Grupos electrógenos: cómo dar un rendimiento óptimo en climas extremos

Hay muchos factores externos ajenos a la ingeniería que condicionan el funcionamiento de los grupos electrógenos y que obligan a diseñarlos de forma especial. Cuando un equipo debe trabajar en zonas sísmicas o donde se producen vibraciones mecánicas importantes, en lugares con grandes índices de polución, humedad o salinidad o en sitios con mucho frío o donde el calor es sofocante 10 meses al año, es más que probable que un grupo electrógeno convencional no funcione o no rinda como debiera y esto no puede suceder nunca. Los grupos electrógenos tienen que estar diseñados para garantizar el suministro de energía eléctrica de forma fiable y continua en cualquier situación por complicada que sea. También en los climas más extremos del planeta.

Las situaciones extremas pueden afectar a diferentes parámetros físicos, mecánicos y eléctricos como la gestión térmica, la resistencia mecánica, oxidación, tratamientos superficiales, combustible, lubricación, aislamiento eléctrico, etc. Para diseñar correctamente un grupo electrógeno es necesario saber dónde va a ser instalado y en qué condiciones climáticas, mecánicas y físicas va a tener que funcionar o ser almacenado. Es fundamental, por tanto, prever una serie de características, elementos y parámetros que hagan que el grupo electrógeno funcione a pleno rendimiento en toda situación. Analizar los condicionantes externos e identificar una a una las características del entorno en el que el grupo electrógeno desarrollará su trabajo es vital.

A mayor adversidad, más estrés

Las regiones con un clima extremo suelen ser zonas remotas y aisladas que por sus necesidades energéticas o de otro tipo obligan a contar con un grupo electrógeno para mantener su operatividad. El aislamiento de estos lugares convierte en habitual el no disponer de recursos energéticos con facilidad. Así, muchas veces no existe una red eléctrica a la que conectarse o, si la hay, no es ni fiable ni estable.

Por tanto, es muy necesario tener un suministro permanente o de emergencia de energía eléctrica y es aquí donde entran en escena los grupos electrógenos. Debido a su robustez, fiabilidad y adaptabilidad, con una configuración y dimensionamiento adecuados, son equipos capaces de funcionar en situaciones extremas de forma segura. El uso de grupos en estas situaciones hace que la mecánica y sistemas se vean sometidos a un mayor estrés. Debido a ello, uno de los puntos importantes, además de la adaptación a la situación y al uso, es un correcto plan de mantenimiento que en este tipo de casos es, aún si cabe, más importante.

¿Qué puede fallar?

Cada situación extrema tiene asociadas unas condiciones diferentes y de ellas se derivan una serie de consecuencias que afectan al diseño con el fin de que un grupo electrógeno funcione y lo haga de manera eficiente. Estas son algunas de ellas:

Vibraciones, sísmico, choques. Cuando el grupo electrógeno debe trabajar en ambientes donde se producen vibraciones o golpes mecánicos es necesario que disponga de estructuras robustas y resistentes que aguanten bien esta situación de estrés. Se realizan cálculos estructurales para garantizar que no se produzcan deformaciones plásticas en los materiales. También hay que tener en cuenta que elementos como los silent-blocks no entren en resonancia en las frecuencias habituales de la vibración. Para ello, en Genesal Energy, experta en la fabricación de grupos para trabajar en climas extremos, realizan un estudio particular de cada proyecto, calculando los elementos antivibratorios más adecuados.

Aire contaminado o con partículas. En estos casos, lo más delicado son los elementos de ventilación y refrigeración por aire. Excepto que se trate de un local confinado con aire limpio, deberemos prever sistemas de filtrado de aire y cierres mediante envolvente del grupo electrógeno que lo proteja de la suciedad. La acumulación de esta puede traer problemas térmicos y de rendimiento. Es posible equipar filtros de aire heavy duty en el motor, instalar alternadores IP45, filtros antipolvo en la entrada de aire del grupo, rejillas motorizadas, etc.

Atmósferas corrosivas o de ambiente salino. Es necesario usar una envolvente protectora para exponer lo menos posible el grupo electrógeno. En este tipo de atmósferas, el mayor problema es la corrosión de elementos y superficies y esto obliga al uso de tratamientos especiales y pinturas adecuadas para la atmósfera en la que se va a encontrar el grupo: se aplica el tratamiento más idóneo según el ambiente de exposición, siempre de acuerdo con la norma ISO12944-2:2018 Pinturas y barnices. Protección de estructuras de acero frente a la corrosión mediante sistemas de pintura protectores. Además de ello, otro punto importante es dar el tratamiento adecuado al alternador para evitar su rotura derivada del deterioro de los bobinados.

Climas desérticos o calurosos. El calor otro gran enemigo del grupo electrógeno. Hay que cuidar de forma especial la refrigeración de todas sus partes, sobre todo motor y generador, sin olvidar piezas como interruptor principal o las baterías. Para ello se ha de sobredimensionar el grupo electrógeno (tanto motor como alternador) siguiendo las tablas de derating que proporcionan los fabricantes, y el radiador del motor de forma adecuada. Además, hay que tener en cuenta que el clima seco suele crear ambientes con polvo y partículas en el aire.

La pérdida de viscosidad de los aceites lubricantes que pueden perder efectividad o la evaporación o aumento de volumen/presión de los combustibles a estas temperaturas son otros detalles importantes. Se emplearán lubricantes adecuados a las condiciones ambientales.

