Generadores de gas natural versus generadores diésel para fabricación: costo real, carga y confiabilidad

Para una planta de fabricación, la verdadera pregunta no es qué combustible suena mejor en el folleto de un producto. La pregunta es qué generador mantendrá la producción en funcionamiento cuando falle la red, cuando un proceso requiera energía continua o cuando un corte de servicio se convierta en un evento de varias horas. En la mayoría de los casos, la respuesta depende de tres variables: con qué frecuencia funciona el generador, qué tan rápido cambia la carga y qué suministro de combustible está físicamente disponible en el sitio. Un grupo electrógeno diésel suele ser la opción más segura como respaldo de carga variable y de reserva. Un grupo electrógeno de gas natural puede ser la mejor opción para la generación de carga base continua cuando hay disponible una línea de gas de servicios públicos y las emisiones al aire son parte del permiso del sitio.

Este artículo está escrito para ingenieros de planta, administradores de instalaciones y compradores de proyectos que necesitan comparar las dos opciones teniendo en cuenta las condiciones de fabricación del mundo real. El objetivo no es coronar a un ganador universal. El objetivo es brindarle un marco de decisión que reduzca el riesgo de adquisiciones, evite costosos desajustes de combustible y lo ayude a hablar con un proveedor de generadores con confianza. Muchas instalaciones de fabricación terminan seleccionando diésel porque es más fácil de justificar para la energía de emergencia. Pero si su línea de producción funciona las 24 horas del día y su suministro de gas es confiable, el gas natural puede producir un costo menor por kilovatio-hora durante la vida útil del activo. La elección no se trata de preferencia de combustible; se trata de hacer coincidir el generador con su perfil de producción, las limitaciones del sitio y el presupuesto de mantenimiento a largo plazo.

La decisión comienza con su perfil de carga, no con la etiqueta de combustible

Las cargas de fabricación no son uniformes. Un taller de estampado de metales puede tener algunas máquinas prensadoras grandes que arrancan y detienen en ciclos. Una planta procesadora de alimentos puede hacer funcionar refrigeración, bombas y transportadores de manera constante durante horas. Una planta química puede tener motores críticos que nunca deben perder potencia, ni siquiera durante unos pocos ciclos. Los generadores de diésel y gas natural funcionan de manera diferente según estos patrones de carga.

Los motores diésel se utilizan en aplicaciones donde se produce una carga de bloques agresiva. Cuando arranca un motor grande, el generador debe mantener el voltaje y la frecuencia dentro de límites aceptables. Los grupos electrógenos diésel suelen ser capaces de aceptar un alto porcentaje de carga nominal en un solo paso. Para aplicaciones industriales, un generador diésel puede manejar cambios repentinos de carga con menos caída de voltaje y una recuperación de frecuencia más rápida. El diseño mecánico de un motor diésel y su sistema de aire turboalimentado proporciona una respuesta más directa a aumentos repentinos en la demanda de par.

Los generadores de gas natural, especialmente los motores de gas industrial de combustión pobre, a menudo tienen una aceptación de carga de bloque menos agresiva. Un motor de gasolina puede requerir una secuencia de carga por etapas para permitir que se ajuste la relación aire-combustible. Si su proceso de fabricación tiene grandes motores de inducción que arrancan simultáneamente, es posible que sea necesario sobredimensionar el generador de gas o combinarlo con un estudio de arranque del motor. Eso cambia el costo de capital y puede socavar el ahorro de combustible.

Esta es la razón por la que el perfil de carga debe anteponerse a la economía del combustible. Si tiene una carga base larga y constante, el gas natural puede ofrecer una eficiencia excelente y un costo operativo más bajo. Si tiene un generador de respaldo que funcionará de 50 a 100 horas por año como respaldo de emergencia, el diésel sigue siendo la opción más práctica y de menor costo. El generador debe adaptarse a la carga real cada vez, y la elección del combustible es sólo una parte de ese proceso de adaptación.

Qué funcionan bien los generadores diésel en un entorno de fabricación

Los generadores diésel tienen una larga historia en la energía industrial. El principio es sencillo: el combustible diésel tiene una alta densidad energética, es fácil de almacenar in situ y ofrece una fuerte aceleración desde vacío hasta con carga completa. Para la fabricación, estos no son sólo detalles técnicos; afectan directamente si una planta puede recuperarse de una interrupción del servicio público sin perder producto, dañar el equipo o retrasar los envíos.

