¿Qué GENERADOR necesito para arrancar una BOMBA DE AGUA?

¿Qué GENERADOR necesito para arrancar una BOMBA DE AGUA?

La potencia de esa bomba que esperamos conectar nos llevará a una primera cifra de potencia necesaria expresada en vatios (W). El siguiente paso en teoría es buscar un generador que sea igual o mayor que dicho valor.

Esta sencilla regla solo es válida cuando deseamos conectar receptores que mantienen un consumo uniforme desde su conexión hasta su parada. Sin embargo, todos los receptores que incorporan motor como las electrobombas de agua van a exigir del generador una importante potencia extra en el momento del arranque.

COMPORTAMIENTO DE LOS RECEPTORES CON MOTOR:

Los motores eléctricos presentan comportamientos diferentes en el momento del arranque y en servicio. El mayor consumo de corriente se presenta en el momento del arranque. Hablamos de un transitorio muy breve en el caso de las bombas y no tanto en el arranque de máquinas con importante inercia.

Durante el arranque la corriente solicitada al generador, adquiere valores importantes de varias veces la que tendrá una vez alcanzada su velocidad nominal. Esta circunstancia exige elegir un tamaño de generador muy superior al que hubiéramos elegido si fuera un receptor que no incorpora motor como los destinados a alumbrado, equipos electrónicos o producción de calor con resistencias eléctricas.

Antes de concretar la potencia mínima necesaria del generador veamos que receptores nos encontraremos en la práctica que incorporan motor asíncrono monofásico o trifásico como las bombas de agua incluso de otros tipos de motores llamados universales existentes en el mercado:

Receptores que incorporan motor asíncrono de inducción: (monofásico o trifásico):

Incluye la inmensa mayoría de los motores eléctricos destinados a cualquier aplicación imaginable en la industria y en aplicaciones domésticas, sus velocidades de giro son habitualmente de 3000 y 1500 rpm, incluso inferiores en algún caso (1000 – 750 rpm), nunca mayores con la red de 50 Hz. Todos presentan una fuerte sobrecorriente en el arranque:

EJEMPLOS:

Cintas transportadoras, tornillos sin fin para cereales, motorización de puentes grúa, cabrestantes, motoreductoras de todo tipo. polipastos, sierras de la madera, cepilladoras combinadas, esmeril, taladros verticales, tornos, fresadoras, Lavadoras, , ventiladores, extractores, electrobombas de pozo, electrobombas de superficie, grupos de presión, máquinas de aire acondicionado, compresores de aire.

Receptores que incorporan motor de tipo universal (con escobillas):

Se trata de motores que alcanzan altas velocidades. Su arranque requiere una fuerte extracorriente similar a los asincronos, que se reduce drásticamente tras el arranque al pasar algunos segundos. Se construyen por lo general en potencias menores de 2000 W: Se utilizan casi exclusivamente para las herramientas eléctricas y pequeños electrodomésticos:

EJEMPLOS:

Aspiradoras, Molinillos de café, batidoras, Taladros, radiales, sierras caladoras y orbitales, martillos percutores, lijadoras, desbrozadores eléctricos… y en general todas las herramientas eléctricas portátiles.

POTENCIA MINIMA DEL GENERADOR PARA CONEXIÓN DE MOTORES:

Regla para arranque directo:

POTENCIA motor (KW) X 3 = KVA GENERADOR

Aquí incluiremos todos los receptores a motor universal y asíncrono monofásico y trifásico que arranquen de forma directa, a plena tensión.

Regla para arranque en estrella-triángulo:

POTENCIA motor (kW) X 2.5 = KVA GENERADOR

Bajo este criterio se elegirá el generador para arranque de motores con sistemas a tensión reducida como el clásico estrella triangulo o los arrancadores a tiristores SOFT START.

El cálculo se complica si se trata de conectar varios receptores con motor por ejemplo 3 bombas de agua al mismo generador. El escalonado de los arranques en el tiempo, permitirá aprovechar al máximo un generador que utilizando el obligado criterio anterior y arrancando todas a la vez sería insuficiente.

¿QUE OCURRE DURANTE EL ARRANQUE DE UN MOTOR?

