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En los sistemas eléctricos actuales, donde la continuidad del suministro energético es crítica para la operación de industrias, los generadores eléctricos han dejado de ser únicamente una fuente de respaldo para convertirse en elementos estratégicos dentro de la infraestructura energética. Sin embargo, la simple instalación de un generador no es suficiente para garantizar fiabilidad, flexibilidad y eficiencia ante las exigencias de las redes.
La sincronización de generadores eléctricos surge como una solución clave para responder a estas necesidades. Este proceso permite que uno o varios generadores operen en paralelo con la red eléctrica o entre sí, compartiendo la carga de manera segura y eficiente. Para lograrlo, es indispensable que parámetros eléctricos fundamentales como la tensión, la frecuencia, el ángulo de fase y la secuencia de fases se encuentren perfectamente alineados.
Cuando esta condición se cumple, las fuentes de energía actúan como una sola, proporcionando un suministro estable y confiable.
La operación de generadores en sincronía aumenta la confiabilidad del sistema eléctrico, esto nos permite una mejor gestión y disponibilidad del suministro. Esto facilita la operación y la ejecución de mantenimientos programados sin afectar la alimentación de las cargas. Por ello en sistemas con cargas críticas se emplea la configuración de múltiples generadores sincronizados lo que reduce el riesgo de interruptores totales. y mejora la continuidad operativa del sistema eléctrico.
Se considera un sistema en sincronía cuando se recibe energía de dos o mas fuentes de manera simultanea, donde al menos una de ellas puede ajustar o controlar sus parámetros para coincidir con el sistema al que se integra.
Algunos ejemplos son:
- CFE y planta de generación
- Dos plantas de generación
- Paneles solares y CFE
Es necesario realizar una cuando:
- La carga de una empresa es muy alta y su sistema de emergencia es muy grande para que una sola planta pueda abastecerlo en caso de una interrupción del servicio eléctrico.
- Se desea evitar una interrupción o parpadeo del servicio una vez restablecida la energía de CFE.
- Cuando se requiere reducir la facturación de energía eléctrica mediante generación propia.
- Contar con un sistema más confiable ante fallas, donde dos generadores puedan operar en paralelo aportando cada uno el 50% de la carga, en caso de que uno de ellos falle el otro generador puede continuar alimentando una parte del sistema.
Conoce cómo en Aei te ayudamos a seleccionar y adquirir los equipos con la configuración requerida para una correcta sincronización en tu instalación eléctrica.
Contenidos de este artículo:
¿Quiénes necesitan hacer sincronías?
Aquellas plantas que consumen mucha energía y requieren una operación continua, como:
- Hoteles
- Aeropuertos
- Líneas de producción
- Hospitales
- Bancos
- Data center grandes
- Parques eólicos
- Parques solares
¿Cuándo realizar una sincronía?
Es necesario hacer sincronías cuando la planta:
- Cuenta con más de un generador.
- Debe sincronizarse con CFE.
- Cuando CFE no está presente o no brinda una calidad de energía aceptable en ese momento.
Además muchas plantas de alta demanda suelen optar por usar sus plantas de energía para reducir costos en los horarios “punta” debido a las altas tarifas eléctricas.
Proceso de sincronía paso a paso
Para una sincronización es necesario lograr la coordinación de los parámetros eléctricos clave de un generador con los de un sistema eléctrico activo y puedan conectarse entre sí de forma segura. Esto significa garantizar que la tensión, la frecuencia, el ángulo de fase y la secuencia de fases coincidan con el sistema al que se conectará.
Cuando dos generadores o un generador y la red están sincronizados, sus formas de onda de tensión alterna suben y bajan al unísono, convirtiéndose en una sola fuente.
Los parámetros a ajustar son:
- Frecuencia: La frecuencia del generador deberá ser igual a la frecuencia de la red o sistema con el cual se quiera sincronizar, el motor del generador se acelera o desacelera para poder igualar la frecuencia del sistema. Una diferencia en las frecuencias podría provocar daños en los equipos.
- Voltaje: El voltaje del generador debe ser igual al voltaje del sistema, una diferencia en el voltaje puede causar corrientes reactivas o perturbaciones de voltaje al conectarlos.
- Angulos de Fase: Los angulos de fase entre la forma de onda del generador y la forma de onda de voltaje del sistema deberan ser lo mas cercanos a cero posible. Un angulo de fase diferente puede causar un agudo golpe en las maquinas, pudiendo provocar daños en estas.
- Secuencia de Fases: La rotación de fases entre generadores deberá ser idéntica en ambos. Una secuencia de fases diferente equivale a un desfase de 120 grados entre dos fases lo cual no es aceptable.
- Controladores de sincronización automática: Dispositivos de empresas como Woodward, DEIF, Basler, ComAp, Deepsea y controles de generadores internos (Cummins PowerCommand, CAT EMCP, Kohler Decision-Maker, etc.) pueden realizar la sincronización automática.
