¿Por qué utilizar un generador diésel de alta tensión?

¿Necesitas alimentar algo que esté lejos o sea muy grande? Un bajo voltaje podría no ser suficiente.
Generadores diésel de alta tensión¹ Se utilizan principalmente para transmitir de manera eficiente grandes cantidades de energía a largas distancias, reduciendo la caída de tensión y utilizando cables más pequeños.

Se trata de mover la energía de manera eficiente.
Veamos cómo.

¿Cuáles son las principales ventajas de generar energía a alto voltaje directamente?

¿Por qué querrías producir energía a alto voltaje directamente desde el generador?
Generación de energía a alto voltaje² reduce la corriente para un nivel de potencia determinado, lo que minimiza la pérdida de energía durante la transmisión y permite el uso de cables más pequeños y menos costosos.

Los beneficios de la generación de alto voltaje

Generar electricidad a alto voltaje (a menudo por encima de 1000 voltios) directamente desde el generador tiene grandes beneficios, especialmente cuando necesita enviar esa energía a una distancia significativa. El principio básico se basa en la potencia, el voltaje y la corriente. La potencia (P) es el voltaje (V) multiplicado por la corriente (I). Por lo tanto, para una cantidad fija de potencia, si aumenta el voltaje, la corriente debe disminuir. ¿Por qué es buena una corriente más baja? Cuando la electricidad fluye a través de un cable, hay resistencia. Esta resistencia hace que parte de la energía se pierda en forma de calor. La potencia perdida en forma de calor es proporcional al cuadrado de la corriente (Pérdida de potencia = Corriente² * Resistencia). Esto significa que si duplica la corriente, la pérdida de potencia se cuadruplica. Pero si duplica el voltaje (y reduce a la mitad la corriente para la misma potencia), la pérdida de potencia se reduce a una cuarta parte.
Entonces, generar a alto voltaje significa menor corriente para la misma cantidad de energía. Esta menor corriente significa que se desperdicia mucha menos energía como calor en los cables de transmisión. Esto ahorra combustible y hace que el sistema sea más eficiente. Por ejemplo, enviar 1000 kW a 400 V requiere una corriente muy alta. Enviar 1000 kW a 11 kV requiere una corriente mucho menor. La pérdida de potencia en el cable será significativamente menor a 11 kV. Otra gran ventaja es el tamaño del cable. Los cables se dimensionan en función de la corriente que necesitan transportar. Una corriente más baja significa que puede usar cables más pequeños, más delgados y menos costosos. El uso de alto voltaje puede ahorrar mucho dinero en costos de cable de cobre, especialmente en proyectos grandes con tendidos largos de cable. También facilita la instalación porque los cables más pequeños son más ligeros y más flexibles. Para los contratistas de M&E que planean la distribución de energía en un sitio grande, el costo y la practicidad de los tendidos de cable son factores importantes. El uso de generación de alto voltaje puede simplificar enormemente esto. He visto proyectos donde el ahorro de cable por sí solo justificó la decisión de usar un generador de alta tensión.

Ventajas clave de la generación de alto voltaje

• Pérdida de energía reducida: Una corriente más baja significa menos pérdida de energía en forma de calor en los cables.
• Eficiencia mejorada: Llega más potencia a la carga y se desperdicia menos combustible.
• Tamaño de cable más pequeño: Menos corriente significa que se necesitan cables más delgados, livianos y más baratos.
• Caída de voltaje reducida: Una corriente más baja provoca una menor caída de tensión a lo largo de la distancia.

