Cómo elegir entre generadores con colector y alternadores sin escobillas

Si está tratando de decidir entre una generador de colectores (escobillas) y un alternador moderno sin escobillas, realmente estás haciendo una pregunta básica:

“¿Quiero algo barato y sencillo ahora mismo, o algo más fácil, limpio y mejor para mí en el futuro?”.”

Repasemos esto con palabras normales, no con fórmulas y términos rebuscados.

Si tú...

• Haga funcionar su generador muchas horas al año
• Odio las averías sorpresa y los tiempos de inactividad
• Alimentación de componentes electrónicos sensibles, PLC o cargas informáticas
• Acceso limitado a personal de mantenimiento cualificado

→ Casi siempre estarás más contento con un alternador sin escobillas.

Si tú...

• Utilizar la máquina sólo de vez en cuando
• Tener un presupuesto ajustado al principio
• No me importa cambiar de cepillo de vez en cuando
• Alimentan principalmente cargas “pesadas” como herramientas, calefactores o motores.

→ Un generador con conmutador (escobillas) puede seguir siendo una buena opción.

1. En primer lugar, aclaremos los términos

En muchos textos de marketing se mezclan “con escobillas frente a sin escobillas” o “conmutador frente a alternador”. Esto es lo que ocurre realmente en el interior de la máquina:

Un generador conmutador suele ser un generador de corriente continua: utiliza una mecánica conmutador y escobillas de carbón para convertir la CA producida en el interior en CC en los terminales de salida. Este diseño se ha utilizado durante mucho tiempo y es sencillo, pero el conmutador y las escobillas se desgastan y necesitan mantenimiento.

Un alternador sin escobillas es un generador síncrono de CA con un sistema de excitación especial. En lugar de escobillas, utiliza un pequeño excitador de CA y un rectificador giratorio para alimentar el campo del rotor principal, por lo que no se necesitan contactos eléctricos móviles en el funcionamiento normal.

Los alternadores en general son generadores de corriente alterna que transforman la energía mecánica en energía eléctrica en forma de corriente alterna. Por eso tu coche y tu grupo electrógeno casi siempre utilizan un alternador en lugar de un generador clásico de corriente continua.

En muchos grupos electrógenos modernos, la corriente alterna se rectifica y controla para alimentar cargas de corriente continua o inversores. La gran diferencia es cómo se construyen y cómo se mantienen.

Definiciones sencillas (téngalas en cuenta)

Generador de colector (escobillas)

• Utiliza escobillas + conmutador para conmutar la corriente por contacto mecánico
• Tiene más piezas eléctricas móviles y de desgaste
• Por lo general, el coste inicial es menor, pero el mantenimiento es mayor con el tiempo.

Alternador sin escobillas

• Utiliza un pequeño alternador excitador y un puente de diodos en el rotor
• Las escobillas no tocan nada en funcionamiento normal
• Suelen ser más caros al principio, pero requieren menos mantenimiento y son más fiables durante muchos años.

2. Cómo funcionan - y lo que realmente sientes como propietario

En teoría, los generadores de colector y los alternadores sin escobillas son sólo formas diferentes de mover campos magnéticos y corrientes. En la vida real, su funcionamiento es muy diferente.

En un generador conmutador, la corriente pasa a través de escobillas de carbón que rozan en un conmutador de cobre segmentado. Estas piezas hacen y deshacen el contacto para convertir la CA producida en el interior en CC en la salida. Esta conmutación provoca fricción, calor, chispas, polvo en las escobillas y desgaste. Es simple y resistente, pero necesita un mantenimiento regular: revisión, limpieza y sustitución de las escobillas.

En un alternador sin escobillas, sigue habiendo un rotor y un estator, pero el campo del rotor se alimenta sin escobillas. Un pequeño excitador de CA situado en el mismo eje genera energía, que se rectifica mediante un paquete de diodos giratorios y se introduce en el devanado principal del rotor. No hay escobillas que rocen, ni segmentos del conmutador que se desgasten. Esto significa menos fricción, menos piezas de desgaste, mayor fiabilidad y, a menudo, mejor control de la tensión a lo largo del tiempo. Esta es la razón por la que los alternadores sin escobillas se han convertido en la elección habitual en los modernos sistemas de energía industrial y de reserva.

Lo que se nota en el día a día

Ruido y “sensación”

• Las máquinas con escobillas/con colector a menudo suenan más ásperas y pueden crear más ruido eléctrico y problemas de radio por las chispas de las escobillas.
• Los alternadores sin escobillas suelen funcionar de forma más suave y “silenciosa” en términos eléctricos, lo que es importante cerca de componentes electrónicos sensibles.

