Isabel Royo Roqueta, Responsable de Marketing de Dagartech

Dentro del proceso de diseño de una instalación, el dimensionamiento adecuado y riguroso de las necesidades energéticas es uno de los elementos clave sobre el que debemos prestar una especial atención. Otro asunto que reviste igual importancia es conocer detalladamente la naturaleza de las cargas que van a aplicarse al sistema y si este estará sometido a importantes variaciones de carga. Como veremos a continuación, no hacerlo puede tener importantes repercusiones en el funcionamiento del grupo electrógeno y en la vida útil de nuestra máquina.

Por qué sobredimensionar un grupo electrógeno sin motivo justificado no es una buena idea

En ciertas ocasiones existe la falsa creencia de que, si no se conocen de forma fiel las demandas energéticas del sistema, una buena solución puede ser optar por un equipo que ‘sí o sí’ pueda cubrirlas, optando por incluir grupos electrógenos sobredimensionados en una instalación.

Los motores están concebidos para un funcionamiento a plena carga, superando, en cualquier caso, un régimen de trabajo de entre el 30 y el 50% de la misma. El tamaño de pistón o la carga en la pared de los segmentos de pistón están diseñados en consecuencia.

Cuando el grupo electrógeno trabaja por debajo de estos niveles de carga con una cierta recurrencia, o lo hace durante un periodo de tiempo superior a los 15 o 20 minutos, comenzarán a observarse consecuencias en su funcionamiento y el motor empezará a dar síntomas de que no está operando en condiciones óptimas. 

La consecuencia directa de sostener un funcionamiento del grupo electrógeno a baja carga es el deterioro del motor en un corto espacio de tiempo, la necesidad de acometer tareas de mantenimiento y reparación de forma precipitada y, por consiguiente, una reducción de la vida útil del componente clave de un generador.

1. Aumento significativo del consumo de aceite

Cuando el motor funciona a baja carga, la energía aplicada al cilindro también es baja; por consiguiente, la presión del cilindro y la temperatura serán igualmente reducidas. Ello supone que el espacio entre el pistón y el diámetro interior aumenten, lo que permite el paso de una cantidad de aceite superior a la normal. 

Este incremento en el consumo de combustible es fácilmente detectable, pues las fugas de aceite en las superficies de contacto del colector serán plenamente visibles.

En ciertas ocasiones, el consumo de aceite se dispara hasta alcanzar unos niveles tales que impiden un correcto funcionamiento del grupo electrógeno tras un corto periodo de tiempo.

2. Combustión deficiente de gasoil

Ese funcionamiento a baja carga no solo conduce a un consumo exacerbado de aceite, sino que también tiene consecuencias sobre la forma en que “quema” el combustible.

Así, cuando el motor se encuentra trabajando por debajo del 30% de su capacidad, este no alcanza la suficiente temperatura, o lo que es lo mismo, se produce un enfriamiento del motor que impide que se realice una combustión adecuada del carburante. Lo que ocurre en ese momento es que los aros del pistón y el propio pistón no presentan la dilatación suficiente, el aceite se libera a través de las válvulas de escape y el combustible “contamina” el lubricante cuando pasa hacia el cárter. Este fenómeno se conoce como dilución del aceite.

Podremos detectarlo por la aparición de abundante humo de color negro, otro claro síntoma de que el generador no está trabajando a un régimen de carga adecuado.

3. Aparición de hollín

Ligada a esa combustión deficiente, también se produce la aparición de hollín en las válvulas, las coronas de los pistones y los puertos de escape.

Al sostenerse el funcionamiento del grupo electrógeno a baja carga, el hollín se acumulará de forma inevitable en los colectores del escape, reduciendo significativamente el “diámetro útil” del mismo. Además, el hollín se extenderá a los pistones, las válvulas y el turbocargador, forzando el bloqueo del sistema por acumulación de residuos (hollín y excedentes de aceite).

