La sincronización de grupos electrógenos ajusta la tensión, la frecuencia y el ángulo de fase de un alternador respecto a una barra en tensión, con la misma secuencia de fases, antes de cerrar su interruptor. Después del acoplamiento, el control debe repartir la potencia activa y reactiva sin sobrecargar ninguna máquina.
Esta guía explica qué debe comprobar un cuadrista, una ingeniería o un responsable de compras al especificar grupos electrógenos en paralelo: arranque, control, protecciones y dimensionamiento de la barra común. Se centra en alternadores síncronos de instalaciones industriales y críticas.
Para situar el cuadro de sincronización dentro de la instalación, conviene partir de la arquitectura de los sistemas de distribución eléctrica.
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Qué es la sincronización de grupos electrógenos y cuándo se necesita
Sincronizar permite conectar un grupo a una barra que ya está alimentada por otro generador o por la red. No basta con que ambos indiquen la misma tensión nominal: también deben cumplirse las condiciones de frecuencia, fase y secuencia. El primer cierre sobre una barra sin tensión sigue una lógica distinta.
El equipo se denomina cuadro de sincronización en España y tablero de sincronismo en buena parte de Latinoamérica. La función AMF detecta el fallo de red y gestiona el arranque y la transferencia; por sí sola no implica capacidad de paralelo. Un controlador puede integrar ambas funciones.
- Redundancia: una configuración N+1 mantiene la carga prevista con una unidad indisponible, siempre que la capacidad restante y la arquitectura lo permitan.
- Ampliación: permite añadir generación si barras, protecciones y control admiten la nueva configuración.
- Adaptación a la demanda: conecta las unidades necesarias según carga y límites del fabricante.
- Restablecimiento por prioridades: recupera las cargas por bloques compatibles con la respuesta de los grupos.
En instalaciones aisladas con varios generadores cuya conexión requiere sincronización, la ITC-BT-40 exige un equipo manual o automático.
Cómo sincronizar dos grupos electrógenos: las cuatro condiciones
Cada generador se conecta mediante su interruptor y las protecciones previstas. El sincronizador regula la velocidad y, cuando dispone de esa función, la excitación a través del AVR. La orden de cierre considera el tiempo de actuación del interruptor para que sus contactos se unan dentro de la ventana admitida.
La secuencia de fases se verifica en la puesta en marcha y después de cambios de cableado que puedan alterarla. Una función de comprobación de sincronismo ANSI 25 supervisa las condiciones de cierre; puede implementarse con un relé independiente o según la arquitectura validada del sistema. El sincronoscopio permite visualizar el desfase.
| Magnitud | Límite según ITC-BT-40 (conexión a la red de distribución) | Cómo se comprueba |
|---|---|---|
| Diferencia de tensión | ± 8 % | Relé de comprobación de sincronismo |
| Diferencia de frecuencia | ± 0,1 Hz | Sincronizador automático y relé |
| Diferencia de ángulo de fase | ± 10° | Relé de comprobación; sincronoscopio para el operador |
| Secuencia de fases | Idéntica | Verificación en la puesta en marcha |
Los valores de tensión, frecuencia y fase de la tabla proceden de la ITC-BT-40, apartado 4.3.2.2, para el acoplamiento a la red pública. No son ajustes universales entre grupos: deben definirse con los fabricantes y el estudio de la instalación.
Para comprobar el cuadro completo, además de sus ajustes, consulta los criterios de control de calidad en cuadros eléctricos.
Arranque en barra muerta: cómo entra el primer grupo
Tras un fallo de red, el sistema confirma la ausencia de tensión y el aislamiento respecto a otras fuentes. La lógica de arbitraje autoriza a un único grupo preparado a energizar la barra. Los siguientes se sincronizan con ella. Esta secuencia necesita enclavamientos para evitar cierres simultáneos no coordinados.
El tiempo de recuperación depende del arranque, de las comprobaciones y de la entrada de cargas. No debe presentarse una cifra de segundos como válida para cualquier instalación. Los receptores que no toleran ese intervalo necesitan una fuente de continuidad adecuada.
La ITC-BT-38 exige para la lámpara de quirófano o sala de intervención y los equipos de asistencia vital un suministro especial automático en menos de 0,5 s y con al menos dos horas de autonomía. Este requisito no describe el tiempo de reposición de todo el hospital.
La coordinación de estas fuentes y de los circuitos prioritarios se desarrolla en la guía de instalación eléctrica hospitalaria.
Reparto de carga entre grupos electrógenos: kW, kvar y estatismo
Una vez conectados a la misma barra, los grupos comparten frecuencia y tensión. Eso no garantiza que entreguen la misma proporción de carga. Hay que controlar por separado la potencia activa, en kW, y la reactiva, en kvar.
El regulador del motor interviene en el reparto de potencia activa; la excitación del alternador, mediante el AVR, interviene en la reactiva. Un reparto correcto de kW puede coexistir con un reparto deficiente de kvar y con corrientes innecesarias entre máquinas.
Control isócrono y control por estatismo
En isla, el reparto isócrono coordinado mantiene la frecuencia alrededor de su consigna y distribuye la carga entre unidades compatibles. En un reparto proporcional, cada grupo trabaja aproximadamente al mismo porcentaje de su potencia disponible. El estatismo, o droop, utiliza una característica de frecuencia frente a potencia; el ajuste depende del sistema.
El estatismo de tensión y la compensación por corriente cruzada son posibles métodos de reparto de reactiva. No debe darse por hecho que un fallo de comunicaciones activa automáticamente un modo de respaldo: esa respuesta debe configurarse y ensayarse.
Ejemplo de reparto entre grupos de distinta potencia
Como ejemplo de cálculo, un grupo de 500 kW y otro de 1.000 kW que alimentan 900 kW repartirían 300 y 600 kW si el control busca un 60 % de carga en ambos. Esto supone potencia disponible suficiente y no sustituye la comprobación de kvar, kVA y respuesta transitoria.
La entrada por escalones evita aplicar toda la demanda de golpe. Si un grupo dispara, el deslastre retira los consumos menos prioritarios antes de sobrecargar las unidades restantes. En una instalación de recarga de flotas, los cargadores deben integrarse en esa gestión si reciben alimentación de respaldo; no se presupone que toda la recarga deba mantenerse durante un corte.
Máquina recomendada
Máquina HBC-A120
Corta, punzona y dobla barras de cobre y aluminio con las dimensiones hasta 120 × 12 mm— operando en tres estaciones simultáneamente.
120 × 12 mm
3 unidades de potencia
Corte · Perforación · Doblado
Cómo dimensionar la barra común de los grupos electrógenos
El embarrado se verifica para las configuraciones previstas de funcionamiento y ampliación. La corriente que recorre cada tramo depende de dónde se conectan las entradas y salidas: no todos los tramos transportan necesariamente la suma de las corrientes de todos los grupos.
Ejemplo de corriente nominal
Supongamos cinco grupos trifásicos de 1.000 kW eléctricos, a 400 V y factor de potencia 0,8. Para una carga equilibrada:
I = P / (√3 × U × cos φ)
I = 1.000.000 / (√3 × 400 × 0,8) ≈ 1.804 A por grupo.
Si un tramo transporta toda la potencia simultánea, su corriente sería aproximadamente 9.021 A. Un conjunto de 10.000 A podría estudiarse como candidato, pero la selección exige comprobar calentamiento, ventilación, temperatura ambiente, disposición de barras y condiciones reales de instalación.
Ejemplo de aportación al cortocircuito
Con una reactancia subtransitoria hipotética X″d = 0,13 p.u., referida a la base nominal del alternador, y suponiendo tensión interna de 1 p.u., la aproximación I″k ≈ In / X″d da unos 13,9 kA eficaces simétricos iniciales por grupo. Para cinco unidades idénticas conectadas al mismo punto, despreciando las impedancias de conexión, resulta aproximadamente 69,4 kA.