Estos dispositivos miden continuamente la tensión de entrada del generador y la tensión del bus. Envían señales al regulador del generador para aumentar o reducir ligeramente la velocidad y al regulador automático de voltaje (AVR) para ajustar la tensión. Una vez que la frecuencia y la tensión se encuentran dentro de un rango preestablecido y el ángulo de fase se aproxima a cero, el controlador emite una orden de cierre al interruptor
- Paneles de Paralelismo (Sincronismo): En instalaciones con varios generadores, suele haber un cuadro de distribución o panel de control dedicado para el paralelismo . Estos paneles incorporan módulos sincronizadores, relés de verificación de sincronización y circuitos de control de interruptores para cada generador. Los paneles de paralelismo también incluyen controladores de reparto de carga que toman el control una vez conectados los generadores, ajustando el combustible de cada motor para compartir la carga en kW y la excitación para compartir la carga reactiva (kVAR) entre las unidades. Todos estos sistemas funcionan en conjunto con la sincronización.
- Relés de verificación de sincronismo: Incluso con sincronización automática, suele haber un relé de protección, conocido como comprobador de sincronismo, como respaldo. Su función es verificar que las condiciones sean aceptables justo antes del cierre del interruptor. Si el sincronizador automático falla o se produce una desviación, el relé de comprobación de sincronismo impedirá el cierre o abrirá el interruptor inmediatamente si el ángulo u otros parámetros están fuera de rango.
En los sistemas automáticos, la función del operador humano es principalmente de supervisión: habilitar la secuencia y supervisar su correcto desarrollo. Esto reduce el error humano y permite una rápida sincronización de múltiples generadores. La sincronización automática es estándar tanto en centrales eléctricas como en grandes sistemas de generadores de reserva.
Una vez verificados todos estos parámetros el sistema esta listo para sincronizarse. Una sincronización eficaz permite que varios generadores funcionen como una sola fuente, compartiendo la carga del sistema eléctrico. Sin una sincronización adecuada, un generador no puede suministrar energía a una red eléctrica sin causar perturbaciones ni daños.
La mayoría de los sistemas de generadores modernos utilizan equipos de sincronización automática para realizar el proceso con precisión. Un sincronizador automático es esencialmente un controlador o relé que se encarga de ajustar la velocidad y el voltaje, y de cerrar el interruptor en el momento preciso.
Realizamos dos tipos de sincronías en la instalación de plantas de emergencia:
- Una planta de emergencia con otra planta.
- Una o más plantas de emergencia con CFE o el suministrador de servicios.
- Cuando se cuenta con una fuente de energía renovable que se desea integrar a la red de CFE.
Los pasos que seguimos para sincronizarlas son:
1.- Identificación del encargado
Validamos con el cliente quien será el encargado de la sincronía, ya sea el proveedor de los generadores o el externo contratado para revisar este tema.
2.- Revisión de requerimientos de los equipos
Solicitamos al fabricante las especificaciones de los equipos para asegurarnos de que los productos que brindaremos cumplen con las necesidades del cliente.
3.- Corroborar la necesidad final del cliente
Revisamos que el tablero del cliente cumpla con las características requeridas para realizar la sincronía, proteger su carga y tener una correcta conectividad con CFE.
4.- Se realiza la propuesta
Presentamos el presupuesto, tiempos de entrega y equipos considerados de acuerdo a las necesidades del cliente.
5.- Entrega del equipo
Una vez aceptada la propuesta hacemos entrega de los equipos solicitados.
6.- Puesta en marcha del proyecto
- Realizamos pruebas a los equipos para corroborar que estén en perfecto estado y funcionamiento.
- Brindamos acompañamiento en pruebas de sincronía y configuraciones.
- Asesoramiento en el funcionamiento y operación de los equipos.
7.- Seguimiento
Brindamos asesoría para resolver cualquier duda y servicio post-venta.
Nota: En aplicaciones críticas como hospitales, data center, bancos o aeropuertos que no pueden esperar el tiempo de arranque de las plantas agregamos UPS para asegurar la continuidad de la energía.
Equipos involucrados en un proceso de sincronía
Algunos de los equipos que participan en este proceso son:
- Celdas con sistema de apertura y cierre con interruptores capaces de realizar operaciones electricas y remotas.
- Plantas de emergencia
- Transformadores para el respaldo de sistemas con un voltaje diferente al que se genera.
- Tableros Schneider de control
- Fuentes auxiliares de energía
- Tableros QED2
- Gabinetes Rittal para alojar interruptores, relevadores, contactores, clemas, etc.
¿Por qué elegir a Aei?
En Aei estamos listos para apoyarte a realizar tus sincronías e instalaciones de plantas de emergencia:
- Brindamos acompañamiento técnico y asesoría en cada paso del proceso.
- Contamos con amplia experiencia en esta clase de proyectos.
- Brindamos asesoría en sitio.
- Contamos con el respaldo del fabricante para resolver todas tus dudas.
En Aei somos distribuidor Schneider Electric y nuestro compromiso es ofrecer soluciones a la medida de tus necesidades que aporten seguridad al usuario y protejan su inversión. Si deseas cotizar contacta a nuestros especialistas.
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