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Tipos críticos de sensores de generador y su colocación esencial
Sensores de temperatura del motor y de presión de aceite: una instalación cercana a las fuentes de temperatura y de aceite
Los sensores de temperatura del motor y de presión del aceite desempeñan un papel fundamental para determinar la fiabilidad de un generador. Los sensores de temperatura deben instalarse directamente en el flujo del refrigerante y/o en las culatas del motor para supervisar la llama, y deben montarse a menos de 15 cm de distancia de las cámaras de combustión. Evite el contacto directo con la llama y/o los gases de escape. Los sensores de presión del aceite deben instalarse en la galería principal del sistema de lubricación y en zonas de presión extremadamente alta, para capturar con precisión la presión del sistema en el filtro principal. De conformidad con la norma NFPA 110, ambos sensores deben estar térmicamente aislados y montados de forma que eviten vibraciones cuando la temperatura supere los 125 °F.
Detección de tensión, frecuencia y corriente de carga: ubicación para capturar los parámetros eléctricos relevantes
Para evitar una deriva en la medición y una pérdida de fidelidad en el sistema de control, la colocación de los sensores eléctricos es crítica. Los transformadores de corriente rodean los tres conductores de la red trifásica en la salida del generador. Deben colocarse directamente aguas abajo de los devanados del estator del alternador y directamente aguas arriba de todos los dispositivos de protección. La medición de tensión debe realizarse de forma directa y aguas abajo del dispositivo principal de protección de salida. La medición de frecuencia debe realizarse en el extremo de alta tensión de los devanados de ajuste del alternador. Siempre que sea posible, se recomienda dejar al menos treinta centímetros de separación respecto a los cables de alta corriente, ya que de lo contrario podría producirse una degradación competitiva de la señal de instalación de hasta un 2 %.
Sensores de temperatura de gases de escape (EGT): ubicación, precisión y compensaciones entre durabilidad y respuesta térmica
El compromiso entre sensibilidad térmica y durabilidad es evidente con la colocación del sensor de temperatura de gases de escape (EGT). Los sensores EGT instalados directamente en el colector de escape detectan las señales térmicas más rápidamente, en aproximadamente 0,5 segundos, frente a los 2–3 segundos que tardan cuando se instalan aguas abajo. Sin embargo, también soportan ciclos térmicos extremos con temperaturas superiores a 1800 °F (~982 °C), lo que exige el uso de aleaciones de Inconel u otros materiales resistentes a altas temperaturas, además de los 2–3 segundos de retardo térmico. Asimismo, es posible instalar los sensores EGT aguas abajo de modo que no presenten dicho retardo térmico prolongado ni las condiciones severas de ciclado térmico propias de esa ubicación; en este caso, una separación óptima es de 18–24 pulgadas (se deben colocar a unos 18–24 pulgadas aguas abajo, en posición vertical o bien a las 10 o a las 2, aguas abajo del orificio de escape y antes de los convertidores catalíticos o de las chimeneas de escape).
Restricciones reglamentarias y medioambientales que rigen la colocación de los sensores del generador
La colocación de los sensores del generador debe ser tal que resulten fácilmente accesibles y requieran únicamente un esfuerzo mínimo para su mantenimiento (NFPA 110 y Artículo 700 del NEC). En el contexto de las condiciones meteorológicas y la ubicación de los dispositivos, estos también deben etiquetarse de forma semipermanente con su función y sus límites de seguridad. Asimismo, deben garantizarse cubiertas con clasificación IP (protección contra intrusiones) de al menos IP54 para entornos controlados e IP66 para exposición no controlada al medio ambiente, a fin de proteger los dispositivos contra la humedad y el polvo; una separación de 18 pulgadas entre el colector de escape (imagen térmica realizada por NFPA) constituye unas condiciones térmicas suficientes que evitan la deformación del sistema y sus errores de cálculo. En entornos de construcción, el sellado no debe permitir la entrada de partículas de 50 micras o mayores (OSHA).
Cómo las condiciones de la instalación física pueden imponer restricciones a la colocación de los sensores: obstrucción por espacio libre, ventilación y carcasa.
