Plantas-de-emergencia-con-un-sistema-cogenerativo

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTONOMA DE MEXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES
CUAUTITLAN
DISEÑO, OPERACION y PROTECCION DE
INSTALACIONES ELECTRICAS INDUSTRIALES
"PLANTAS DE EMERGENCIA CON UN SISTEMA
COGENERATIVO"
TRABAJO DE SEMINARIO
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA
PRESENTA:
GUILLERMO ROJAS VELAZQUEZ
ASESOR:
M. 1. BENJAMIN CONTRERAS SANTACRUZ
CUAUTITLAN IZCALLI, ESTADO DE MEXICO 200§
m· 3LfoS~O
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
Restricciones de uso 
 
DERECHOS RESERVADOS © 
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL 
 
Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal 
del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). 
El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea 
objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para 
fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo 
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
DR. JUAN ANTONIO MONTARAZ CRESPO
DIRECTOR DE LA FES CUAUTITLAN
PRESENTE
:.:: : " -; :.~ ::
: r
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN
UNIDAD DE LA ADMINISTRACION ESCOLAR
DEPARTAMENTO DE EXAMENES PROFESIONALES
U. N. A, M .
fACULTAD DE ESTDIlJa.l
¡UPERIOBES-CUAOrmU
ATN: a. Ma. del Carmen García Mijares
Jefe del Departamento de Exámenes
Profesionales de la FES Cuautitlán
Con base en el arto51 del Reglamento de Ex ámenes Profes ionales de la FES-Cuautillán, nos
permitimos comunicar a usted que revisamos el Trabajo de Seminario:
Diseño , Ope rac ión y Protecc ió!1 de I nstalaciones Eléctricas Ind"str i a l es
Pl antas de Emergen c i a con un Sistema Coge ne rat i v9
que presenta~ pasa nte: ...Q.4Lilul.J::e:.I:rmlllJoJ....llR&oJJjªaJ:s~y.e.eJJ.lál.Zz~QJ,J,!Iee.lZ~ _
con número de cuen ta: 88310~35=8~__
Ingeniero Mecánico Electric ista
para obten er el ti tulo de :
Considerando que dicho trabajo reúne los requisitos necesarios para ser discutido en el
EXÁMEN PROFESIONAL correspondiente, otorgamos nuestro VISTO BUENO.
ATENTAMENTE
"POR MI RAZA HABL'\RA EL ESPIRlTU"
Cuautillán lzcafli, Méx. ü _l5.... de --l:!.!No2]v!],iJ:,e m!!!!biUr::!'e"-- _ de 2004
_______ M. l . Benjamín Contreras Santacruz
MODULO
II
I V
PP.OFESOR
M.C. Ricardo J. Ramire z Ver de ja
l og . Gustavo Orozco Hernandez
FIRMA
~
AGRADECIMIENTOS 
AOIOS 
Por no permitir que doblegara mi espíritu para concluir mi carrera y por 
darme unos padres excelentes GRACIAS DIOS. 
AMISPADRES 
Por darme la confianza que ya había perdido, y ayudarme cuando lo 
necesitaba, en los momentos más difíciles y poder terminar esta carrera 
que se me hacia imposible, por que sin su apoyo no hubiera terminado 
la escuela. 
A MI ASESOR DE TESIS 
Por estar en todo momento disipando todas mis dudas y con ello poder 
concluir mi tesis satisfactoriamente. 
íNDICE 
Introducción general 
CAPITULO 1 
TIPOS Y CARACTERíSTICAS DE 
PLANTAS DE EMERGENCIA 
DIESEL ELÉCTRICAS 
1.1 Plantas con motor de 
combustión interna 
1.2 Definición y clasificación 
1.2.1 Componentes principales 
de las plantas eléctricas 
automáticas 
1.2.2 Características principales 
de las plantas diesel 
PAGINA 
........... .... ... .... ... ........ .. .. .... ... ..... 13 
13 
... .. ... ......... .. .... ....... ......... ..... .. 15 
eléctricas automáticas ..... .... .... ......... ..... ... .. .. ... ...... ... .. . 18 
1.2.3 Descripción del motor 
de combustión interna ...... ..... ... .. ... .... ... .......... .. ........... .. 18 
1.2.4 Descripción del generado 
de CA ........ ... .... ..... ........ .. ..... ... ........... . 20 
1.2.5 Excitatriz rotatoria sin 
carbones combinada con 
unidad rectificadora 
rotatoria .. ......... ... ... ... ... .. ..... ... ..... ....... 23 
1.3 Placa de especificaciones ....... .... .. .... ............. ... ...... ..... 25 
1.3.1 Diagrama trifilar .... ... ...... .... .. .... ... .... ... ....... ... .... . 26 
1.3.2 Diagrama de conexiones de 
los Generadores sincronos 
de CA. .. ... ... .... ......... ... .. ..... ........ ........ .. 29 
1.3.3 Simbolos usados en los
diagramas de control de
transferecia
1.3.4 Símbolos usados en el
circuito del módulo de
arranque
1.4 Sistemas de transferencia
automática
1.4.1 El interruptor de transferencia
1.4.2 Módulos y capacidades
1.4.3 Las cargas
1.4.4 Velocidad de operación
1.5 Circuitos de control de
transferencia
1.5.1 Sección de control de
voltaje de línea
1.5.2 Sección de transferencia
y paro
1.5.3 Sección de prueba
1.5.4 Mantenedor de cargas
de baterías
1.5.5 Botón de prueba
1.5.6 Reloj programador
1.5.7 Sección de instrumentos
1.6 Controlador electrón ico
para el sistema de generación
de energía eléctrica.
1.6.1 El microprocesador
1.6.2 Mantenim iento de la planta
diesel-eléctrica
1.6.3 Recomendaciones generales
31
............................................. 33
............................................ 34
.............................................. 34
.......................................... 35
............................................ 36
............................................ 37
.............. ........................ ...... 38
............................. ............ 39
......................................... .. 39
.............................................40
............................................ 40
............................................. 41
.............................................. 41
............................................. 41
. 44
............................................. 45
............................................. 48
2
para los operadores de las 
plantas impulsadas por 
motores de combustión 
interna 
1.6.4 Fallas y soluciones de las 
... .. ..... .... .... ...... ..... ..... ............ 49 
plantas eléctricas de emergencia ...... ..... .. ................. .... .... .. . 52 
1.6.5 Instalación de las plantas diesel 
eléctricas de emergencia 
CAPITULO" 
SISTEMAS COGENERA TIVOS 
2 Introducción 
2.1 Cogeneración 
2.2 Características de cogeneración 
con máquinas de combustión 
2.3 Clasificación de los 
sistemas de cogeneración 
CAPITULO 111 
PLANTA DE EMERGENCIA COMO 
SISTEMA COGENERATIVO 
3.1 Sistemas cogenerativos con 
.... ..... .. ......... ... ... ..... ...... 58 
... ..... ... .. .... .......... ..... ..... ..... . 66 
.... .... ............. .... ...... ....... .. ... 67 
... .... .... ....... ........ ..... ... 71 
.. ....... ...... ..... ..... .... ....... 74 
motores de combustión interna .. ...... ....... ....... .. ............... 83 
3.1.1 Proceso de combustible quemado 
en motores diesel . .. ... .... ..... ... ... .. .... ........... 83 
3.1.2 Determinación de viabilidad de 
recuperación de calor .... .... ... ...... ....... ... ............... 85 
3 
3.2 Primera aplicación y desarrollo 
de un innovativo motor diesel 
basado en sistema de cogeneración .. ... ... ......... ..... ......... ...... 87 
3.2.1 Desarrollo del sistema .... ................ .. ........................... .. 88 
3.2.2 Procedimiento de prueba 
3.2.3 Calidad operacional 
3.2.4 Resultados de las pruebas 
3.3 Diseño de la planta de 
cogeneración de cynamid 
CAPITULO IV 
DIAGNOSTICO ENERGÉTICO 
4.1 Balance de energía 
4.2 Energía suministrada 
4.2.1 Energía aprovechada 
... ....................... ... .... ... ..... ........ 90 
.... ... .............. ........................ ....... 91 
................ .... ..................... ...... 92 
......... .. ..... .............. ................ . 93 
.. ... ... ...... .. ... ...... ............... .. 96 
.. .... .. ..... ............ .... .. ... ........... 100 
.......... ...... ... .............. ...... . 100 
4.2 .2 Energía aprovechada por el 
agua de enfriamiento 
4.2.3 Energía aprovechada porlos gases de escape 
4.2.4 Energía total aprovechada 
4.2.5 Eficiencia de cogeneración 
CAPITULO V 
SELECCiÓN TÉCNICO ECONÓMICA 
DE SISTEMAS COGENERATIVOS 
5.1 Metodología 
5.1.1 Análisis de consumos 
5.1.2 Determinación de los costos 
.......................... .. ............... 101 
............... ..... .......... ..... .... . 101 
............... .. ....... ............ .... .. 102 
.. .... .... ... ............ ... ...... ... .... 102 
.......... .. ... ... ....... ...... ... ......... .. 107 
... ... ............ .... ............. ..... .. .. 107 
4 
energéticos antes del proyecto
de cogeneración
5.1.3 Planteamiento de alternativas
5.1.4 Determinación de los costos
Energéticos y de explotación
5.1.5 Estimación de las inversiones
a realizar
5.1.6 Estudio de rentabilidad
5.2 Etapas principales previas
al estudio
5.2.1 Etapas al estudio técnico
5.2.2 Análisis de rentabilidad
5.2.3 Costos de inversión
5.2.4 Costos de combustibles
5.2.5 Costos de operación y
mantenimiento.
CAPITULOV1
............................................107
...........................................108
......................................... 108
..........................................108
.......................................... 109
..........................................109
..........................................109
...........................................111
...........................................114
................. ...........................115
..........................................115
APLICACiÓN DE UN SISTEMA COGENERATIVO
EN UN HOTEL DE MÉXICO USANDO UNA PLANTA
DE EMERGENCIA DIESEL
6.1 Sistema cogenerativo en un
hotel de México 118
6.1.1 Descripción del hotel 119
6.2. Costos de inversión 120
6.2.1 Análisis termico de la planta 121
6.3 Costo de combustible 125
6.3.1 Costos de operación y mantenimiento 125
5
134
135
136
............................... 137
.................................. 143
CAPITULO VII
LA COGENERACIÓN EN MÉXICO
7.1 Marco jurídico 131
7.2 Cogeneración en México 132
7.2.1 Situación de la cogeneración en México 132
7.2.2 Sectores con cogeneración en México 133
7.2.3 Propuesta para reforma eléctrica 133
7.2.4 Retos de la cogeneración en México 134
7.2.5 Alcance de sistemas de cogeneración
en México
7.3 Industrias aptas para cogeneración
7.3.1 Cogeneración industrial
7.3.2 Breve revisión de tres casos
de cogeneración con turbinas
7.4 Países que utilizan más la
cogeneración en el mundo
CAPITULO VIII
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Y BIBLIOGRAFíA .......................... 147
6
INTRODUCCiÓN 
En la actualidad los seres humanos tenemos un buen conocimiento de 
las distintas fuentes de energía, empezamos a manejarla transformarla 
y a buscarle distintos usos. 