Este cálculo ilustrativo no define la resistencia necesaria del cuadro. El estudio debe incluir impedancias, decremento de la corriente, motores y, solo si puede estar conectada simultáneamente, la red. Deben verificarse la corriente de cresta, la soportabilidad de corta duración y su tiempo asociado, además de la capacidad de los interruptores.
Fabricación y montaje de las barras colectoras
La cantidad, sección y separación de las barras por fase dependen del diseño verificado. No existe un espesor único válido para cualquier cuadro de alta corriente. Agujeros alineados, superficies preparadas y apriete conforme a las instrucciones de montaje evitan forzar las uniones.
El mecanizado CNC puede mejorar la repetibilidad del corte, punzonado y plegado, pero no garantiza por sí solo una unión correcta. Deben controlarse cotas, rebabas, planitud y montaje, y registrar las desviaciones para detectar problemas de repetibilidad.
Para completar la evaluación mecánica de la barra, revisa los esfuerzos electrodinámicos que aparecen durante un cortocircuito.
Qué falla al acoplar grupos electrógenos en paralelo
Un cierre fuera de la ventana admitida puede producir corrientes y esfuerzos mecánicos elevados. La gravedad depende del desfase, de las máquinas y del sistema; no existe un único ángulo que describa todos los daños posibles.
| Modo de fallo | Causa | Consecuencia | Prevención |
| Cierre fuera de sincronismo | Relé de comprobación ausente, puenteado o mal ajustado | Daño mecánico y eléctrico en el grupo y en la barra | Función ANSI 25, enclavamientos y compensación del tiempo de cierre |
| Reparto de carga desigual | Reguladores mal ajustados o fallo del bus de reparto | Un grupo se sobrecarga, dispara y arrastra a los demás | Reparto compatible, ajustes y respuesta ante fallos ensayados |
| Motorización | Fallo de combustible o de control con el interruptor cerrado | El grupo consume potencia de la barra como motor | Protección de potencia inversa (ANSI 32) |
| Barra común insuficiente | Embarrado dimensionado para un grupo, no para la suma | Deformación, arco y pérdida de toda la planta | Verificar corriente por tramo, cortocircuito y soportes para cada configuración |
| Control sin redundancia | Un único autómata sin respaldo | Pérdida del modo automático | Arquitectura acorde con la criticidad y modo manual con protecciones activas |
| Uniones calientes en el embarrado | Apriete o superficies deficientes en marchas largas | Puntos calientes, reducción de capacidad y parada | Preparación de superficies, apriete especificado y termografía con carga |
Un fallo de sincronización o una cascada de disparos también puede afectar a toda la planta. La selectividad, la separación de barras y la respuesta del control determinan cuánto se propaga el incidente. Para priorizar inversiones, conviene evaluar el coste de una parada de producción.
Acoplamiento con la red: cuándo se aplica el límite de 5 segundos
La transferencia abierta desconecta una fuente antes de conectar la otra. La transferencia cerrada implica un breve paralelo y requiere una configuración específicamente prevista para ello.
En instalaciones asistidas, el apartado 4.2 de la ITC-BT-40 permite la transferencia sin corte bajo sus condiciones específicas: potencia superior a 100 kVA, punto único, sincronización, tratamiento del neutro, conmutación y protecciones exigidas. El paralelo se limita a 5 s. No basta con añadir un temporizador.
El paralelo habitual con la red exige estudiar la clasificación y los requisitos de conexión. El RD 244/2019 regula el autoconsumo, pero excluye de su ámbito las instalaciones aisladas y los grupos utilizados exclusivamente durante interrupciones de red. Una prueba en paralelo debe evaluarse por su configuración y régimen autorizado, sin clasificarla automáticamente como autoconsumo.
Cuadro de sincronización en baja o en media tensión
No hay una frontera universal de 8 o 10 MW que obligue a pasar a media tensión. La decisión depende de la corriente, las distancias, la red disponible, la ampliación prevista y la configuración de las barras. También pueden compararse soluciones con varias secciones de baja tensión.
