Standby, Prime y continuo -Clasificación de las plantas electricas

Las opciones de clasificación inteligente combinadas con lo último en sistemas de generación de energía, pueden ayudar a emparejar el equipo con una aplicación específica para un rendimiento y fiabilidad óptimos a largo plazo

Las clasificaciones de los grupos electrógenos pueden parecer complejas, pero su propósito básico es simple: ajustarse a las necesidades de la aplicación con la confiabilidad, el rendimiento y el costo óptimos.

Una clasificaciones inadecuada significa comprar más capacidad de la necesaria o arriesgar una vida más corta para realizar reparaciones, más seguidas y con más tiempo de inactividad.

Las clasificaciones han cambiado en los últimos años, y las celdas electricas más sofisticadas se pueden integrar con grupos electrógenos. Eso significa más flexibilidad para especificar sistemas de generación que coincidan estrechamente con un requisito de instalación específico.

La clave para elegir la clasificación correcta es comprender la aplicación en detalle. Eso significa no solo conocer el tipo de funcionamiento sino también responder:

  • ¿Cuál es el factor de carga promedio?
  • ¿Cuál es la carga máxima requerida?
  • ¿Cuántas horas al año funcionarán los grupos electrógenos?
  • ¿Los grupos electrógenos se ejecutarán aislados o en paralelo con la utilidad?

Clasificaciones de plantas eléctricas:

Las clasificaciones básicas de plantas eléctricas son tres según  ISO8528-1   sin embargo las compañias tienen algunas otras, como el caso de Caterpillar que define hasta cinco clasificaciones básicas del grupo electrógeno: Energía de reserva de Emergencia (ESP) – Standby, Energía de reserva Standby, Clasificación critica standby, Pime y Continua. Las clasificaciones del grupo electrógeno para CAT difieren en ciertos aspectos de las definidas por la norma industrial ISO8528-1 ver Tabla 1.

Tabla 1: ISO 8528 vs Caterpillar Ratings
ISO 8528 Clasificacion Caterpillar Clasificacion
 
Clasificacion                   DefinicionClasificacion                   Definicion
Energía de reserva de emergencia (ESP)
 STANDBY

La potencia máxima disponible durante una secuencia de potencia eléctrica variable, en las condiciones de funcionamiento indicadas, para la cual un grupo electrógeno es capaz de entregar en caso de corte de energía de la red pública o en condiciones de prueba hasta 200 horas de funcionamiento por año con mantenimiento y procedimientos que se llevan a cabo según lo prescrito por los fabricantes. La potencia de salida promedio permisible durante las 24 horas de operación no debe exceder el 70% de la calificación de ESP.Energía de reserva de emergencia (ESP)
 STANDBY

Uso típico de 50 horas por año con un máximo de 200 horas por año con cargas variables. El factor de carga variable promedio es 70 % o de la capcidad especificada. No hay sobrecarga disponible. No para aplicaciones de paralelismo.
Sin equivalente ISO Energía de reserva
STANDBY 
Uso típico de 200 horas por año, con un máximo de 500 horas por año con cargas variables.
El factor de carga variable promedio es 70% de la capacidad. No hay sobrecarga disponible. No es para aplicaciones de paralelismo.
Sin equivalente ISO Clasificacion critica STADBY              Uso típico de 200 horas por año, con un máximo de 500 horas por año con cargas variables.
El factor de carga variable promedio es 85% EN STANDBY. Demanda máxima típica de hasta el 100% de la capacidad de STANDBY para el 5% del tiempo de funcionamiento. No hay sobrecarga disponible. No para aplicaciones de paralelismo. La aplicación típica es centros de datos y atención médica.
Potencia por tiempo limitado(LTP)La potencia máxima disponible bajo las condiciones de operación acordadas, para las cuales el grupo electrógeno puede entregar hasta 500 horas de operación por año con los intervalos de mantenimiento y procedimientos que se llevan a cabo según lo prescrito por los fabricantes.Gestión de carga (Clasificacion Prime)La gestión de carga es el control deliberado de las cargas en un grupo electrógeno y / o utilidad para tener los costos eléctricos más bajos posibles. Máximo de 500 horas por año con cargas variables. El factor de carga máximo es 100 %.
Potencia de funcionamiento prime (PRP)La máxima potencia que un grupo electrógeno es capaz de entregar de manera continua mientras se suministra una carga eléctrica variable cuando se opera por un número ilimitado de horas por año bajo las condiciones de operación acordadas, con los intervalos de mantenimiento y procedimientos que se llevan a cabo según lo prescrito fabricante. La potencia promedio de salida prmitida a las 24 horas de operación no debe superar el 70%> de la calificación PRP (Clasificacion de la planta)Potencia primeHoras de uso ilimitadas. El factor de carga variable promedio es el 70% de la calificación de Potencia principal. 10% de sobrecarga disponible, pero limitada a 1 en 12 horas y que no exceda las 25 horas por año. La sobrecarga del 10% está disponible de acuerdo con ISO 3046-1. La duración de la revisión del motor depende del funcionamiento según ISO 8528, y el tiempo empleado durante la operación puede afectar la vida útil de la revisión. 
Potencia de funcionamiento continuo (COP)Potencia máxima que el generador es capaz de entregar de manera continua suministrando potencia a una carga eléctrica constante cuando se opera durante un número ilimitado de horas por año en las condiciones de operación acordadas. Los intervalos de mantenimiento y procedimientos se llevan a cabo según lo prescrito por el fabricante.Potencia continuaHoras de uso ilimitadas. Factor de carga no variable continuo es 70% -100% del dato de placa. La demanda típica es 100% de la calificación continua para 100% de los motores operativos.
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Standby (Clasificación ISO 8528 y CAT):

