miniaturadeimagen| Un generador diésel Cummins de 150 kVA estacionado temporalmente en un centro turístico en Egipto.
Un generador diésel (también conocido como generador eléctrico diésel, generador de gasóleo, generador de gasoil o grupo electrógeno diésel) es la combinación de un motor diésel con un generador eléctrico (a menudo un alternador) para generar energía eléctrica. El generador diésel es el grupo electrógeno más habitual. Es un caso específico de combinación motor-generador.
Un motor diésel de encendido por compresión generalmente está diseñado para funcionar con combustible diésel, pero algunos tipos están adaptados para otros combustibles líquidos o para gas natural.
Los generadores diésel se utilizan en lugares sin conexión a la red eléctrica, o como fuente de alimentación de emergencia si falla la red, además de para aplicaciones más complejas, como reducción de picos, soporte de red y exportación a la red eléctrica.
El dimensionamiento adecuado de los generadores diésel es fundamental para evitar que funcionen a baja carga (entonces son bastante ineficientes) o que, incluso aunque funcionen a plena carga, la energía que proporcionen sea insuficiente. El dimensionamiento es complicado por las características de la electrónica moderna, específicamente las cargas no lineales. En rangos de tamaño de alrededor de 50 MW y más, una turbina de gas de ciclo abierto es más eficiente a plena carga que un conjunto de motores diésel, y mucho más compacta, con costes de capital comparables; pero para una carga parcial regular, incluso a estos niveles de potencia, a veces se prefieren los conjuntos diésel a las turbinas de gas de ciclo abierto, debido a sus eficiencias superiores.
Esta página es la traducción de Diesel generator. Existía ya la página Grupo electrógeno, que tiene un contenido complementario. alt=Generador de 45 kVAs ITCPower|miniaturadeimagen|Un grupo electrógeno diésel ITCPower de 45kVAs Insonorizado de 1500 revoluciones, se utiliza como generador de emergencia en negocios.
Grupo electrógeno diésel El conjunto de un motor diésel, un generador y varios dispositivos auxiliares (como la base, la cubierta, la amortiguación del ruido, los sistemas de control, los disyuntores, los calentadores de agua de las camisas y el sistema de arranque) se denomina "grupo electrógeno", aunque también se utiliza ese término para los conjuntos similares que emplean otros combustibles.
Las potencias disponibles van desde 8-30 kW (también 8-30 kVA monofásicos) para viviendas, pequeñas tiendas y oficinas hasta 2 000 kW (2 500 kVA trifásico) para grandes complejos de oficinas, fábricas instalaciones industriales y hospitales. Un conjunto de 2 000 kW se puede alojar en un contenedor ISO de 12,2 m con tanque de combustible, controles, equipo de distribución de energía y todos los demás equipos necesarios para operar como una central eléctrica independiente o como respaldo de reserva a la red eléctrica. Estas unidades son grupos electrógenos en grandes remolques de 3 ejes que pesan casi 39 toneladas o más. Las centrales eléctricas pequeñas pueden utilizar de una a 20 de estas unidades por sección. Estas secciones se pueden combinar a su vez hasta involucrar cientos de unidades. También existen opciones para adaptar el generador diésel a necesidades específicas, como paneles de control para arranque automático y conexión en paralelo a la red, marquesinas amortiguadoras de ruido para aplicaciones fijas o móviles, equipos de ventilación, sistemas de suministro de combustible, conducción de gases de escape, etc.
Los generadores diésel no son solo para energía de emergencia, sino que también pueden tener una función secundaria de suministro de energía a la red eléctrica, ya sea durante las horas punta o cuando alguna de las centrales eléctricas de la red no está disponible por avería o incidencias. En el Reino Unido, este programa está a cargo de la red eléctrica nacional y se llama STOR.
Los barcos a menudo también emplean generadores diésel, a veces no solo para proporcionar energía auxiliar para luces, ventiladores, cabrestantes, etc., sino también indirectamente para la propulsión principal. Con propulsión eléctrica, los generadores se pueden colocar en una posición conveniente para transportar más carga. Los motores eléctricos para barcos se desarrollaron antes de la Primera Guerra Mundial. En muchos buques de guerra construidos durante la Segunda Guerra Mundial se escogieron accionamientos eléctricos porque la capacidad de fabricación de grandes engranajes reductores era escasa, en comparación con la capacidad de fabricación de equipos eléctricos. Esta disposición diésel-eléctrica también se usa en algunos vehículos terrestres muy grandes, como las locomotoras.
miniaturadeimagen| Generador diésel en un petrolero.
Tamaño del generador El generador diésel se dimensiona en función de la carga eléctrica que debe suministrar, las características de la carga eléctrica, como kW, kVA, var, contenido de armónicos, picos de corriente (p. ej., corriente de arranque del motor) y cargas no lineales. También se debe considerar el servicio que va a prestar (como energía de emergencia, principal o continua), así como las condiciones ambientales (como la altitud, la temperatura y las normas sobre emisiones de gases de escape).
La mayoría de los fabricantes de grandes generadores diésel ofrecen programas informáticos que realizan los complicados cálculos de dimensionamiento simplemente introduciendo las condiciones del lugar y las características de la carga eléctrica conectada.
