Universidad Tecnològica de Querètaro

Firmado digitalmente por Universidad Tecnològica de Querètaro Nombre de reconocimiento (DN): cn=Universidad Tecnològica de Querètaro, o=UTEQ, ou=UTEQ, [email protected], c=MX Fecha: 2014.01.23 17:32:26 -06'00'

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

Nombre del Proyecto:

Desarrollo de Sistemas de Energía Alternativa

Empresa: Tracsa S.A. de C.V.

Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de:

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRONICA AREA AUTOMATIZACIÓN.

Presenta: Medina Castro Alfredo Daniel

Asesor en la UTEQ: Ing. Tomas Torres Luna

Asesor de la Organización: Ing. Héctor Ramírez Yáñez

Santiago de Querétaro, Qro. Enero del 2014

Resumen En el presente documento se describe como fue la instalación, implementación y acondicionamiento de un panel de control en el Motor Caterpillar G3306, con Serial Number: HCC00491 Number:222-9041 interconectado a un Generador Caterpillar SR4, Serial Number:5CA06542 Engine Model G3306 dicho panel tiene la función de monitorear y controlar los parámetros principales del motor y generador tales como presión de aceite, nivel de anticongelante, RPM del motor, presión del combustible (gas natural), entre otros. También está diseñado para controlar los arranques y paros del grupo electrógeno cuenta con un paro de emergencia, una perilla seleccionadora con 3 posiciones (Prueba con Carga, Apagado, Prueba sin Carga), un potenciómetro para regular la aceleración o desaceleración del motor, un botón de Arranque o marcha y una perilla de encendido o apagado.

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Description

I did my internship in the Company Tracsa S.A.P.I. de C.V. dedicated to sales and distribution of products for mining, construction and cranes. Tracsa has a workshop to repair the machinery that they sell, also it has a store, reception, finances department, and many offices. It is a big place whit gardens and a parking lot. My advisor in the Company was the Ing. Hector Ramirez he is an engineer he is serious, respectful, very prepared

and also very demanding, he has a lot of

knowledge in the machinery of Caterpillar specifically in gas motors.

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Índice RESUMEN…………………………..…………………………………………………….2 DESCRIPTION……………..……………………………………………………………..3 ÍNDICE………………..……………………………………………………………………4 I- INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………..6 II- ANTECEDENTES……………………………………………………………………...8 III- JUSTIFICACIÓN……………………………...……………………………………….8 IV- OBJETIVO……………………………………………………………………………..9 4.1- Objetivos Generales…………………………..……………………………………9 4.2- Objetivos Específicos……………………….……………………………………..9 V- ALCANCE………………………………………...…………………………………..10 VI- ANÁLISIS DE RIESGOS……………….………...………………………………...11 VII- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA……………………………………………...…..12 7.1- Gas Licuado de Petróleo………………………………………….……………..13 7.2- Aire……………………………………………...…………………………………...13 7.3- Motores de Combustión Interna………………………………………………..14 7.4- Generador Eléctrico………….………………….………………………………..15 7.5- Controlador Deep-Sea DSE5520………………………..………………………17 7.6- Actuador y Gobernador Woodward……………………………………………21 VIII- PLAN DE ACTIVIDADES……………………………...………………………….23 8.1- Tabla Diagrama de Gantt………………………………………..……………….24 IX- RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS……………………………………….25 9.1- Tabla de Recursos Materiales………………………………….……………….25 9.2- Tabla de Recursos Humanos………………………………….………………..26

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X- DESARROLLO DEL PROYECTO………………………...……………………….27 10.1- Desarrollo Mecánico………………………….…………………………………28 10.2- Desarrollo Electrónico………………………………………………………….32 10.3- Gabinete de Control……………………………………..………………………36 10.4- Diagramas de Conexionado………………………….………………………..39 XI- RESULTADOS OBTENIDOS………………………………………………………47 XII- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………...…………………….47 XIII- ANEXOS……………………………….…………………………………………...48 XIV- BIBLIOGRAFÍA…………………………………………..………………………..51

