 29400 * 0.80 = 23.5-kW
Grupo-Gener: (LRA * 0.90%) x (VL * 0.90%)= kVA * 0.80 = kW
Grupo-Gener: (250 * 0.90%) x (240 * 0.90%)= 48600 * 0.80 = 38.80-kW
Estos cálculos son correctos y parecen ser hechos en base a paper de Kholer (SIZING GENERATORS FOR MOTOR STARTING- A Practical Guide to Understanding how Motor-Starting Loads Affect Generator Performance), donde está un ejemplo muy similar al indicado en tu nota, cuyo LINK coipo a continuación (file:///C:/Users/ograt/Downloads/Documents/Motor_Starting_White_Paper.pdf ), y como complemento, copio imagen a continuación de la sección que aplica, donde está el ejemplo de cálculo.
Ignacio Domínguez
Para ver esta conversación en el sitio web, visita https://groups.google.com/d/msgid/listaelectricaSM/876089514.1572272.1677438515899%40mail.yahoo.com.
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Remitente notificado con Mailtrack | 27/02/23, 10:38:20 |
Ignacio Domínguez
jose valecillos
Muy buenas tardes. Agradezco al grupo de colegas que se interesaron por el tema planteado por mí.
Para ver esta conversación en el sitio web, visita https://groups.google.com/d/msgid/listaelectricaSM/CAOpzebaWWiBsJjmeJ1jzLvSer-8DM9Y56rMSH6dnBROSY4AH_g%40mail.gmail.com.
Ignacio Domínguez
jose valecillos
Para ver esta conversación en el sitio web, visita https://groups.google.com/d/msgid/listaelectricaSM/CAOpzebZgCL4rL0%2BhJPOB9LSY9C%2BerV7uAT3k9OSmOk-%2BjDhvgA%40mail.gmail.com.
Sergio Iniguez
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