Centrales eléctricas en modo isla Si uno o más generadores diésel operan sin conexión a una red eléctrica general, se dice que funcionan en modo isla (realmente el suministro eléctrico de muchas islas pequeñas y aisladas se realiza así). Una central en modo isla puede constar de uno o más generadores diésel. Operar generadores en paralelo brinda la ventaja de la redundancia y puede proporcionar una mejor eficiencia con cargas parciales. La planta conecta y desconecta los generadores en función de las demandas del sistema en cada momento dado. Un generador puede estar en marcha (girando), pero a carga mínima, y desconectado, esperando un próximo momento de mayor consumo para subir de carga y conectarse. En horas valle, alguno de los generadores puede estar completamente parado, para ahorrar combustible y contaminación. Una planta de energía insular destinada a ser fuente de energía primaria de una comunidad aislada a menudo tendrá al menos 3 generadores diésel, tales que la suma de 2 cualesquiera de ellos proporcionará la potencia de diseño. Los grupos de hasta 20 no son raros.
Los generadores se pueden conectar eléctricamente entre sí a través del proceso de sincronización. La sincronización implica hacer coincidir el voltaje, la frecuencia y la fase de la corriente eléctrica que proporciona antes de conectar el generador al sistema eléctrico al que alimenta. Si no se sincroniza antes de la conexión, se podría producir una intensa corriente de cortocircuito o el desgaste del generador o su aparellaje. El proceso de sincronización se puede realizar automáticamente mediante un módulo de sincronización automática, o manualmente por un operador capacitado. El sincronizador automático leerá voltaje, frecuencia y fase de la electricidad del generador y de la barra colectora, mientras controla la velocidad a través del regulador de velocidad del motor o módulo de control del motor (ECM por sus siglas en inglés).
Los generadores que funcionan en paralelo pueden compartir carga. La carga compartida se puede lograr mediante el control de velocidad por frecuencia en el generador, mientras se ajusta constantemente la cantidad de combustible que va a cada motor para cambiar la carga desde las fuentes de energía restantes. Un generador diésel asumirá más carga cuando se le incremente el suministro de combustible, y viceversa.
Apoyo a la red eléctrica general En Gran Bretaña se están usando cada vez mayor los bancos de generadores diésel (conocidos como "granjas diésel") para equilibrar la producción fluctuante de las fuentes de energía renovable, como parques eólicos.
Durante el funcionamiento normal en sincronización con la red eléctrica, los generadores diésel funcionan con un control de velocidad del 5%. Esto significa que la velocidad a plena carga es del 100% de la nominal y la velocidad sin carga es del 105%. Esto es necesario para el funcionamiento estable de la red sin oscilaciones ni caídas de las centrales eléctricas. Normalmente los cambios en la velocidad son menores. Los ajustes en la potencia de salida se realizan aumentando la presión del muelle en un regulador centrífugo. En general, este es un requisito básico del sistema para todas las centrales eléctricas, porque las centrales más antiguas y las más modernas deben dar respuestas compatibles a los cambios instantáneos de frecuencia sin depender de una comunicación externa.Speed Droop and Power Generation. Application Note 01302. 2. Woodward. Speed Aunque la frecuencia de red es una cifra fija (50 hercios en gran parte del mundo), durante la operación varía levemente alrededor de esta cifra, reduciéndose a cargas altas y acelerándose a cargas bajas.
Además de su bien conocido uso como generadores de emergencia durante los apagones, los generadores diésel también constituyen potencia de respaldo en las principales redes eléctricas mundiales de 2 maneras distintas: apoyo a la red y reducción de la demanda.
Apoyo a la red Los generadores diésel de emergencia, como los de hospitales y potabilizadoras, son ampliamente utilizados en los EE. UU. y, en el pasado reciente, en Gran Bretaña, para respaldar ocasionalmente las redes nacionales, no cuando se han caído, sino en determinadas condiciones operativas. En el Reino Unido, las licitaciones conocidas como Short Term Operating Reserve (STOR, reserva operativa a corto plazo, con una pronunciación muy próxima a store, almacenamiento) han mostrado precios bastante variables, y a partir de 2012 el volumen de participación de la demanda en el suministro eléctrico, que implica principalmente el uso de generadores diésel in situ, ha disminuido a medida que caían los precios licitados. Unos 0,5 GWe de generadores diésel se han utilizado ocasionalmente para respaldar a la red eléctrica nacional, cuya potencia máxima de generación es de unos 60 GW. Estos generadores tienen potencias entre 200 kW y 2 MW. Se recurre a ellos durante, por ejemplo, la caída repentina de una central convencional de 660 MW, o un aumento inesperado en la demanda de energía que merma la reserva giratoria normalmente disponible.
Esto es beneficioso para la red eléctrica y para los propietarios de los generadoresː los tienen como medida de seguridad, y así les sacan cierta rentabilidad. Pero para que esta forma de operar sea fiable debe probarse a plena carga. Las redes paralelas son una forma conveniente de probarlo.
Este método de operación normalmente lo lleva a cabo un agregador externo, que gestiona la operación de los generadores y la interacción con el operador del sistema eléctrico nacional.
En algunos casos, estos motores diésel pueden ponerse en marcha y funcionar en paralelo en tan solo 2 minutos, sin impacto en la instalación a la que sirven de suministro de seguridad (no es necesario cerrarla ni que deje de operar). Esto es mucho más rápido que una central de base, que puede tardar 12 horas desde que está parada hasta que empieza a suministrar electricidad, y más rápido que una turbina de gas, que puede tardar varios minutos.
Si bien el combustible de los motores diésel es comparativamente muy caro respecto a otras fuentes de energía empleadas en generación eléctrica, solo se utilizan unos pocos cientos de horas al año en esta tarea, y su disponibilidad puede evitar que una central de base funcione a carga parcial de forma continua, lo que resulta ineficiente.