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I. Introducción En el siguiente documento se presentan los avances del proyecto de automatización de un grupo electrógeno G3306 en la empresa Tracsa S.A.P.I de C.V. desde lo que fue la planeación, diseño, desarrollo y acoplamiento en el generador. Logrando con esto un óptimo desempeño del grupo electrógeno con el monitoreo de sus parámetros como lo son el combustible, horometro, refrigerante, aceite, etc. Dentro de los instrumentos para la automatización se instalaron un gobernador y actuador electrónicos marca Woodward con los cuales se optimiza el uso de combustible logrando con esto una mezcla mas controlada de aire combustible. También se instaló un controlador DeepSea DSE-5520 con el cual es posible programar las distintas lógicas de arranque y paro del Grupo Electrógeno, también para detectar parámetros fuera del intervalo normal, activando con esto una alarma o paro total del equipo según sea el caso, entre otras funciones. También nos permite la sincronización del grupo electrógeno con la red eléctrica. Así mismo este equipo también cuenta con protecciones propias del generador eléctrico como sobre carga, sobre corriente, o valores por debajo de lo normal. A continuación en la figura 1.1 se muestra el grupo electrógeno G3306 con sus componentes principales.

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Figura 1.1 Grupo Electrógeno G3306

En esta imagen se puede observar el conjunto de Radiador, Motor, Generador Eléctrico y un pequeño Panel de Control donde se puede visualizar y controlar parámetros básicos del generador y motor, así como también un interruptor de pie de maquina el cual nos permite la conexión y desconexión del grupo electrógeno con la red Eléctrica o lo que este alimentando dicho generador. Cabe mencionarse que para la correcta y completa instalación de dicho equipo ya sea en una planta industrial, hospital, almacén, etc. Son necesarios muchos más componentes y cableado tanto para la protección del mismo como para la red eléctrica.

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II. Antecedentes

La empresa Tracsa CAT, es una empresa privada comercializadora de una gama bastante amplia de productos enfocados a la construcción, grúas, trasportes, oficinas móviles, planta tratamiento de aguas, minería y la división Energía que en este caso es donde nos enfocaremos para la elaboración de nuestro proyecto. Tracsa Cat dentro de la división de Energía cuenta con una gran variedad de generadores, de las líneas 3300, 3400, 3500 y 3600. Estos grupos electrógenos con las adecuaciones necesarias pueden funcionar con Gas Natural, Gas LP, BioGas y Diesel. Para la elaboración de este proyecto se automatizara un motor de la línea 3300 en específico es el Grupo Electrógeno G3306.

III. Justificación

Debido a la necesidad de automatizar y eficientar la producción de generación de energía eléctrica y aumentar el ahorro de combustible es por eso que se emprende este proyecto donde se pretende hacer mas eficientes los grupos electrógenos de Caterpillar además de mantener actualizados y competitivos en el mercado.

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IV. Objetivo

Diseñar un panel de control con la integración de un controlador DSE5520 con un Moto-Generador G3306.

4.1 Objetivos Generales



Configurar el uso del Grupo-Electrógeno ya sea en Prime o Emergencia.



Actualizar el panel de control del Grupo Electrógeno.

4.2 Objetivos Específicos



Facilitar el Monitoreo de los parámetros del Grupo Electrógeno.



Configurar las condiciones de arranque y paro del Grupo Electrógeno.



Sincronización con la Red Eléctrica y el Generador Eléctrico.

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V. Alcance

Los alcances de este proyecto será diseñar e instalar un panel de control dentro del gabinete principal del generador y lograr la correcta interacción entre el Grupo Electrógeno G3306 y el Deep-Sea DSE5520. El cual tendrá las funciones de monitoreo de los parámetros principales del generador tales como horómetro, presión de aceite, niveles de anticongelante, alarmas internas, Potencia Real(KW), Potencia Activa (KVA), Potencia Reactiva (KVAR). Además de las configuraciones de arranque y paro del motor ya que este puede configurarse para arranque ante un fallo de energía en la red o programarse para arrancar a una hora especificada. El panel de control del grupo electrógeno constara de un gabinete metálico donde estará alojado el controlador Deep-Sea DSE5520, junto con 2 botones uno de Reset y el otro de Paro de Emergencia un seleccionador de tres posiciones (1. Prueba con Carga 2. Prueba sin Carga 3. Apagado). Y por último constara de un potenciómetro así como se muestra en la figura. Además de todo eso también se instala un gobernador y actuador electrónicos con su respectivo varillaje y soporte para la regulación del combustible en el motor.