Podemos pensar en lo que representa la energía eléctrica para la 
industria, inmediatamente comprendemos que la suspensión del 
suministro eléctrico, representa detener la producción en un porcentaje 
muy alto y pérdidas costosas. 
Hoy en día la productividad en un país se mide por el uso eficiente del 
consumo de energía. Es por esto que es un reto con el que se tiene que 
trabajar día a día, para elevar la productividad y competitividad 
económica de nuestro país. Este es un indicador que permite observar 
la eficiencia de un país para aprovechar sus recursos tanto energéticos 
como humanos y financieros. 
El suministro eléctrico de nuestras comunidades en todo el país se lleva 
a cabo, por una red pública de distribución a cargo de la Comisión 
Federal de Electricidad y de la compañía de luz y fuerza del centro. El 
sistema nacional de distribución cuenta con plantas generadoras de 
distintos tipos y cubre las zonas más importantes del país. 
Con un sistema tan complejo como el de México, es de esperarse que 
existan fallas en el suministro normal. Nos podemos encontrar con 
problemas como las variaciones de voltaje a distintas horas del día, 
también con fallas como las ocasionadas por los fenómenos naturales 
como las tormentas eléctricas ó también con fallas del equipo y 
problemas de mantenimiento. 
Con el objeto de que el suministro eléctrico no se vea suspendido 
cuando ocurren fallas en la red pública, se puede adaptar una fuente 
7 
alternativa de energía. Esta sería una fuente privada con capacidad
suficiente de alimentar las cargas que se han consideradas como
críticas , o en caso necesario podría ser una fuente que pueda alimentar
completamente a la carga afectada. A este tipo de fuente alternativa se
les conoce como planta de emergencia.
Las plantas de emergencia que funcionan con un motor de combustión
interna y utilizando un sistema de cogeneración, son una alternativa
más viable para lograr el aprovechamiento óptimo de los recursos
energéticos , e incrementar la participación de la iniciativa privada en la
generación de electricidad, y éste tipo es precisamente es el que se
considero en el desarrollo del presente trabajo. La idea de los motores
de combustión interna es la de obtener energía mecánica a partir de un
combustible , esto lo podemos aprovechar de varias maneras, pero a
nosotros lo que nos interesa es de obtener energía eléctrica.
En relación con lo antes mencionado, la cogeneración tiene especial
importancia , porque permite disminuir considerablemente la cantidad de
combustible que se requiere para la generación de electricidad, y otra
forma de energía útil en forma simultánea que contribuye así a mejorar
a mejorar la posición competitiva de las empresas.
La cogeneración con el empleo de plantas eléctricas diesel generadoras
de electricidad, es el caso que nos ocupa en el presente documento, e
hace un estudio acerca de la factibilidad del empleo de plantas de
emergencia, como también el de un sistema cogenerativo con el fin de
que al resultar factible pueda ser empleado en instituciones, hospitales,
hoteles, etc.
A partir de la energía mecánica producida por un motor podemos hacer
la conversión de energía buscada mediante el uso de un generador,
esta máquina eléctrica es la que se encarga en el mundo entero de
producir electricidad en grandes cantidades.
8
Con todo esto podemos visualizar cuales son las dos partes básicas 
que conforman nuestra planta de emergencia; el motor de combustión 
interna y el generador. Aunadas a éstas dos partes básicas tendremos 
otras que hacen posible el funcionamiento en conjunto del sistema. 
La cogeneración es hoy una alternativa como método de conservación 
de energía para la industria, acorde con las políticas de globalización 
económica regional y a la política internacional orientada a lograr un 
desarrollo sustentable. 
9 
CARACTERíSTICAS DE PLANTAS DE EMERGENCIA
DIESEL ELÉCTRICAS
10
11
DCD40T 
PLANTA DE EMERGENCIA DIESEL 
12 
1.1 PLANTAS CON MOTOR DE COMBUSTiÓN INTERNA 
Son aquellas que aprovecnan la energía térmica de un co,mustible 
para producir movimientos en un motor de combustión intema y este a 
su vez mueve un generador sincrono de ca. De la cual se obtiene 
energía eléctrica. 
Plantas diesel- eléctricas de emergencia 
De acuerdo a nuestro objetivo, lo que nos interesa es conocer a fondo 
las plantas con motores de combustión intema. 
A continuación veremos como se clasifican yen donde se aplican: 
1.2 Las plantas con motores de combustión intema normalmente 
se clasifican como sigue: 
a) De acuerdo al tipo de combustible: 
• Con motor a gas (LP) 
• Con motor a gasolina 
• Con motor a diese1 
b) De acuerdo al tipo de servicio: 
• servicio continuo 
• servicio de emergencia 
e) Por su operación: 
• Manual 
• Automática 
13 
Las plantas diesel- eléctricas para servicio continuo, se aplican en 
aquellos lugares en donde no hay energía eléctrica por parte de la 
compañía suministradora de éste tipo de energía, o bien donde es 
indispensable una continuidad estricta, tales como: En una radio 
transmisora, un centro de computo, aserraderos, etc. 
Las plantasdiesel - eléctricas para servicio de emergencia, se 
utilizan en los sistemas de distribución modemos que usan 
frecuentemente dos o más fuentes de alimentación. 
Su aplicación es por razones de seguridad y/o economía de las 
instalaciones en donde es esencial la continuidad del servicio eléctrico, 
por ejemplo: 
• Instalaciones de hospitales en las áreas de cirugía, recuperación, 
cuidado intensivo, salas de tratamiento, etc. 
• Para la operaci6n de servicios de importancia critica como son 
los elevadores públicos. 
• Instalaciones de alumbrado de los cuales acuden un gran 
número de personas ( estadios, deportivos, aeropuertos, 
comercios , transportes colectivos, hoteles, cines, etc.) 
• En instalaciones de computadoras, bancos de memoria, equipos 
de procesamiento de datos, radar, etc. 
Las plantas manuales, son aquellas que requieren para su 
funcionamiento que se operen manualmente con un interruptor para 
arrancar o parar dicha planta. Es decir que no cuentan con la unidad de 
transferencia de carga sino a través de un interruptor de operación 
manual. 
14 
las plantas automáticas, son aquellas que solamente al inicio se 
operan manualmente, ya que después, estas cumplen sus funciones 
automáticamente, dado que cuentan con circuito de control, además de 
una unidad de transferencia de carga. 
1.2.1COMPONENTES PRINCIPALES DE LAS PLANTAS ELECTRICAS 
AUTOMATICAS 
Las plantas .16ctricas automiticas .stán compuestas 
principalmente de: 
• Un motor de combustión interna 
• Un generador de corriente alterna 
• Una unidad de interruptores (transferencia) 
• Un circuito de control de transferencia 
• Un circuito de control de arranque y paro 
• Instrumentos de medición 
• Integrados a un controlador basado en un microprocesador 
El motor de combustión intern.. esta compuesto de v .. rios 
sistemas que son: 
a) Sistema de combustible 
b) Sistema de aire 
e) Sistema de enfriamiento 
d) Sistema de lubricación 
e) Sistema eléctrico 
~ Sistema de arranque 
g) Sistema de protección 
15 
El generador sincrono de corriente alterna está compuesto de:
a) Inductor principal
b) Inducido principal
c) Inductor de la excitatriz
d) Inducido de la excitatriz
e) Puente rectificador trifásico rotativo
f) Regulador de voltaje est ánco
g) Caja de conexiones
La unidad de interruptores de transferencia consta de:
a) Interruptor de alimentación normal
b) Interruptor de alimentación de emergencia
c) Con indicadores de posición
El circuito de control de transferencia consta normalmente de:
Por medio de programación , se implementan tantas funciones y ajustes
como sean necesarios para cada caso.
a) Sensitivo de voltaje trifásico del lado normal , y monofásico del lado
de emergencia
b) Ajustes para el tiempo de:
• Transferencia
• Retransferencia
• Enfriamiento de maquina
c) Relevadores auxiliares
d) Relevadores de carga
16
e) 3 modos de operaci6n (manual- fuera - automático) 
f) bot6n de prueba 
g) Mantenedor de baterías 
h) Gabinete metálico 
i) Transformadores, (para 440VI220V) 
j) Indicadores luminosos (LEDoS) 
El circuito de control de arranque y protección de la planta de 
emergencia consta de las siguientes funciones: 
al Retardo al inicio de arranque 
• Retardo (3 y 5 intentos) 
• Periodo de estabilizaci6n del generador síncrono de ca 
• Retardo de transitorios 
b) Censores de las siguientes fallas: 
• Largo arranque, baja presi6n de aceite, alta temperatura, 
sobre y baja de velocidad , no-generaci6n. sobrecarga, nivel 
de combustible, paro de emergencia y dos extras más. 
e) Solenoides de la maquina: 
• Válvula de entrada de aire 
• Solenoide auxiliar de arranque 
• Válvula de combustible 
d) Fusibles (para la protección del control y medición) las 
entradas del controlador esUn aisladas óptimamente. 
el LedOs súper brillante (indicadores de fallas) 
17 
f) Conectores en el controlador del tipo removible
Los instrumentos de medición que se instalan normalmente en las
plantas son:
a) Voltímetro con su conmutador ca
b) Amperímetro con su conmutador ca
c) Frecuencímetro digital integrado en el controlador
d) Hor6metro digital integrado en el controlador
e) Kilowattorimetro (opcional)
1.2.2 CARACTERISTICAS PRICIPALES DE LAS PLANTAS DIESEL·
ELECTRICAS AUTOMATICAS
Las plantas diesel-eléctricas, son unidades de fuerza, compuestas de
un motor de combustión interna de 4,6,8,12 Y 16 cilindros tipo industrial
estacionario, un generador síncrono de corriente alterna con sus
controles y accesorios totalmente ensamblados y probados en fabrica.
Dichos controles y accesorios están seleccionados para trabajar en
conjunto dando la máxima seguridad y alta eficiencia en su operación.
1.2.3 DESCRIPCiÓN DEL MOTOR DE COMBUSTiÓN INTERNA
a) La planta diesel-eléctricas (motor y generador esta montada en base
de acero con sus sistemas de: enfriamiento, protección contra alta
temperatura del agua, baja presión del aceite y sobre velocidad,
motor de arranque, controles de arranque y paro, válvulas de purga,
bomba de inyección de combustible, filtros de aire, aceite y
combustibles.
