¿Cómo calcular el tamaño correcto de generador para aplicaciones domésticas y comerciales?
Un generador es una alternativa adecuada para proporcionar energía eléctrica donde y cuando la necesite en caso de corte de energía y cortes de energía de emergencia, apagones, sitios de construcción, campamentos, aplicaciones al aire libre y vehículos recreativos (RV), etc.
Se puede conectar un generador al panel de servicio principal mediante ATS (interruptor de transferencia automática). Puede hacerlo obteniendo un permiso de construcción con la ayuda de un electricista calificado y con licencia. Hay varios generadores disponibles para porciones pequeñas, medianas y grandes. El tipo de generador (como portátil, de respaldo, de reserva para el hogar o comercial) depende de los requisitos de carga y las aplicaciones.
En la siguiente publicación, mostraremos cómo encontrar el tamaño adecuado de generador para aplicaciones domésticas para diferentes escenarios, como circuitos completos o seleccionados y tipos de cargas, etc.
¿Cuánto tamaño de generador portátil necesito para aplicaciones domésticas?
Generalmente, se prefiere un generador portátil para puntos de carga pequeños y seleccionados en una casa. No importa si opta por circuitos seleccionados o cargas completas conectadas al panel principal, tendrá que encontrar la potencia nominal de todos los electrodomésticos y sumarlas para obtener el valor estimado del generador en kW.
Tenga en cuenta que la mayoría de los electrodomésticos, como los circuitos de iluminación general, son cargas resistivas y puede agregar el valor exacto de este tipo de cargas. En el caso de cargas inductivas elevadas (como compresores, cocinas eléctricas, acondicionadores de aire, etc.), la corriente de arranque y la potencia son mayores que los amperios y la potencia de funcionamiento. No te preocupes, lo haremos en el siguiente ejemplo resuelto.
Tenga en cuenta que los alternadores y generadores siempre están clasificados en kVA (kilovoltiamperios), pero en nuestros ejemplos, expresaremos la clasificación del generador en kW (kilovatios), ya que lo usamos en el lado de carga donde se encuentran la mayoría de los electrodomésticos. están clasificados en vatios.
Para conocer la potencia nominal de un dispositivo, simplemente consulte los datos de la placa impresa en él. Si no está disponible, puede multiplicar el voltaje por el amperaje para obtener el valor de potencia. Por ejemplo, la potencia nominal de un ventilador de 120 V y 0,8 A es 96 W, es decir (120 voltios x 0,8 amperios = 96 vatios).
En resumen, puede utilizar la siguiente fórmula para calcular la potencia nominal de un electrodoméstico.
P = VxI
Dónde:
En palabras simples,
Potencia en vatios = voltaje en voltios x corriente en amperios
Vatios = Voltios x Amperios
VA o W es la unidad básica de energía eléctrica. Para valores más altos, utilizamos k (kilo), por ejemplo, 1000W = 1kW. Simplemente puede encontrar el W de A y viceversa usando la Calculadora de vatios a amperios y la Calculadora de amperios a vatios respectivamente.
Artículos Relacionados:
Dimensionamiento de un generador portátil
Ahora veamos un ejemplo resuelto sobre cómo dimensionar un generador portátil según nuestras necesidades.
Ejemplo:
¿Cuál es el tamaño adecuado de generador portátil para los siguientes electrodomésticos?
Carga pequeña
- 4 No de ventiladores cada uno de 80W = 320W
- 4 No de luces LED cada una de 25W = 100W
- 2 No de TV LCD cada uno de 120W = 240W
- 1 Número de portátiles con 110 W = 110 W
- 2 No. de cargador de teléfono cada uno de 25W = 50W
- Lavavajillas: 120V x 8A = 1200 VA = 0,96 kW
- Eliminación de basura = 120V x 6A = 960VA = 0,72 kW
- Otra carga general de pequeños electrodomésticos = 1,5 kW
Carga pequeña total = 320 W + 100 W + 240 W + 110 W + 50 W + 960 W + 720 W + 1,5 kW
Carga pequeña total = 4 kW
Carga grande
- Aire acondicionado: 240 V x 15 A = 3,6 kW
- Autonomía eléctrica: 240V x 25A = 6 kW
- Calentador eléctrico: 240V x 30A = 7,2 kW
- Secadora de ropa: 240V x 10A = 2,4 kW
- Compresor de aire de 1 HP (746 W) (motor tipo L) = 120 V x 5 A x6* = 3,6 kilovatios
- Sierra circular (motor universal tipo G) = 120 V x 5 A x3* = 1,8 kilovatios
Habrás notado que nos hemos multiplicado x6 y x3 con motor tipo L de 1HP y motor universal tipo G. Esto se debe a que este tipo de motor toma corrientes de arranque iniciales muy altas y funciona suavemente con una corriente de carga normal cuando alcanza la velocidad de funcionamiento.
