kW, kVA y factor de potencia

Los generadores diésel se utilizan para proporcionar energía de respaldo a los edificios durante apagones y otras emergencias. También se utilizan como fuentes de electricidad permanentes en lugares sin cobertura de red, como instalaciones mineras remotas y yacimientos petrolíferos. Sin embargo, las especificaciones técnicas de los generadores diesel deben entenderse claramente antes de comprar uno.

Cuando un grupo electrógeno diesel opera en las condiciones para las que fue diseñado, tiene una mayor eficiencia y una vida útil más prolongada. Sin embargo, es importante comprender la diferencia entre kilovatios (kW), kilovoltios-amperios (kVA) y factor de potencia (PF):

  • Kilovatios (kW) se utilizan para medir la potencia eléctrica real proporcionada por el generador, que es utilizada directamente por los aparatos y equipos del edificio.
  • Kilovoltios-amperios (kVA) medir la potencia aparente. Esto incluye la potencia real (kW), pero también la potencia reactiva (kVAR) consumida por dispositivos como motores y transformadores. La potencia reactiva no se consume y, en su lugar, circula entre la fuente de alimentación y la carga.
  • Factor de potencia es la relación entre la potencia real y la aparente. Si un edificio consume 900 kW y 1000 kVA, el factor de potencia es 0,90 o 90%.

Las placas de identificación de los generadores diésel tienen valores nominales para kW, kVA y PF. Sin embargo, las condiciones de operación están determinadas por la carga conectada y no por el generador. Para asegurarse de que su edificio tenga el grupo electrógeno adecuado, la mejor recomendación es que ingenieros eléctricos profesionales dimensionen la unidad.


¿Tiene su edificio el generador diésel adecuado?


¿Qué limita la salida de un generador?

La salida máxima de kilovatios de un generador está determinada por el motor diesel que lo impulsa. Como ejemplo, considere un generador eléctrico con una eficiencia del 95% impulsado por un motor diesel de 1000 hp:

  • 1000 hp equivalen a 745,7 kW, y esta es la potencia de eje proporcionada al generador.
  • Con una eficiencia del 95 %, la potencia máxima es de 708,4 kW

Por otra parte, los kilovoltioamperios máximos dependen de la tensión y corriente nominales del generador. Hay dos formas de sobrecargar el grupo electrógeno:

  • Si la carga conectada al generador excede los kW nominales, sobrecargará el motor.
  • Por otro lado, si la carga excede los kVA nominales, sobrecargará los devanados del generador.

Tener esto en cuenta es muy importante, ya que un generador puede sobrecargarse en términos de kilovoltios-amperios, incluso si los kilovatios de carga están por debajo del valor nominal.

kW, kVA y factor de potencia

Considere un generador con las siguientes especificaciones: 1000 kW, 1250 kVA, 80 % PF, 480 V y 1503 A. Este generador puede funcionar con un factor de potencia superior al 80 %, siempre que no se excedan las clasificaciones de kW y kVA.

  • Si un edificio consume 1000 kW y 1100 kVAel factor de potencia aumenta al 91% pero no se excede la capacidad del grupo electrógeno.
  • Por otro lado, si el generador opera a 1100kW y 1250kVAel factor de potencia solo aumenta al 88% pero el motor diesel está sobrecargado.
  • Un generador diesel también puede sobrecargarse solo en kVA. Si la unidad funciona a 950kW y 1300kVA (73% FP), los devanados están sobrecargados incluso si el motor diesel no lo está.

En resumen, un generador diésel puede superar su factor de potencia nominal sin problema, siempre que los kW y kVA se mantengan por debajo de sus valores nominales. No se recomienda ir por debajo del PF nominal, ya que el generador funciona de manera menos eficiente. Finalmente, exceder la clasificación de kW o la clasificación de kVA puede dañar la unidad.

Cómo afectan los factores de potencia adelantados y atrasados ​​a un generador diésel

Si conecta solo resistencia eléctrica a un generador y mide el voltaje y la corriente, sus formas de onda de CA coincidirán cuando se muestren en un medidor digital. Ambas señales alternan entre valores positivos y negativos, pero cruzan 0V y 0A al mismo tiempo. En otras palabras, el voltaje y la corriente están «en fase»:

kW, kVA y factor de potencia

En este caso, la carga tiene un factor de potencia de 1,0 o 100%. Sin embargo, la mayoría de los dispositivos que se encuentran en los edificios tienen un factor de potencia diferente al 100%, lo que significa que su voltaje y corriente están desplazados entre sí:

Si el pico de voltaje de CA está por delante del pico de corriente, la carga tiene un rezagado Factor de potencia. Las cargas con este comportamiento se denominan inductivo, e incluyen motores eléctricos y transformadores. El siguiente gráfico muestra el voltaje y la corriente para una carga inductiva:

kW, kVA y factor de potencia

Por otro lado, si la corriente está por delante del voltaje, la carga tiene un principal Factor de potencia. Las cargas con este comportamiento se denominan capacitivo, e incluyen baterías, bancos de condensadores y algunos equipos electrónicos. El siguiente gráfico muestra el voltaje y la corriente para una carga capacitiva:

kW, kVA y factor de potencia

La mayoría de los edificios tienen más cargas inductivas que cargas capacitivas. Esto significa que el factor de potencia general normalmente se retrasa y los grupos electrógenos diésel están diseñados para este tipo de carga. Sin embargo, los propietarios deben tener cuidado si un edificio tiene muchas cargas capacitivas, ya que el voltaje del generador se vuelve inestable con el factor de potencia principal. Esto activará protecciones automáticas, desconectando la unidad del edificio.

En lugares como la ciudad de Nueva York, los códigos de construcción establecen requisitos estrictos para los sistemas de energía de emergencia. Para asegurarse de que su edificio tenga un grupo electrógeno adecuado que cumpla con los códigos, la mejor recomendación es consultar a los expertos.