18
b) Unidad de interruptores de transferencia automática montada en su 
respectivo gabinete. 
e) Tablero de control conteniendo: 
Circuito de control de arranque y paro automático de la planta, 
mantenedor de carga de baterlas, fusibles de protecci6n. 
Controlador basándose en microprocesador para realizar las 
funciones de transferencia y control de la planta de emergencia. 
d) Instrumentos: un Voltímetro, un Amperímetro, Frecuencimetro y 
Hor6metro, conmutadores de fases para el Amperímetro y el 
Voltímetro. 
el Acumuladores con sus cables de conexión. 
f) Silenciador de gases de escape tipo hospital , industrial, residencial y 
tramo de tubo flexible para conectarlo con el múltiple de escape de 
motor. 
gl Juego de amortiguadores antivibratorios tipo resorte (opcional) 
Al frente del motor se encuentra localizado el radiador y el ventilador, 
los cuales sirven para enfriar la maquina, por el lado de la flecha de la 
máquina se localiza el generador síncrono de ca. 
En la parte superior se localiza el múltiple de escape y sobre éste, el 
turbo cargador, al frente del mismo lado se encuentra el gobernador 
hidráulico 6 electrónico y la bomba de combustible (alimentaci6n y 
retorno), se encuentran localizadas del mismo lado de la bomba, así 
como también el filtro de combustible, la tablilla de terminales y el 
tablero de instrumentos. 
19 
Abajo a la derecha y cerca del tanque de depósito de aceite (carter) se 
encuentra el control de baja presión de aceite y el control de 
temperatura de aceite. 
Arriba y al frente, a la izquierda, se encuentra localizado el 
acondicionador de temperatura (precalentador de agua) 
Convenientemente distribuidos se encuentran orificios para: 
• La purga de aceite quemado 
• La purga de agua de enfriamiento 
• El aceite del gobernador 
• El llenado de aceites del motor 
• Verificador del nivel de aceite 
• El llenado de agua al radiador 
Hasta aquí , solo se ha tratado de describir el MOTOR DE 
COMBUSTiÓN INTERNA, Ahora abordemos el GENERADOR 
SINCRONO DE CA. 
1.2.4 DESCRIPCiÓN DEL GENERADOR SINCRONO DE CA 
Es una maquina que produce corriente alterna, diseñada para acoplarse 
directamente a un motor de combustión interna, eslacionario, que lo 
impulsa. 
los generadores son de varios tamaños dependiendo de la capacidad 
de la planta diesel-eléctricas. 
Los generadores síncronos de las plantas diesel-eléctricas, incluyen 
además det generador, la unidad de excitación que suministra corriente 
20 
continua a las bobinas del campo rotatorio. Un regulador automático de 
voltaje que mantiene el voltaje de salida del generador dentro de rango 
permisible independientemente de los cambios de la corriente de carga. 
Los controles del generador, así como los instrumentos que se 
encuentran instalados en un solo gabinete, independientemente del 
interruptor detransferencia, el cual puede ser de tipo auto soportado o 
para montar en pared, de acuerdo a las especificaciones requeridas por 
le cliente. 
Los generadores síncronos están diseñados y construidos 
cuidadosamente de manera que asegure una operación eficaz facilidad 
de mantenimiento y una larga vida de servicio. 
La carcaza, robusta a prueba de goteo está fabricada de placa de 
acero, gruesa, reforzada, internamente para darle mayor resistencia . La 
carcaza y la base forman una unidad integrada que simplifica la 
instalación de la maquina y su alineamiento con el motor impulsor. Los 
pernos de montaje instalados en la carcaza , permiten levantar 
fácilmente el conjunto empleando un montacargas convencional. 
El núcleo del estator del generador está construido de laminaciones 
ranuradas , aisladas individualmente, hechas de acero al silicio y 
comprimidos a alta presión. El nucleo armado se sujeta en la carcaza 
por medio de guías soldadas a las costillas de refuerzo. Las bobinas del 
estator devanadas sobre el mismo están acuñadas firmemente en las 
ranuras semicerradas del estator y el conjunto completo está 
impregnado con barniz sintético, termofraguante , horneado 
posteriormente para excelentes cualidades de unión. 
21 
las puntas del estator pasan a través de un bloque aislado de 
terminales y terminan en zapatas conectadores estándar o terminales 
de carga hechas de cinta de cobre. 
los polos del campo del generador están montados sobre una flecha de 
gran diámetro. La jaula del devanado de los polos, se completa con 
conexiones soldadas en latón, lo que da excelentes caraderisticas 
eléctricas. 
El conjunto completo del rotor, está balanceado estática y 
dinámicamente para asegurar la operación libre de vibraciones y la 
máxima vida de las chumaceras. 
En los generadores síncronos de ca se usan valeros para trabajo 
pesado, prelubricados con resguardo para soportar el rotor de la 
maquina. Dichos valeros no requieren lubricación posterior solamente 
una revisión periódica. 
El doble resguardo con que cuentan los valores, provee una máxima 
protección contra el polvo, el agua o algún otro contaminante que pueda 
afectar los valeros. 
Los generadores síncronos están diseñados con un sistema de 
ventilación autocontenido que hace circular el aire de enfriamiento a 
través de la mesa. 
Un ventilador direccional montado en el extremo impulsor de la flecha 
del rotor, toma el aire ambiente introduciéndolo en la maquina a través 
de aberturas de celosia en el extremo de la excilalriz de la maquina. El 
aire pasa axialmente entre los polos del campo a través del entrehierro, 
22 
siendo impulsado radialmente hacia los cabezales de la bobina del 
estator. El aire caliente pasa a la atmósfera, por medio de aberturas de 
rejilla en extremo de impulso de la carcaza. Fig1 .2 
&tt-el1lerros 
Ooledo. 
eSe delgas 
{Indvcldo) 
Culata 
OEllmélz6n 
PIez • .-
Inducido 
Arrollamiento 
de exc:ltaci6rl 
fig. 1.2 Motor de inducción 
Arrolamiento 
dellr1duCido 
1.2.6 EXCITATRIZ ROTATORIA SIN CARBONES COMBINADA 
CON UNIDAD RECTIFICADORA ROTATORIA 
La excitatriz rotatOfia sin escobillas o carbones, con unidad rectificadora 
rotatoria, se usa para suministrar corriente de excitación al campo 
rotatorio de los generadores síncronos. Esta unidad de excitación. es en 
efecto un refinamiento de la excitamz convencional que usa carbones y 
conmutador. El disei\o mejorado de la unidad sin carbones, simplifica el 
mantenimiento del equipo, eliminando las partes sujetas a desgaste 
normal , asegurando así períodos prolongados de operación eficaz y sin 
problemas. 
La unidad de excitación completa, consta de dos conjuntos de 
componentes básicos: Un generador de corriente altema, del tipo de 
23 
armadura rotatoria, trifásico y un puente trifásico rectificador de onda 
COfll>leta, compuesto de seis diodos semiconductores montados sobre 
dos bastidores de aluminio fijos a un mamelón de aislamiento 
moldeado. 
la armadura de la excitatriz y el conjunto del puente rectificador se 
montan sobre la flecha del rotor en el generador. 
la armadura de la excitatriz y el conjunto del puente rectificador se 
montan sobre la flecha del rotor en el generador sincrono y están 
interconectadas eléctricamente entre sí para los devanados de campo 
del generador. El estator de una exdtatriz sin carbones consiste de 
bobinas de campos devanadas sobre una carcaza que está adosada al 
generador síncrono. 
la unidad de excitación completa está protegida por una cubierta 
removlble o está dentro de la caja de control de la máquina sincrona. 
Durante la operación del generador síncrono de ca la potencia trifásica 
generada en la armadura rotatoria de la excitatriz, se aplica 
directamente al conjunto rotatorio del rectificador, los tres diodos de 
polaridad positiva montados en el bastidor del rectificador rotatorio y los 
tres diodos de polaridad negativa montados en el otro bastidor, están 
conectados de forma que constituye un puente rectificador de onda 
completa que rectifica la corriente alterna suministrada por la armadura 
de la excitatriz. la salida de corriente continua del puente rectificador, a 
su vez se aplica al campo rotatorio del generador síncrono, por medio 
de conductores canalizados a través de un paso taladrado en la flecha 
del rotor. En está forma los tres conjuntos (Armadura de excitatriz , 
rectificador rotatorio y campo del generador síncrono) , forma una sola 
24 
unidad rotatoria, permitiendo efectuar conexiones eléctricas sin usar
carbones, anillos colectores o conmutadores.
La corriente de excitación para las bobinas estacionarias del campo de
la unidad de excitación es suministrada por el generador síncrono a
través del regulador automático de voltaje de tipo estático, que se usa
junto a la instalación. El regulador de voltaje compara continuamente el
voltaje de salida del generador síncrono con un voltaje estable de
referencia.
La diferencia entre los dos voltajes constituye una señal de error
que indica un voltaje de salida superior o inferior al punto de ajuste del
generador, dicha señal de error se amplifica y se usa para controlar la
salida de corriente continua del regulador de voltaje, que se aplica a las
bobinas de campo de la excitatriz
Ver fig.11.4
VOLTAJE DE
CAMPO SALIDA HACIA
ROTATORIO . GENERADOR
LACA~GA
EXCITATRIZ REGULADOR
ROTATORIA DE ~
SIN CAMPO VOLTAJE
CARBONES EXCITATRIZ
Fig.11-4 Diagrama de bloque del control de voltaje de salida
1.3 PLACA DE ESPECIFICACIONES
La placa de especificaciones es donde vienen todos los datos
necesarios para describir la maquina, en este caso son los datos de
placa de la planta de emergencia, ver fig. 11-5
25
• Modelo
• Serie
• Motor (marca)
• Tipo de combustible
• Capacidad de las baterías
• Generador (marca)
• Capacidades de los componentes en KVA
• Factor de potencia
PARA VENrAS,SERVlCIOYREFACCIONES
DIRIGIRSE A
PLANTA IGSA "MAQUINARIA IGSA S.A. DE c.v.."
ELECTRICA CARR. MEX.- TOLUCA 5287
TEL 525~3~FAX: 579~2-45 0500 MÉXIco, D.F.
MODELO I I SERIE
MOTOR MARCA I I MODELO I I SERIE I I
COMBUSTo USADU GASc::::J GASOLINAJ I DIESEL I I
OATI:RIADE c=J VOLTS I I ATIERRA I I
GENERADOR MARCA c::::JMODELO I I SERIE I I
KW. CONTINUOS c=J KVA I I AMPS I I
VOLTS c::::J CICLOS D R.P.M J I FASES I I
F.P. c=J HILOS I I
SECOR I I HECHO EN MÉXIco
Figura \\-5 Placa de especificaciones
1.3.1 DIAGRAMA TRIFILAR
En la fig 11-6, se tiene el diagrama de una planta diesel eléctrica de
emergencia de operación automática con equipo de transferencia
220 (v), 3 fases, 4 (HP), 60(Hz).