Además, debemos tener en cuenta el factor de demanda ya que sabemos que no todos los electrodomésticos funcionarán a la vez de forma continua. Por ejemplo, la calefacción y el aire acondicionado no funcionarán al mismo tiempo. En este caso, contaremos el electrodoméstico de mayor potencia (el calentador eléctrico en nuestro caso, ya que su potencia nominal (7,2 kW) es mayor que la del aire acondicionado, que es de 6 kW). (Artículo 220.82(C) del NEC®). Y el factor de demanda permitido para un calentador eléctrico de 7,2 kW es 5,76 kW (Tabla NEC 220.55). La cocina eléctrica está excluida ya que funciona solo por un corto período de tiempo.
Factor de demanda para carga pequeña
- Autonomía eléctrica: = 3,6 kW
- Calentador eléctrico: = 5,76 kW ahora (después del factor de demanda 7,2 kW)
- Secadora de ropa: = 2,4 kW
- Compresor de aire de 1 HP (746 W) (motor tipo L) = 120 V x 5 A x6* = 3,6 kilovatios
- Sierra circular (motor universal tipo G) = 120 V x 5 A x3* = 1,8 kilovatios
Carga grande total después del factor de demanda = 3,6 kW + 5,76 kW + 2,4 kW + 3,6 kW + 1,8 kW = 17,16 kilovatios.
Del mismo modo, nadie utiliza toda la carga eléctrica conectada a la vez, como ventiladores, puntos de iluminación, secadores de pelo, lavadoras, cocinas eléctricas, etc. Según (NEC Table 220.42), los primeros 3 kVA o kW deben tener una potencia nominal del 100 % mientras que los restantes La carga se puede clasificar con un factor de demanda del 35%.
Factor de demanda para carga pequeña
Carga pequeña total = 4 kW
- Los primeros 3 kW al 100% = 3 kW
- 1 kW restante (4 kW – 3 kW) al 35% = 350 W
Carga pequeña total después del factor de demanda = 3 kW + 350 W = 3,35 kilovatios.
Ahora la carga total en vatios (carga pequeña + carga grande) = 17,16 kilovatios + 3,35 kilovatios = 20,51 kilovatios
20% de expansión futura
Finalmente, agregue una carga de expansión futura del 20 al 25% al valor calculado. De esta manera, en el futuro podrá conectar sin problemas una carga adicional al generador. Además, esta capacidad extra grande manejará fácilmente los picos de voltaje y transitorios, etc. Además, ampliará la vida útil del generador, ya que hacer funcionar un generador al 100 % de la carga nominal de forma continua acortará la vida útil del generador.
En resumen, agregando un 20 % de capacidad de potencia adicional al generador nominal:
- Puede agregar carga adicional en el futuro sin afectar la eficiencia del generador.
- Manejará fácilmente el voltaje transitorio y los picos repentinos de carga durante la operación.
- Esto reducirá el ruido no deseado del generador.
- Ampliará la esperanza de vida del generador, ya que hacer funcionar el generador al 100% de la carga nominal simultáneamente reducirá la vida útil del generador.
Al hacerlo, el 20 % de potencia adicional del valor total calculado de 20,51 kW
20,51kW + 20% = 4,1kW
Ahora el tamaño total requerido del generador sería:
20,51 kW + 4,1 kW
Tamaño requerido del generador: 24,61 kW.
El siguiente tamaño de generador disponible y adecuado es 25 kilovatios.
Artículos Relacionados:
Dimensionamiento de un generador comercial para energía de reserva y de respaldo
Un generador portátil, también conocido como grupo electrógeno de emergencia, como su nombre indica, proporciona energía cuando y donde sea necesaria en caso de un apagón de emergencia. Por otro lado, los generadores de respaldo y de reserva siempre están conectados al panel principal a través de interruptores ATS y circuitos electrónicos automáticos donde restauran automáticamente la energía eléctrica en cuestión de segundos cuando la energía principal no está disponible de los proveedores de servicios de energía eléctrica debido a múltiples razones.
Los generadores comerciales se utilizan para aplicaciones a gran escala y lugares donde la empresa opera las 24 horas del día, como centros turísticos, restaurantes y establecimientos minoristas, estaciones de servicio, institutos bancarios y financieros, seguridad y hospitales, plantas de fabricación, etc.
