Pautas de diseño e instalación de un generador electrico

El artículo 445 del Código Eléctrico Nacional (NEC) proporciona los requisitos de instalación eléctrica que se aplican específicamente a los generadores.

Un generador es básicamente un motor que es impulsado por una fuerza motriz para producir electricidad en lugar de ser impulsado por electricidad para producir fuerza motriz.

El NEC proporciona los requisitos para motores en el art. 430, que es el artículo más largo en el libro. Por el contrario, el art. 445 es solo un poco más que una sola página. Sin embargo, el art. 445 se refiere al art. 430 en varios lugares.

El Artículo 445 supone que usted comprende las complejidades de la instalación del generador. Se aplica a todos los generadores, pero existen grandes diferencias entre un pequeño generador residencial de 5 kW y un gran generador diesel que proporciona energía de respaldo a un centro de datos.

También hay una gran diferencia entre un generador de respaldo (aumenta lentamente, funciona durante mucho tiempo) y un generador de emergencia (alcanza la velocidad de funcionamiento rápidamente, no puede funcionar durante mucho tiempo). El artículo 445 no aborda estas diferencias.

El artículo 445 tampoco presenta requisitos para dimensionar un generador. Esta es una decisión de ingeniería.

En el extremo simple, en un generador residencial, el propietario simplemente no quiere que toda la carne en el congelador se eche a perder si se corta la corriente.

Para una gran situación crítica de tiempo de actividad, puede estar dimensionando un banco de generadores de respaldo con un factor de redundancia (p. Ej., N + 1). También puede acomodar otros factores, como los esquemas de deslastre de carga, o dimensionar diferentes tipos de generadores para diferentes tipos de usos.

Ubicación del generador o grupo electrógeno:

El artículo 445 no se refiere a la ubicación de un generador, pero sí dice que todos los generadores deben cumplir los requisitos para motores en 430.14 [445.10], y estos están relacionados con la ubicación.

Obviamente, quiere que el generador tenga una buena protección contra los elementos y daños mecánicos. Pero debe asegurarse de que tenga la ventilación adecuada y que sea fácilmente accesible para el mantenimiento.

Para instalaciones pequeñas, establecer correctamente lo «adecuado» y lo «fácil» es una cuestión de sentido común. Pero con las instalaciones que son grandes o de misión crítica, puede aplicarse cualquiera de los diversos estándares de la industria.

En instalaciones pequeñas, especialmente residenciales, otro factor de ubicación a considerar es la proximidad a la entrada del servicio. Ubicarlo cerca de la entrada de servicio tiene ventajas para la transferencia de energía y para la conexión a tierra de la red eléctrica. Si coloca el generador al aire libre en una plataforma, tenga en cuenta las bermas, los huecos y otras características del paisaje que dirigen el agua.

En instalaciones grandes, ubicar los generadores de energía de emergencia lejos de la entrada de servicio reduce el riesgo de que un solo evento (Daño) elimine tanto la energía primaria como la de emergencia. También debe considerar la entrega de combustible, la ubicación del tanque, los problemas de mantenimiento de combustible y otros factores que complican la decisión de la ubicación.

El ruido también puede afectar la ubicación. Los grandes generadores industriales a menudo vienen diseñados con características de reducción de ruido. Una limitación es encontrar suficiente espacio para el area que requiere la insonorizacion y las entradas de acceso necesarias.

Para aplicaciones residenciales, evite instalar el generador en el costado de la casa que da al dormitorio de un vecino. Cuando esto no sea práctico, colóquelo en un recinto adecuado (y adecuadamente ventilado). La ventilación debe ser operable (o, si es pasiva, funcional) en clima extremo.

Clasificación de un generador eléctrico:

El 2014 NEC introduce nuevos requisitos de marcado para generadores. Agrega dos párrafos al párrafo único que estaba en el NEC 2011, además agrega requisitos a ese primer párrafo.

Si bien es cierto que estos requisitos pertenecen al fabricante y no al instalador, el objetivo es proporcionar al instalador información útil. Ahora, por ejemplo, el generador se marcará para mostrar si el generador neutro está unido al bastidor [445.11].

Se aplica un conjunto completamente nuevo de requisitos de marcado a los generadores de 15kW o mayores:

• Factor de potencia.
• Impedancias subtransitorias y transitorias.
•  Clase de sistema de aislamiento.
• Calificación de tiempo.

Protección contra la sobretensión:

Se aplican algunos detalles, dependiendo de cuál de las configuraciones enumeradas se tiene [445.12]:

A) Generadores de voltaje constante . Excepto por los excitadores de generadores de AC, protéjalos por diseño inherente, interruptores automáticos, fusibles, relés de protección u otros medios identificados y adecuados.

B) Generadores DC de dos hilos . Estos pueden tener protección de sobreintensidad en un conductor si el dispositivo de protección contra sobrecorriente (OCPD) es accionado por la corriente completa generada (que no sea la corriente de campo de derivación). El OCPD no puede abrir el campo de derivación.

C) 65 V o menos . Si es conducido por un motor individual, se considera protegido por el OCPD del motor, pero solo si el OCPD opera cuando el generador no está entregando más del 150% de su corriente nominal de carga completa.