26
CARGA DE EMERGENCIA
NI
CN
PCI
~2N
1
1
: o'------- -----,------\.
: o'-------- - ---+--I----.--_\..
1
1
1
¡ CONTROL DE
____ ___L TRANSFERENCIA
O GENCON
FE-I
o O
LM LI L2 L3
0000
óóóó
52E
27
SCBN ......__.,........-.~KE
I
p-oo-o
---, ---,
I I
I I
cru-b-o cr-u-b--b
L L
E N M A
-o-t> <Mr-cr---o lT--o.---4t--'oIJ.lr---------+'--\
---,I
I
ESQUEMA DE TRANSFERENCIA CON INTERRUPTORES MOTORIZADOS
12
28
SERETNSNRN
E - Emergencia
5TB4 N- Normal
A - Automático
M-MaulIal
KEl 2TB4 KN2 IMOTOR VELAZQUEZ 220 VAC
1.3.2 DIAGRAMAS DE CONEXIONES DE LOS GENERADORES
SINCRONOS DE CA
L1
,----,-----
L2
L3
N
8
2
r
9
L3
L2
Conexión estrella
240v,480v
Conexión doble estrella
paralelo 120v y 240v
L1
L2
L3
1
L2
3
Conexión delta 240v Conexión doble delta en paralelo 120V
29
L2
>-----L3
>---__Ll1 Ll I >4 > 12
7 4 >2 L2 7
5 2
8 > 10 >
4 hilos
3 L3 5 >4 > 89 3 >10
~o
11
1I 6 >12 9
N
Estrella serie 240v y 480v de c.a.
fases
3 fases y neutro
Delta serie 240v de c.a. 3
3 hilos sin neutro
1
~L1
6
7
12
2
4
~L28
10
3
J59 L311
L4
> Ll
> 1 2
>
L3
11--------'"
12"-- --J
N
I------~
7 ~
4 - - - - - - -..
5----- --.
6
10,------ - - - - .......
8
2------~
9 ~
3
------~
Doble estrella paralelo
120v de e.a , 3 fases
4 hilos con neutro
Doble delta en paralelo 120v de e.a,
3 fases 3 hilos sin neutro
30
2
10 7 4
11
3
CAMPO DEL
ALTERNADOR
FIG 11-8 Conexiones de los generadores sincronos de c.a.
1.3.3 SIMBOLOS USADOS EN LOS DIAGRAMAS DE CONTROL DE
TRANSFERENCIA
NI •
N2 ••--- -
N3 •• _
Líneas de
alimentación
normal
El •• _
E2
E3 •
52N
_1 ~atinosprincipales
~ Ide interruptor
~ ~e alimentación
~ ~ormal
---1 f--
~ Fusible de control de
~Iimentación de
emergencia
-~otor de la unidad
~d~ transferencia
31
?2E, Platinos principales 
------i i r--de interruptor de 
: alimentación de 
-----1 ! ~ emergencia , 
-----1 ~ 
Transferencia a 
La carga rfF
'nni""l" d, 
=:JI el Transror~dor de potencia y control 
-----1 EN·· I hU"bl"d,1 
52NIX Platino auxiliar del 
_~ f- relevador auxiliar de 
-¡ normal 
B P ----ili-- Botón de prueba 
~ Reloj programador 
k2 ----1 ~ Platino auxiliar del 
Relevador auxiliar 
De oonnal 
Al 
~
conmutador de 
e ampermetro 
N , 
4 A2 
-----" k:.
2
1 ~ R,""""m27N 2------vvv---3 
~ ~ . ~rotecciónde 1~4 
-----1 EN-11 r-----controlgencon 9~ Kilowatthorimetro 
AM Ampennetrodec.a.5~8 
~elapJant.ade ~ 7 
Vtn emergencIa 
~ Voltmetrode c.a.de ----i fE-11 ~ 
~ 
La planta de emer. Fusibles de los 
---j EE·,I f- T.P 
Transformador de 
H Xl corriente ----1 fE-11 ~ 
V I =6 VI Conmutador de 
V2 CV volmelro 
V3 
V2 Conjunto generador excitatriz 
I Tierra El E E3 C--- F+ 
': I 3 ' 
O""lcable ~/F--, 
- Blindado F-
Fig.ll.9b Símbolos para 105 diagramas de control de transferencia 
32 
1.3.4 SIMBOlOS USADOS EN El CIRCUITO DEL MODULO DE 
ARRANQUE 
A continuación se ilustran los símbolos utilizados comúnmente, en el 
circuito del modulo de arranque 
(-) 
... ~ 
N I i i Mantenedor de 
"""N"116 ¡ baterias 
~ ! 
_.~ 
(-) 
ACC 
Amperrnetro 
cargador 
Manual 
/ 
=$ 
// Selector de 
/ 2 posiciones --- -------( 
""""'" 
Automático 
-D-
Tablilla terminal 
En la maquina 
-o--Tablilla terminal 
en el tablero 
63Q 
~ ..-- Switch de baja 
eS ..-- Presión de aceite 
12 ..-- Switch de alta 
~ voloód,d 
26 
~ __ Switch de alta 
~ Temperatura de 
ragua 
4, 
-----"\./-- Relevador auxiliar 
de arranque 
S.A. 
./\. _ Solenoide de 
- V-- arranque 
33 
1.4 SISTEMA DE TRANSFERENCIA AUTOMATICA 
El sistema de transferencia automática se usa en las plantas diesel-
eléctricas automáticas, ya que estas deben. 
• Arrancar cuando falla la energía de suministro normal de la 
eFE. 
• Alimentar la carga. 
• Salir del sistema (planta diesel-eléctrica) cuando la energía 
normal se restablece. 
• Parar la planta; Todo en forma automática. 
Este sistema se usa en aquellos lugares en que la falta de energra 
eléctrica puede causar graves trastornos, pérdidas económicas 
considerables o perdidas de vidas. 
Se componen de dos partes: 
a) El interruptor de transferencia. 
b) El circuito de control de transferencia 
1.4.1 El interruptor de transferencia. 
Los interruptores de transferencia son, sencillos y funcionales, están 
diseñados para prestar servicio durante muchos años, con un 
mantenimiento mínimo. Su función es la de conectar las líneas de 
energía eléctrica de emergencia a la carga; haciendo el cambio de 
inmediato cuando se restablece el suministro normal. 
Este tablero de transferencia consiste de un interruptor de carga única, 
operando eléctrica o mecánicamente, además de ser capaz de manejar 
34 
toda la energía del generador, incluyendo la de la linea, que puede 
interrumpir la corriente que pasa en fonna continua, así como los picos 
que sucedan sin da"'arse. 
Algunos interruptores de transferencia, van equipados con protecciórl 
térmica y magnética para proteger al generador, como también a las 
líneas y aparatos en caso de algún corto circuito o una sobrecarga 
constante. 
1.4.2 Módelos y capacidades 
Con los requerimientos de la planta y del cliente, se selecciona cada 
interruptor de transferencia , de modo que éstos fonnan parte integral 
de cada unidad cuando salen de fabrica, los hay: 
• Termomagnéticos figura 11-11· 
• Electromagnéticos figura 11-11b 
• Contactores figura 11-11 c 
Contactor 
J5 
Sreaker (ICS) 
InterTUptor (ATS) 
1.4.3 Las cargas 
La clasificación de los interruptores de transferencia , es atendido 
principalmente al rango de corriente que pueden conducir o manejar, 
siendo el rango máximo el expresado, en fonna continua. 
Además del rango máximo mencionado, se ha de tomar en cuenta, la 
máxima capacidad interruptiva y de corriente de arranque. 
Muchos tipos de carga, demandan más corriente al arranque que en 
servicio, por ejemplo: los motores demandan cinco veces 
aproximadamente la corriente nominal al arranque. Más importante aún, 
36 
las lámparas incandescentes demandan 18 veces su corriente normal 
durante el primer instante de operación (0.3seg). Por lo tanto los 
contactos deberán de tener la capacidad térmica adecuada para 
soportar estas corrientes, de lo contrario se soldaría. 
La máxima capacidad interruptiva es la corriente máxima que puede ser 
interrumpida en un tiefT1Xl determinado por los contactos al abrirse y 
marcan un rango el cual no es suficiente requisito para el interruptor, 
sino que debe ser capaz de interruptir mayores corrientes inductivas, 
como por ejemplo, la del rotor bloqueado, el arco que se produce 
depende del tipo de carga; Inductiva, Resistiva y Capacitiva. 
Si nuestro caso fuera el de equipos como computadoras, que no 
pueden tolerar una interrupción "tan prolongada-o Se deberá 
complementar el equipo automatico con una unidad continuidad con lo 
que se puede reducir la interrupción de energía hasta 0.017 segundos, 
que es poco menos de un ciclo en 60 Hz. 
1.4.4 Velocidad de operación 
Se entiende por velocidad de operación, el tiempo que el control utiliza 
por transferir la alimentación del servicio normal (que falló) al servicio 
de emergencia . 
El tiempo de interrupción solamente, no tiene mayor importancia, 
comparado con el tiempo que tarda la planta en arrancar (5 a 10 seg.). 
Pero en la retransferencia , éste tiempo si puede llegar a ser importante. 
Cuando falla la energía comercial, siempre existe un tiempo de no-
energia, o sea mientras arranca la planta de emergencia y se hace la 
transferencia de 5 a 10 segundos 
37 
1.6 CIRCUITO DE CONTROL DE TRANSFERENCIA 
INTRODUCCION 
• Dar la senal para que arranque la planta diesel-eléctrica cuando 
falta la energía normal 
• Ordenar la transferencia de carga 
• Dar la senal de paro de máquina. 
• Ordenar la retransferencia de carga. 
• Sacar la planta de servicio. 
• Avisar en caso de falla. 
Es por decir así, el CEREBRO de la planta 
Tiene las siguientes funciones: 
1. Delecta el voltaje comercial y las fallas de energía 
2. Bajo una falla de energía, manda la seMI a la planta 
generadora para que arranque. 
3. Cuando la planta generadora alcanza el voltaje y 
frecuencia nominal , el control lo detecta y permite 
que el interruptor realice la transferencia y así la 
energia pasa de la planta a la carga. 
4. Cuando regresa la energla nominal , el control lodetecta, se encarga de que la retransferencia se 
realice y hace parar la planta. 
El circuito de control de transferencia está integrado por varias 
secciones las cuales son: 
a) Sección de control de voltaje de linea. 
b) Sección de transferencia y paro. 
