Problemas con la demanda máxima

Roger Rosborough Caterpillar Inc.

Junio de 2019

RESUMEN

Los grupos electrógenos diésel en la gama de 10 kW a 20 MW están diseñados para funcionar principalmente bajo cargas variables. Los grupos electrógenos se comprarán con una clasificación De respaldo, Misión Crítica, Principal o Continúa en función de la aplicación.

Los clientes de demanda máxima incurren en un cargo por servicio máximo del servicio público. Un sistema de alta demanda que cuente con el tamaño, las pruebas y el mantenimiento adecuados nos ayudará a ahorrar en costos de electricidad.

DEFINICIONES DE LAS CLASIFICACIONES

De respaldo

La salida disponible con carga variable durante el tiempo de interrupción de fuente de energía normal. La salida de potencia promedio es el 70 % de la clasificación de potencia de respaldo. La operación típica es 200 horas por año con un uso máximo previsto de 500 horas por año.

Misión crítica

La salida disponible con carga variable durante el tiempo de interrupción de fuente de energía normal. La salida de potencia promedio es el 85 % de la clasificación de potencia de misión crítica. La demanda máxima típica de hasta el 100 % de la potencia nominal para hasta un 5 % del tiempo de operación. La operación típica es 200 horas por año con un uso máximo previsto de 500 horas por año.

Principal

Potencia disponible con carga variable durante tiempo ilimitado. La salida de potencia promedio es el 70 % de la clasificación de potencia principal. La demanda máxima típica es 100 % de la clasificación principal de ekW con 10 % de capacidad de sobrecarga para uso de emergencia durante un máximo de 1 hora en 12. La operación de sobrecarga no puede exceder las 25 horas por año.

Continua

Potencia disponible con carga no variable durante tiempo ilimitado. La salida de potencia promedio es el 70-100 % de la clasificación de potencia continua. La demanda máxima típica es 100 % de la clasificación continua de kW para el 100 % de las horas de operación.

Antes de determinar el tamaño de un grupo electrógeno para un trabajo, se debe determinar el perfil de carga. Se pueden conectar a la carga amperímetros o vatímetros para evaluar correctamente el perfil de carga y determinar la clasificación del grupo electrógeno.

PERFIL DE CARGA

A continuación, se presentan los aspectos del perfil de carga que deben examinarse:

1. ¿Qué tan alta es la demanda máxima y cuánto tiempo dura?

2. ¿Cuál es la carga promedio?

3. ¿Cuál es la carga más baja y cuánto tiempo dura?

Los clientes con demanda máxima alta son los bloques de departamentos, las escuelas, los hoteles y las oficinas, donde la demanda es alta en determinados períodos, producto del uso de cocinas, aires acondicionados, agua caliente, iluminación, etc. Estas altas demandas generan problemas en los servicios públicos ya que se debe contar con capacidad para cumplir con la demanda, que solo es necesaria durante una fracción de un período de 24 horas. Generar y mantener esta capacidad extra necesaria resulta costoso; por lo tanto, las tarifas lo reflejan con un cargo por servicio máximo.

Por otra parte, los centros de datos (que se han convertido en grandes usuarios de electricidad), los hospitales y las plantas de producción que funcionan las 24 horas al día son usuarios constantes y estables de electricidad con los que los servicios públicos pueden contar para las cargas constantes.

La primera pregunta le indica cuánta cantidad de energía eléctrica se necesita. La última pregunta le indica si puede abastecer esa carga máxima con un grupo electrógeno o si necesita varios grupos electrógenos. Si tiene una carga máxima muy alta pero una carga promedio muy baja, deberá disponer varios grupos electrógenos para que funcionen en paralelo entre sí. Esto evitará la necesidad de usar un solo grupo electrógeno grande con cargas bajas. Pueden surgir problemas si se opera un grupo electrógeno con cargas bajas (por debajo del 30 % de la carga nominal) durante períodos prolongados ya que "se apilarán en húmedo". El apilamiento en húmedo significa que la temperatura de escape en el múltiple de escape no es lo suficientemente alta para quemar el aceite que desciende por la guía de válvula, por lo tanto el aceite se acumula en el múltiple de escape (conocido como "fluido no quemado") y puede generar la formación de depósitos en las caras de la válvula de escape. En última instancia, esto puede hacer que se quemen las caras de la válvula de escape. Las válvulas deberán rectificarse y los asientos de válvula reemplazarse, lo que representa un coso adicional innecesario.