D) Generadores de CC de dos hilos utilizados con conjuntos equilibradores y sistemas de 3 hilos . El OCPD debe desconectar el sistema de 3 hilos en caso de tensión o corrientes desbalanceadas.

E) Generadores de CC a tres hilos . Instale un OCPD en cada conductor de la armadura, conectado de modo que sea accionado por la corriente completa de la armadura.

Amperaje del conductor:

La subsección 445.13 tiene cuatro requisitos:

1) Los conductores que van desde los terminales del generador hasta el primer dispositivo de distribución (que contiene OCPD) deben tener una ampacidad de al menos 115% la de la clasificación actual de la placa de identificación del generador.

2) Puede diseñar el neutro por medio de la sección 220.61.

3) Los conductores que deben llevar fallas a tierra no pueden ser más pequeños de lo requerido por 250.30 (A).

4) Si los conductores neutros de los generadores de CC deben llevar fallas a tierra, entonces deben ser al menos el tamaño mínimo requerido del conductor más grande.

Al pasar esos conductores a través de las aberturas de la caja, asegúrese de usar bujes que protejan los conductores de la abrasión. Con los grupos electrógeno, hay una precaución adicional. Si hay aceite o grasa presente, use bujes que puedan tolerar la exposición al aceite [445.16]. El aceite degrada el caucho, por lo que los casquillos que contienen caucho no son adecuados.

Protección:

La protección contra el contacto accidental con partes activas es un requisito de la NEC [445.14]. Típicamente, los generadores pequeños tienen protección incorporada contra el contacto accidental. Tenga cuidado al quitar y reemplazar las cubiertas para que deje intacta esta protección. En instalaciones más grandes, como aquellas que proporcionan energía para un hospital o un centro de datos, el generador y los controles generalmente se especifican como un paquete. Tenga cuidado de que las modificaciones en el sitio durante la instalación no expongan las partes vivas y dejen las protecciones intactas. No dejes esto al azar; incluya una inspección para esto en su lista de verificación previa al inicio.

Terminales en las Carcasas

Para los generadores que funcionan a 600 V o menos, los alojamientos de los terminales deben cumplir con 430.12. Las subsecciones (B) a (D) de esta sección se refieren a los requisitos mínimos de espacio y se refieren a las Tablas 430.12 (B), 430.12 (C) (1) y 430.12 (C) (2). La subsección (A) requiere que las carcasas sean de metal. La subsección (E) requiere que proporcione un medio para conectar una terminación del conductor de tierra del equipo.

Desconector:

Debe proporcionar una desconexión que se pueda bloquear con llave. Tiene que desconectar el generador, todos los dispositivos de protección y los aparatos de control suministrados por el generador [445.18]. Pero no tiene que hacer esto si se cumplen las dos condiciones siguientes:

• El generador está dispuesto para operar en paralelo, y

• Los medios de accionamiento para el generador se pueden apagar fácilmente.

Nuevo con el 2014 NEC es la elaboración de ese segundo requisito. Los medios de conducción deben poder bloquearse en la posición DESACTIVADA por cada 110.25 y no pueden reiniciarse. También es nuevo con el NEC 2014, no tiene que proporcionar esta desconexión si el generador es un generador portátil conectado por cable y enchufe.

Generadores que suministran cargas múltiples:

El NEC 2011 aprobó un requisito previo de NEC con respecto a cargas múltiples [445.19]. Básicamente, dio permiso para suministrar una centralita con secciones separadas o recintos individuales con protección contra sobrecorriente derivada de un único alimentador. El 2014 NEC derrogo esto en Sec. 445.19 por completo.

GFCI:

En el NEC de 2011, la subsección 445.19 fue la última subsección y último requisito en el art. 445. El NEC 2014 agrega 445.20 en su lugar, pero esto solo se aplica a los receptáculos en generadores portátiles de 15kW o menores. Típicamente, estos están montados en el carro, y no hay cableado para que lo haga el electricista. Este requisito está dirigido a los fabricantes.

Lea el Capítulo 7 primero:

Para asegurarse de que la instalación de su generador sea exitosa, no comience con el art. 445. Por ejemplo, suponga que su generador suministra energía al cableado de las instalaciones en caso de que falle la energía eléctrica. En ese caso, el sistema generador debe configurarse para que no pueda retroalimentar la red.

Entonces, ¿dónde encuentras este requisito de cambio de transferencia? Eso sería en el Arte. 705 [Fuentes de producción de energía eléctrica interconectadas]. Debe revisar varios Artículos del Capítulo 7 incluso antes de mirar el Art.445.

Necesita saber si su generador es para un sistema de emergencia [Art. 700], sistema de reserva legalmente requerido [Art. 701], o sistema de reserva opcional [Art. 702].

El modelo de generador que seleccione dependerá de si necesita un generador de emergencia de arranque rápido pero de funcionamiento breve (para transportar suplir la carga de la UPS después de un corto tiempo) o un generador de respaldo de arranque lento pero de funcionamiento prolongado. Una instalación crítica puede tener ambas.