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VI. Análisis de Riesgos

El siguiente diagrama de análisis de riesgos está dividido en cuatro columnas que constan de los siguientes títulos y tal como se muestra en la tabla 1.0. 

Cuantificación de riesgo: Esta parte se divide en tres tipos de mediciones y cada uno tiene un porcentaje de probabilidad a suceder.



Riesgo – Consecuencia: En esta sección se establece el riesgo y las consecuencias que este pudiera generar.



Responsable: En esta columna se encuentran las personas encargadas de mitigar el riesgo establecido.



Acción de Mitigación: En esta parte se establecen las acciones a realizar por parte del responsable.

Cuantificación de Riesgo

Alta

Media

Riesgo

Consecuencia

Inexperiencia en el equipo de trabajo

Dañar equipo de trabajo

Falta de tiempo en el proyecto

Retrasar el proyecto

Alta

Retraso en estadía

Alta

Falta de información técnica del generador

No terminar a tiempo Pérdida de tiempo en elaborarse diagramas

Tabla 1.0 Análisis de Riesgos.

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Acción de Mitigación Realizar investigaciones previas, y preguntar a profesores. Aprovechar el mayor tiempo posible que se esté trabajando Trabajar sobre tiempo Conseguir la información adecuada y necesaria

VII. Fundamentación Teórica

A continuación se muestra el grupo electrógeno en el que estaremos trabajando con cada uno de los componentes, describiendo el principio básico de funcionamiento del grupo electrógeno, especificaciones, números de parte, entre otros. En la imagen 2.1 se muestra la vista lateral del Grupo Electrógeno G3306 donde se muestran los puntos principales de Admisión y Regulación del Combustible y Aire. Posteriormente en la figura 2.2 se muestra el diagrama de Principios de Funcionamiento de un Motor de Gas. El motor de gas al estar trabajando a 1800rmp. Hace girar una flecha la cual esta conectada mecánicamente al generador haciendo que este a su vez gire junto con el motor a gas, produciendo de esta forma la tan preciada energía electica.

Figura 2.1 Vista Lateral del Grupo Electrógeno G3306

Para el correcto funcionamiento de estos motores es necesario de un combustible para este proyecto usaremos Gas LP y Oxigeno el cual lo obtendremos del Aire del medio ambiente, al depender del medio ambiente el oxígeno lo encontraremos [12]

en diferentes proporciones o concentraciones dependiendo de la altura donde este localizado el grupo electrógeno y la temperatura. 7.1 Gas Licuado de Petróleo o Gas LP: es la mezcla de gases licuados presentes en el gas natural o disueltos en el petróleo. Los componentes del GLP, aunque a temperatura y presión ambientales son gases, son fáciles de licuar, de ahí su nombre. En la práctica, se puede decir que los GLP son una mezcla de propano y butano. Se inicia cuando el petróleo crudo procedente de los pozos petroleros llega a una refinación primaria, donde se obtienen diferentes destilados, entre los cuales se tienen gas húmedo, naftas o gasolinas, queroseno, gasóleos atmosféricos o diésel y gasóleos de vacío. 7.2 Aire: Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre, que permanecen alrededor del planeta Tierra por acción de la fuerza de gravedad. El aire es esencial para la vida en el planeta. Es particularmente delicado, fino, etéreo y si está limpio transparente en distancias cortas y medias. En proporciones ligeramente variables, está compuesto por nitrógeno (78%), oxígeno (21%), vapor de agua (0-7%), ozono, dióxido de carbono, hidrógeno y gases nobles como kriptón y argón; es decir, 1% de otras sustancias. Según la altitud, la temperatura y la composición del aire, la atmósfera terrestre se divide en cuatro capas: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera. A mayor altitud disminuyen la presión y el peso del aire. Las porciones más importantes para análisis de la contaminación atmosférica son las dos capas cercanas a la Tierra: la troposfera y la estratosfera. El aire de la troposfera

interviene

en

la

respiración.

Por

volumen

está

compuesto,

aproximadamente, por 78,08% de nitrógeno (N2), 20,94% de oxígeno (O2), 0,035% de dióxido de carbono (CO2) y 0,93% de gases inertes, como argón y neón.