En este tipo de planta electrica, el grupo electrógeno es capaz de proporcionar energía de respaldo de emergencia en la clasificación de la placa de identificación por la duración de una interrupción.

El factor de carga promedio de un grupo electrógeno clasificado como de espera (Standby) no debe superar el 70% de la potencia que informa la placa de identificación y debe aplicarse a cargas variables. Un grupo electrógeno en espera puede funcionar durante un máximo de 500 horas por año.

La clasificación de espera (Standby) normal no es para usar en aplicaciones paralelas (Paralelismo). Por ejemplo, un grupo electrógeno de reserva de 3 MW proporcionará energía durante la interrupción. Debería ejecutarse durante hasta 500 horas por año y tener un factor de carga promedio de 2.1 MW.


Energía de reserva de emergencia (ESP) -Standby (Clasificación CAT):

La calificación de ESP de CAT difiere de la calificación de espera Standby ISO únicamente en el número de horas de funcionamiento permitido por año. Las clasificaciones ESP permiten un tiempo máximo de ejecución de 200 horas por año con un factor de carga promedio del 70% con carga variable. En la Figura 1 se muestra un ejemplo de las clasificaciones Standby y ESP.

curva de funcionamiento de Standby vs ESP CAT
Figura 1 – Ejempo de generador Standby de 3MW

Misión crítica en espera – Standby (Clasificación CAT)

En esta clasificacion, el grupo electrógeno es capaz de proporcionar energía de respaldo de emergencia con la capacidad de la placa de identificación por la duración de una interrupción.

El factor de carga promedio de un generador de reserva crítico o de misión crítica no debe ser más del 85% de la clasificación de la placa de identificación con cargas variables. Un grupo electrógeno de emergencia de misión crítica puede funcionar durante un máximo de 500 horas por año.

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La demanda máxima típica es del 100% de la potencia de placa para un máximo del 5% del tiempo de operación. La clasificación de espera de misión crítica no es para uso en aplicaciones paralelas. En la Figura 2 se muestra un ejemplo de la capacidad crítica de una planta de  misión crítica.

planta electrica de mision critica CAT
Figura 2. Ejemplo planta de misión critica de 3MW

Por ejemplo, un grupo electrógeno con calificación crítica de reserva de 3 MW proporcionará energía durante la interrupción. Podría funcionar hasta 500 horas por año y deberá tener un factor de carga promedio de hasta 2.55 MW.

Standby  (Clasificación ISO 8528 y CAT):

En este tipo de plantas electricas, el grupo electrógeno es capaz de proporcionar energía a una carga variable durante un número ilimitado de horas por año.

Un grupo electrógeno con calificación Prime es capaz de proporcionar una potencia completa de lo que informa la placa de identificación por un período de tiempo, pero debe tener un factor de carga promedio de no más del 70% de la placa Prime.

Se permite una sobrecarga del diez por ciento para emergencias por un máximo de 1 hora en 12, y por no más de 25 horas por año. La clasificación máxima estándar es para uso en aplicaciones paralelas o aisladas.