38 
c) Sección de prueba 
d) Sección de instrumentos. 
e) Mantenedor de carga de baterías. 
Todas las secciones en conjunto realizan las operaciones antes 
mencionadas. 
1.6.1 SECCiÓN DE CONTROL DE VOLTAJE DE LiNEA 
Tiene como función ·vigilar" que exista el voltaje adecuado 
(220V/440V). en las lineas de alimentación normal y mandar la sei\al de 
arranque y transferencia cuando el voltaje baja del 88% de valO( 
nominal o cae a cero. 
Cuando el voltaje se restablece al 93% del valor nominal , lo detectan y 
mandan otra sei\al que indican un ciclo de programación de 
retransferencia y de la carga, al sistema normal y paro de la máquina. 
1.6.2 SECCiÓN DE TRANSFERENCIA Y PARO 
La sección de transferencia y paro, tiene la función de ordenar al 
interruptor de transferencia , que conecte la carga con la linea normal o 
con la Hnea de emergencia, la de retrasar la retransferencia (pasar la 
carga de la línea de emergencia a la línea normal) para asegurar que el 
voltaje de línea normal se estabilice evitando operaciones innecesarias 
del interruptor de transferencia. Una vez realizada la retransferencia, 
manda una sei\al al circuito de arranque y paro, para que éste pare la 
planta diesel-eléctrica después de haber trabajado un corto tiempo en 
vado. 
39 
1.5.3 SECCiÓN DE PRUEBA 
Como las plantas diesel-eléctricas automáticas de servicio pueden 
llegar a no funcionar cuando más se les necesita, se ha incluido en las 
unidades de transferencia, un interruptor de prueba que hace que la 
planta arranque, trabaje y pare; con lo cual permite al operador está 
seguro de que la máquina está en condiciones de operación y al mismo 
tiempo localizar fallas que pueden ser corregidas oportunamente. 
Estos ejercicios nos permiten cercioramos de que la planta va a 
funcionar en forma adecuada cuando exista una falla de energla. 
1.5.4 MANTENEDOR DE CARGA DE BATERiAS 
Una de las fallas frecuentes de arranque de una planta, es la falta de 
energla en las baterlas, esto es debido a que estas se descargan solas 
cuando están inactivas, acelerándose este proceso en dimas cálidos. 
Para evitar una posible falla de arranque por falta de energía, se ha 
incluido en los circulos de control un mantenedor de baterías, el cual 
tiene por objeto mantener siempre en optimas condiciones de operación 
a los acumuladores de la planta diesel-eléctrica. 
El mantenedor de baterías carga los acumuladores y los mantiene del 
95 al 100% de su carga total, cuando la maquina no está operando. 
Está unidad está conectada a la línea de energía normal (127 M de 
ca), bajando el voltaje y rectificando la corriente para efectuar su trabajo 
de carga. 
La unidad tiene 3 posiciones donde se selecciona el rango de carga 
(baja, media y alta) y un amperímetro donde se registra la cantidad de 
corriente de carga. 
40 
1.. .. BOTÓN DE PRUEBA 
Al oprimir el botón de prueba, se simula la ausencia de energia 
comercial , oon lo que se logra verificar que el sistema trabaje 
adecuadamente, puesto que arrancamos la planta , y paramos la 
unidad. 
1 .• . 6 RELOJ PROGRAMADOR 
Dado que la bobina del reloj programador, es alimentada en forma 
continua ya sea por energía comercial o planta, no surge prácticamente 
ningún retraso. El reloj programador, sirve para arrancar periódicamente 
yen forma programada la planta para verificar su funcionamiento, esto 
se logra por medio de su contacto, el cual se cierra en forma 
periódicamente programable durante un tiempo ajustable . 
La secuencia de operación es de la siguiente manera: el motor eléctrico 
del reloj impulsor. junio con el mecanismo de relojarla mueve un disco 
donde están colocados dos levas, entonces al llegar la primera de estas 
levas en la parte inferior del reloj, mueve una palanca que cierra al 
platino, la cual envía una señal eléctrica al circuito de arranque y paro. 
Así pues, la maquina arranca y se mantiene trabajando hasta que el 
platino del reloj se abra nuevamente movido por la segunda leva. 
1.6.1 SECCiÓN DE INSTRUMENTOS 
A fin de monitorear la tensión, la frecuencia, la corriente , el número de 
horas de operación de la planta y la energía suministrada, se han 
incorporado varios instrumentos que nos miden dichos parámetros de la 
máquina. 
41 
La lectura de los instrumentos, nos informa del funcionamiento de la
planta diesel-eléctrica y nos determinan si es normal o no. Los
instrumentos que se proporcionan como equipo de norma en las plantas
eléctricas son:
a) Voltímetro
b) Amperímetro
e) Frecuencímetro
d) Horómetro
e) Kilowattorimetro
f) Conmutador de voltímetro
g) Conmutador de amperímetro
a) VOLTíMETRO
Este instrumento mide el voltaje de salida del generador entre fases y
por medio de éste último, es posible obtener la lectura de voltaje entre
dos de cualquiera de las tres fases.
El rango del Voltímetro se selecciona de acuerdo a la tensión de la línea
estos rangos son de Oa 300 M ó a 600 M.
B) AMPERíMETRO
Este instrumento mide la corriente que proporciona el generador a la
carga en cada fase. Está conectado al conmutador del amperímetro,
por medio de éste es posible medir la corriente en cada fase con un
mismo instrumento. El rango del amperímetro se selecciona de acuerdo
a la potencia de la planta.
42
C) FRECUENClMETRO 
Este instrumento mide la frecuencia eléctrica que produce el generador 
y como está ligada a las revoluciones de la máquina, controla 
indirectamente éstas últimas. Tanto la frecuencia como las RPM del 
motor son importantes, pues existen algunos equipos eléctricos que no 
trabajan adecuadamente cuando no existe la frecuencia nominal del 
equipo. 
dI HOR6METRO 
En éste instrumento se registra el número de horas que la planta ha 
trabajado, pudiendo aplicar de esta forma el programa de 
mantenimiento preventivo a la máquina en el tiempo adecuado, así 
como, diagnosticar si se necesitan revisiones mayores. 
e) KILOWATTORIMETRO 
Este instrumento indica la energía eléctrica consumida que ha 
suministrado la planta diesel-eléctrica a la carga. 
~ CONMUTADOR DE VOLTIMETRO 
gl CONMUTADOR DE AMPERIMETRO 
A través de éstos dos conmutadores , es posible tener un solo 
Amperímetro y un solo Voltímetro, y realizar lecturas en las tres fases 
de la salida del generador. tanto en corriente como en voltaje. 
43 
1.6 CONTROLADOR ELECTRONICO PARA EL SISTEMA DE 
GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA 
Este controlador está basado en un microprocesador, cubre los 
requisitos estándar en sistemas de 12 y 24 M de cd, en aplicaciones 
automático y manual 
El controlador opera continuamente en un amplio rango de tensión. Es 
capaz de soportar cualquier caída de tensión de la batería mientras 
arranca con batedas bajas, porque sus circuitos demandan bajas 
corrientes. 
Contra el ambiente eléctrico hostil la unidad cuenta con técnicas como 
el blindaje, supresores de transitorios, aislamiento óptico. 
El frecuencímetro es muy sensible para detectar la velocidad de 
arranque así como baja velocidad ó sobre velocidad . 
El censor de tensión de alimentación principal , (tres fases) tiene un 
conto! de ajuste para la detección de caída de tensión. 
El ajuste de tipo digital , no VOLÁTil 
44 
1.6.1 EL MICROPROCESADOR SIGNIFICA MÁS FUNCIONES SIN
COSTO EXTRA
Con el uso de programación, mas funciones no significan más
complicaciones para su operación. Las teclas del controlador y sus
indicaciones están agrupadas en subpaneles de acuerdo a sus
funciones, de tal manera que facilita la compresión del sistema de la
planta diesel-eléctrica y sus controles.
MAN MODO AUTO
O FUl) O
c=J D O
MARCHA I I PRUEBA
FIG. 11-13 Modulo de Modo
En la operación de modo MANUAL el operador tiene control completosobre todos los detalles de la operación de la planta diesel-eléctrica,
figura 11-13.
Cuando está en operación AUTOMATICO, además de las funciones en
reposo, el operador puede iniciar el proceso de prueba del sistema
completo, fig. 11-13.
TRANSFERENCIA
NORMAL
O CONTROLMANUAL
EMERGENCIA
O
FIG.II-14 Modulo de transferencia
45
Bajo el modo de operación manual, es posible revisar la
TRANSFERENCIA tanto del lado de alimentación NORMAL como del
lado de EMERGENCIA con los mismos tiempos de bloqueo que son
usados en el modo AUTOMATICO de operación, figura 11-14
PARAMETROS
____1 SELECCION
____1 AJUSTE
I I
FRECUENCIA
FIG.II-15 Modulo de Parámetros
En el frecuencímetro, el dígito 0.1 [Hz] cuando se necesita para
calibración, es visible si se presiona la "AJUSTE". Otros parámetros
visibles, incluyen una resolución de 1 minuto del medidor de tiempo
transcurrido y un controlador de arranque figura 11-15.
Los parámetros intrínsecos del sistema son también manipulados
usando este subpanel.
ESTADO
o
FALLA NORMAL
OPERAOÓN
CORRECTA o O OPERACIÓNNORMAL
o
CONTROL REM.
FIG 11-16 Modulo de Estado
Aquí se muestra el estado de manera general del sistema. La función
de CONTROL REMOTO depende de cómo estén programados los
parámetros del sistema. Pueden ser un comando de inicio o un
comando de paro para la planta diesel-eléctrica, figura 11-16.
46
SEÑAL INICIO
o
CORTE FREe.
o
ALT.
o
FIG. 11-17 Modulo de señal de inicio
La primer condición que lleva al fin del arranque es identificada. Además de sí
el corte de la marcha fue centrífugo o la tensión del alternador es defectuosa,
sus LED's sirven como indicadores, figura 11-17
FALLA
PRESo O ACEITE VOLTSO EMERG.
TEMP.O AGUA FALLA O ARRAN.
NIVELO AGUA SOBREO CARGA
NIVELO COMBo PARO O CARGA
SOBRE O VELOC. O 1
BAJA O VELOC. O 2
RESTAB. FALLAS RESTAB. ALARMA
FIG 11-18 Modulo de fallas
47
Todas las fallas tienen en comun las indicaciones por medio de LEO·s. 
Si sU LEO esta parpadeando, es indicativo de una FALLA 
TRANSITORIA (unicamente almacenada en memoria) , figura 11-18. 
