¿Qué presión de gas necesita un grupo electrógeno a gas de 500 kW para funcionar de forma fiable?

Un grupo electrógeno a gas de 500 kW no tiene un único requisito universal de presión de gas. El valor correcto es la presión especificada por el fabricante del motor en el punto de medición definido, normalmente la entrada de gas al tren de gas del generador o al sistema de mezcla del motor. En la práctica, muchas unidades de gas natural de este tamaño funcionan con una presión de suministro estable en un rango de baja presión, a menudo alrededor de 5–30 kPa (aproximadamente 0.7–4.4 psi), pero el rango aceptable puede ser más estrecho o más alto según el motor, la configuración del regulador, el tipo de combustible y el sistema de gas del sitio.

Esto se vuelve importante cuando un grupo arranca normalmente durante una prueba de baja carga, pero genera alarmas o pierde potencia una vez que aumenta la demanda eléctrica. Un manómetro puede mostrar una lectura aceptable mientras el motor está al ralentí; sin embargo, la presión puede caer durante la aceleración porque la tubería, el filtro, el regulador o la fuente de gas no pueden suministrar suficiente volumen. El funcionamiento fiable depende de que la presióny el caudal se mantengan dentro de las especificaciones bajo la carga máxima prevista.

Comience con la presión indicada para su motor específico

Antes de ajustar cualquier válvula o regulador, confirme qué entiende el manual por «presión de gas». Los documentos del equipo pueden referirse a distintos puntos de la trayectoria del combustible:

• Presión de suministro: presión disponible aguas arriba del tren de gas del grupo electrógeno.
• Presión de entrada del tren de gas: presión que entra en las válvulas de cierre, el filtro, el regulador y los dispositivos de seguridad montados sobre el bastidor.
• Presión de entrada del motor o del mezclador: presión después de la regulación, cerca del sistema de control de combustible del motor.
• Presión diferencial: relación de presión a través de un mezclador, válvula de control, filtro o regulador de presión cero.

Estos valores no son intercambiables. Un sitio puede suministrar gas a una presión relativamente alta, mientras que el motor requiere que el tren de gas del grupo reduzca esa presión a un valor inferior y estrechamente controlado. Aumentar la presión aguas arriba sin comprobar las capacidades nominales del regulador, los límites de las válvulas de cierre y los requisitos del motor puede crear un riesgo de seguridad o causar una dosificación inestable del combustible.

Para un grupo electrógeno a gas de 500 kW, la ficha técnica del fabricante original del motor debe considerarse la referencia operativa. Normalmente identifica el rango de presión de entrada permitido, la presión mínima requerida a carga nominal, la fluctuación de presión admisible, los límites de temperatura del gas y los requisitos de calidad del gas combustible. Cuando ese documento no está disponible, no suponga que la presión utilizada por otro generador de potencia eléctrica similar sea adecuada.

Por qué la presión disminuye cuando el generador está cargado

La demanda de gas aumenta a medida que el generador produce más electricidad. A plena carga, el motor requiere un caudal de combustible mucho mayor que durante el arranque, el calentamiento o el funcionamiento sin carga. Por tanto, una presión que parece adecuada al ralentí puede ser engañosa.

Una situación típica en campo implica una unidad que arranca, se sincroniza y funciona sin problemas con carga ligera, pero luego desarrolla alarmas de baja presión de gas al aplicar carga. La causa raíz puede no estar en el propio motor. Las restricciones en la trayectoria de suministro de combustible a menudo solo se hacen visibles cuando aumentan la velocidad del gas y la demanda de caudal.

Las causas más frecuentes incluyen tuberías de gas subdimensionadas, un filtro parcialmente bloqueado, un regulador seleccionado con capacidad de caudal insuficiente, un problema de control de presión aguas arriba o una fuente de gas con capacidad de suministro limitada. Los tramos largos de tubería, el exceso de codos, los cambios de elevación y las conexiones flexibles con un dimensionamiento incorrecto también pueden provocar caídas de presión. Un regulador puede tener el ajuste correcto de presión de salida y aun así no lograr mantenerlo cuando el motor se aproxima a la potencia nominal.

La estabilidad de la presión es tan importante como el punto de ajuste

Una presión estable dentro del rango aprobado ayuda al sistema de control de combustible a mantener la relación aire-combustible prevista. Una presión que oscila, se eleva repentinamente o cae bruscamente puede provocar velocidad inestable, mala aceptación de carga, fallos de encendido, altas temperaturas de escape, reducción de potencia o paradas activadas por baja presión de combustible o por protecciones relacionadas con la combustión.

No evalúe la presión a partir de una sola lectura estática del manómetro. Registre el valor con el generador parado, durante el arranque, sin carga, durante escalones de carga y cerca de la carga normal de funcionamiento. Este patrón es más útil que una sola lectura porque muestra si el sistema de suministro puede responder a una demanda de combustible cambiante.