La normativa exige utilizar para la puesta en marcha de motores superiores a 5 CV (4 KW) un sistema que limite la corriente de arranque directo (6 a 8 veces la nominal). En la práctica el tradicional estrella-triángulo, los arrancadores electrónicos SOFT START, incluso otros ya en desuso, limitan dichas corrientes a 3-4 veces. Aun asi estas extracorrientes naturalmente las debe suministrar el generador. Un motor por ejemplo de 30 KW, durante el arranque (3-10 seg) puede convertirse para el generador en un “monstruo“ consumidor de 4x30=120 KW.

Afortunadamente esto no es cierto del todo. Hay dos fenómenos que limitan la POTENCIA PUNTA. El primero, el cos phi durante el arranque que baja al 0´35 de promedio. Como sabemos la potencia en KW=V3 x V x I x cos phi, por tanto el resultado del producto reduce considerablemente los KW que el motor absorbe durante el arranque..

El segundo tiene que ver con la aparición brusca de la sobrecorriente en el bobinado del generador. La reactancia subtransitoria del alternador (X“d) provoca una caida de tensión breve pero inevitable en el bobinado del alternador con el resultado de una reducción de tensión en torno al 15%, la cual vuelve a bajar en la misma medida el resultado en la fórmula anterior.

Protecciones línea del motor – GUARDAMOTOR:

No obstante lo anterior la subida de corriente en Amperios es real, se produce en el generador y circula por la línea hasta el motor atravesando las protecciones. Su composición es fuertemente reactiva (magnetizánte) DE CUYA PRODUCCIÓN SE ENCARGA EL ALTERNADOR y en menor medida activa (la que produce trabajo) DE CUYA PRODUCCION SE OCUPA EL MOTOR TERMICO. Esta realidad exige que los dispositivos de protección (GUARDAMOTOR – RELE PROTECTOR DE MOTOR) sean apropiados para soportar el transitorio de arranque sin producir disparo. Por tanto el tamaño global del generador debe seguir unos mínimos según los criterios ya expresados para evitar el fracaso en la elección y la compra equivocada.

Duración del arranque:

Existe la creencia de que arrancar un motor en vacío disminuye su fuerte consumo durante el arranque. La realidad es que todos los motores siguen inexorablemente la curva de consumo descrita para arranque a plena tensión o bien con tensión reducida. La diferencia entre el motor que arranca sin carga y el que está obligado a arrastrarla desde el comienzo estriba únicamente en la duración en el tiempo del proceso de arranque completo.

Los receptores con baja inercia permiten tiempos muy cortos de arranque a plena tensión del orden de 1 a 3 segundos. Cuando se trata de equipos con inercias medias y grandes (5 a 10 veces la inercia del propio motor) los tiempos pueden llegar a 15 – 30 segundos.

CONECTAR MOTORES CON VARIADOR DE VELOCIDAD POR FRECUENCIA

Se trata de uno de los receptores que por su característica de carga absolutamente no lineal resulta de los mas "temibles", junto con las SAI´s y los inversores hibridos solares, para conectar a los grupos electrógenos.

Se ha comprobado en la practica que cuando la carga del generador supera un 40 o 50% de receptores no lineales, aparecen graves problemas de estabilidad en el generador. La inclusión de filtros EMC delante del variador o incluso reactancias de filtrado no resuelve los disturbios armónicos (THD) que llegan a la etapa de control AVR del generador. Como consecuencia inmediata la tensión que suministra el generador o grupo electrógeno adquiere alteraciones de tal magnitud que llegan a no consentir el servicio.

MUY IMPORTANTE, a tener en cuenta en los proyectos: Solo hay dos posibilidades en la práctica para alimentar y conectar con éxito variadores a un generador eléctrico o grupo electrógeno:

Una seria sobredimensionar el generador de tal manera que supere al menos tres veces la potencia del variador a conectar. Dicho de otro modo que el o los receptores de este tipo no superen el 30% de la capacidad del generador. La restante potencia la pueden ocupar receptores lineales (sin electrónica conmutada).

La otra opción solo válida para pequeñas y medianas potencias (hasta 30 KW) seria adquirir este con regulación distinta a la AVR. Se fabrican alternativas con regulación a condensador o transformador si son trifásicos. En este sistema clásico denominado COMPOUND, la precisión es inferior al AVR llegando a oscilaciones del 10% en tensión, sin embargo es prácticamente inmune a la conexión de electrónica conmutada como los variadores de velocidad.