Un LEO encendido indica una FALLA PERMANENTE. En el control 
electrónico, las FALLAS estándares son generados internamente: 
Tensión del generador, largo arranque, sobre-velocidad y baja 
velocidad. Las dos entradas extras de FALlA son flexibles y pueden 
servir para cualquier necesidad según sean programadas por los 
parámetros del sistema. 
1.6.2 MANTENIMIENTO DE LA PLANTA DIESEL-ELECTRICA 
1) Diariamente verificar: 
a) Nivel de agua en el radiador 
b) Nivel de aceite en el carter o en gobernador hidráulico, si lo tiene 
e) Nivel de combustible en el tanque 
d) Nivel de agua en las baterias, asi como remover el sulfato en sus 
terminales 
e) Limpieza y buen estado de filtro de aire 
f) Que el precalentador eléctrico del agua de enmamiento opere 
correctamente para mantener una temperatura de 140 .. F. 
g) Que no haya fugas de agua caliente ylo combustible 
2) Cada semana, ademb de lo anterior: 
a) Operar la planta diesel-eléetrica en vado y de preferencia eon 
carga, comprobar que todos sus elementos operen 
satisfactoriamente, durante unos 15 minutos. 
48 
b) Limpiar el polvo que se haya acumulado sobre la misma o en los 
pasos de aire de enfriamiento. 
3) Mensualmente; comprobar todos los puntos anteriores y 
ademb: 
a) Comprobar la tensión correcta y el buen estado de las bandas de 
transmisión. 
b) Cambiar los fi ltros de combustible. 
e) Cambiar el filtro de aire o limpiarlo 
1.6.3 RECOMENDACIONES GENERALES PARA LOS 
OPERADORES DE PLANTAS IMPULSADAS POR MOTORES 
DE COMBUSTiÓN INTERNA. 
Reglas que deben observarse para el buen funcionamiento de su 
equipo: 
1. Procure que no entre tierra y polvo al motor, al generador y al 
interior de los tableros de control y transferencia. 
2. Conserve perfectamente lubricado el motor y la chumacera o 
chumaceras del generador y excitatriz. 
3. Cerciórese de que esté bien dosificado el combustible para el 
motor. 
4 . Compruebe que al operar la planta se conserve dentro de los 
rangos de operación: 
a) Temperatura del agua 
b) Presión de aceite 
e) Voltaje 
d) Frecuencia 
160 a 200 (Q F] 
40 a 60 (Lbs] 
220 a 440 M 
58 a 62 (Hz) 
49 
e) Corriente del cargador
de baterías
0.8 a 3 [A]
5. Los motores nuevos, traen un aditivo que los protege de la
corrosión el cual dura 12 meses, después de éste período
deberá cambiarse el agua y ponerle nuevamente aditivo,
además de evitar fugas y goteras sobre partes metálicas.
En general hay que evitar la corrosión a toda costa.
6. Hay que procurar que se cuente siempre con los medios de
suministro de aire adecuados por ejemplo:
• Aire limpio para la operación del motor
• Aire fresco para el enfriamiento del motor y
generador síncrono de ca.
• Medios para desalojar el aire caliente.
7. Compruebe siempre que la planta diesel-eléctrica gira en la
flecha a la velocidad correcta por medio de su
frecuencímetro, y si, es pequeña y no la tiene, entonces por
medio de un tacómetro.
8. Entérese del buen estado de su equipo, para que cuando se
presente una falla por insignificante que está sea, se corrija a
tiempo y adecuadamente, para tener su equipo en
condiciones óptimas de funcionamiento.
9. Implante un programa para controlar el mantenimiento de su
planta diesel-eléctrica. Abra una libreta para anotar todos los
datos de la vida de la planta, y por medio de ellas compruebe
la correcta aplicación del mantenimiento.
10.8e recomienda tener siempre un listado de formulas
eléctricas, debido que en cualquier circunstancia, se pueden
llegar a requerir, dependiendo de la capacidad de la planta de
50
emergencia, se puede calcular la carga crítica total, y así
corroborar la capacidad de la planta de emergencia, ver
formulario.
• Formulas eléctricas generales fig. 11-19
• Formulas eléctricas para circuitos de corriente alterna fig.
11-20
• Formulas eléctricas para circuitos de corriente directa fig.
11-21
A DETERMINAR CORRIENTE CORRIENTE ALTERNA
DIRECfA UNA FASE TRES FASES
AMPERES HP x 746 HP x 746 HPx 746
Conociendo HP Vxr¡ Vxr¡xf·p· 1.73xVxr¡xf.p
AMPERES KWx 1000 KW x 1000 KWxl000
Conociendo KW V Vxf. p 1.73xVxf·p
AMPERES KW x 1000 KVA x 1000
Conociendo KVA V 1.73 x V
KW I x V I x V x f.p I x V x f.p x 1.73
1000 1000 1000
KVA 1x V 1x V x 1.73
1000 1000
POTENCIA EN 1x V x U I x V xn x f.p 1xV x 1.73 x n x ( p
HP 746 746 746
ALAFLECHA
Factor de potencia Unitar io -.Y1 ~
V x I 1.73 x V x 1
1 = Corr iente en amperes
V =Tensión en volts
T] = eficiencia expresada en 100%
H P =Potencia en Horse Power
f.p = Factor de potencia
KW = Potencia en kilowatts
KVA = Potencia aparente
W = Potencia en watts
RPM = Revoluciones por minuto
F = Frecuencia
P = Número de polos.
RPM = fx 120
P
NOTA: Para sistemas de dos fases la
corriente en el conductor es
1041 veces mayor que en cu-
alquiera de los otros conduc-
tores
Fig 11-19
51
Reactancia inductiva
Xt = 2nf L [O]
Donde: f= Frecuancia [Hz] y L = Inductancia en [H]
Reactancia capacitiva
-.L
Xc= 21tfC
Donde: C = Capacitancia en [F]
Impedancia
Z=R2+(Xt - Xc) en]
Donde; R = Resistencia en [n]
Figura 11-20 Formulas eléctricas para circuitos de corriente alterna.
Ley de Ohm
Resistencia en serie
Resistencia en paralelo
V=RI
RT= Rl + R2 + + Rn
L=_I_+ _1_+ ......+ 1
RT Rl R2 Rn
Para un motor: 1 = HP x 746 [A] Donde HP = Caballos de fuerza
Vx TJ
v = Voltaje
TJ =Eficiencia
R = Resistencia en
Potencia
[n]
P=VxI [W]
P = R x J2 [W]
P = HP x 746 [W]
Figura 11-21 Formulas eléctricas para circuitos de corriente directa.
1.6.4 FALLAS Y SOLUCIONES DE LAS PLANTAS ELECTRICAS
DE EMERGENCIA
Cuando llega a fallar la planta de emergencia es necesario saber las
principales causas de la falla y su forma de detectarla para su pronta
solución del problema.
52
A continuación se muestra una tabla de fallas, sus causas posibles,
forma de detectarlo y su forma de corregirlo , ver figuras 11-228 , 11- 22b Y
11- 22c.
FALLAS CAUSAS FORMA DE FORMA DE
POSffiLES DETECfARLOCORREGIRLO
Ausencia de Medir el voltaje en la HabIar a CFE para
Alimentación en la Entrada del interruptor Restablecer el
entrada oor CFE. de normal sistema
Circuito sensitivo Verificar los fusibles de Reponer fusibles
de voltaje no alimentación del "NO SE
funciona. sensitivo de voltaie PUENTEE CON
(integrado en ALAMBRE S"
SISTEMA controlador) Verificar la operación REPONER
DE del sensitivo de voltaje. Corregir calibración
C.F.E. Mal calibrado
NORMAL Verificar el fusible de
NO OPERA 521N No opera control. Reooner
Verificar operac ión de
relevador auxiliar k2 Reooner
Contactores de Medir voltaje de
fuerza alimentación de la Reponer
bobina. bobina.
Interruptor de Verificar si se Restablecer de
transferencia encuentra disparado acuerdo a las
normal no opera instrucciones del
cambiador de
fuerza.
Revisar contactos de
fuerza del interruotor. Renoner
Verificar operación de Revisar ajustes de
motor de energia micras , contactos y
Interruptor almacenada. conexiones de
electromagnético acuerdo al plano.
Verificar los bloques Reponer motor y
del interruptor de mecanismo,
emergencia no dispara disparar
interruptor de
emergencia y
revisar su
operación de
acuerdo al nlano.
53
FALLAS CAUSAS FORMA DE FORMA DE
POsmLES DETECTARW CORREGIRLO
Medir voltaje de Cambiar
Batería(s) en batería(s) batería(s)
mal estado Conexiones flojas y Limpiarlas y
sulfatadas reapretarlas
MAQUINA Revisar conexiones rotas Reponerlas
NO Revisar cables dañados Reponerlos
ARRANCA Medir voltaje en la
bobina de solenoide Reponerlo
Motor de auxiliar (4x)
arranque Medir voltaje en las Desmontar y
Ipuntas de alimentación mandar a reparar
Válvula solenoide Medir voltaje de
no opera alimentación de la bobina Reponer
Verificar nivel de tanque Reponer
combustible y
Falta de Ipurgar líneas
combustible Revisar llaves de paso Abrir llaves y
cerradas purgar líneas
Revisar si la Reponer y purgar
alimentación esta en líneas
mal estado
Medir voltaje en las Revisar
puntas de alimentación conexiones y
Modulo de 2(+) reparar
protección, 3(-) positivo y negativo
respectivamentearranque y paro
Revisar elevadores de DesmontarNo opera
control probarlos y
No operan (k3, k5) reponer dañados
Revisar protecciones del Restablecer
motor activadas oprimiendo
botón de
desbloqueo
después de haber
repuesto la falla
Verificar conexiones, Corregir
señales de salida del conexiones,
controlador electrónico Cambiar
al módulo de relevadores controlador
auxiliares. electrónico.