Tenga en cuenta que los generadores de respaldo comerciales a gran escala requieren un plan de diseño e instalación adecuado y el cumplimiento de los requisitos del Código Eléctrico Nacional (NEC) (700, 701, 702 y 708). Como las aplicaciones y operaciones de los mismos dispositivos son diferentes para diferentes usuarios y clientes, dependiendo de los requisitos del sistema, un generador de energía de respaldo comercial se puede dimensionar utilizando los siguientes métodos.
Medición de capacidad en kW a plena carga
Este es un método basado en cálculos bastante simple. Simplemente elija un amperímetro (o un amperímetro de pinza) y mida la corriente de carga completa en amperios de cada tramo (el servicio eléctrico que ingresa al panel principal) durante el uso pico. Simplemente agregue los tres valores para obtener el amperaje total para el instalación de servicio.
Si el sistema de cableado es trifásico, simplemente divida el total de amperios medidos entre 3. De lo contrario, divida los amperios medidos entre 2 para monofásico. Ahora, multiplique los amperios resultantes por la tensión de alimentación (por ejemplo, 120 V, 230 V o 240 V, etc.). De esta manera, obtendrá la potencia nominal requerida por la instalación. Ahora, divida por 1000 para obtener el tamaño del generador en kW. Finalmente, agregue un 20 % de capacidad de potencia adicional al valor calculado. Este es el tamaño estimado y necesario del generador requerido para la instalación deseada.
Calcule la capacidad requerida del generador tomando mediciones de corriente a plena carga durante el uso pico en el panel de servicio. Utilice un amperímetro de pinza en cada tramo del servicio eléctrico y sume las medidas. Esto proporciona el total de amperios utilizados por la instalación.
Ejemplo:
¿Qué tamaño de generador comercial necesito en el siguiente escenario?
Panel de servicio, monofásico, 240 V
- Amp en la pierna 1 = 175A
- Amp en la pierna 2 = 165A
Solución:
Simplemente suma los dos valores y divide por 2.
175A + 165A = 340A
340A ÷ 2 = 170A.
Como el voltaje de servicio es monofásico, es decir, 240 V (US-NEC), simplemente multiplique el valor promedio de la corriente medida.
170A x 240V = 40.800W
Simplemente divida entre 1000 para obtener la potencia nominal en kW.
40.800 W ÷ 1000 = 40,8 kW.
Ahora agregue el 20% de capacidad adicional para carga futura.
40,8 kilovatios + 20% = 8,16 kilovatios.
Ahora agregue la potencia nominal calculada más la carga de expansión futura de 8,16 kW.
40,8 kilovatios + 8,16 kilovatios = 48,96 kilovatios
El próximo disponible El generador comercial del tamaño correcto es de 50 kW.. Siga los artículos de NEC (700, 701, 702 y 708) mientras calcula los kW de carga completa para dimensionar un generador comercial.
Capacidad de carga total desde la utilidad
Esta es la forma más sencilla de encontrar el tamaño de los generadores comerciales, especialmente para empresas que operan las 24 horas del día. Para ello, basta con evaluar y analizar la factura de servicios públicos de los proveedores de energía. Puede encontrar el factor de demanda máxima y el uso de energía en forma mensual y anual. Simplemente elija el valor de demanda máxima más alto en kW y agregue un 20 % como capacidad adicional para carga futura. Este es el valor estimado de la potencia nominal en kW del generador requerido.
Capacidad de kW de carga completa del motor extensivo
En este método, seleccione el tamaño de motor más grande entre otros que frecuentemente están encendidos y apagados para diferentes aplicaciones. Puede multiplicar el amperaje de este motor grande por su voltaje nominal para determinar el vataje nominal.
Ahora haga lo mismo, por ejemplo, encuentre la potencia nominal de motores pequeños y cargas no motorizadas y súmelas todas. Finalmente, agregue una capacidad de expansión futura del 20% al valor calculado como se muestra en el primer ejemplo. Divida el valor calculado por 1000 para obtener la potencia nominal en kW del generador. Así dimensionan un generador comercial utilizando toda la capacidad de carga de un motor extenso.
Medición del pie cuadrado
Este método se utiliza comúnmente en aplicaciones minoristas para dimensionar un generador comercial.
En este método, agregan 10 vatios por pie cuadrado para aplicaciones minoristas y 5 vatios por pie cuadrado para otras aplicaciones generales y comerciales. Por ejemplo, para determinar el tamaño del generador:
- Aplicaciones minoristas = 75 kW + 10 W por pie2
- Otras aplicaciones generales = 75 kW + 5 W por pie2
Artículos Relacionados:
