manual de aplicação - grupos geradores arrefecidos a agua

5/10/2018 Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a agua - slidepdf.com

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Manual de AplicaçãGrupos Geradores Arrefecidos a Águ

Traduzido do manual T-030d 0

T-030d-07 08/03



Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água

CONTEÚDO 2

CONTEÚDOGARANTIA........................................................................................... 6

1 INTRODUÇÃO ............................................................................... 7Visão Geral ....................................................................................................... 7Sobre Este Manual ........................................................................................... 7Manuais de Aplicação Relacionados ................................................................. 8Segurança ........................................................................................................ 8

2 PROJETO PRELIMINAR ............................................................... 9Visão Geral ....................................................................................................... 9Requisitos de Energia ....................................................................................... 9

Requisitos Gerais ........................................................................................ 9Requisitos Específicos................................................................................. 9Tipos e Classificações de Sistemas............................................................. 9

O Diagrama de Uma Linha ................................................................................ 11Diretrizes para Classificações de Energia de Grupos Geradores ....................... 12

Classificação de Energia Standby ................................................................ 12Classificação de Energia Prime ................................................................... 12

Classificação de Energia de Carga Básica (Classificação deEnergia Contínua) ........................................................................................ 14Dimensionamento ............................................................................................. 14Considerações Sobre Local .............................................................................. 15

Considerações Sobre o Local Externo ......................................................... 15Considerações Sobre o Local Interno ........................................................... 15

Considerações Sobre a Escolha do Combustível............................................... 16Combustível Diesel ...................................................................................... 16Combustível Bio-diesel ................................................................................. 17Gás Natural ................................................................................................. 17GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) ................................................................. 17Gasolina ...................................................................................................... 18Combustíveis Alternativos ............................................................................ 18

Considerações Ambientais ............................................................................... 18Ruídos e Controle de Ruídos ........................................................................ 18Leis e Normas de Ruídos ............................................................................. 18Normas de Emissões de Escape dos Motores ............................................ 18Normas de Armazenamento de Combustíveis .............................................. 19Proteção Contra Incêndio ............................................................................. 19

Lista de Verificação do Projeto Preliminar ......................................................... 20

3 IMPACTO DA CARGA ELÉTRICA NO DIMENSIONAMENTODO GERADOR .............................................................................. 21

Visão Geral ....................................................................................................... 21Aplicações e Classificações de Trabalho .......................................................... 21

Classificações de Trabalho de Grupos Geradores ........................................ 21Aplicações Mandatórias e Opcionais ........................................................... 21Conhecimento das Cargas ................................................................................ 22

Requisitos de Carga Operacional de Partida ................................................ 22Seqüenciamento em Passos da Carga ........................................................ 23Tipos de Carga ............................................................................................. 23Características da Carga .............................................................................. 31



Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Á

CONTEÚDO

4 SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO..................................................... 34Visão Geral ....................................................................................................... 34Alternadores CA................................................................................................ 34

Voltagem ..................................................................................................... 34Isolamento e Classificações......................................................................... 34Enrolamentos e Conexões ........................................................................... 34Fundamentos e Excitação ........................................................................... 35

Motores ............................................................................................................ 44Governadores............................................................................................... 44Sistemas de Partida de Motores .................................................................. 45

Controles .......................................................................................................... 49Baseados em Relés..................................................................................... 49Baseados em Circuitos de Eletrônica (Microprocessador)............................ 49Circuitos Eletrônicos de “Autoridade Plena” ................................................. 50Opções de Controle ..................................................................................... 50

Acessórios e Opções........................................................................................ 50Recursos de Segurança e Alertas de Controle ............................................. 50Disjuntores da Linha Principal ...................................................................... 51Baterias e Carregadores de Bateria.............................................................. 51Sistemas de Escape e de Silencioso........................................................... 52

Carenagens (Coberturas) ............................................................................. 52Configurações Alternativas de Arrefecimento e Ventilação............................ 53Sistemas de Manutenção do Nível do Óleo Lubrificante ............................... 54Dispositivos de Aquecimento Standby para Grupos Geradores .................... 54Tanques de Combustível (Diesel).................................................................. 56Montagem dos Isoladores de Vibração ........................................................ 56Equipamento de Comutação de Energia ...................................................... 56Necessidades de Equipamentos Adicionais................................................. 57