Una de las ventajas más importantes del diésel es la independencia del combustible. Un generador diésel sólo necesita un depósito de combustible, una bomba de trasvase y un contrato de suministro. El combustible puede entregarse en camión y almacenarse en un tanque delimitado. No hay dependencia de una tubería que pueda estar presente o no en los límites del sitio. Esto hace que el diésel sea atractivo para fábricas aisladas, sitios secundarios y plantas existentes donde no hay un gasoducto disponible o donde el suministro de gas no está garantizado.

Los conjuntos diésel también son más fáciles de encontrar en una amplia gama de potencias. Desde una unidad de respaldo de 100 kVA hasta un bloque de reserva de varios megavatios, los fabricantes ofrecen paquetes diésel completos con paneles de control, aparamenta y sistemas de sincronización. Para una planta de fabricación que desea una solución probada con un plazo de entrega corto, el diésel suele ser el camino de menor resistencia.

La eficiencia del combustible de un motor diésel también es generalmente mayor que la de un motor de gas natural con una potencia equivalente. Un motor diésel puede funcionar con un menor consumo de combustible específico de los frenos en un rango de carga más amplio. Esto significa que incluso si el combustible diésel cuesta más por MMBtu que el gas natural, el generador diésel puede consumir menos Btu por kilovatio-hora. Por lo tanto, el costo operativo neto no está determinado únicamente por el precio del combustible; está determinado por el producto del precio del combustible y el consumo de combustible por kWh.

Para las plantas que ya cuentan con almacenamiento de diésel para flotas de vehículos o equipos móviles, agregar un generador diésel crea un sistema de combustible común. Esto reduce la complejidad de las adquisiciones y garantiza que el combustible ya se esté gestionando para otros activos. Cuando un generador está sujeto a códigos de incendio estatales o locales, el diseño, la contención y la ventilación del tanque de diesel son familiares para la mayoría de las empresas de ingeniería e inspectores.

Los equipos diésel también son flexibles para ampliaciones temporales. Una planta puede especificar inicialmente una unidad diésel de marco abierto y luego agregar un contenedor con atenuación de sonido si el ruido se convierte en una preocupación. Debido a que el mercado de productos diésel estándar está maduro, se encuentran fácilmente disponibles modificaciones personalizadas, como salida de alto voltaje, conexión en paralelo y monitoreo remoto. Un fabricante puede ofrecer una cartera de grupos electrógenos diésel que abarca desde pequeñas unidades de respaldo hasta grandes sistemas de respaldo, brindando a una planta un solo proveedor para muchos requisitos de energía.

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La desventaja práctica es que la combustión de diésel produce partículas y óxidos de nitrógeno. En áreas de incumplimiento, los generadores diésel pueden requerir equipos de postratamiento o pueden limitarse a uso de emergencia. Ese no es un problema menor para las fábricas que deben renovar los permisos aéreos o están ubicadas cerca de límites residenciales. Pero desde una perspectiva puramente de confiabilidad y respuesta de carga, el diésel sigue siendo la opción industrial predeterminada.

Cuándo el gas natural debería estar en su lista de preseleccionados

Los generadores de gas natural ya no son una alternativa exótica. Son comunes en industrias donde ya se utiliza gas para calderas, hornos, secadores o calentamiento de procesos. Si una fábrica tiene una línea de gas de servicios públicos y el sitio permite que un generador consuma gas de forma continua, un equipo de gas natural puede reducir los costos operativos y mejorar el perfil ambiental de la instalación.

El mayor beneficio del gas natural es la disponibilidad de combustible. Una conexión de tubería elimina la necesidad de almacenamiento de combustible en el sitio, lo que reduce el riesgo de contaminación del combustible, ingreso de agua y robo de diesel. El suministro de combustible es automático una vez instalado el medidor de gas. Esto es importante para una planta que quiere evitar la carga operativa de gestionar el inventario de combustible. También importa cuando una fábrica está funcionando durante muchas horas al día, porque un pequeño tanque de diésel puede agotarse rápidamente durante un corte prolongado de la red.