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7.3 Motores de Combustión Interna: Un motor de combustión interna, motor a explosión o motor a pistón, es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible que arde dentro de la cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha combustión se produce dentro de la propia máquina. En teoría, el ciclo diésel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este último a volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La mayoría de los motores diésel son asimismo del ciclo de cuatro tiempos, salvo los de tamaño muy grande, ferroviarios o marinos, que son de dos tiempos. Las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera carrera, la de admisión, el pistón sale hacia fuera, y se absorbe aire hacia la cámara de combustión. En la segunda carrera, la fase de compresión, en que el pistón se acerca. el aire se comprime a una parte de su volumen original, lo cual hace que suba su temperatura hasta unos 850 °C. Al final de la fase de compresión se inyecta el combustible a gran presión mediante la inyección de combustible con lo que se atomiza dentro de la cámara de combustión, produciéndose la inflamación a causa de la alta temperatura del aire. En la tercera fase, la fase de trabajo, los gases producto de la combustión empujan el pistón hacia fuera, trasmitiendo la fuerza longitudinal al cigüeñal a través de la biela, transformándose en fuerza de giro par motor. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de escape, cuando vuelve el pistón hacia dentro. Algunos motores diésel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible al arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La eficiencia o rendimiento (proporción de la energía del combustible que se transforma en trabajo y no se pierde como calor) de los motores diésel dependen, de los mismos factores que los motores Otto, es decir de las presiones (y por tanto de las temperaturas) inicial y final de la fase de compresión. Por lo tanto es mayor que en los motores de gasolina, llegando a superar el 40%. en los grandes motores de dos tiempos de propulsión naval. Este valor se logra con un grado de [14]

compresión de 20 a 1 aproximadamente, contra 9 a 1 en los Otto. Por ello es necesaria una mayor robustez, y los motores diésel son, por lo general, más pesados que los motores Otto. Esta desventaja se compensa con el mayor rendimiento y el hecho de utilizar combustibles más baratos.

Figura 2.2 Diagrama de Funcionamiento motor de Gas.

7.4 Generador Eléctrico: Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estátor). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday. [15]

Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayoría de los generadores de corriente alterna son de tres fases. El proceso inverso sería el realizado por un motor eléctrico, que transforma energía eléctrica en mecánica.

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7.5 Controlador Deep-Sea DSE5520 es un módulo de control y sincronización apto para grupos electrógenos en paralelo e individuales ya sean de diesel o gas con la red de alimentación. El módulo iniciará automáticamente al Grupo Electrogeno en la detección de un fallo de la red electrica, y controla la conversión de energía desde la rea a la planta o del generador hacia la red de alimentación, lo que nos ofrece un rendimiento ininterrumpido de energía eléctrica. Los módulos de sincronización incluyen funciones de sincronización automática con sincronoscopio incorporado y cierre en barra muerta. Salidas directas y flexibles desde el módulo se proporcionan para permitir la conexión de los reguladores de velocidad más comúnmente utilizados y los reguladores automáticos de voltaje (AVR). A continuación en la figura 3.1 se muestra la vistra frontal del controlador DSE (Deep-Sea Electronics) 5520. Posteriormente en la imagen 3.2 se muestra la vista trasera del mismo controlador.

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Figura 3.1 Vista Frontal DSE 5520

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Figura 3.2 Vista Trasera del DSE 5520

En la parte posterior del Deep-Sea es donde encontramos las clemas de conexión del dispositivo tanto de alimentación, conexión de sensores, conexión de actuadores y asi como los puertos Ethernet y 808 para la comunicación o control remoto.

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En la figura 3.3 se muestra el diagrama básico de conexiones del controlador DSE 5520

Figura 3.3 Diagrama de Conexión DSE 5520

A grandes rasgos este es el diagrama de conexiones del Deep-Sea 5520 donde podemos observar los puertos de comunicación con la PC sus contactos, salidas digitales sensores analógicos, sensores digitales su alimentación su conexionado con la red eléctrica para el constante monitoreo de la misma y por último el conexionado del módulo Deep-Sea con el generador eléctrico.