Climas Árticos. En principio, son beneficiosos para la mejora de la refrigeración -sabiendo además que el propio grupo proporciona calor-, pero el problema se produce cuando el funcionamiento no es continuado y hay que arrancar en frío. En estas situaciones, lubricantes, combustible, incluso el electrolito de la batería, puede gelificar y hasta congelarse y, si esto ocurre, las consecuencias serían catastróficas. Por esta razón, un buen aislamiento térmico o sistemas de calefacción que no dependan del propio grupo electrógeno son muy necesarios.

Ambientes húmedos. Muy asociados al frío, en ocasiones, la humedad hace que se creen condensaciones dentro de los equipos, algo muy perjudicial para muchas de las partes del grupo electrógeno sobre todo para los elementos eléctricos y electrónicos. En estos casos son necesarios sistemas de calefactado para, por ejemplo, evitar condensaciones.

Altitud. Cuando el grupo electrógeno se instala a mayor altitud, la densidad de aire baja y se reduce el nivel de oxígeno, que se empieza a notar de forma importante a partir de los 1000 metros. La falta de oxígeno cambia las condiciones de combustión del motor, pero no es lo único que ocurre. La bajada de densidad del aire hace que la refrigeración sea menos eficaz, se reduce el intercambio de aire.
Por otra parte, también afecta a la rigidez y al aislamiento eléctrico de los circuitos, que habrá que reforzar. Para ello, al igual que en el caso de la temperatura, se ha de sobredimensionar el grupo electrógeno (tanto motor como alternador) siguiendo las tablas de derating que proporcionan los fabricantes. Como se puede ver en esta variedad de casos de ambientes extremos, el diseño de un grupo electrógeno se convierte en algo complejo. Dependiendo de cada situación es necesario tomar una serie de medidas para poder adaptar el grupo electrógeno a su lugar de funcionamiento.

Características de los grupos electrógenos en ambientes extremos

Cada grupo electrógeno se diseña con unas características ajustadas al ambiente o ambientes extremos en los que vayan a desarrollar su trabajo, aunque también tienen una serie de características comunes.
Normalmente en estos ambientes los grupos electrógenos deberán estar protegidos y sustentados por un chasis y una envolvente que los proteja. La envolvente deberá tener características que se adapten a las necesidades especiales de su caso. Robustez, estanqueidad, tratamientos, nivel de aislamiento de la envolvente, entre otros factores, serán definidos en función del lugar de empleo.

En todos los casos, detalles como el combustible a utilizar, sistemas de refrigeración y de lubricación deberán ser estudiados y diseñados para un correcto funcionamiento del grupo electrógeno y para la obtención del máximo rendimiento en el lugar que le corresponda realizar su trabajo, no olvidemos que son, muchos de ellos, equipos de emergencia destinados a dar hasta el 110% de su potencia en muy poco tiempo desde el arranque, segundos hablamos.

Asimismo, el dimensionamiento del sistema de refrigeración o el sistema de calefactado también deberán de ser estudiados al detalle.

Por otro lado, dentro de los sistemas de los grupos electrógenos, el eléctrico tiene que ser de los más resistentes. Para conseguirlo, se seleccionan unos componentes u otros en función de las características ambientales a las que se somete, y las baterías son sin duda uno de los elementos más frágiles del grupo, por lo que su elección ha de ser muy cuidada de cara a la disponibilidad del grupo electrógeno y, por lo tanto, para su fiabilidad.

Genesal Energy: desde Atacama hasta Lituania

Todos los ambientes extremos obligan al estudio y rediseño de muchas de las partes del equipo para adaptarlas a las necesidades de su contexto de trabajo y solo una adaptación correcta hará que el equipo sea fiable, eficaz y eficiente.

En Genesal Energy saben muy bien hasta qué punto es importante estudiar el terreno antes de iniciar el proceso de fabricación de un grupo electrógeno destinado a trabajar en lugares inhóspitos. Sus equipos están preparados para funcionar de forma óptima en la zona más calurosa del mundo o en la más gélida. Así, entre los proyectos realizados por la compañía para climas extremos destacan, entre otros, cinco grupos diseñados por sus ingenieros para Cerro Dominador, el mayor complejo solar de Latinoamérica.

La instalación está situada en el desierto chileno -una de las zonas con más radiación solar del planeta- con grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche. Al tratarse de uno de los lugares más áridos del mundo, era necesario que los equipos se adaptasen a esas difíciles condiciones. Los cinco grupos electrógenos se diseñaron para trabajar en lo alto del desierto, asegurando en todo momento una correcta ventilación y una baja permeabilidad contra la arena y demás impurezas provocadas por el viento.

Frío gélido

Si el calor es un poderoso enemigo de los grupos electrógenos, el frío no lo es menos. Genesal Energy es un referente en los países escandinavos y en el norte de Europa gracias a su gama de grupos electrógenos para bajas temperaturas. Una subestación ha sido uno de sus últimos proyectos. Está en Lituania, donde en invierno los termómetros no suelen superar los cero grados.

Para esta subestación se fabricó un grupo electrógeno capaz de soportar la dureza del entorno sin perder ni un ápice de eficacia.

En resumen, los ambientes extremos exigen un desarrollo de ingeniería muy complejo donde todos los eslabones de la cadena son esenciales para ofrecer un producto diez.