Una forma práctica de comprobar el suministro de gas

Comience únicamente después de seguir los procedimientos aprobados del sitio para aislamiento, venteo, control de ignición y seguridad del gas. Los trabajos en sistemas de combustible deben ser realizados por personal autorizado para equipos de gas.

1. Identifique el punto de prueba correcto. Utilice el punto indicado en la documentación del generador. Realizar la prueba aguas arriba de un regulador cuando el manual especifica presión aguas abajo puede llevar a una conclusión errónea.
2. Utilice un manómetro o transmisor calibrado adecuado. El rango de medición debe permitir obtener lecturas significativas alrededor de la presión esperada. Un manómetro con un rango excesivamente amplio puede no mostrar fluctuaciones importantes.
3. Inspeccione la trayectoria visible del gas. Verifique que las válvulas manuales estén completamente abiertas, que los dispositivos de cierre de emergencia estén restablecidos según lo previsto, que los soportes de las tuberías estén intactos y que las mangueras flexibles no estén dobladas ni dañadas.
4. Compruebe el filtro y las trampas de condensado. Un elemento filtrante sucio o líquido acumulado puede restringir el caudal. Sustituya o realice el mantenimiento de los componentes conforme a las instrucciones de mantenimiento, en lugar de puentearlos.
5. Observe la presión bajo carga. Aplique la carga gradualmente cuando las condiciones de funcionamiento lo permitan. Una caída significativa de presión a medida que aumentan los kW indica un problema de capacidad de suministro, no simplemente un ajuste incorrecto del manómetro.
6. Compare las lecturas aguas arriba y aguas abajo. Una gran caída a través de un filtro, regulador, válvula o sección subdimensionada ayuda a localizar la restricción.

Si la presión de suministro supera el límite de entrada permitido, no confíe en una válvula manual parcialmente cerrada como método de control permanente. Se necesita un sistema de regulación de presión correctamente seleccionado para proporcionar una presión estable aguas abajo en todo el rango de caudal de combustible del generador.

La calidad del gas puede parecer un problema de presión

Incluso cuando la presión es correcta, una mala condición del combustible puede afectar al funcionamiento. El gas natural, el gas asociado de petróleo, el gas de antorcha y otros gases de campo pueden variar en contenido de metano, poder calorífico, humedad, líquidos de hidrocarburos, compuestos de azufre y contenido de gases inertes. Un cambio en el poder calorífico afecta al volumen de gas que el motor necesita para producir la misma potencia eléctrica. El gas con menor contenido energético puede requerir un mayor caudal, lo que puede revelar limitaciones en la tubería de suministro o el regulador.

Los líquidos y contaminantes pueden ensuciar los filtros, dañar los reguladores, interferir con las válvulas de gas y producir lecturas erráticas. Cuando la composición o la humedad del gas varían, el acondicionamiento del combustible, la separación, la filtración y los ajustes de control adecuados pueden ser tan importantes como el valor nominal de presión.

Para aplicaciones en campos petrolíferos que utilizan gas asociado de petróleo o gas de antorcha, el sistema de combustible debe adaptarse a la condición real del gas en lugar de basarse en una suposición genérica de gas natural. Paquetes de mayor tamaño, como ungrupo electrógeno a gas de 1000kW, pueden utilizarse cuando el gas disponible en el sitio se convierte en electricidad en lugar de quemarse en antorcha, pero un rendimiento fiable sigue dependiendo de un pretratamiento de gas adecuado y de una presión correctamente controlada en el motor.

Cuándo el ajuste no es la solución adecuada

Resulta tentador aumentar el ajuste de un regulador cada vez que aparecen alarmas de baja presión. Esto puede ocultar temporalmente una restricción, pero no corrige una tubería subdimensionada, un filtro bloqueado, una fuente de gas insuficiente o un regulador que carece de capacidad de caudal suficiente. También puede llevar la presión fuera del rango aprobado para el motor.

Es apropiada una revisión técnica adicional cuando la presión cae repetidamente por debajo de la especificación a carga normal, la presión oscila después del ajuste del regulador, la composición del gas ha cambiado, se encuentra líquido en el tren de gas o el generador no puede mantener la potencia pese a una presión aparentemente adecuada aguas arriba. La corrección necesaria puede implicar la capacidad de la fuente de gas, el dimensionamiento de las tuberías, la selección del regulador, la filtración, el acondicionamiento del combustible o la calibración del sistema de control, en lugar de un simple ajuste de presión.

Para un funcionamiento fiable, utilice el rango de presión especificado por el fabricante en el punto de medición correcto, verifíquelo mientras la unidad soporta carga y considere la presión, la capacidad de caudal y la calidad del combustible como un sistema interconectado. Una lectura estable al ralentí es útil, pero es la presión disponible durante la demanda eléctrica real la que determina si el generador puede funcionar de forma fiable.