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7.6 Actuador y Gobernador Woodward: continuando con la fundamentación teórica del proyecto uno de los puntos principales de mejora fue el correcto funcionamiento del motor tanto en la aceleración y desaceleración dependiendo de la carga a la que este es sometido se procedió a instalar el gobernador y actuador electromecánico marca Woodward mostrados en las figuras 4.1 y 4.2

Figura 4.1 Actuador Electromecánico de 24V a 32V

Este es un motor eléctrico capaz de trabajar de 24 a 32 voltios alimentado por un gobernador marca Woodward el cual gira una flecha con mucha precisión encargada de mover el varillaje que controla la apertura y cierre de una esprea en el carburador controlando de esta forma el flujo de aire y combustible que entra al motor para que este sea quemado en las recamaras de combustión del mismo. De esta forma controlamos la aceleración del motor y la potencia producida.

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Figura 4.2 Gobernador Woodward Control EPG Speed 24v

Este es el gobernador Woodward modelo 8290-185 su función es regular el voltaje que se le mandara al motor Woodward encargado de la aceleración y desaceleración del grupo electrógeno. Para lograr esto es necesario conectar el gobernador a una alimentación de 24VCD, también es necesario conectar el motor eléctrico y el sensor Pick-Up. Este sensor tiene la función de decirle al gobernador las RPM a las que se encuentra girando el motor. Este módulo también cuenta con unos bornes para que sea conectado a la par del Deep-Sea y que ambos puedan trabajar en paralelo y controlar de manera más eficiente el grupo electrógeno.

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VIII. Plan de Actividades

El plan de actividades de divide en dos secciones tal como se muestra en la tabla 8.1, la primer sección es la de Análisis del Proyecto donde se establecen los requisitos principales y alcances del mismo. La segunda etapa es la de Implementación del Proyecto donde todos los puntos anteriormente establecidos se proceden a ponerlos en marcha con su respectiva documentación.

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Actividad Analisis del Proyecto Antesedentes Justificacion

Implementación del Proyecto Aprendisaje de motores en campo Aprendizaje de generadores en campo Diseño del panel de control Diagramas electricos Ensamble del panel y actuadores Cableado del panel de control Pruebas finales

Duracion Inicio Final Responsable Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 10 5 5 67 13 13 13 10 20 5 6

ago-28 sep-13 sep-02 sep-06 sep-09 sep-13 sep-17 dic-07 sep-18 sep-30 sep-18 sep-30 oct-01 oct-13 oct-21 nov-01 oct-21 nov-15 nov-18 nov-30 dic-02 dic-13

Alfredo Medina Alfredo Medina Alfredo Medina Alfredo Medina Alfredo Medina Alfredo Medina Alfredo Medina Alfredo Medina Alfredo Medina

Tabla 8.1 Diagrama de Gantt

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IX. Recursos Materiales y Humanos Los recursos materiales se muestran en la siguiente tabla 9.1

Cantidad 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Descripción Grupo Electrogeno 3306 Actuador Electrico Gobernador Sensor Preción de Aceite Sensor de Temperatura Sensor de PickUp Gabinete IMB 50x50 DSE 5520 Soporte para Actuador Bobina de Cable calibre 14 Varillaje Actuador Totales:

Precio Unitario Usd $60,000 $3,619.20 $2,763.50 $69 $58 $600 $85 $3,847 $327 $38 $27 $71,433.70

Tabla 9.1 Recursos Materiales

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Precio Unitario Pesos $780,000 $47,049.60 $35,925.50 $900 $750 $7,800.00 $1,100 $50,000 $4,250 $500 $350 $928,625.10

Para los recursos Humanos se detalla en la siguiente tabla 9.2 Número de Integrantes

Descripción

1

TSU en Mecatronica

1

Ing. Electromecánico

Características Conocimientos generales en los recursos materiales, cableado eléctrico, sensores, programación. Conocimientos en motores de gas y diésel, cableado de panel de control, instrumentación.