5 PROJETO ELÉTRICO ................................................................... 58Visão Geral ....................................................................................................... 58Considerações Sobre o Projeto ......................................................................... 58Conexões Elétricas ........................................................................................... 58

Visão Geral .................................................................................................. 58Conexões de CA no Gerador ...................................................................... 59Condutores de CA ...................................................................................... 61Redução do Fator de Potência Pela Carga................................................... 64Aterramento do Sistema e dos Equipamentos ............................................. 64Coordenação Seletiva .................................................................................. 67

Proteção contra Falhas e Corrente Excessiva nos Grupos Geradores............... 70Dimensionamento de um Disjuntor da Linha Principal do Gerador ................ 70Fontes de Grupos Geradores ....................................................................... 71Proteção dos Geradores Contra Sobrecarga ................................................ 72Voltagem Média, Todas as Aplicações ......................................................... 76




CONTEÚDO 4

6 PROJETO MECÂNICO .................................................................. 79Fundação e Montagem................................................................................... 79

Montagem e Isolamento de Vibração do Grupo Gerador ......................... 79Provisões para a Fundação..................................................................... 80Fundação para Isolamento de Vibrações ................................................ 80Isoladores de Vibrações.......................................................................... 82Resistência a Terremotos........................................................................ 84

Alívio de Tensões na Fiação de Força e de Controle ............................... 84Sistema de Escape ........................................................................................ 84Diretrizes Gerais do Sistema de Escape ................................................ 84Cálculos do Sistema de Escape ............................................................. 89

Arrefecimento do Motor .................................................................................. 94Radiador Montado no Chassi .................................................................. 94Radiador Remoto .................................................................................... 96Sistema de Radiador Remoto com Desaeração ...................................... 98Radiador Remoto com Bomba Auxiliar do Líquido de Arrefecimento ........ 98Radiador Remoto com tanque tipo "Hot Well" ......................................... 100Arrefecimento em Multi-circuitos do Motor com Radiadores Remotos..... 102Radiadores para Aplicações com Radiadores Remoto ............................ 102Arrefecimento do Combustível com Radiadores Remotos........................ 107

Cálculos para o Dimensionamento da Tubulação de Arrefecimento ......... 107Ventilação ...................................................................................................... 109Diretrizes Gerais ..................................................................................... 109Cálculos do Fluxo de Ar.......................................................................... 112Teste de Campo dos Sistemas de Ventilação ......................................... 112Ventilação de Radiador Montado no Chassi ............................................ 113Ventilação em Aplicações com Trocador de Calor ou Radiador Remoto .. 114Exemplo de Cálculo do Fluxo de Ar de Ventilação .................................. 116

Suprimento de Combustível ............................................................................ 116Suprimento do Combustível Diesel .......................................................... 116Tubulação do Combustível Diesel ............................................................ 122Tanques de Combustível Sob a Base ...................................................... 123Tanques Diários ...................................................................................... 123

Alimentação de Combustível Gasoso ...................................................... 123Qualidade do Combustível Gasoso.......................................................... 124Projeto do Sistema de Combustível do Grupo Gerador ............................ 126Projeto do Sistema de Combustível ao Local ......................................... 126Cálculos da Pressão do Combustível em Sistema de Combustível Gasoso . 128

Redução de Ruídos em Aplicações de Grupos Geradores .............................. 131A Ciência dos Ruídos ............................................................................. 131Ruídos do Grupo Gerador........................................................................ 134Redução de Ruídos Transmitidos por Estruturas..................................... 135Redução do Ruídos Produzidos pelo Ar .................................................. 135Carenagens com Atenuação do Som (Abrigos) ....................................... 136Desempenho do Silencioso do Escape ................................................... 136

Proteção Contra Incêndio ............................................................................... 136Projeto da Sala do Equipamento .................................................................... 137Considerações Gerais............................................................................. 137




CONTEÚDO

7 APÊNDICE ..................................................................................... 139A. Dimensionamento dos Grupos Geradores com o GenSize™ .................... 139

Visão Geral............................................................................................. 139Parâmetros de Projeto ............................................................................ 140Entrada de Cargas .................................................................................. 143Definições de Termos.............................................................................. 144Cálculos Detalhados de Cargas .............................................................. 145

Entrada nos Passos de Cargas .............................................................. 151Considerações de Passos de Carga ....................................................... 151Diretrizes de Seqüencia de Passos ........................................................ 152Recomendações e Relatórios ................................................................. 152Relatórios ............................................................................................... 157