El gas natural también ofrece una combustión más limpia en términos de partículas. No hay hollín, ni gases de escape diésel negros ni residuos de combustible en el equipo. Para un campus de fabricación cerca de una zona residencial o en una región con límites estrictos de partículas, los beneficios visuales y regulatorios pueden ser significativos. Los equipos de gas natural se pueden instalar en un paquete cerrado con requisitos de permisos de aire más bajos, pero aún así hay que tener en cuenta las emisiones de NOx y el deslizamiento de metano según el diseño del motor y las normas locales.

En un entorno de producción continua, se puede utilizar un generador de gas natural como fuente de energía primaria en lugar de respaldo. Algunos fabricantes utilizan grupos de gas para funcionar en paralelo con la red y aprovechar los precios más bajos del gas. Esto se denomina aplicación de cargo por demanda o generación distribuida. El generador suministra una parte de la carga, reduce la importación de servicios públicos y puede enviarse durante las horas pico de tarifas. La economía puede ser atractiva si la tarifa del gas es baja y la empresa de servicios públicos local permite la operación paralela.

Un equipo de gas natural también es más silencioso en algunos casos porque el proceso de combustión generalmente es más suave en estado estacionario. Sin embargo, el ruido suele estar determinado más por el recinto que por el combustible. Un recinto bien diseñado con atenuación de sonido puede hacer que las unidades diésel y de gas alcancen niveles de ruido similares. Si su sitio de fabricación requiere una solución silenciosa para cambios de turno u operaciones nocturnas, considere una grupo electrógeno tipo silencioso en lugar de elegir un combustible sólo por motivos de ruido.

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El riesgo con el gas natural es que la línea de servicios públicos puede no tener el tamaño adecuado para un generador, especialmente si el servicio de gas existente es solo para un calentador más pequeño. El generador tendrá una alta demanda de gas y la empresa de servicios públicos deberá confirmar que la presión y el flujo sean adecuados. Si la presión de gasolina disponible es demasiado baja, necesitará un refuerzo de gasolina o una configuración de motor de gasolina diferente. Eso añade equipamiento y complejidad al proyecto.

Cuando se toma la decisión de utilizar gas natural, la gama de productos sigue siendo amplia. Un fabricante que ofrece grupos electrógenos de gas natural puede suministrar una unidad clasificada para los requisitos de control y voltaje del sitio. La clave es seleccionar un motor de gasolina que coincida con las condiciones de velocidad, paso de carga y altitud de su fábrica. Los motores de gasolina no son todos iguales; algunos están diseñados para una carga base continua, mientras que otros son menos tolerantes a las altas temperaturas ambientales y a los rápidos cambios de carga.

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Costo total: capital, combustible y gastos operativos

El costo es a menudo la primera pregunta que hace un gerente de planta. La respuesta honesta es que una simple afirmación de "el diesel es barato" o "la gasolina es barata" no es útil. Debe comparar el costo total de propiedad durante el horizonte esperado del proyecto. Eso incluye el grupo electrógeno inicial, la infraestructura de combustible, los sistemas auxiliares, la mano de obra de instalación, el mantenimiento anual y el combustible consumido bajo patrones de carga reales.

Los grupos electrógenos diésel generalmente tienen un precio de compra más bajo que las unidades de gas natural de la misma potencia. Un motor diésel se construye en torno a un ciclo de combustión más estándar y una cadena de suministro madura. El motor de gasolina, especialmente un motor industrial de mezcla pobre, tiene más componentes como carburación de gas, convertidores catalíticos, sistemas de encendido y una lógica de control más desarrollada. Es por eso que los equipos de gas natural suelen tener una prima en la cotización inicial del equipo.

El precio del combustible es donde el gas natural puede ganar. El gas natural suele ser más barato por MMBtu que el diésel, pero el precio al consumidor depende de las tarifas locales, los cargos por demanda máxima y el contenido energético del gas suministrado. Si una fábrica ya compra gas bajo un contrato industrial, el costo incremental para el generador puede ser menor que comprar combustible diesel a precio minorista. Sin embargo, el gas no siempre es barato; En invierno o durante los picos de demanda, los precios del gas industrial pueden aumentar significativamente.

La eficiencia del combustible es donde el diésel puede ganar. Un motor diésel genera un kilovatio-hora con un menor aporte de energía térmica en la mayoría de los casos. Las tasas de calor aproximadas para grandes grupos electrógenos diésel industriales suelen ser de 8.500 a 9.500 Btu por kWh. Los grupos electrógenos de gas natural de combustión pobre pueden estar en el rango de 10.000 a 12.000 Btu por kWh. Esto significa que una unidad de gas natural necesita más energía de combustible para producir la misma producción eléctrica. Cuando se multiplica una tasa de calor más alta por un precio de combustible potencialmente más bajo, el resultado es específico del sitio y, a veces, no tan unilateral como se esperaba.