Tabla 9.2 Recursos Humanos

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X. Desarrollo del Proyecto

En el desarrollo del proyecto se dividió en dos partes, primero la parte Mecánica y segundo la parte Electrónica y de Cableado Como parte de la automatización se procedió a cambiar el actuador hidráulico por uno electrónico de mayor precisión para lograr esa sustitución fue necesaria la realización de una base acoplada al soporte original del actuador hidráulico, el primer paso fue tomar medidas de la base y el centro de la flecha del actuador ya que esto era de vital importancia para la correcta colocación del nuevo actuador a continuación en la imagen 5.1 se muestra el motor con el actuador hidráulico original posteriormente en la imagen 5.2.1 y 5.2.2 se muestran las figuras del diseño de la base la cual fue el conjunto de dos piezas ajustables en los ejes X,Y. para posicionar el nuevo actuador con la misma posición en su eje. En la figura 5.3 se muestra la pieza y el resultado final con el antes y después.

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Figura 5.1 Motor G3306 (Actuador Original)

10.1 Desarrollo Mecánico: Motor con actuador hidráulico original para poder hacer el remplazo de dicho actuador fue necesario el diseño un soporte que se acoplara con la base original del actuador hidráulico y que no afectara en lo absoluto al rendimiento del motor, fue necesario la cancelación de dos líneas hidráulicas y la colocación de un empaque para que el sellado fuese hermético.

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Figura 5.2.1 Soporte acoplado al motor (Pieza 1)

El soporte diseñado para la correcta colocación del actuador electrónico consta de dos partes y esta es la primera pieza del ensamble completo. Su función es la de fijarse en el soporte original del actuador hidráulico y que el ensamble sea hermético para evitar fugas de aceite también se encarga de que la pieza dos del ensamble se pueda ajustar en el eje “y” con una tolerancia de hasta 12mm.

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Figura 5.2.2 Soporte del Actuador Electrónico (Pieza 2)

Esta segunda pieza se ensambla a la primera permitiendo que el actuador electrónico se pueda ajustar en los ejes “x” y “y” con tolerancias de 12mm respectivamente esto con la finalidad de respetar los ángulos del varillaje ya que es un ajuste muy preciso en el carburador tanto cuando el motor se encuentra en aceleración en (baja) o en aceleración a (plena carga).

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Figura 5.3 Imagen del nuevo soporte con Actuador Electrónico

Para la instalación del soporte fue necesario cancelar 1 línea hidráulica colocándose el tapón adecuado y también se instalaron los empaques necesarios entre el soporte del motor y la base del actuador para evitar posibles fugas del aceite hidráulico se colocó gracias a 8 tornillos de 5/16 con sus respectivas tuercas, rondanas y rondanas de presión. Continuando con el proyector el siguiente paso fue el diseño de los diagramas eléctricos y el cableado del gabinete de control sensores y actuadores.

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Continuando con la parte mecánica que fue la colocación del actuador electrónico en el grupo electrógeno y la instalación en el lugar y la posición adecuada del gabinete de control, para esto fue necesario instalarle unos vibro aisladores para que los componentes internos del gabinete no vibren de forma excesiva ya que el grupo electrógeno a plena carga o máximas RPM genera demasiadas vibraciones. Al término de esto se pintaron la base y el gabinete de control con el color amarillo Caterpillar.

10.2 Desarrollo Electrónico: Una vez concluida con la parte mecánica del proyecto se procedió a la instalación y cableado de los sensores de pick-up, oil presure y coolant temp. Los cuales se muestran en las siguientes imágenes:

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Figura 6.1 Sensor Oil Press.

Este sensor es colocado en el monoblock del motor G3306 el cual manda una señal analógica al Deep-Sea indicando la presión de aceite que cuenta el motor y de esta forma prevenir que el motor trabaje con poca presión de aceite lo cual dañaría de forma grabe al motor.

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Figura 6.2 Sensor Pick-Up.

Este sensor se coloca en el generador eléctrico justo en el embrague entre el motor a gas y el generador eléctrico, donde se encentra un piñón dentado, el sensor es un sensor capacitivo el cual está colocado a solo 3mm de separación entre el piñón dentado y la cabeza del sensor de esta forma puede leer cuando hay presencia de un diente o un espacio en blanco (cresta o valle) y así marcar un frecuencia de pulsos a diferentes RPM. Este tren de pulsos son enviados al gobernador Woodward para su lectura y procesamiento.

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Figura 6.3 Sensor de Coolant Temp.