Rutina de mantenimiento

• Generadores con escobillas: revise, limpie y cambie las escobillas cada 1-2 años (dependiendo del uso que les dé).
• Alternadores sin escobillas: no hay escobillas que sustituir; el mantenimiento es principalmente mecánico (rodamientos, sistema de refrigeración, comprobaciones básicas del aislamiento).

Riesgo a largo plazo

• Cepillada: más riesgo de paradas inesperadas por desgaste de las escobillas, daños en el colector o suciedad y polvo.
• Sin escobillas: menos piezas eléctricas de desgaste; las cosas pueden seguir fallando, pero normalmente con menos frecuencia porque hay menos piezas que se desgastan.

3. Tabla comparativa

He aquí una comparación práctica y orientada al propietario que no se ve a menudo en las hojas de especificaciones:

Leer esta tabla “como un humano”, no como una hoja de especificaciones

• Piense en los generadores de colector como en la vieja camioneta que puede arreglar con herramientas manuales, pero tendrá que arreglarla más a menudo.
• Piense en los alternadores sin escobillas como en el nuevo todoterreno diésel: más caros al principio, pero siguen funcionando con menos problemas.
• Si el generador es de “misión crítica” (hospital, centro de datos, torre de telecomunicaciones, almacén frigorífico), el riesgo de tiempo de inactividad suele merecer la pena pagar más por un generador sin escobillas.
• Si se trata de una máquina de reserva para un uso poco frecuente con herramientas eléctricas y no tiene problemas con el mantenimiento, una máquina con escobillas/con colector puede seguir siendo una opción razonable.

4. Una sencilla guía de decisiones (que realmente puede utilizar)

Convirtámoslo en una forma de elegir paso a paso.

Paso 1 - ¿Cuántas horas al año funcionará realmente? Si su equipo funciona sólo unas pocas horas al mes con cargas sencillas, el trabajo adicional de mantenimiento de las escobillas puede estar bien. Pero para cientos o miles de horas al año, el desgaste repetido y la sustitución se convierten rápidamente en dinero real y tiempo de inactividad real.

Paso 2 - ¿Qué importancia tiene el tiempo de actividad? Pregúntatelo a ti mismo: “Si este generador se para sin avisar a las 3 de la mañana, ¿qué pasa?”.”

• ¿Sólo un pequeño inconveniente? Una máquina con escobillas sigue siendo posible.
• ¿Problemas graves de seguridad, legales o económicos? Brushless es la opción más segura.

Paso 3 - ¿Quién se encargará de su mantenimiento? Si dispone de personal eléctrico interno o de una empresa de servicios de confianza, las escobillas y los colectores son manejables. Si el mantenimiento es escaso, subcontratado o difícil de planificar, reducir las piezas de desgaste con un alternador sin escobillas es más inteligente.

Paso 4 - ¿Qué está alimentando? La electrónica sensible, los datos, las telecomunicaciones, los dispositivos médicos o los modernos variadores de velocidad se preocupan mucho por la calidad de la tensión y el ruido eléctrico. Alternadores sin escobillas con AVR suelen mantenerlos más felices y seguros a lo largo del tiempo.

Paso 5 - ¿Cuánto tiempo va a utilizar esta máquina? Si va a utilizar este generador durante 8-15 años, piense en términos de Coste total de propiedad (TCO), no sólo el precio de compra. Un alternador sin escobillas que cuesta un poco más a menudo ahorra suficiente dinero con el tiempo a través de:

• Mejor uso del combustible
• Menos llamadas al servicio de urgencias
• Menos tiempos de inactividad inesperados

Lista de control de decisiones rápidas

• Elevadas horas de funcionamiento anuales (cientos+), cargas importantes →. alternador sin escobillas.
• Tiempo de funcionamiento corto, cargas no críticas, presupuesto ajustado → generador de conmutadores puede estar bien.
• Muchos dispositivos electrónicos/TI/telecomunicaciones → eligen fuertemente sin escobillas.
• Emplazamientos remotos con acceso limitado a los servicios → sin escobillas para reducir las piezas de desgaste.
• Usted disfruta BRICOLAJE mantenimiento y saber manejar las escobillas/conmutadores → cualquiera de los dos tipos, pero el cepillado puede ahorrar dinero al principio.
• No eres una persona eléctrica y no quieres serlo → comprar sin escobillas y dormir mejor.

5. Escenarios que le parezcan

En lugar de más teoría, veamos situaciones reales.

Escenario A - Pequeño taller o granja de apoyo Utiliza principalmente herramientas eléctricas, pequeños motores e iluminación durante cortes de la red o para trabajos de campo ocasionales. Las horas de funcionamiento son de bajas a medias, y un día sin electricidad es molesto pero no un desastre. A generador de conmutadores puede hacer el trabajo si estás de acuerdo con el mantenimiento regular y saber dónde conseguir piezas.