Para comparar los costos del combustible, debes utilizar tus propios precios locales y no un promedio nacional. Un método más sencillo es solicitar a cada proveedor de generador un consumo estimado de combustible en las horas de funcionamiento que planea utilizar. Luego multiplique por el costo real del combustible entregado. Para una fábrica que hace funcionar un generador de reserva durante 100 horas al año, la diferencia en el costo del combustible suele ser menor. Para una planta que hace funcionar un generador de gas durante 6.000 horas al año, incluso una pequeña diferencia de costo por kWh puede generar un impacto financiero grave.

Almacenamiento de combustible y limitaciones del sitio: el costo oculto

Muchas decisiones de adquisiciones fracasan porque se ignoran las limitaciones del sitio. Un generador puede cumplir con la clasificación de kw, pero el sitio no puede soportar el sistema de combustible o el gabinete. Esto es especialmente cierto en plantas de fabricación más antiguas donde la conexión de servicios públicos está en la parte trasera de la propiedad y el código de incendios local exige una distancia entre el tanque de combustible y el edificio.

Para el diésel, necesita un tanque de almacenamiento, un área de contención, un punto de llenado, un sistema de monitoreo de nivel y posiblemente un circuito de pulido de combustible. El tanque debe dimensionarse para el tiempo de autonomía esperado. Si una planta tiene una carga de proceso crítica de 1.000 kW y necesita 24 horas de respaldo, el consumo de combustible a plena carga podría ser de miles de litros. Almacenar esa cantidad de diésel requiere espacio, permisos y un plan de prevención de derrames. La gestión del combustible también es una tarea de mantenimiento: el diésel puede degradarse, absorber agua y favorecer el crecimiento microbiano si no se utiliza durante períodos prolongados. Un programa regular de mantenimiento de combustible no es opcional para instalaciones críticas.

Para el gas natural, la principal limitación del sitio es la tubería de suministro de gas. El generador necesita un flujo de gas y una presión específicos en el riel de distribución. Si la tubería tiene un tamaño insuficiente, el generador puede reducir su potencia o fallar cuando aumenta la carga. En una planta de fabricación, es posible que el equipo de proceso ya esté consumiendo gas, por lo que el generador debe estar conectado a una línea de gas separada o a una rama dedicada con una regulación de presión adecuada. Esta es una tarea de ingeniería que debe definirse durante la fase de diseño, no después de que llegue el generador.

Si no existe una línea de gas público, el gas natural se puede suministrar como gas natural comprimido o gas natural licuado. El GNC requiere un sistema de almacenamiento de alta presión y un vaporizador, y el GNL requiere almacenamiento criogénico. Estas opciones añaden un costo de capital significativo y requieren capacitación del operador. Para la mayoría de las fábricas, el GNC o el GNL sólo son competitivos cuando las horas de operación anuales son muy altas y el desempeño ambiental o el ahorro en el precio del combustible justifican la complejidad.

El diésel también tiene ventajas en entornos extremos. Es posible que una fábrica en una ubicación remota no tenga acceso a un gasoducto, pero puede organizar entregas de diésel a través de un proveedor confiable. Si la planta se encuentra en una zona con un clima muy frío, el combustible diésel puede tratarse para funcionar a baja temperatura. El gas natural, por otro lado, puede tener problemas con la presión del gas, el condensado y el congelamiento del regulador en condiciones frías, a menos que el sistema esté diseñado para ello.

Eficiencia bajo cargas de fabricación reales

Las cargas de fabricación a menudo funcionan muy por debajo de la capacidad nominal del generador. Un generador de 1.000 kW puede dimensionarse para cubrir la carga máxima, pero la carga promedio de fábrica podría ser sólo de 500 a 700 kW. El generador pasará muchas horas en carga parcial. Comprender la eficiencia con carga parcial es más importante que la eficiencia con carga completa en muchas aplicaciones.