• Ahorro en costos3: Ahorros significativos en costos de cable de cobre, especialmente en recorridos largos. Para los socios de distribución que venden generadores para proyectos industriales, comprender los beneficios de la generación de alta tensión es importante para los grandes clientes. Explicar cómo la generación a 6.6 kV o 11 kV en lugar de 400 V puede ahorrarles una cantidad significativa de dinero en infraestructura es un argumento de venta sólido. Para las entidades ejecutoras de proyectos, el uso de generación de alta tensión en un sitio grande simplifica el diseño de la red de distribución eléctrica. En lugar de tener múltiples generadores de baja tensión dispersos o cables de baja tensión muy largos, se puede tener uno o dos generadores de alta tensión que alimenten subestaciones más cercanas a las cargas. Mi experiencia con generadores de edificios de H&C para uso industrial confirma que, para potencias superiores a cierto nivel (que suelen empezar alrededor de 1 MW) o para sitios con grandes superficies, la alta tensión se convierte en la opción más práctica y económica debido a estas ventajas de transmisión.	Aspecto	Generación de bajo voltaje (por ejemplo, 400 V)	Generación de alto voltaje (por ejemplo, 11 kV)
  Corriente (para la misma potencia)	Alto	Bajo
  Pérdida de energía en los cables	Alto	Bajo
  Tamaño de cable requerido	Grande, pesado, caro	Más pequeño, más ligero, más barato
  Caída de voltaje	Más significativo a distancia	Menos significativo a lo largo de la distancia
  Distancia de transmisión	Practicidad limitada para carreras largas	Práctico para largas distancias
  Costo del cable	Más alto	Más Bajo

  Por lo tanto, generar alto voltaje hace que sea más fácil y más barato enviar energía a larga distancia al reducir el desperdicio y el tamaño del cable.

¿Cuándo se suele seleccionar un generador diésel de alta tensión?

¿En qué situaciones o para qué tipo de proyectos los generadores de alta tensión son la mejor opción?
Los generadores diésel de alta tensión generalmente se seleccionan para grandes instalaciones industriales⁴, operaciones mineras, sitios de construcción, reducción de picos de servicios públicos⁵, o cualquier aplicación que requiera la transmisión de potencia significativa a largas distancias.

Aplicaciones adecuadas para generadores de alta tensión

Los generadores diésel de alta tensión no son adecuados para todas las aplicaciones. Para hogares o pequeñas empresas con cargas cerca del generador, la baja tensión es perfectamente adecuada. La alta tensión se vuelve necesaria o ventajosa en situaciones específicas donde se requiere transportar grandes cantidades de energía a través de un área extensa. Una aplicación común son las grandes plantas industriales o fábricas. Estos sitios suelen tener muchos edificios dispersos, y la demanda total de energía es alta. Usar un generador de alta tensión en una ubicación central y distribuir energía a alta tensión mediante cables subterráneos o aéreos a subestaciones locales (que luego reducen la tensión a niveles de uso) es mucho más eficiente y rentable que instalar grandes cables de baja tensión por todas partes.
Las operaciones mineras y las grandes obras de construcción son otros ejemplos destacados. Estas obras pueden abarcar grandes extensiones y se necesita energía en diversas ubicaciones: excavadoras, bombas, equipos de procesamiento, oficinas de obra, etc. El transporte de energía de baja tensión a través de kilómetros de terreno accidentado resulta impráctico debido a las caídas de tensión y los costes del cable. Un generador (o varios) de alta tensión puede proporcionar una fuente de energía fiable que se transmite, por ejemplo, a 3.3 kV, 6.6 kV o 11 kV a diferentes puntos de la obra, donde transformadores más pequeños la reducen al voltaje requerido. La reducción de picos de las compañías eléctricas o la energía de reserva para grandes redes eléctricas a veces utilizan generadores de alta tensión. Estos pueden conectarse directamente a la red de distribución de media tensión sin necesidad de un gran banco de transformadores elevadores justo en las terminales del generador (aunque siguen siendo necesarios equipos de protección y conmutación). Para nuestros clientes internacionales, especialmente aquellos que participan en grandes proyectos de infraestructura o en la extracción de recursos en zonas remotas, generadores diésel de alta tensión⁶ A menudo son la única opción viable para un suministro de energía confiable. Están diseñados para la escala y las demandas de estas operaciones.