B. Partida de Motor com Voltagem Reduzida ................................................ 159Uma Comparação de Métodos de Partida de Motores ............................ 159Partida do Motor com Voltagem Plena .................................................... 160Partida do Motor com Autotransformador, Transição Aberta .................... 160Partida do Motor com Autotransformador, Transição Fechada ................. 161Partida do Motor Reator, Transição Fechada........................................... 161Partida do Motor Resistor, Transição Fechada ........................................ 162Partida de Motor Estrela-Triângulo, Transição Aberta .............................. 162

Partida do Motor com Enrolamento Parcial "Part Winding",Transição Fechada ................................................................................. 163Partida do Motor de Rotor com Enrolamento........................................... 163Partida de Motor Síncrono ...................................................................... 164Notas Gerais de Aplicações ................................................................... 164

C. Voltagens e Fontes Utilizadas Mundialmente ............................................ 165D. Fórmulas Úteis ......................................................................................... 168E. Manutenção e Serviços ............................................................................ 169F. Códigos e Padrões.................................................................................... 171

Normas de Produtos Relacionados ......................................................... 171G. Glossário ................................................................................................... 172Índice de Fórmulas ......................................................................................... 180Índice de Tabelas ........................................................................................... 180

Índice de Figuras ............................................................................................ 181




GARANTIA 6

GARANTIA

Garantia: Este manual foi publicado somente com propósitos informativos e não deverá serconsiderado como um documento com propósitos mais amplos. Se forem necessáriasinformações complementares, consulte a Cummins Power Generation. A venda de produtos mostradosou descritos nesta literatura está sujeita aos termos e condições estabelecidos nas políticas apropriadasde vendas da Cummins Power Generation ou outro acordo contratual entre as partes. Esta literaturanão é dirigida a tais contratos e não estende nem complementa os mesmos. A única fonte que rege osdireitos e ações recursivas de qualquer comprador deste equipamento é o contrato entre o compradoe a Cummins Power Generation.

AS INFORMAÇÕES, RECOMENDAÇÕES E DESCRIÇÕES CONTIDAS NESTE DOCUMENTO NÃOFORNECEM NENHUMA GARANTIA, EXPRESSA OU IMPLÍCITA, INCLUSIVE GARANTIA DEADEQUAÇÃO A UM FIM OU VENDA PARTICULAR, NEM GARANTIAS RESULTANTES DE

NEGOCIAÇÕES ENTRE AS PARTES OU DO USO DA MARCA.Cada cliente é responsável pelo projeto e funcionamento dos sistemas por ele desenvolvidos. A CumminsPower Generation não pode assegurar que as especificações de seus produtos sejam apropriadas esuficientes para os propósitos do cliente. Portanto, o próprio cliente deverá certificar-se de que osprodutos e as especificações da Cummins Power Generation satisfaçam seus propósitos de aplicação

Em nenhuma hipótese a Cummins Power Generation será responsável junto ao comprador ou usuáriodefinido em contrato, por atos incompatíveis (inclusive negligência), obrigações restritas ou de outranatureza por quaisquer danos especiais, indiretos, incidentais ou conseqüenciais ou quaisquer perdasinclusive mas não limitadas a, danos ou perdas decorrentes do uso do equipamento, da planta ou dosistema de energia, custos de capital, perda de energia, despesas adicionais resultantes do uso deinstalações de energia existentes, ou por reclamações contra o comprador ou usuário feitas por seusclientes como resultado do uso das informações, recomendações e descrições aqui contidas.




1 INTRODUÇÃO

Visão GeralO mundo já se tornou totalmente dependente daeletricidade. O fornecimento de energia elétrica é crítico

para praticamente todas as instalações e um fornecimentoconfiável de energia elétrica é vital para um númerocrescente de instalações. Instalações como grandesedifícios de escritórios e indústrias, bem como detelecomunicações, centros de informação e provedores deserviço Internet dependem da disponibilidade da energiaelétrica 24 horas por dia, sete dias por semana seminterrupções. Esta necessidade também é alimentada pelonúmero crescente de computadores no processamento dedados, controle de processos, sistemas de suporte à vidae comunicações globais – que requerem um fluxo contínuoe ininterrupto de energia elétrica. Além das questões deconfiabilidade, existem os incentivos ao crescimento

econômico que favorecem a instalação local de gruposmotor-gerador. Como resultado, os grupos motor-geradorsão rotineiramente especificados para a construção denovos edifícios, bem como para reformas. Os mesmosfornecem energia de emergência no evento de falha daconcessionária de energia elétrica e podem ser utilizadospara reduzir o custo da eletricidade quando a estrutura detarifas e política da concessionária local de energia elétricafazem destes uma opção viável. Devido ao seu importantepapel, os grupos geradores devem ser especificados eaplicados de forma a fornecer energia elétrica confiável dequalidade e na capacidade necessária.