Los motores diésel suelen tener una curva de consumo de combustible más plana. Con una carga del 50 por ciento, un generador diésel puede consumir entre el 60 y el 70 por ciento del combustible que consumiría con una carga del 100 por ciento. Esto significa que el consumo específico de combustible por kilovatio-hora entregado, aunque es algo mayor que a plena carga, no aumenta dramáticamente. Por lo tanto, los generadores diésel son prácticos para cargas variables y para aplicaciones en las que el generador a veces funciona con carga ligera.

Los motores de gas natural, especialmente algunos diseños de mezcla pobre, son menos eficientes con carga parcial. Cuando la carga cae, es necesario ajustar la relación aire-combustible y el sistema de control puede quemar más combustible por kWh para mantener una combustión estable. Para una planta que hace funcionar un generador de gas a carga parcial durante períodos prolongados, el costo operativo puede ser mayor de lo que sugeriría un simple cálculo a plena carga.

Por eso los estudios de perfil de carga son valiosos. Un buen estudio registrará los kW, kVA, factor de potencia y eventos de arranque del motor reales durante una semana representativa. Mostrará no solo la carga máxima sino también la frecuencia con la que el generador se encuentra al 30, 60 o 90 por ciento de carga. Esos datos ayudan a determinar si el generador debe ser un grupo diésel, uno de gasolina o un par de unidades más pequeñas en paralelo.

Si la planta tiene una carga muy variable, una estrategia común es dimensionar dos o más grupos electrógenos y operarlos en paralelo. Con carga baja, sólo funciona un juego; con carga alta, ambos conjuntos funcionan. Esto mejora la eficiencia a carga parcial porque cada generador está más cerca de su potencia nominal. Este enfoque es especialmente útil para generadores de gas natural donde la eficiencia de carga parcial es una preocupación. Un sistema de puesta en paralelo es una inversión que vale la pena cuando el generador atenderá una carga de producción fluctuante.

Emisiones, permisos y riesgos ambientales

Las regulaciones ambientales se están convirtiendo en una parte cada vez más importante de la selección de generadores en la fabricación. Un generador que no cumple con los requisitos del permiso de aire puede retrasar la puesta en servicio, generar multas o forzar un rediseño después de la compra. El perfil de emisiones depende del tipo de motor, el perfil de carga y las opciones de postratamiento de los gases de escape.

Los generadores diésel tienen un conjunto bien conocido de características de emisiones. Producen óxidos de nitrógeno y partículas. En muchas regiones, los generadores diésel de reserva de emergencia están exentos de algunos requisitos de permisos si solo se utilizan para cortes excepcionales. Pero todavía están sujetos a límites operativos razonables y algunas instalaciones deben solicitar un permiso si el generador se utiliza para operaciones que no son de emergencia. Si planea utilizar el generador para reducir los picos o responder a la demanda, es posible que deba instalar un tratamiento posterior o elegir un motor con menores emisiones.

Los motores de gas natural producen significativamente menos partículas. El proceso de combustión es más limpio y no hay humo visible. Sin embargo, los motores de gas natural todavía producen NOx y pueden emitir metano sin quemar. El metano es un potente gas de efecto invernadero y algunas autoridades medioambientales están empezando a dar cuenta del deslizamiento de metano. En un sitio que realiza un seguimiento de las emisiones de Alcance 1 o Alcance 2, el deslizamiento de metano podría ser un riesgo oculto.

Para los sitios de fabricación en áreas que no cumplen con los requisitos, el gas natural puede ser una opción útil porque evita la necesidad de filtros de partículas diésel o reducción catalítica selectiva. Sin embargo, los motores de gas con bajo contenido de NOx pueden tener diferentes necesidades de mantenimiento y pueden ser más sensibles a la calidad del combustible. Esta es una compensación que debe discutirse con el fabricante y con un asesor local en calidad del aire antes de comprar el generador.

Otro punto a considerar es el permiso de ruido. Un conjunto diésel de bastidor abierto puede producir de 95 a 105 dB(A) cerca del escape, mientras que un silenciador y una carcasa de alta calidad pueden reducirlo de 65 a 75 dB(A) a distancia. Los aparatos de gas natural suelen considerarse más silenciosos, pero el diseño de la carcasa suele ser el factor dominante. Si la fábrica está cerca de un límite residencial, la especificación de ruido en la orden de compra, no el tipo de combustible, determinará si recibirá una instalación compatible.