Escenario B - Torre de telecomunicaciones o estación de control remoto Alimentas radios, routers y equipos de corriente continua. Llegar al sitio es difícil, y cada visita del camión cuesta mucho. Aquí, un alternador sin escobillas es casi una obligación: menor mantenimiento, potencia más limpia y mayor fiabilidad.

Escenario C - Proveedor de flota de alquiler Los grupos electrógenos se ven sometidos a una gran variedad de usuarios, entornos y uso rudo. Reducir los puntos de fallo es fundamental porque un grupo averiado le cuesta ingresos por alquiler y reputación. Por eso, la mayoría de las flotas de alquiler profesionales utilizan alternadores sin escobillas simplemente duran más en la vida real.

Escenario D - Edificio de reserva para operaciones críticas Hospitales, centros de datos, almacenes frigoríficos o cualquier sitio donde los tiempos de inactividad salgan en las noticias o destruyan sus bienes almacenados no deberían arriesgarse con un diseño de conmutador, aunque sea un poco más barato. El coste de una gran parada es mucho mayor que el pequeño ahorro inicial. Alternadores sin escobillas con un buen regulador y un mantenimiento adecuado son la herramienta adecuada en este caso.

Adáptese a un escenario

• Véase en A y se te dan bien las herramientas? → Una bien elegida generador de conmutadores es razonable.
• Véase en B, C o D? → Usted está claramente en sin escobillas territorio; lo dice el nivel de riesgo.
• No encajas perfectamente en ningún grupo? → Por defecto sin escobillas; es lo que eligen la mayoría de los usuarios industriales y comerciales modernos.

6. No olvides el coste de la vida útil (una forma sencilla de pensar)

Al comparar presupuestos, es fácil fijarse sólo en el precio. Hay una forma mejor:

TCO ≈ Precio de compra + (Coste de combustible × Horas) + (Coste de mantenimiento + Coste de inactividad)

Alternadores sin escobillas tienden a mejorar dos de ellas:

• Coste del combustible - reduciendo las pérdidas por fricción y mejorando la eficiencia global, especialmente a niveles de potencia más elevados.
• Coste de mantenimiento/tiempo de inactividad - eliminando las escobillas y los colectores de la lista de piezas que se desgastan y fallan.

Aunque generador de conmutadores es, por ejemplo, 10-20% más barato al principio, puede perder fácilmente esa ventaja al cabo de unos años de combustible, mano de obra y reparaciones inesperadas, sobre todo en aplicaciones importantes o de uso intensivo.

Preguntas que debe hacer a cualquier proveedor antes de firmar

• ¿Esta máquina escobillas/conmutador o sin escobillas?
• ¿Cuál es el tiempo recomendado de inspección/sustitución del cepillo (si se cepilla)?
• ¿Cuáles son los costes de mantenimiento previstos a lo largo de 5-10 años con las horas anuales estimadas?
• ¿Cómo funciona la regulación de tensión y distorsión armónica total (THD) ¿comparar entre las opciones con escobillas y sin escobillas?
• ¿Puede compartir cifras reales de fallos o datos de garantía de ambos diseños?

Los proveedores que no pueden responder con claridad a estas preguntas básicamente le están pidiendo a usted que asuma el riesgo en su lugar.

7. Entonces... ¿cuál elegir?

Si nos quitamos la palabrería técnica y nos fijamos en su experiencia real como propietario:

Elija un generador de colectores (escobillas) si tú:

• Quiere el menor coste al principio
• Tienen un uso ligero y no crítico
• Está de acuerdo con el mantenimiento periódico de las escobillas y los colectores (o tiene previsto realizarlo).
• Trate el generador más como una herramienta de reserva que como el “corazón” de su operación.

Elija un alternador sin escobillas si tú:

• Preocuparse por la fiabilidad a largo plazo y un menor mantenimiento
• Haga funcionar su generador muchas horas al año
• Equipos sensibles o caros
• Desea una potencia más silenciosa y limpia con menos sorpresas a lo largo de una vida útil de 10 años

Si realmente no estás seguro, la regla más sencilla y segura es:

En caso de duda, opte por la tecnología sin escobillas.

El mundo se ha ido alejando poco a poco de la generación de energía basada en conmutadores por una razón: es más fácil de poseer y gestionar, y no sólo por su inteligente diseño técnico.

Si me cuenta un poco qué va a alimentar, con qué frecuencia y dónde, puedo convertir esto en una recomendación muy específica para usted, incluyendo sugerencias de tamaño y lo que debe escribir en su especificación para que los proveedores no tomen atajos.