54
Conexiones sueltas Verificar conexiones Apretar y
o flojas reconectar
MAQUINA
Regulador dañado Medir voltaje en la salida
Del regulador F+ y F- reponer
NO Sistema de Aplicar alimentación de Desmontar diodos
GENERA rectificación de batería con el regulador Yreponerlos
generador dañado desconectado y la
NOTA: Sí al
maquina trabajando en aplicar voltaje
F+YF- genera, deberá
cambiarse el
regulador
Bobinas de Medir con un megger Desmontar
excitación y fuerza la resistencia de las generador para
dañadas bobinas su reparación y
mandar fabricar
Conexiones sue ltas Verificar conexiones Apretar y
o flojas reconectar
Figura 1I-22b tabla de fallas y soluciones de las plantas de emergencia
Maquina no Verificar tiempo Esperar tiempo Cambiar
para al del parámetro 44 máximo (15 min) controlador
restablecer Magneta de parada Medir voltaje en Reponer
CFE no opera bobina
"NORMAL"
Modulo de Revisar relevador de Desmontar
protecciónarranque control no opera (k5) probarlos y
y paro no opera reooner dañados
(controlador) Revisar salida del Reponer
controlador controlador
Retransfer Conexiones Verificar conexiones Apretar
encia de sueltas o flojas
CFE Sistema de CFE Verificar puntos
"NORMAL" normal no opera de CFE normal
no ooera
55
FALLAS CAUSAS FORMA DE FORMA DE
POSmLES DETECTARW CORREGIRLO
Conexiones sueltas Verificar conexiones Apretar o
o flojas reconectar
Maquina no arranca Verificar puntos
de maquina no
arranca
Sistema de Maquina no genera Verificar puntos
emergencia no de maquina no
opera genera
Verificar fusibles de Reponer
521E no opera control
Medir voltaje de Reponer bobina
alimentación de la
bobina
Medir voltaje de Reponer bobina
Contactores de alimentación de la
fuerza bobina
Revisar contactos de Reponerlos o
fuerza del contactor cambiar
contactores
Interruptor de Verificar contactos y Restablecer o
protección de operación de interruptor reponer
maquina
Verificar si se encuentra Restablecer de
Interruptor de disparado acuerdo a las
transferencia no instrucciones del
opera cambiador de
fuerza
Revisar contactos de Reponer
fuerza del interruptor
Interruptor Verificar operación de Revisar ajustes
electromagnético de motor de energía de micros
transferencia no almacenada contactos y
opera conexiones de
acuerdo al plano
Verificar los bloqueos de Reponer motor y
interruptor de normal no mecanismo
dispara Disparar
interruptor de
normal y revisar
su operación de
acuerdo al plano
Circuito sensitivo Verificar fusible Reponerlo
de voltaje de alimentación
(integrado en Verificar calibración Corregir
controlador) calibración
Verificar calibración Cambiar
controlador
56
Revisar nivel de agua Esperar que
baje la
Sobre temperatura del
temperatura agua a 160°F y
reponer el agua
faltante
BLOQUEOS Revisar las bandas del Reapretar o
DEL ventilador cambiar
MOTOR bandas
Revisar bomba de agua Reponer
Revisar termostatos Reponer
Revisar radiador tapado Desmontar y
sondearlo
Revisar operación y Calibrar y
calibración del censor de reponer
sobre temperatura en
maquina
Revisar nivel de aceite Reponer
Baja presión de aceite Revisar fugas de aceite corregirlas
Revisar filtro de aceite cambiarlos
Revisar operación y Calibrar o
calibración del censor de reponer
aceite en maauina
Revisar ajuste de corregirlo
Sobre velocidad acelerador
Revisar gobernador Desmontar y
reparar
Revisar operación y Calibrar o
calibración del censor de reponer
sobre velocidad en
maquina
Verificar precalentador Corregir
de agua medir voltaj e en conexi ón o
Largo arranque las terminales cambiar
nrecalentador
Verificar alimentación Ver punto
de combustible "falta de
combustible
maquina no
arranca"
Verifi car motor de Ver punto
arranque marcha dañada "marcha no
opera maquina
no arranca".
57
1.6.5 INSTALACiÓN DE LAS PLANTAS DlESEL-ELECTRICAS DE 
EMERGENCIA 
Nivelación, anclaje y montaje, el grupo motor generador deberá 
montarse en una base de concreto previamente construida, nivelarse y 
anclarse a la base con taquetes de expansión de 318- o con anclas 
ahogadas en la base. 
Las maquinas de 150 t<JN o menor capacidad se fabrican con 
amortiguadores de nsopreno por lo cual no se necesita poner otro tipo 
de amortiguación. 
Para maquinas de 200 KW o mayor capacidad, recomendamos poner 
amortiguadores entre la base y el patín . Para la construcción de la 
base, se proporcionan planos de cimentación para cada uno de los 
equipos. 
Cuando se requiere por disel'lo de acoplamiento para plantas menores 
a 150 t<JN de capacidad , de acoplarse directo al patín , se recomienda 
instalar en este amortiguadores de resorte entre patín y la base y no 
utilizar amortiguadores de neopreno. Si por características propias de la 
instalación no se pudiese construir la base de la cimentación se 
deberán colocar amortiguadores de resorte a todos los equipos entre el 
piso y el patín. 
La cantidad de amortiguadores de resorte, viene especificada en el 
plano de arreglo general de la planta diesel..eléctrica. 
SISTEMA DE ESCAPE 
La salida de gases deberá hacerse a través de tuberla rolada calibre 
No. 14, conectándose al tubo flexible del motor, uniendo dicha tubería 
con bridas de 1,4- de espesor y empaques de asbesto en todas las 
uniones, soportándose adecuadamente con solera de hierro o cadenas 
flexibles todo el tramo de tubería y en forma individual por su propio 
58 
peso el silenciador, con el objeto de que el tubo flexible puede hacer su 
función y no quede cargado el escape en el múltiple de salida o turbo 
cargador de la maquina, considerándose una distanciano mayor de 15 
metros y 3 cambios de trayectoria, si se requiere una distancia mayor 
de 15 metros y mas cambios de trayectoria, favor de consultar con la 
fabrica las dimensiones de la tubería. 
Cuando la terminación del escape, es en forma horizontal , bastara con 
realizar en la punta del tubo un corte pluma o cuello de ganso. Si la 
terminación es en esa forma vertical deberá ponérsele un papalote o un 
gorro chino. 
SISTEMA DE ALIMENTACiÓN DE COMBUSTIBLE 
Las maquinas diesel-eléctrica por lo general tiene alimentación y 
retomo, la alimentación deberá conectarse de la parte frontal inferior del 
tanque de combustible a la conexión de alimentación del motor, 
saliendo del tanque del combustible con una llave de cuadro e 
interconectándose a través de una válvula check a la conexión de 
alimentación del motor. De la conexión de retorno del motor a la parte 
frontal superior del tanque directamente esto es sin poner llave ni 
check. 
la alimentación al retorno deberá ser con tubería negra o de cobre y 
visible para poder corregir cualquier fuga fácilmente, la llegada la 
maquina deberá ser con manguera flexible y de ser posible de alta 
presión para evitar que el calentamiento del combustible provoque 
fugas. 
De ninguna forma podrá quedar la tuberla con tubo galvanizado ya 
que esto es peljudicial para el sistema de inyección del motor. 
" 
- - - -- - --- ----- - - - - -
RETORNO
RESPIRACIÓN
1
MEDIDOR VISUAL
~ACION
DRENADO
En maquinas de hasta 200 t<YV, la tubería deberá ser de W', y para
maquinas de hasta 1100t<YV, la tubería deberá ser de W'.
Los tanques de combustible se fabrican con sus soportes, por lo tanto
no se requiere fabricarles base especial, deberán respetarse las
medidas de altura de los tanques, esto es, ponerlos al nivel del piso,
con el objeto, de que el nivel máximo del tanque no sobrepase 30
centímetros arriba del nivel de inyectores del motor, ver fig. 11-.23.
BATERíA DE CONTROL
La batería o baterías de control, deberá ser colocada en su banco
metálico y lo más cerca posible al motor de arranque de la maquina e
60
interconectándose con cable multifilarnentado calibre No. 2, con
conectadores de ponchar de ojillo y terminales para batería .
En la conexión de los equipos para maquinas que utilizan batería de 12
M y 24 M de cd, las figuras 11-248 y 11-24b.
MOTOR DE ARRANQUE
,.-L +)
--l (_)
L(-)
(+)
(-)
MOTOR DE ARRANQUE
--c
íL +)
(_ ) I (+)
(+) (-)
FIG 11-248 Maquina de controI12(v)cd FIG I1-24b Maquina de controI12(v)cd
SISTEMA DE CONTROL
La interconexión de control deberá ser con cable calibre No. 12 con
aislamiento THW a través de tubería conduit y accesorios de 1" de
diámetro, desde la tablilla de control del tablero a la caja de conexiones
del motor diesel, conectándose salvo en casos de controles especiales ,
ver figura 11-25
61
Tablillas
Tablero
13
Tablillas
Motor
13
Magneta de parada de emergencia
12 12
11 11
10 10
Falla de Sobrevelocidad
Falla de temperatura
Falla de presión de aceite
9
8
7
3
2
9
8
7
3
2
Presión de aceite
Paro
Arranque
(-)
(+)
FIG. 11-25 Interconexión del sistema de control
En las terminales finales de la caja de conexiones, se deberá poner una
alimentación de 110V ó 220V de CA se determina por el voltaje de
operación del precalentador.
Para casos especiales de control, se envía junto con los planos, un
plano de interconexiones de control.
62
SISTEMAS DE FUERZA 
las conexiones de fuerza deberén ser con cable apropiado para 
conducir la corriente nominal del equipo de preferencia con aislamiento 
tipo nm, canalizando por charola de aluminio, dueto metálico o 
trinchera bajo el piso. A la llegada del generador se deberé utilizar 
accesorios y tuberías flexibles. las terminales del generador seran con 
conectadores mecánicos o de ponchar. 
Alimentación CFE desde el interruptor de protección en el tablero de 
distribución al desconectador del sistema normal, de la transferencia en 
el tablero de control.Alimentación de emergencia de las puntas de 
fuerza del generador al interruptor de protección de emergencia de la 
transferencia del tablero de control. 
Alimentación a la carga del bus general de la transferencia hasta el 
interruptor o bus de carga del tablero de distribución Dependiendo de la 
capacidad de la planta diesel-eléctrica se instalan como 
desconectadores de transferencia: contactores, interruptor termo 
magnético o interruptor electromagnético. En contactores en el lado de 
emergencia, se coloca un interruptor de protección, en el generador, por 
lo que no se requiere alguna otra protección en el lado de emergencia. 
En el sistema de CFE se pone unicamente un desconectadO(, por lo 
cual deberá desconectarse a través de un interruptor de protección. En 
el caso de interruptores, terrncrmagnéticos o electromagnéticos, el 
desconectador de emergencia tiene su protección, por lo cual , no se 
requiere interruptor en el generador. 
63 
SISTEMA DE GENERACiÓN 
Interconectar oon cable calibre 12 tipo THW las puntas F1 y F2 de las 
terminales de control del tablero, a las puntas F+ y F- del generador. 
PINTURA 
La pintura estándar utilizada es la siguiente 
SISTEMA DE ESCAPE 
Pintura color aluminio 
GRUPO MOTOR GENERADOR 
Pintura laca gris ANSI-61 
NOTA: Por requisito y especificación del diente puede variar el color de 
la pintura mencionada. 