Riesgo de mantenimiento, vida útil y tiempo de inactividad

El mantenimiento es donde la decisión sobre un generador puede resultar costosa. El costo de una única parada no planificada después de una falla en un generador a menudo excede el ahorro anual de combustible de una opción de combustible más barata. Por lo tanto, el mantenimiento debe tratarse como un factor de riesgo, no sólo como un gasto operativo.

El mantenimiento de generadores diésel es familiar para la mayoría de las instalaciones industriales. Las tareas incluyen cambios de filtros de combustible, cambios de aceite, comprobaciones de refrigerante, mantenimiento de baterías, inspección de inyectores y pruebas de carga periódicas. Un generador diésel en buen estado puede resultar muy fiable. En aplicaciones de reserva, los conjuntos diésel generalmente se prueban bajo carga una vez al mes para confirmar que el motor está listo para una emergencia. Esta es una práctica estándar para instalaciones de misión crítica.

La vida útil de un grupo electrógeno diésel suele medirse en horas de funcionamiento. Un motor diésel industrial de servicio pesado normalmente puede funcionar entre 20 000 y 30 000 horas antes de una revisión importante, dependiendo de la carga, la velocidad y la calidad del mantenimiento. Se sabe que algunos motores superan las 40.000 horas en aplicaciones gestionadas cuidadosamente. Para una fábrica que hace funcionar su generador sólo unos cientos de horas al año, un grupo diésel puede durar décadas.

El mantenimiento del generador de gas natural es diferente. Un motor de gasolina de mezcla pobre utiliza bujías, bobinas de encendido y un carburador o sistema de inyección de gasolina. Estos componentes requieren inspección y reemplazo regulares. Es posible que sea necesario cambiar las bujías cada 1000 a 2000 horas, según el motor. El juego de válvulas y el estado de las válvulas de escape también son críticos en los motores de gasolina. Los intervalos de cambio de aceite para un motor de gasolina pueden ser más cortos que para un motor diésel debido a las características de combustión y al potencial de contaminación del aceite.

Para aplicaciones de carga base continua, el programa de mantenimiento de un generador de gas natural es manejable si la planta cuenta con un equipo de mantenimiento capacitado o un contrato de servicio. Pero para una planta que sólo tiene un técnico capacitado en diésel, cambiar a gas puede crear una brecha de mantenimiento. Se debe evaluar la red de servicio de un fabricante antes de la compra. Si el fabricante puede respaldar el sitio con repuestos, diagnósticos remotos y servicio de campo, el riesgo es significativamente menor.

El riesgo de tiempo de inactividad también está relacionado con la disponibilidad de combustible. Un generador diésel puede funcionar durante horas después de un corte de red, pero si el tanque de combustible está vacío, la unidad se detiene. Un generador de gas natural tiene un suministro ilimitado desde el gasoducto, pero si la empresa de gas experimenta su propio corte, el generador es inútil. Algunas plantas utilizan un generador de combustible dual que puede cambiar a diésel si cae la presión del gas. Los sistemas de combustible dual aumentan el costo inicial, pero pueden ser valiosos para instalaciones que no pueden aceptar la interrupción de su carga de proceso.

Caída de tensión, respuesta transitoria y dimensionamiento del generador

Los motores industriales, prensas, soldadoras y compresores crean cargas transitorias. Cuando arranca un motor grande, el generador experimenta una caída de voltaje breve y una desviación de frecuencia. Si el generador no puede recuperarse rápidamente, la línea de producción puede desconectarse, los PLC pueden reiniciarse y los motores pueden perder la sincronización. Por lo tanto, el generador debe dimensionarse para soportar la peor carga inicial, no sólo la carga en estado estacionario.

Un grupo electrógeno diésel tiene la reputación de proporcionar una respuesta transitoria más potente. El motor puede aumentar rápidamente el suministro de combustible y aumentar la presión para satisfacer la demanda de carga. Esto le da al regulador de voltaje más tiempo para mantener la salida. Por ejemplo, un grupo electrógeno diésel puede mantener el voltaje dentro del 10 por ciento durante una aplicación de carga de bloque del 100 por ciento. Los motores de gas natural pueden tener una caída de voltaje inicial mayor y necesitar más tiempo para recuperarse cuando la carga se aplica abruptamente.