Este sensor es colocado en la parte superior del motor por donde pasa el anticongelante después de pasar por las recamaras de combustión del mismo de esta forma nos da una lectura certera de la temperatura del motor, la señal producida por el sensor es una señal analógica la cual es mandada al Deep-Sea para su lectura y procesamiento. Si la temperatura es muy alta por bajo nivel de anticongelante o por sobre carga del motor este sensor tiene la capacidad de mandar parar la máquina.

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10.3 Gabinete de Control: Una vez instalados correctamente cada uno de los sensores en el generador se procedió a cablearlos y habilitar sus señales posteriormente se instaló el gabinete de control en el generador con sus respectivos vibra aisladores en la figura 7.1 se muestra dicho gabinete de control. Al tener el gabinete instalado en la posición correcta se procedió a instalar la botonería, gobernador, riel DIN, Relevadores, Porta Fusibles y Clemas. Para concluir con el gabinete de control se retiraron los elementos del mismo y se pintó el mismo con el color reglamentario de Caterpillar se reinstalaron los componentes y se procedió a cablear el mismo quedando tal como se muestra en la figura 7.2.1 y 7.2.2.

Figura 7.1 Gabinete de Control (inicios)

Figura donde se muestra el gabinete recién colocado sobre la parte superior del generador eléctrico y el interruptor de pie de máquina, en esta imagen ya se le había colocado el botón de paro de emergencia y los vibro aisladores.

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Figura 7.2.1 Gabinete ya finalizado

Vista exterior del gabinete ya pintado etiquetado y con la botonería requerida para el proyecto que son (de izquierda a derecha) un interruptor de tres posiciones la primera de arranque Manual la segunda de Apagado y la tercera de arranque en Auto la segunda perilla es de dos posiciones Off y Fuel está encargada de encender y apagar la válvula que permite el paso de gas hacia el motor. El tercer botón es de simple efecto sin enclavamiento el cual se encarga de dar marcha o crank al motor (si y solo si la primer perilla se encuentra en la posición de Manual) con lo que arrancara el motor. Y el cuarto y último botón es el de paro de emergencia el cual corta los suministros de gas y energía para mandar parar el motor de forma brusca en caso de emergencia.

[37]

Figura 7.2.2 Vista interna del gabinete

En esta imagen se puede observar la vista interna del gabinete ya finalizado con el cableado respectivo, en la parte superior de lado izquierdo podemos observar el gobernador Woodward en la parte inferior izquierda se observan las clemas de conexionado y las clemas de tierra física para aterrizar de forma adecuada todo nuestro gabinete, en la parte inferior central se encuentran los fusibles de alimentación para la protección adecuada. En la parte inferior derecha se encuentran los dos relevadores a 24 VCD encargados de dar marcha de forma manual o automática. En la tapa del gabinete es donde fueron instalados y cableados toda la botonería anteriormente descrita.

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Figura 8.1 Diagrama de conexiones del Controlador DeepSea 5520

10.4 Diagramas de Conexionado: Este es el diagrama de conexionado del módulo DeepSea 5520 donde podemos observar a detalle sus puntos de conexión de alimentación, control, censado de diferentes parámetros de la red eléctrica como parámetros del grupo electrógeno. Este dispositivo también puede funcionar a la par de del gobernador Woodward y del regulador de voltaje de nuestro generador eléctrico, todo esto con la finalidad de brindar mucha más protección al grupo electrógeno y al momento de hacer el acoplamiento con la red eléctrica lo haga de manera más rápida y eficiente.

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Figura 8.2 Diagrama de Entradas Digitales del Controlador DeepSea 5520

En este diagrama se puede observar las conexiones de las distintas entradas digitales con las que cuenta nuestro módulo Deep-Sea las cuales pueden ser programadas según los requerimientos de nuestro proyecto en este caso en la tabla que se encuentra en la parte inferior izquierda se detallan todas y cada una de ellas.

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Figura 8.3 Diagrama de Salidas Digitales del Controlador DeepSea 5520

[41]

Figura 9.1 Diagrama de Conexiones y Protecciones del Gobernador Woodward Control EPG.

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Diagrama de Control

Figura 10.1 Diagrama de Conexiones Internas del Gabinete de Control

RA1 RA2 IRA1 IRA2 SW1 SW2 SW3 SW4 D.I. DSE GSOV J. Box

R.A. Crank R.A. Fuel Int. R.A. Crank Int. R.A. Fuel Int. Manual/ Auto Int. Fuel Stop Button Push Button Crank Digital Inputs DSE Gas Shut-Off Valve Junction Box.