64 
SISTEMAS COGENERA TIVOS 
65 
2. INTRODUCCION A LA COGENERACION 
Habitualmente las industrias satisfacen sus necesidades energéticas 
comprando la electricidad y los combustibles a las correspondientes 
compañías suministradoras. Esta modalidad de abastecimiento, 
cómoda para el industrial, resulta ser, en determinados casos, 
demasiado cara, y desde el punto de vista de uso racional de la 
energía, bastante ineficiente. 
La cogeneración es un sistema alternativo, de alta eficiencia energética, 
que permite reducir de forma importante la factura energética de ciertas 
empresas, sin alterar su proceso productivo. 
Debido al diferencial de costos existentes entre la electricidad y los 
diferentes combustibles (uno de los mayores de los últimos tiempos), la 
rentabilidad de éste sistema es hoy más elevada que nunca. 
La importante penetración del gas natural ha permitido ampliar el 
abanico de sistemas de cogeneración, incluyendo, además de los más 
convencionales, turbinas de vapor y motores diesel ya empleados, las 
turbinas y motores de gas. El mayor rendimiento eléctrico de estos 
equipos, su bajo impacto medioambiental, unido a fiabilidad y 
disponibilidad muy elevadas, han hecho posible un importante 
desarrollo de estos sistemas de cogeneración. 
La industria que cogenera sigue demandando la misma cantidad de 
energía (electricidad y calor) que en la situación primitiva, cuando 
compraba la electricidad a la compañía eléctrica y el combustible a la 
empresa suministradora. Su ventaja es económica, ya que obtiene la 
misma cantidad de energía a menor costo. Esto implica obviamente una 
inversión que ha de amortizarse en un plazo de tiempo razonable. 
66 
Lo que en la industria que cogenera es una ventaja económica, a nivel 
nacional pasa ser una ventaja energética. Hay un ahorro de energía 
primaria, debido precisamente al aprovechamiento simultáneo del calor 
y a la mejora de rendimientos de la instalación frente a una solución 
convencional. 
Los sistemas de cogeneración requieren un consumo adicional de calor 
por cada kwh producido en el alternador, que oscila entre 1.000 y 1.500 
kcal, frente a unas 2.500 - 3.000 kcallkwh de una central térmica 
convencional. 
Las pérdidas por transporte de electricidad prácticamente se anulan en 
algunos casos y en otros disminuyen notablemente, ya que la 
generación se produce en un punto de consumo. 
2.1 COGENERACIÓN 
La cogeneración es un proceso de producción secuencial de energía 
que incluye la generación simultánea de energía mecánica o térmica, y 
eléctrica mediante elempleo de una fuente energética común 
(combustible diesel, gas L.P., gas natural, etc.). Puede emplearse 
siempre que exista la necesidad de las dos fuentes y cuando se 
justifique la autogeneración de energía eléctrica, o cuando los usuarios 
de energía térmica se encuentren cerca del lugar donde ocurre la 
generación de energía eléctrica. 
El empleo industrial de la cogeneración conduce al uso de instalaciones 
pequeñas y dispersas; debido a que las distancias a las que puede ser 
transportada la energía térmica producida de esta manera son 
relativamente cortas, una característica de la generación de calor es 
que se encuentra en un lugar en el sitio de proceso o cercano a él, con 
67 
o sin cogeneración. El mayor incentivo para el empleo de la
cogeneración es el ahorro de combustible; como todas las máquinas de
calor basadas en sistemas de energía eléctrica liberan calor al medio
ambiente, este calor se puede emplear con mucha frecuencia para
cumplir totalmente con los requisitos de energía térmica del local o
algún sitio específico. Ver fig. 1
Alternativas para
el uso de calce
Alternativas de
Sistemasde con-
Versión de energía
Alternativas de
Fuentes de calce
r---;-..-.,.--;;----, .
Procesos industriales
Agricultura
Desalínización
Ele
Flg . I CONFIGURACIÓN DE ALTERNATI VAS PARA MÁQUINAS TÉRMICAS EN COGENERACIÓN
Los sistemas de cogeneración pueden diseñarse desde, al menos, dos
puntos de vista: pueden dimensionarse para cumplir las necesidades
caloríficas del proceso de usuarios industriales o institucionales, de
manera que la energía producida se trate como un subproducto, que
podría utilizarse para cumplir las demandas de energía eléctrica y el
calor liberado podría utilizarse entonces para suministrar calor en algún
68
lugar cercano o en el sitio donde se genera según las necesidades; 
aunque en forma práctica los resultados son mejores para el primero. 
Las opciones del empleo de combustible para el sistemas de 
cogeneración son determinadas por el ciclo primario de la máquina de 
calor; que para el presente trabajo se referirá a las plantas a las plantas 
eléctricas de emergencia, las cuales utilizan como base, máquinas de 
combustión interna (motor diesel), que se encuentran dentro del terreno 
de las máquinas alternativas y que se limitan a combustibles que tienen 
características de combustión compatibles con el tipo de máquina y 
donde los productos de combustión son lo suficientemente limpios 
como pasar a través de la máquina sin dañarla; los combustibles de 
líquido refinado y gaseosos derivados del petróleo, esquistos, carbón o 
biomasa se incluyen en esta categoría. 
Existen al menos tres amplias gamas de aplicación de sistemas de 
cogeneración de ciclo superior o alto rendimiento: 
1. Sistemas municipales de energía, que abastecen de energía 
y calor de baja temperatura (149°C ó 300°F) para sistemas 
locales de calentamiento. 
2. Para usos residenciales, comerciales o institucionales a gran 
escala donde se requiere calor, agua caliente y electricidad. 
3. Para grandes operaciones industriales con necesidades de 
electricidad y calor en el lugar mismo de generación, en forma 
de vapor de proceso, calor directo y/o calefacción de locales. 
Los tipos más comunes de máquinas térmicas apropiados para 
sistemas de cogeneración para ciclos de rendimiento superior son los 
siguientes: 
1. Turbinas de vapor (tipos de contrapresión y 
extracción). 
69 
2. Turbinas de gas de ciclo(combustión) abierto.
3. Turbinas de gas de calentamiento indirecto:
ciclos abiertos y ciclos cerrados.
4. Máquinas diesel (plantas de emergencia).
En la figura 2 se muestra un ciclo básico de cogeneración de una
máquina diese!.
Gas a la chimenea
Combustible Aire
Ciclo de
enfriamiento
de la máquina
Aguar 11
Carga de calor
(alta temperatura
Potencia
Eléctrica
Carga de calor
Energía para impulso (baja de temperatura)
De la bomba
Hg. 2 CICW BÁSICO DE COGENERACIÓN DE UNA MÁQUINA DIESEL
Cada máquina térmica tiene características únicas que la hacen más
adecuada que otras para determinado número de aplicaciones de
cogeneración. Por ejemplo, los tipos de máquinas se caracterizan por:
1. Relación de potencia a calor en el punto de diseño
2. Eficiencia en el punto de diseño.
70
3. Variación de la relación de potencia/calor.
4. Eficiencia fuera de diseño.
5. Intervalo de capacidad.
6. Capacidad para operar con diferentes combustibles.
Además de las ventajas energéticas para la comunidad y las de tipo
económico que la cogeneración ofrece a sus usuarios, pueden añadirse
otras, difícilmente valuables, pero no por ello menos ciertas, como son
su bajo impacto al medio ambiente, la disminución de las pérdidas por
transporte, el incremento de competitividad empresarial derivado de los
menores costos energéticos, el aumento de la carga de trabajo del resto
de sectores implicados, lo que en definitiva supone una mejora en la
actividad industrial, y por último la contribución a la flexibilidad del
sistema de abastecimiento energético.
2.3 CARACTERíSTICAS DE COGENERACIÓN CON MÁQUINAS
DE COMBUSTiÓN.
MAQUINA MW EFICIENOA COMPATI- TEMPERA- CALOR RElACION
UNIDAD DE DISEÑO BILlDAD TURADE RECUPE- POTENCIA
CON OTROS RECUPERA- RABLE CALOR
coxrausn- CIÓN KWIH
BLES
Twbina de
gas de 10-100 0.2.5- 0.30 pobre 650"C 11000 0.3 -0.45combustión
Turbinas de
Ciclo 10 -85 0.25 -0.30 bueno 482 °C 8500 0.4 - 1.00
abierto
Motor ExcELENTE 6000 0.6 - 0.85diesel 0.05 -2.5 0.:l5 --().40 500 °C
71
OPERACiÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DE UNA INDUSTRIA
CON DOS ALIMENTACIONES.
Un arreglo típico para una industria la cual utiliza energía eléctrica
suministrada por C.F.E. y energía eléctrica suministrada por una planta
diesel eléctrica, es mostrado en la fig. 1.3.3.
Cuando falla la alimentación normal, instantáneamente el interrptor de
transferencia sale de la posición normal N y pasa a la posición fuera F.
Al mismo tiempo el circuito de control de transferencia y paro manda
señales al interruptor de transferencia para que éste se prepare para
pasar a la posición de emergencia E.
También al mismo tiempo manda una señal al control maestro que a su
vez manda la señal de arranque de la planta protegiéndola contra alta
temperatura, baja presión de aceite, y sobrevelocidad.
A los tres segundos la planta genera a toda su capacidad y el
interruptor de transferencia se pasa a la posición de emergencia,
alimentándose así la carga con la alimentación de emergencia.
Cuando la alimentación normal es restablecida, el circuito de control de
transferencia y paro detecta la presencia de la alimentación normal y;
- A los cuatro minutos manda la señal al interruptor de
transferencia para que haga la retransferencia o sea
que pase de la posición E a la posición N. Se da esté
tiempo para dar oportunidad a la alimentación normal
de restablecerse completamente, aunque también es
variable dependiendo del lugar en donde esté
instalada la planta.
72
Cuatro minutos después manda la señal al control
maestro para que éste dé la señal de paro de la
planta. Se da este tiempo para dar oportunidad a la
unidad para que ésta disipe el calor excesivo,
lográndose con ello una mejor conservación del
motor.
--------------------.------------------ ---------
Interruptor de
Transferencia
Al calentador de
agua del MCI
Alimentación e F Alimentación
C.F.E -. _4- -..... de emergencia ~ Planta Inormal
N~ E eléctrica
~
Carga I
IControl
Imaestro
Circuito de
control de
transferencia
y paro
MCI = Motor de combustión interna
Fig. 1.3.3
73
- --- - ---------- -------
2.4 CLASIFICACiÓN DE LOS SISTEMAS DE COGENERACIÓN 
En base a la producción de electricidad y calor: 
Los sistemas de cogeneración pueden clasificarse de acuerdo con el 
orden de producción de electricidad y energía térmica en: 
• Sistemas superiores (topping cycles ) 
• Sistemas inferiores (bottooming cycles ) 
Los sistemas superiores de cogeneración ( ver fig. 6a y 6b ) que son las 
más frecuentes