Tanto em comunidades remotas não servidas por uma redecomercial de energia elétrica, quanto em locais onde, poralguma razão, a rede comercial de energia elétrica estejaindisponível por longos períodos, o fornecimento de energiaelétrica Prime torna-se uma necessidade, e não um luxo,para muitos usuários.

Qualquer que seja o uso pretendido da energia elétrica local,a confiabilidade de serviço dos equipamentos locais, seudesempenho e custo são as principais considerações dosusuários. O objetivo deste manual é fornecer aos projetistasde sistemas e de instalações um guia para a escolha dosequipamentos apropriados de uma determinada instalação

e para o projeto da instalação de modo que sejam atendidasessas necessidades comuns de sistemas.

1 INTRODUÇÃO

Sobre Este ManualEste manual descreve as especificações e a aplicaçãogrupos motor-gerador estacionários a diesel ou por igni

a vela e arrefecidos a água – denominados aqui “grugeradores”. Consiste de sete seções principais: ProjPreliminar, Impacto da Carga Elétrica no Dimensionamedo Gerador, Seleção do Equipamento, Projeto ElétrProjeto Mecânico e Apêndice.

O Projeto Preliminar descreve as considerações inicpara o projeto de um grupo gerador. Os requisitosequipamento e da instalação variam dependendo das razde uso do grupo gerador e de seu uso pretendido. Ao projea instalação de um grupo gerador, a revisão conhecimento destas razões será útil como um pontopartida para o projeto do sistema e para a escolha d

equipamentos.O Impacto da Carga Elétrica no DimensionamentoGerador explica os vários tipos de carga e seus impacno tamanho do grupo gerador, em sua operação e na escodos equipamentos. É discutida também a seqüênciaconexão de cargas.

A Seleção do Equipamento explica os componenprincipais de um grupo gerador e dos equipamenassociados, suas funções e inter-relações e os critépara a escolha. São discutidas as características funcionos critérios para a escolha e os equipamentos opcionnecessários.

O Projeto Elétrico abrange o projeto de instalação do gerae dos sistemas elétricos associados, sua interface coedifício juntamente com a carga e os tópicos de proteçdo gerador. O projeto elétrico e o planejamento do sistede geração local são críticos para a operação corretaconfiabilidade do sistema.

O Projeto Mecânico abrange o projeto de instalaçãogrupo gerador, sistemas mecânicos associados e interface com o edifício. O projeto mecânico eplanejamento do sistema de geração local são críticos pa operação correta e a confiabilidade do sistema.




1 INTRODUÇÃO 8

São discutidos tópicos sobre fundação e montagens,sistemas de escape, sistemas de arrefecimento, sistemasde combustível, redução do nível de ruídos, proteção contraincêndio e sala do equipamento.

O Apêndice contém vários tópicos úteis como uma visãogeral do software de dimensionamento GenSize™ e doconteúdo da ferramenta Power Suite. Inclui também uma

discussão sobre partida do motor com voltagem reduzidae apresenta referências úteis para as voltagens utilizadasno mundo todo, questões de manutenção, fórmulas,referências sobre Normas e Padrões e um glossário.

Manuais de Aplicação RelacionadosCada instalação de grupo gerador requer equipamento detransferência de energia, sejam chaves comutadoras ouchave de paralelismo. O sistema correto para o trabalho esua aplicação correta são cruciais para sua operaçãoconfiável e segura. Os manuais de aplicação da CumminsPower Generation abrangem aspectos relacionados aos

sistemas de energia standby e de emergência. Como estesmanuais envolvem aspectos que requerem a tomada dedecisões no início do processo do projeto, eles deverãoser revisados juntamente com este documento.