Esta no es una regla universal, pero es un patrón común. La hoja de datos del fabricante debe incluir datos de rendimiento transitorio ISO 8528. Si su planta cuenta con secuencia de arranque de motores, solicite al proveedor un estudio de arranque de motores. El estudio identificará si es necesario sobredimensionar un generador de gas natural para manejar la corriente de entrada. Sobredimensionar un generador de gas puede eliminar la ventaja en costos operativos al aumentar tanto la inversión de capital como las menores pérdidas de eficiencia de carga.

En la fabricación, la calidad del voltaje también es una preocupación para las máquinas CNC y otros equipos electrónicos sensibles. Un generador que produce una caída de voltaje más profunda puede provocar desconexiones molestas. Algunas plantas resuelven esto utilizando un sistema UPS para controles críticos. Otros utilizan un grupo electrógeno con un alternador de gran tamaño para reducir la caída de voltaje. Ambas opciones deben considerarse en el diseño general del sistema.

Configuraciones personalizadas para plantas de fabricación

Las instalaciones de fabricación rara vez son sencillas. Una fábrica puede necesitar un generador que pueda conectarse en paralelo con la red pública, una salida de alto voltaje, un paquete móvil para un sitio auxiliar o un gabinete compacto con atenuación de sonido. Estos requisitos no siempre están disponibles en los productos del catálogo estándar.

Si su planta tiene un sistema de distribución de energía complejo, puede beneficiarse de trabajar con un fabricante que pueda proporcionar un diseño de grupo electrógeno personalizado. Un diseño personalizado puede definir las características eléctricas, el sistema de control, los puntos de alarma y la disposición física antes de construir la unidad. Esto ayuda a reducir las sorpresas en la instalación y garantiza que el generador pueda integrarse con el equipo de distribución existente. El fabricante también puede asesorar sobre si el generador debe ser una sola unidad grande o un grupo de unidades más pequeñas en paralelo.

Para las plantas que necesitan conectarse a una red de distribución de media tensión, a menudo se requiere un paquete de grupo electrógeno de alta tensión. Un paquete de alto voltaje incluye un transformador elevador, un disyuntor de alto voltaje, relés de protección y controles que permiten que el generador opere en paralelo con la utilidad o aisle la planta. Ésta es un área especializada donde las capacidades de ingeniería del fabricante importan más que el tipo de combustible.

Otro requisito común en la fabricación es la capacidad de operar varios grupos electrógenos en paralelo. El funcionamiento en paralelo permite a la planta adaptar la generación a la carga, aumentar la redundancia y reducir la estela de una sola unidad grande. Si una planta tiene un proceso continuo que no puede tolerar una parada completa, se puede disponer un sistema en paralelo para que se realice el mantenimiento en un conjunto mientras el otro conjunto continúa alimentando la carga crítica. Tanto para el diésel como para el gas natural, un sistema de paralelo añade complejidad pero también flexibilidad.

Los paquetes móviles y autoelevadores son útiles cuando el generador debe trasladarse entre naves de producción o implementarse en un sitio temporal. En algunas fábricas, se utiliza un generador montado en un remolque como respaldo mientras se repara una unidad permanente. El fabricante puede proporcionar un paquete móvil con un diseño autoelevador para que la planta pueda colocar la unidad sin grúa. Este no es un tema central de comparación entre diésel y gasolina, pero afecta la selección final porque no todos los tipos de combustible están disponibles en todas las configuraciones.

Una lista de verificación práctica para la compra de su planta

Antes de emitir una orden de compra, utilice la siguiente lista de verificación para evitar los errores más comunes. La lista es intencionalmente práctica y puede usarse como documento de revisión durante el proceso de adquisición.