Por ejemplo, una unidad clasificada de 2.7 MW puede proporcionar la potencia completa de la placa de identificación por una duración breve, pero debe tener una carga promedio máxima de 1.89 MW (sin incluir el tiempo de inactividad del grupo electrógeno por ISO8528-1). El grupo electrógeno también puede proporcionar 3 MW de potencia en emergencias como se definió anteriormente. Un ejemplo de la calificación Prime se muestra en la Figura 3.

Curva ejemplo planta electrica prime
Figura 3 – Ejemplo curva planta eléctrica de 2,7MW Prime

Un generador de clasificación Prime aplicado bajo las pautas de administración de carga permite que se use en paralelo. Un grupo generador con calificación Prime bajo las pautas de administración de carga puede funcionar por un máximo de 500 horas por año.

Este grupo de plantas eléctricas Prime tiene la misma calificación nominal que una unidad con calificación Prime, pero permite un factor de carga promedio de hasta 100%. La calificación Prime con directrices de administración de carga no permite una capacidad de sobrecarga del 10%. Por ejemplo, estas directrices establecen que una unidad de 2.7 MW (la misma calificación que la unidad Prime) puede ejecutarse a 2.7 MW durante un máximo de 500 horas.

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Prácticas de gestión de carga

Existen dos prácticas básicas de administración de carga: carga base y picos máximos. En la carga base, el grupo electrógeno funciona a una salida de kW fijo, y la red externa proporciona energía para cualquier pico por encima de ese nivel. En este escenario, el usuario final puede exportar energía ala red si se tiene más energía que las cargas de la instalación, y los acuerdos apropiados con la red exterior están bien realizados . Un ejemplo de carga base se muestra en la Figura 4.

exportar a la red externa
Figura 4

En el raspado máximo, la red externa proporciona una cantidad fija de kW y el usuario final despliega los generadores para recoger, o afinar, picos de demanda y cualquier otro requisito de carga sobre esa cantidad fija de carga. El ajuste máximo se puede usar en épocas del año cuando la red tiene una demanda superior a su capacidad. En este caso, la red proporciona incentivos a los propietarios de grupos electrógenos para que usen el ajuste pico para disminuir la demanda de carga de la red. Un ejemplo de ajuste pico se muestra en la Figura 5.

ajuste de la red para picos
Figura 5

Continuo (Clasificación ISO 8528 y CAT)

En esta clasificación, el grupo electrógeno puede proporcionar energía a una carga no variable durante un número ilimitado de horas por año.

La potencia de salida promedio del grupo electrógeno es del 70 al 100% de la placa. La clasificación está diseñada para proporcionar el 100% de la potencia de placa y para el 100% de las horas de funcionamiento. Las aplicaciones típicas de clasificación continua incluyen carga base en paralelo con las operaciones de red y cogeneración. Un ejemplo de un generador de potencia continua se muestra en la Tabla 6.

Generador con carga continua
Figura 6 – Ejemplo generador de 2,5MW

 

Generar para una industria y la red:

El uso inteligente de las clasificaciones también puede ayudar a los clientes a usar sistemas de energía con el propósito adicional de administrar la carga.

En algunas aplicaciones puede existir el deseo de utilizar generadores de respaldo para la gestión de carga para producir un retorno adicional de su inversión. Sin embargo, los grupos electrógenos nominales en espera (Standby) no están diseñados para funcionar en paralelo con la red.

Para realizar aplicaciones paralelas de red, es apropiado contar con una clasificación de prioridad con directrices de gestión de carga o una unidad con clasificación continua. Se requiere un dispositivo de conmutación en paralelo combinado con las unidades nominales con clasificación correcta cuando se trabaja bajo las pautas de administración de carga.

Los controles del interruptor proporcionan una mayor flexibilidad del sistema permitiendo que los grupos electrógenos operen en paralelo con la red. El switchgear puede controlar la carga en los grupos electrógenos y monitorear la energía suministrada por la red. Esto asegura que los grupos electrógenos proporcionen la carga adecuada y no estén operando fuera de sus pautas de clasificación.

Independientemente de la aplicación, las clasificaciones del grupo electrógeno ayudan a garantizar que las necesidades de energía de los clientes se cumplan y que el equipo generador esté protegido contra el desgaste prematuro. Elegir la calificación correcta significa hacer las correlaciones adecuadas entre las horas de funcionamiento, la carga pico y la carga promedio. La calificación adecuada significa que el cliente recibe la combinación óptima de costo instalado y costo de propiedad a largo plazo.

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