Tabla 3.1 Descripción del Diagrama de Conexiones Internas del Gabinete de Control

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Diagrama de Fuerza

Figura 11.1 Diagrama de Fuerza conexionado del Generador con la Red Eléctrica.

Este es un diagrama básico donde se puede observar de manera muy sencilla como es el conexionado de nuestro generador con la red eléctrica donde también interviene un interruptor tripolar el cual puede ser controlado de forma automática o también accionado de forma manual.

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Diagrama Trifilar

Figura 11.2 Diagrama Trifilar del conexionado del generador con la Red Eléctrica junto con el Controlador DSE-5520.

Este diagrama es muy similar al anterior solo que aquí si se muestran mas componentes tales como el DeepSea 5520, el interruptor de pie de maquina, el transformador de la red eléctrica, donde debe ser conectada la carga eléctrica demandada por nuestra empresa, taller, oficina, etc. También nos muestra los TP (Transformer Potencial) y los puntos de monitoreo con sus fusibles del DeepSea 5520 hacia la red eléctrica.

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Diagrama Unifilar

Figura 11.3 Diagrama Unifilar del DSE-5520 conexionado con la Red Eléctrica y el Generado junto con sus protecciones. Protecciones Electricas Sync Check Under Voltage Reverse Power Under Excitation Negative Seq. Over Volt. Instantaneous Over Current Timed Over Current Over Voltage Directional Over Current Over Frequency Under Frequency

TP TP

Numero 25 27 32 40 47 50 51 59 67 81 81U

Transformer Potencial Transformer Current

Tabla 4.1 Descripción de las protecciones del DSE-5520

[46]

XI. Resultados Obtenidos.

Durante la realización de este proyecto los resultados obtenidos fueron los siguientes: 

Sustitución de Actuador Hidráulico por uno Electrónico



Diseño y Fabricación de Soporte para actuador Electrónico



Instalación y cableado de Sensores (Coolant Temp, Pick Up, Oil Press).



Instalación y cableado de Gabinete de control el cual cuenta con un Gobernador, Fusibles, Relevadores, Clemas, Botones y Perillas.

XII. Conclusiones y Recomendaciones.

Fue uno de los mejores y más costosos proyectos en los que he podido colaborar y aportar ideas retando así mi capacidad creativa e inventiva para sacar adelante el proyecto, me deja una enorme satisfacción que mi trabajo y todo lo aprendido durante la universidad y las estadías por fin rinda frutos y quede plasmado en mi trabajo y en el Generador. Como experiencia personal me doy cuenta que esto es solo el principio de mi preparación académica profesional y me falta mucho por aprender, conocer y desarrollar.

Una de las principales recomendaciones es revisar las hojas de datos de cada componente que se instalara en el proyecto para saber con qué se está trabajando y si se tienen dudas buscar la asesoría adecuada, revisar el material desde que se adquiere para evitar descomponer los componentes a la hora de la instalación y pruebas. [47]

XIII. Anexos.

Figura 12.1 Portada del Manual de Operaciones e Instalación de los EPG

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Figura 12.2 Diagramas de conexionado del EPG y fichas técnicas de ambos componentes.

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Figura 12.3 Manual de pruebas e información sobre los sistemas de gas en los motores Caterpillar G3306.

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XIV. Bibliografía. Para la elaboración de este proyecto fueron consultados muchos diagramas, proyectos realizados con anterioridad propiedad de Tracsa Energía y ligas de internet solo que por los derechos de autor y normas de seguridad de la empresa Tracsa Energía y Caterpillar no me es posible mostrar toda la información requerida. A continuación muestro paginas de internet e imágenes de portadas de manuales e información básica de los generadores que si se me permitió mostrar.

http://www.deepseaplc.com/products/dse-genset/auto-startcontrollers/dse5520m/ http://www.tracsa.com.mx/productos/energia/generadoreselectricos-o-de-luz-diesel http://www.woodward.com/brushdcmotors.aspx http://www.woodward.com/vehiclecontrolsystems.aspx

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