¿Cuántos generadores de kVA se requieren para un motor de 7,5 hp? Una guía de tallas completa

Si está intentando calcular cuántos kVA necesita un generador para hacer funcionar un motor de 7,5 hp, probablemente ya habrá notado que Internet ofrece media docena de respuestas diferentes. Un hilo del foro dice 20 kVA. El gráfico de un proveedor de bombas dice 3 kVA por caballo de fuerza, lo que equivale a 22,5 kVA. Alguien más jura que su equipo de 10 kVA arranca un motor similar sin problemas. Todas esas respuestas pueden ser ciertas al mismo tiempo, porque los caballos de fuerza del motor son sólo una de las entradas. Lo que realmente decide la respuesta es cómo arranca el motor y qué más extrae energía del aparato.

Para un motor trifásico estándar de 7,5 hp (5,5 kW) arrancado directamente en línea, el rango práctico es de aproximadamente 20 a 25 kVA. Agregue un arrancador suave o un variador de frecuencia y de 10 a 15 kVA pueden ser suficientes. El resto de este artículo explica de dónde provienen esos números, para que pueda compararlos con la placa de identificación de su propio motor en lugar de confiar en una regla general escrita para la máquina de otra persona.

La respuesta corta: alrededor de 20 a 25 kVA para arranque directo en línea

La mayoría de las tablas de tallas, incluidas las que nuestros propios ingenieros utilizan cuando cotizan, se basan en tres relaciones simples:

• Carga de funcionamiento: un motor de inducción trifásico consume aproximadamente 1 kVA por caballo de fuerza una vez que alcanza la velocidad máxima, por lo que un motor de 7,5 hp necesita entre 7,5 y 8 kVA simplemente para seguir girando.
• Sobretensión de arranque: un motor arrancado directamente en línea consume de seis a ocho veces su corriente de carga plena durante uno o dos segundos, razón por la cual la cifra de planificación ampliamente utilizada es de aproximadamente 3 kVA por caballo de fuerza, o 22,5 kVA en este caso.
• Espacio libre: un generador diésel funciona mejor entre el 60% y el 80% de su capacidad nominal, por lo que un conjunto de 20 a 25 kVA transporta cómodamente una carga de funcionamiento de 8 kVA y todavía tiene algún lugar adonde ir cuando el motor se reinicia.

Ésa es la respuesta completa en miniatura. La siguiente sección muestra la aritmética detrás de esto, y las secciones siguientes cubren las situaciones en las que 20 kVA es demasiado pequeño o cómodamente sobredimensionado.

Trabajar con los números paso a paso

Paso 1: caballos de fuerza a kilovatios

Un caballo de fuerza mecánico equivale a 0,746 kW, por lo que un motor de 7,5 hp entrega 5,6 kW de potencia mecánica en el eje. Esa es la energía que sale del motor, no la energía eléctrica que el generador tiene que suministrar.

Paso 2: Potencia del eje a kVA eléctricos

Un motor de inducción trifásico estándar convierte la electricidad en potencia del eje con una eficiencia aproximada del 85% al 90%. Dividiendo 5,6 kW por 0,87 se obtienen aproximadamente 6,4 kW de entrada eléctrica a plena carga. El factor de potencia a plena carga suele ser cercano a 0,8, por lo que:

6,4 kW divididos por 0,8 equivalen aproximadamente a 8 kVA

Esa es la demanda constante y vale la pena recordarla porque es la cifra que mantiene vivo el equipo durante un largo turno de trabajo. Tanto la eficiencia como el factor de potencia disminuyen cuando un motor tiene una carga ligera, por lo que un motor en ralentí a media carga consume proporcionalmente más corriente de lo que sugeriría un cálculo en línea recta.

Paso 3: Agregar la oleada inicial

Al empezar es donde ocurre la verdadera decisión sobre el tamaño. Un motor de 7,5 CV arrancado directamente en línea demanda de seis a ocho veces su corriente de carga plena durante una fracción de segundo mientras el rotor acelera. Un grupo electrógeno diésel puede suministrar aproximadamente entre dos y media y tres veces su corriente nominal durante unos segundos antes de que el voltaje caiga, limitado por la reactancia del alternador y por la rapidez con la que el motor acepta una carga repentina. Trabajando hacia atrás desde una demanda de funcionamiento de 8 kVA, el conjunto recomendado llega a alrededor de 24 kVA, que es exactamente donde también llega la regla general de 3 kVA por caballo de fuerza.

Tamaño recomendado del generador por método de inicio

Por qué el método de arranque es más importante que la potencia del motor

La tabla anterior ilustra un punto que sorprende a muchos compradores primerizos: un mismo motor de 7,5 CV puede necesitar un grupo de 25 kVA o uno de 10 kVA, dependiendo totalmente del motor de arranque que lleva atornillado. Los arrancadores estrella-triángulo y suaves aumentan la corriente gradualmente, por lo que el generador nunca ve la irrupción completa. Un variador de frecuencia va aún más lejos y limita la corriente a poco más que el valor de funcionamiento, aunque introduce armónicos, razón por la cual una instalación VFD se combina mejor con un alternador bobinado para esa tarea.

