Generating Insights: Descripción general de las definiciones de capacidad de potencia para alternadores y grupos electrógenos

The KVA rating placed on an alternator is governed primarily by the thermal capabilities of the winding insulation system

La capacidad de potencia de un alternador define su capacidad para suministrar energía eléctrica a una carga conectada. Esto se reconoce en términos de kVA y es el punto de partida para dimensionar un alternador en una aplicación de grupo electrógeno.

Si bien hay otros factores que deben considerarse durante el proceso de dimensionamiento y selección, este artículo aborda el tema de las definiciones de calificación y ciclo de trabajo, la terminología utilizada en la industria y cómo esto informa el proceso de ayudar al GOEM a seleccionar el alternador adecuado para su grupo electrógeno.

Capacidad de potencia del alternador

La capacidad de potencia en kVA colocada en un alternador está regulada principalmente por las capacidades térmicas del sistema de aislamiento del bobinado y la esperanza de vida operativa requerida. Para una vida operativa determinada, cuanto mayor sea la clase de aislamiento, más caliente puede funcionar el alternador.

La siguiente tabla enumera las letras utilizadas y las temperaturas nominales de funcionamiento correspondientes para clasificar el rendimiento de un sistema de aislamiento.

El estándar de la industria para el aislamiento de bobinado moderno es clase H para sistemas de bajo voltaje (<1kV) y clase F para voltaje medio y alto (>1kV).

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la letra asignada a la clase de sistema de aislamiento no es necesariamente la misma que la clase de aumento de temperatura para la que podría clasificarse un alternador. Si la capacidad de potencia de kVA colocada en un alternador conduce a una temperatura de funcionamiento más baja que la capacidad nominal del sistema de aislamiento, se prolonga la vida útil. Por el contrario, si la capacidad nominal de kVA conduce a una temperatura de funcionamiento más alta que la capacidad nominal de los sistemas de aislamiento, la vida útil se reduce.

Cualquiera de los dos casos es una condición de funcionamiento aceptable, sin embargo, la vida útil de los bobinados del alternador debe tenerse en cuenta al seleccionar un alternador para una aplicación determinada.

Ejemplo: Aplicaciones de energía de reserva frente a aplicaciones de energía permanente

En una aplicación típica de reserva, como un hospital, lo más probable es que las horas de funcionamiento sean inferiores a 200 horas al año. Durante la vida útil de la instalación, por ejemplo, 15 años, eso equivale a un total de hasta 3000 horas de funcionamiento. Dado que esto es relativamente bajo, uno puede permitirse operar el alternador a una temperatura más alta y, por lo tanto, una calificación relativamente más alta.

Por esta razón, a los clientes se les ofrecerá una calificación máxima de kVA en el alternador para aplicaciones que usan energía de reserva.

Sin embargo, en una aplicación de funcionamiento continuo, como un esquema de generación integrada, las horas de funcionamiento podrían ser superiores a 8000 horas por año. Esto equivale a más de 120000 horas durante el mismo período de 15 años. En este caso, la temperatura de los bobinados debe reducirse utilizando una clasificación de kVA relativamente más baja.

Por esta razón, a los clientes se les ofrecerá una calificación de clase F o incluso B kVA en el alternador.

La curva de daño térmico ilustra la variación de la vida útil del aislamiento con la temperatura de funcionamiento y se utiliza junto con otras herramientas para permitir que se tomen decisiones de tamaño y selección al asignar una calificación a un alternador para una aplicación de generación de energía en particular.

Clasificación del grupo electrógeno

La filosofía de clasificación del grupo electrógeno introduce el concepto de aplicaciones de energía permanente y de reserva. Guiado por ISO8528-1, la definición de la clasificación de un grupo electrógeno se clasifica por aplicación de cuatro maneras.

■ Energía de reserva para emergencias, (calificación ESP)

■ Horario estelar limitado, (calificación LTP)

■ Potencia nominal preferencial, (calificación PRP)

■ Energía de funcionamiento continuo, (calificación COP)

Cada definición establece los siguientes criterios:

■ Tipo de carga

Esto se expresa como una carga variable, donde los ciclos de carga varían en magnitud y duración o una carga constante, donde la carga permanece en un nivel constante pero la duración del ciclo de carga puede variar.

■ Número de horas de funcionamiento por año

Se compara un nivel de carga promedio con la capacidad de potencia asignada para el grupo electrógeno y se expresa como un porcentaje del kVA nominal. El grupo electrógeno debe poder funcionar al nivel de carga promedio durante el número de horas indicado.

■ Requisito de sobrecarga

La capacidad de sobrecarga se expresa como un porcentaje por encima de la clasificación de kVA asignada que se puede aplicar durante un período determinado.

La terminología y la definición de las capacidades de potencia de los alternadores varían en toda la industria y no se alinean bien con las utilizadas para los grupos electrógenos. Las definiciones de alternadores se rigen por las normas internacionales ISO 8528-3, IEC 60034-1 y algunas normas nacionales como NEMA MG1-32 (América del Norte) que en sí mismas introducen más variaciones.

La siguiente tabla resume las definiciones según ISO 8528-1 para el grupo electrógeno y una combinación de ISO 8528-3 e IEC 60034-1 para el alternador. A pesar de las diferencias, la tabla muestra cómo alinear la capacidad de potencia y el funcionamiento del alternador con el grupo electrógeno.

Es importante tener en cuenta que el GOEM puede decidir ofrecer niveles de rendimiento más altos en comparación con las normas, por ejemplo, cargas medias más altas o duraciones de operación más largas.

Esto debe tenerse en cuenta al hacer coincidir el alternador con la capacidad y la aplicación del grupo electrógeno.

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