Aplicaciones típicas de alta tensión

• Grandes fábricas/complejos industriales: Distribuir energía en un área amplia.
• Sitios mineros: Equipos de alimentación distribuidos en una gran área.
• Grandes Proyectos de Construcción: Proporcionar energía a varias ubicaciones en un sitio grande.
• Modo de espera de servicios públicos/ahorro de consumo: Conexión a la red de media tensión.
• Centrales eléctricas remotas: Generando energía para una pequeña ciudad o comunidad lejos de la red principal.
• Puertos y Astilleros: Alimentación de grandes grúas e instalaciones.

• Centros de datos (gran escala): Distribuir energía a diferentes secciones de una gran instalación. Cuando una entidad ejecutora de proyectos diseña el sistema eléctrico para un gran proyecto industrial, la elección entre generación de baja y alta tensión es uno de los primeros aspectos a considerar. Depende de la potencia total requerida, la distancia a la que debe distribuirse y las tensiones requeridas por las cargas. Trabajo con los clientes para comprender su perfil de carga y la distribución del sitio. Si la carga total es alta (normalmente superior a 1 MW) y está dispersa, un generador de alta tensión suele ser la opción más económica y técnica. Para los socios de distribución que venden en estos segmentos, es esencial poder ofrecer unidades de alta tensión. Se trata de productos especializados, y sus clientes tienen necesidades energéticas específicas a gran escala que los generadores de baja tensión no pueden satisfacer eficientemente. Nuestras unidades de alta tensión están diseñadas y construidas para estas aplicaciones de alta demanda y larga distancia, proporcionando energía confiable en tensiones de hasta 13.8 kV.	Escenario de aplicación	Requisitos de alimentación	Distancia recorrida	Voltaje típico	¿Por qué alta tensión?
  gran fábrica	Alto	Moderado a largo	MV (por ejemplo, 6.6 kV)	Distribución eficiente en todo el sitio
  Operación minera	Muy Alta	Largo	MV/HV (por ejemplo, 11 kV)	Suministro de equipos en una amplia zona
  Gran obra en construcción	Alto	Largo	MV (por ejemplo, 3.3 kV)	Distribución de energía a múltiples zonas de trabajo
  Conexión a la red eléctrica	Muy Alta	Corto (local)	MV	Conexión directa a la red
  Central eléctrica remota	Moderado a alto	Largo	MV	Transmisión de energía a los usuarios finales

  Por lo tanto, los generadores de alta tensión se utilizan para proyectos en los que se debe transportar mucha energía a grandes distancias, como fábricas, minas o grandes sitios de construcción.

¿En qué se diferencian el diseño y los equipos auxiliares para sistemas de alta tensión y de baja tensión?

¿Los sistemas de generadores de alta tensión se construyen de manera diferente y necesitan equipos adicionales en comparación con los sistemas de bajo voltaje?
Sí, sistemas generadores de alta tensión⁷ exigir alternadores especializados⁸, cuadros de distribución más complejos, medidas de seguridad más estrictas y un manejo de cables diferente en comparación con los sistemas de baja tensión más simples.

Diferencias de diseño y equipamiento

Diseñar e instalar un sistema de generador diésel de alta tensión es más complejo que uno de baja tensión. El generador requiere un alternador especializado capaz de producir directamente la alta tensión requerida. Este alternador tiene un aislamiento y una construcción de bobinado diferentes para soportar las tensiones de mayor tensión. Si bien el motor diésel que lo impulsa puede ser similar al utilizado para un generador de baja tensión de la misma potencia, el componente eléctrico es muy diferente. El sistema de control también debe estar diseñado para la sincronización y protección de alta tensión.
La mayor diferencia radica en los equipos auxiliares, en particular en la aparamenta. La aparamenta de alta tensión es más compleja, grande y costosa que la de baja tensión. Incluye interruptores automáticos especializados, diseñados para interrumpir de forma segura las corrientes de alta tensión. Los relés de protección son más sofisticados para detectar fallas en la red de alta tensión. La aparamenta puede incluir interruptores automáticos de vacío o de SF6 para un funcionamiento fiable a alta tensión. Por motivos de seguridad, los sistemas de alta tensión requieren un control de acceso más estricto, enclavamientos de seguridad, procedimientos de puesta a tierra y formación especializada para el personal. Trabajar con equipos de alta tensión es mucho más peligroso que con baja tensión. Los cables también son diferentes. Los cables de alta tensión tienen un aislamiento más grueso y se manipulan de forma distinta durante la instalación. La terminación de cables de alta tensión requiere kits especializados y técnicos cualificados.