También es necesario considerar el tipo de carga al determinar el tamaño de un grupo electrógeno. Los dos tipos de carga principales son las cargas resistivas y las cargas inductivas. Las cargas resistivas son cargas como las de los calentadores radiantes y otras fuentes de iluminación. Estos factores son simples y fáciles de considerar al determinar el tamaño del grupo electrógeno. Las cargas inductivas presentan otros problemas en función del tamaño y de qué tan grande sean en relación con el perfil de carga completa. Las cargas inductivas son principalmente motores eléctricos, pero existen muchos otros tipos como los capacitores y la iluminación LED. Cuando se pone en marcha un motor eléctrico sin ninguna carga conectada, consume hasta un 50 % más de corriente cuando está en funcionamiento. Si en el momento de ponerse en marcha tiene una carga conectada, es posible que consuma aún más corriente, lo que puede sobrecargar un grupo electrógeno de un tamaño menor del que se necesita y provocar el calado del motor.

Cuando esté permitido, los clientes pueden optar por usar grupos electrógenos para reducir el monto de la factura eléctrica. Esto se debe a que el servicio de electricidad cobra una tarifa prolongada por el uso eléctrico máximo más alto del cliente (generalmente incrementos de 15 minutos). El servicio público lo hace porque necesitan capacidad suficiente para cubrir toda la demanda eléctrica de sus clientes, incluidas todas las demandas máximas. Esto es particularmente cierto en temperaturas ambiente altas donde el aire acondicionado puede consumir grandes cantidades de electricidad. Durante estos períodos, el servicio público les exigirá a los grandes clientes que reduzcan el uso a un nivel preacordado. Se les concederá un tiempo para que inicien sus "grupos electrógenos de alta demanda" y los pongan en línea. Aunque los generadores del servicio público son lo suficientemente grandes para aceptar grandes cargas iniciales del motor, es posible que los grupos electrógenos de alta demanda más pequeños del cliente no lo sean. El cliente debe tener esto en cuenta al determinar cuál es el mejor tamaño de grupo electrógeno para satisfacer la demanda máxima. Si el cliente tiene grandes cargas de motor que se inician y se detienen a menudo o tienen cargas grandes que recaen repentinamente en el motor, es posible que se requieran grupos electrógenos más grandes que satisfagan estas demandas.

DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO Y EL MANTENIMIENTO

La industria de la calefacción y el aire acondicionado (HVAC) ahora tiende a usar radiadores con varios ventiladores y motores pequeños que reemplazan los ventiladores y motores grandes que requerían más corriente cuando se inició la unidad HVAC. Esto significa que el grupo electrógeno no necesita ser tan grande para poner en marcha el motor.

Suponiendo que tengan el tamaño correcto, los grupos electrógenos se desempeñarán según lo previsto de manera fiable, siempre que se les realice el mantenimiento adecuado. La falta de mantenimiento adecuado es la principal causa de que los grupos electrógenos no funcionen correctamente cuando sea necesario.

Lamentablemente, se puede descuidar o eliminar el mantenimiento, ya que los "ahorros" van directamente a la compañía o a las ganancias finales de la empresa. Sin embargo, cuando la unidad se necesita y no funciona debido a la falta de mantenimiento, las pérdidas implicadas superan enormemente los ahorros a corto plazo. Los grupos electrógenos que se usan para alta demanda deben funcionar al menos mensualmente, si es posible con carga y si se usan baterías para arrancarlo, estas deben estar completamente cargadas. El suministro de combustible debe tener el tamaño adecuado para las condiciones, generalmente, como mínimo un suministro de 24 horas.

En los últimos años, ha aumentado el foco de atención en lo que respecta a las pruebas de combustible. Se puede contar con que el combustible diésel haga funcionar correctamente el grupo electrógeno si se prueba y, si es necesario, se trata todos los años. El combustible contaminado obstruirá rápidamente los filtros de combustible y harán que el motor se apague.

Por último, no se debe descuidar el equipo de conmutación. Los grupos electrógenos dependen del funcionamiento del equipo de conmutación en un respaldo de servicio público. Se han documentado muchos casos de grupos electrógenos redundantes con buen mantenimiento que no son capaces de proporcionar potencia a causa de problemas con el equipo conmutador, todos se remontan a la falta de mantenimiento del equipo de conmutación.

RESUMEN

Entonces, ¿cómo puede tener un sistema de alta demanda que le permita ahorrar dinero en la factura de la electricidad?

• Determine el tamaño correcto de las cargas que intenta energizar.
• Pruebe el sistema, incluido el equipo de conmutación y los controles, al menos una vez al mes.
• Deben realizarse pruebas con carga, mensualmente, si es posible; de lo contrario, anualmente.
• Mantener el sistema según lo requieren el fabricante y el distribuidor.
• Tener un buen proveedor de combustible y controlarlo correctamente cada seis meses.