Aunque las barreras físicas pueden imponer restricciones sobre la ubicación, la colocación técnica óptima puede seguir siendo inviable. La instalación de un corredor de servicio de 36 pulgadas en las inmediaciones de un generador —siempre una zona caliente y una zona peligrosa por vibraciones— puede hacer que la ubicación óptima de un sensor siga siendo inviable. En particular, en las vías de ventilación de la mayoría de las unidades refrigeradas por aire, algunas ubicaciones óptimas pueden tener que sacrificarse en aras de la precisión de la medición. Las vigas de soporte de acero cartesianas, junto con, paradójicamente, las tuberías de combustible y las cañerías de refrigerante, eliminan efectivamente muchos lugares posibles de instalación. La interferencia electromagnética, cuantificada mediante la distancia de separación, revela que la instalación de un sensor de corriente en proximidad cercana a vigas de soporte de acero provoca una interferencia significativa. Además, cuando es necesario, la colocación de un sensor exige una gran destreza y una justificación rigurosa para instalarlo, en lugar de seguir una práctica «teóricamente» óptima, ya que dicha colocación garantiza, además de una simetría de estabilidad térmica y facilidad de mantenimiento, la integridad de la señal.
Compensación de la integridad de la señal y la integración del sistema: responsabilidad funcional del sensor del generador.
Así como la colocación de un sensor requiere justificar la integridad de la señal, la sustitución de un sensor del generador exige también su justificación. Siempre que el sensor esté en riesgo, puede ser necesario justificar su sustitución recurriendo a un generador, sensor o equipo adyacente. Es posible que una señal no se reciba, y, si se recibe, puede que no se purgue. Se define como señal una magnitud, habitualmente dinámica, que, en caso de fallo, da lugar al sensor del generador. Se sustituye una medida de magnitud dinámica o de fallo, basada en las evaluaciones según la norma NEMA MG-010-1921, de 10 mA. Al intentar justificar su retirada, puede resultar efectivamente necesario provocar un fallo del sensor del generador. Para evitar justificar inadecuadamente la sustitución del sensor del generador, la integridad estructural puede requerir la retirada de sp
La integración robusta del sistema mejora la comunicación entre las capas de control. Los protocolos de bus de campo, como Modbus RTU y el bus CAN, requieren una impedancia de terminación coincidente para ayudar a reducir las reflexiones de señal, evitando así la pérdida de paquetes y la fluctuación en los tiempos de marca temporal. Para los sistemas integrados con sistemas de gestión de edificios (BMS), las pruebas de validación bajo condiciones de carga total garantizan que las marcas temporales se encuentren dentro de un margen de 10 ms entre sí. Esto permite a los clientes realizar un análisis eficaz de fallos en cascada. Una arquitectura de sistema cerrado y la integración de la correlación y la comunicación eliminan el 73 % de las alarmas falsas, según se observó en el estudio de campo NFPA 110. Asimismo, proporciona diagnósticos de coherencia operativa durante las distintas fases de funcionamiento, tales como el arranque, el estado estacionario y las transitorias.
Patrones comprobados en campo para la colocación de sensores en generadores, aplicables a distintas escalas de uso
La ubicación de los sensores del generador se determina más por su importancia operativa que por el tamaño del sistema o el alcance de la aplicación. Para sistemas residenciales de menos de 20 kW, lo más común es la supervisión en un solo punto, con sensores de temperatura, presión de aceite y voltaje ubicados en dicho punto. Se utilizan cables de señal sin apantallar hasta la salida. En los sistemas comerciales y sanitarios, los códigos NFPA 99 exigen redundancia doble en las interfaces críticas para la misión, con el fin de aislar fallos y preservar el suministro eléctrico a los sistemas de seguridad vital. Se adopta una práctica de redundancia para determinar la importancia del aislamiento de fallos y, lo que es más importante, para determinar el retardo máximo admisible del sistema.
Preguntas frecuentes
¿Dónde deben ubicarse los sensores de temperatura del motor?
Ubicarlos lo más cerca posible de la cámara de combustión, a una distancia máxima de 15 cm, para obtener mediciones más rápidas y precisas. Evitar la exposición directa a la llama o a los gases de escape.
¿Cómo se instalan los sensores de presión de aceite?
Para medir la presión generada por el sistema, los sensores de presión del aceite deben enroscarse en las galerías principales de lubricación del sistema de aceite, antes del filtro de aceite.
¿Dónde se instalan los sensores de tensión y corriente?
Los sensores de tensión se instalan entre el interruptor principal de salida y el interruptor del panel de distribución, mientras que los transformadores de corriente se colocan alrededor de los conductores de fase en los terminales del generador, justo debajo del alternador.
¿Cómo describen NFPA 110 y el Artículo 700 del NEC el etiquetado de los sensores?
Con etiquetas permanentes y resistentes a la intemperie, la función, los intervalos de calibración y los límites de seguridad de los sensores cumplen con los requisitos de NFPA y NEC.
¿Cómo puede asegurarse de que se mantiene la integridad de las señales de los sensores de su generador?
Los cables de par trenzado con blindaje continuo conectados a tierra —con la conexión a tierra realizada únicamente en el lado de control— y la separación de los cables de los sensores de los conductores de alta potencia mantendrán las señales de los sensores del generador libres de interferencias.