Para la misma potencia aparente trifásica, la corriente es inversamente proporcional a la tensión. A 15 kV sería 37,5 veces menor que a 400 V, sin que ello elimine la necesidad de comprobar aislamiento, aparamenta y transformación.
| Criterio | Baja tensión (400 V) | Media tensión (15–20 kV) |
|---|---|---|
| Criterio de selección | Corriente, distribución y seccionamiento compatibles con el conjunto | Red disponible, distancias, potencia y transformación |
| Corriente de la barra común | Según potencia y corriente de cada tramo | Menor a igual potencia aparente y mayor tensión |
| Norma del conjunto | Familia UNE-EN IEC 61439, partes 1 y 2 | Familia UNE-EN IEC 62271-200, cuando corresponda |
| Distribución | Directa a cuadros | Transformadores hacia los cuadros de BT |
No existe un número universal de grupos acoplables: deben comprobarse los límites de control, comunicaciones, protecciones y aparamenta. En aplicaciones críticas, esa elección forma parte de la distribución eléctrica en centros de datos, junto con los SAI, las rutas de alimentación y el mantenimiento.
Normas y alcance del cuadro de sincronización
Conviene separar las exigencias del conjunto, las prestaciones del grupo y las reglas de la instalación. El pliego debe identificar las ediciones aplicables y la documentación de verificación.
| Norma | Ámbito | Por qué importa |
|---|---|---|
| REBT, ITC-BT-40 | España: instalaciones generadoras de baja tensión | Clasificación, equipo de sincronización, ventana de acoplamiento, transferencia sin corte y límite de 5 s |
| REBT, ITC-BT-28 | España: locales de pública concurrencia | Suministros complementarios que el grupo alimenta |
| Familia UNE-EN IEC 61439, partes 1 y 2 | Conjuntos de baja tensión | Verificación de calentamiento y resistencia al cortocircuito del embarrado |
| Familia UNE-EN IEC 62271-200 | Aparamenta de CA bajo envolvente metálica, por encima de 1 kV y hasta 52 kV | Requisitos del conjunto de MT dentro de su ámbito |
| ISO 8528 (partes 4 y 5) | Grupos electrógenos: aparamenta, control y prestaciones | Parte 4: control y aparamenta; parte 5: diseño y prestaciones del grupo |
| RD 244/2019 | Autoconsumo | Aplicación según modalidad; excluye determinados grupos exclusivos de emergencia |
Las aplicaciones ferroviarias requieren además comprobar las exigencias propias del sistema. Si un grupo respalda servicios auxiliares de una subestación de tracción, el cuadro de CA se especifica para esos receptores; no debe confundirse con la alimentación de tracción ni con su posible barra de corriente continua.
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Cómo especificar y probar un cuadro de sincronización
- Fuentes y modos: número de grupos, potencias disponibles, tensiones, frecuencia, funcionamiento en isla y posibles maniobras con la red.
- Cargas: demanda, motores, SAI, convertidores y escalones de conexión admisibles.
- Barra común: corriente por tramo, ampliación, cortocircuito, verificación térmica y soportes.
- Control: permisos de cierre, arbitraje en barra muerta, reparto de kW y kvar, deslastre y respuesta a pérdida de comunicaciones.
- Protecciones: ajustes coordinados y tratamiento de neutro y tierra para cada modo.
- Disponibilidad: comportamiento ante fallo de un controlador o de su alimentación; redundancia cuando la criticidad lo requiera.
- Recepción: pruebas en fábrica y en obra con criterios de aceptación y registros acordados.
Las pruebas deben incluir sincronización, pérdida de una unidad, entrada de cargas y transferencia cuando proceda. Un banco resistivo comprueba la respuesta frente a kW, pero por sí solo no valida el reparto de kvar ni todas las interacciones con cargas no lineales. Los ensayos deben representar las condiciones del proyecto.
El mantenimiento debe revisar alimentación de control, baterías de arranque, interruptores, ajustes y conexiones. Las tendencias térmicas, las maniobras acumuladas y la disponibilidad de repuestos ayudan a valorar la vida útil de un cuadro eléctrico.
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