Si no tiene datos de la placa de identificación a mano, existe un atajo útil. Pregunte por la corriente del rotor bloqueado del motor, multiplíquela por el voltaje de línea y por la raíz cuadrada de tres para un motor trifásico, y tendrá los kVA iniciales que el generador debe suministrar durante uno o dos segundos.

¿Qué más cambia la respuesta?

Altitud y temperatura ambiente

Las clasificaciones de los generadores se cotizan en condiciones de referencia, generalmente 40 grados Celsius ambiente y hasta 1000 metros sobre el nivel del mar. Un equipo instalado en una sala de máquinas caliente o a 2000 metros pierde capacidad. Como guía aproximada, espere alrededor del 1% de pérdida por cada 100 metros de altitud y un pequeño porcentaje por cada 5 grados por encima de la referencia, por lo que un equipo de 20 kVA que funcione en esas condiciones puede que sólo se comporte como un equipo de 17 o 18 kVA.

Otros equipos en el mismo generador

El motor rara vez está solo. Las luces, un pequeño compresor, un equipo de soldadura, un transportador o una bomba de transferencia se suman a la carga en funcionamiento, y cada uno de ellos puede generar su propio impulso de arranque. Sume los kVA en funcionamiento de todo lo que probablemente funcione a la vez, luego verifique que el arranque de motor más grande no empuje al conjunto más allá de su capacidad de corta duración. Si dos motores pueden arrancar juntos, el tamaño de ambas sobretensiones ocurre al mismo tiempo.

Los motores monofásicos se comportan de manera diferente

Un motor monofásico de 7,5 hp que funciona con 230 V consume aproximadamente de 30 a 35 A, y su factor de potencia es menor, a menudo entre 0,6 y 0,7, con menor eficiencia también. El efecto práctico es que un motor monofásico puede necesitar entre 1,3 y 1,5 veces la capacidad del generador de una máquina trifásica equivalente, lo que eleva la recomendación hacia 30 kVA o más. Cuando la elección aún está abierta, un motor trifásico es casi siempre la carga más fácil de alimentar.

Elegir el tipo correcto de grupo electrógeno

Conjuntos de marco abierto

Para una instalación fija en un taller o sala de máquinas, donde el motor pertenece a una máquina permanente y el ruido no es un factor decisivo, un conjunto de marco abierto le brinda el mayor generador por su dinero y el acceso más fácil para el mantenimiento de rutina.

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Conjuntos de tipos silenciosos

Cuando el motor funciona cerca de casas, oficinas, un hotel o una clínica, el recinto es lo que mantiene la instalación aceptable. Una cubierta silenciosa también protege el equipo del polvo y la lluvia, lo que prolonga los intervalos de servicio en sitios al aire libre.

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Cuando el motor se mueve

Se desplazan unos motores de 7,5 hp: una bomba de sitio, un transportador temporal, un equipo que se mueve entre patios. En esa situación, un conjunto silencioso móvil en un remolque es más fácil de justificar que una instalación fija, y puede reposicionarse a medida que el trabajo se mueve en lugar de volver a cablearlo cada vez.

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Errores de tamaño comunes que vemos

1. Dimensionamiento basándose únicamente en la carga en funcionamiento. El conjunto arranca el motor sólo una vez por turno, pero tiene que sobrevivir a ese momento cada vez que se enciende el motor.
2. Haciendo caso omiso del motor de arranque. Una cita que nunca menciona el método de inicio es una cita incompleta.
3. Olvidándose de la reducción de potencia por calor y altitud, que silenciosamente elimina capacidad de un equipo que parece tener el tamaño correcto en papel.
4. Sobredimensionado por precaución. Un equipo de 100 kVA que transporta una carga de 8 kVA quema combustible de manera ineficiente y puede sufrir apilamiento húmedo, donde el combustible no quemado se acumula en el escape.
5. Pasando por alto el reinicio automático. Muchas máquinas se reinician solas después de un corte de energía, por lo que el generador tiene que soportar esa sobretensión repetidamente, no solo una vez.

Obtener el número adecuado para su instalación

Si puede darle a un proveedor cuatro datos: la clasificación de la placa de identificación del motor, su corriente de carga completa, el método de arranque y qué más funcionará con el mismo generador, podrán dimensionar el conjunto correctamente en lugar de adivinar. Esas son casi siempre las primeras cuatro preguntas que hacen nuestros ingenieros y, después de 26 años de construir y configurar grupos electrógenos diésel, se han convertido en un filtro confiable para obtener la respuesta correcta la primera vez. Si desea resolver la aritmética usted mismo, nuestro Guía paso a paso para dimensionar un generador diésel. cubre el método completo, incluido cómo convertir los datos de la placa de identificación en kVA iniciales.

Para la mayoría de los motores de 7,5 hp que arrancan directamente en línea, un generador diésel de 20 a 25 kVA es la respuesta honesta: lo suficientemente grande como para absorber el impulso de arranque, lo suficientemente pequeño para funcionar de manera eficiente una vez que el motor alcanza la velocidad. Si su motor utiliza un arrancador suave o un variador, puede mirar más abajo con seguridad. Si es monofásico, está instalado en altitud o comparte el conjunto con otros equipos, planifique a mayor escala y deje que la decisión final siga la corriente de arranque real en lugar de la cifra de caballos de fuerza en la placa.