Una consecuencia directa de que el grupo opere a baja carga será la reducción significativa del intervalo normal de servicio del generador entre revisiones.

4. Algunos síntomas más…

• Pulido excesivo de las camisas de los cilindros y del turbocompresor.
• Endurecimiento superficial de los cilindros.
• Expulsión de ácidos sulfúricos a través del sistema de escape (aparición de humo blanco a través de la chimenea del escape con un fuerte olor y que produce irritación de ojos).

Qué hacer cuando es inevitable que el grupo electrógeno trabaje a baja carga 

Existen ciertas aplicaciones en las que satisfacer las necesidades energéticas del sistema y evitar que el grupo electrógeno funcione a baja carga son tareas incompatibles. ¿Cuándo puede darse esta situación? 

Lo cierto es que no son pocas las aplicaciones que presentan este comportamiento, donde las cargas van sumándose progresivamente, partiendo de insignificantes ratios de operación (de entre el 10 y el 15%) hasta alcanzar plena potencia nominal. Una de las más recurrentes la encontramos en el sector hospitalario.

Otro ejemplo ilustrativo lo encontramos en el sector eventos. ¿Necesitaremos la misma potencia para cubrir los ensayos de un concierto que para celebrarlo? Parece evidente que no. 

Tanto es así que podemos pasar de un funcionamiento que no supere el 10% a alcanzar un régimen de funcionamiento del 100%.

También podemos encontrarnos en un escenario donde las necesidades reales de energía sean mucho más bajas cuando los equipos a abastecer con el generador ya se encuentran en funcionamiento pero ponerlos en marcha implica asumir importantes picos de carga. En estas circunstancias, ceñirnos a la potencia que consumirán en funcionamiento nos traerá la desagradable sorpresa de que seremos incapaces de ponerlos en marcha. Esto ocurre, por ejemplo, con los sistemas de bombeo.

Los bancos de carga y las cargas ficticias “inteligentes” como solución

Si necesitamos cubrir una determinada demanda de energía de forma intermitente, una solución óptima será completar la carga que falta con otras ficticias que aparezcan y desaparezcan a demanda. Así conseguiremos que el motor funcione con normalidad y evitaremos su deterioro.

Los bancos de carga son una óptima solución a este problema

Esencialmente, son componentes resistivos que, como su propio nombre indica, generan cargas eléctricas variables a los efectos anteriormente mencionados. Los bancos de carga suelen dimensionarse para cubrir en torno al 50% de la potencia nominal del grupo electrógeno, y lo hacen por bloques, proporcionando así distintos golpes de carga según se requiera.

Por ejemplo, si el grupo electrógeno proporciona una potencia nominal de 150 kVA y, tras estudiar la instalación, se determina que un banco de carga o load bank de 80 kVA sería la opción idónea, esta carga podría repartirse en torno a 4 bloques de 20 kVA, que se irían sumando al sistema a demanda del mismo.

Podremos optar por distintos bancos de carga en función del escenario que enfrentemos:

• Opción 1. El grupo electrógeno se encontrará permanentemente sometido a fluctuaciones en cuanto a la carga que debe soportar. Si nos encontramos ante esta situación, la mejor opción es integrar el banco de carga resistivo en el propio generador. Se trata de una solución compacta y versátil que acompañará siempre al grupo electrógeno.
• Opción 2. El banco de carga se requiere para resolver problemas ya existentes de un funcionamiento inapropiado del grupo electrógeno a baja carga, o para abordar tareas de mantenimiento.

En tales circunstancias, el banco de carga a elegir puede ser externo, es decir, no integrado en la propia arquitectura del grupo electrógeno.

Las centralitas de control, aliadas de los bancos de carga

Los bancos de carga resistivos pueden interactuar con el grupo electrógeno a través de la centralita de control del generador. De esta forma, la tarjeta actúa como un controlador que permite la activación autónoma de los distintos bloques de carga según sean requeridos, así como su desactivación cuando la carga real aparece y ya no es necesario mantenerla.