1. Definir el modo de funcionamiento. ¿El generador está para reserva de emergencia, energía primaria, carga base continua, reducción de picos u operación en paralelo a la red? Un generador que se utiliza como respaldo de emergencia puede tener requisitos de emisiones y protocolos de mantenimiento diferentes a los de uno que se utiliza para la producción diaria.
2. Calcule las horas de funcionamiento anuales esperadas. El costo anual de combustible solo es significativo cuando se multiplica la tasa de consumo de combustible por las horas reales de funcionamiento del generador. Una aplicación en espera de 200 horas tendrá una sensibilidad al costo de combustible diferente a la de una aplicación continua de 5000 horas.
3. Solicite un perfil de carga. Mida o estime la carga promedio, la carga máxima, el factor de potencia y los kVA de arranque del motor más grande. Considere también si una línea de producción se puede volver a secuenciar para reducir la carga inicial.
4. Confirmar disponibilidad de combustible. Pregunte a la empresa de gas si la presión y el flujo de la tubería existente pueden soportar el generador. Si la línea de gas es demasiado pequeña, la opción de gas natural puede requerir una línea dedicada y un amplificador de presión. Para diésel, confirmar el tamaño del tanque y el contrato de entrega anual de combustible.
5. Consulte los permisos locales. Identifique si el generador se puede utilizar para eventos limitados que no sean de emergencia, si se requiere tratamiento posterior y qué límite de ruido se aplica en el límite de la propiedad. Incluya estos requisitos en la especificación antes de solicitar una cotización.
6. Evaluar el acceso de mantenimiento. Confirme que las instalaciones cuenten con técnicos capacitados para dar servicio a la plataforma del motor seleccionada. De lo contrario, pregunte al proveedor sobre la disponibilidad de un contrato de servicio local y el plazo de entrega de las piezas de repuesto.
7. Compare el costo total de propiedad. Solicite a cada proveedor una estimación del costo del ciclo de vida que incluya el generador, el sistema de combustible, la instalación, los controles, el mantenimiento, el consumo de combustible y un valor residual proyectado. Una ligera diferencia en la potencia nominal cotizada puede cambiar sustancialmente el cálculo del coste.
8. Revisar el portafolio de productos del fabricante. Un proveedor que pueda proporcionar múltiples tipos de combustible, rangos de potencia y opciones de gabinete le brinda más flexibilidad si el proyecto cambia. Un proveedor con una gama de productos más limitada puede obligarlo a adoptar una configuración subóptima.

Esta lista de verificación debe ser completada por el ingeniero de la planta, el gerente de operaciones y el líder de adquisiciones. La decisión no es sólo técnica; también afecta los presupuestos anuales, la dotación de personal y el cumplimiento. Incorporar a las personas adecuadas a la conversación desde el principio reduce la posibilidad de que se produzca una orden de cambio tardía.

Recomendación final: ¿Cuál debería elegir su planta de fabricación?

Si su planta busca un generador de respaldo clásico que pueda permanecer inactivo durante la mayor parte del año y deba arrancar de manera confiable después de un corte repentino de la red, elija diésel. El diésel ofrece un costo inicial más bajo, una rutina de servicio familiar, una fuerte aceptación de los pasos de carga y la capacidad de almacenar combustible en el sitio. Es la opción más segura para instalaciones de fabricación que aún no están conectadas a una línea de gas industrial.

Si su planta tiene un suministro estable de gas natural y el generador se utilizará durante cientos de horas cada día como unidad primaria o de pico, vale la pena evaluar seriamente el gas natural. Un generador de gas natural puede reducir las emisiones de partículas, simplificar el almacenamiento de combustible y producir costos de combustible más bajos por kWh cuando las tarifas del gas son competitivas. La clave es verificar la presión del gas, incluir un estudio de arranque del motor y presupuestar los intervalos de mantenimiento más cortos de un motor de gasolina.

Para muchas instalaciones de fabricación, la decisión no es una u otra. Una disposición común es un generador diésel para respaldo de emergencia y un generador de gas para reducir los picos de la red o carga base continua. Esto le da a la planta la confiabilidad del diésel para cortes cortos y la economía operativa del gas natural para aplicaciones de larga duración. Los dos sistemas pueden compartir la misma filosofía de control e integrarse en el mismo cuadro.

Unas cuantas advertencias prácticas finales: nunca seleccione un generador basándose únicamente en la clasificación del folleto. Solicite siempre los datos reales de rendimiento del sitio según sus condiciones de altitud, temperatura y carga. Nunca ignore el sistema de almacenamiento de combustible o de suministro de gas, porque ahí es donde ocurren la mayoría de los sobrecostos del proyecto. Y nunca permita que un proveedor cambie el tipo de combustible de una cotización sin pedirle que vuelva a enviar los datos de rendimiento transitorio, los datos de ruido y los datos de emisiones.

El generador no es lo último que compras; es el punto de partida de un sistema energético que protege su producción y su margen. Cuando elige teniendo en cuenta su perfil de carga de fabricación real y la realidad del combustible de su sitio, evita el costoso error de elegir el combustible equivocado en el papel y averiguarlo durante la puesta en servicio.