Diferencias clave en diseño y equipamiento

• Alternador: Se necesitan bobinados de alto voltaje especializados y aislamiento.
• Conmutador: Más complejo, más grande, más costoso, requiere interruptores especializados (por ejemplo, de vacío).
• Relés de protección: Se necesita una protección más sofisticada para fallas en la red de alta tensión.
• cables: Aislamiento más grueso, diferentes procedimientos de terminación, mayor costo por metro (pero se necesitan menos metros).
• Seguridad: Estándares de seguridad mucho más altos, procedimientos estrictos, capacitación especializada.
• Toma de tierra: Requisitos de puesta a tierra más críticos y específicos.
• Transformers: Generalmente se necesitan transformadores reductores en el extremo de la carga.

• Huella: Los cuadros de alta tensión a menudo requieren más espacio físico. Para nuestro proceso de fabricación en H&C, construir un generador de alta tensión requiere diferentes componentes para el lado eléctrico y procedimientos de prueba especializados. Necesitamos asegurar que el aislamiento y el tablero de distribución estén correctamente clasificados y probados para el alto voltaje específico que producirá el generador (p. ej., 3.3 kV, 6.6 kV, 11 kV). Para los clientes potenciales, comprender estas diferencias significa darse cuenta de que un sistema de alta tensión no es simplemente un sistema de bajo voltaje con un motor más grande. Es un diseño eléctrico fundamentalmente diferente que requiere diferentes conocimientos técnicos para la instalación, operación y mantenimiento. Para las entidades de ejecución del proyecto, esto significa presupuestar para tableros de distribución de alta tensión especializados, cables y mano de obra de instalación. Para los socios de distribución, significa necesitar personal técnico con experiencia en sistemas de alta tensión o asociarse con empresas que la tengan. Mi experiencia es que planificar estas diferencias desde el principio es crucial para el éxito de un proyecto de generador de alta tensión.	Aspecto del sistema	Sistema de bajo voltaje	Sistema de alto voltaje
  Generador alternador	Bobinados estándar, aislamiento	Bobinados de alta tensión especializados, aislamiento pesado
  Conmutación	Interruptores y contactores estándar	Interruptores de alta tensión (vacío, SF6), más complejos
  Protección:	Relés estándar	Relés de protección avanzados
  Cableado	Se necesitan conductores más grandes para corrientes altas	Conductores más pequeños posibles debido a la baja corriente
  Terminación del cable	Relativamente simple	Requiere kits y capacitación especializados
  Medidas De Seguridad	Seguridad eléctrica estándar	Estándares de seguridad mucho más altos, LOTO estricto
  Experiencia requerida	electricista estándar	Técnico/ingeniero eléctrico capacitado en alta tensión
  Transformers	Se necesita un paso más para la transmisión (si corresponde)	Es necesario reducir la velocidad en los puntos de carga

  Por lo tanto, los sistemas de alta tensión utilizan piezas especializadas y necesitan más cuidado durante la instalación y el funcionamiento debido al mayor voltaje.

  Conclusión

  Los generadores de alta tensión envían eficientemente gran potencia a grandes distancias y se utilizan en sitios grandes que necesitan componentes especializados y seguridad.