Manual de Aplicação T-011 – Sistemas de TransferênciaAutomática de Energia. Muitas aplicações utilizam váriasfontes de energia para melhorar a confiabilidade do sistemade energia elétrica. Freqüentemente, estes incluem tantoo serviço da concessionária de energia (principal) quanto oserviço de grupo gerador para cargas críticas. O T-011abrange vários tipos de sistemas de transferência de energiadisponíveis e considerações sobre seus usos e aplicações.

A consideração de sistema de comutação de energia noinício de um projeto permitirá ao projetista oferecer o serviçomais economicamente viável e mais confiável para o usuárioda energia elétrica.

Manual de Aplicação T-016 – Paralelismo e Chave Seletorde Paralelismo. O equipamento de paralelismo permite quedois ou mais grupos geradores funcionem como um grandegrupo gerador. Isto pode ser economicamente vantajosoespecialmente quando a carga total for maior que1000 kW. A decisão sobre o uso de grupos geradores emparalelo deve ser tomada nas etapas iniciais do projetoprincipalmente se o espaço e as necessidades de futuraexpansões forem fatores críticos.

SegurançaA segurança deve ser uma das principais consideraçõesdo engenheiro de projeto. A segurança envolve doiaspectos: a operação segura do próprio grupo gerador (eseus acessórios) e a operação confiável do sistema. Aoperação confiável do sistema está relacionada com asegurança porque os equipamentos que afetam a vida e asaúde – como sistemas de terapia intensiva em hospitaisiluminação de saídas de emergência, ventilação de edifícios

elevadores, bombas de combate a incêndios, segurança ecomunicações – geralmente dependem do grupo gerador

Consulte a seção Referências Técnicas para informaçõesobre normas elétricas e de incêndio para a América doNorte, América Central e Europa. Os padrões, e suasnormas associadas, são atualizados periodicamenteexigindo uma revisão contínua. A conformidade com todaas normas aplicáveis é responsabilidade do engenheiro deprojeto da instalação. Por exemplo, algumas regiões podemexigir um certificado de conformidade com as normas, alvaráde zoneamento, alvará do edifício ou outro certificado locaespecífico. Faça as verificações necessárias junto àsautoridades governamentais locais no início do processode planejamento.NOTA: Embora as informações contidas neste manual e nomanuais relacionados sejam precisas e úteis, nada substitui discernimento de um profissional de projeto qualificado experiente. O usuário final deve determinar se o grupo geradoselecionado e o sistema de emergência/standby são corretopara sua aplicação.




2 PROJETO PRELIMINAR

Visão GeralO projeto da instalação de um grupo gerador requerconsiderações sobre os requisitos de equipamentos e

instalação. Estes variam dependendo da razão para seinstalar o grupo gerador e de seu uso pretendido. A revisãoe o entendimento dessas razões são um ponto de partidaapropriado para o projeto do sistema e a escolha dosequipamentos.

Requisitos de EnergiaRequisitos Gerais

A necessidade de geração local de eletricidade deemergência e standby geralmente é definida por instalaçõesobrigatórias de recursos para atender requisitos de normas

de edifícios e/ou o risco de perdas financeiras que podemresultar da falta de energia elétrica.

As instalações obrigatórias para energia de emergência estandby decorrem dos requisitos das normas de edifíciosdefinidos por autoridades federais, estaduais, municipaisou outros órgãos governamentais. Essas instalações são

justificadas em função da segurança da vida humana, ondea perda da energia normal pode criar riscos contra a vidaou a saúde de pessoas. As instalações voluntárias deenergia standby por razões econômicas normalmente são

justificadas por uma redução no risco de perdas de serviços,dados ou outros ativos valiosos. As instalações obrigatóriase voluntárias de geração local de energia podem ser

justificadas pelas reduções nos preços de carga oferecidaspela concessionária de energia elétrica, e podem serservidas pelo mesmo sistema de geração local, desde queas necessidades de segurança à vida tenham prioridade, oque pode ser obtido em função da capacidade do geradore dos arranjos de transferência de carga.

Requisitos Específicos

Uma ampla gama de requisitos específicos resultará nanecessidade de sistemas de geração local de energiaelétrica. Veja abaixo algumas dessas necessidades.

Iluminação: Iluminação de saídas de emergência, sinais

luminosos de saída, iluminação de segurança, luzes deadvertência, iluminação da sala de operação, iluminaçãointerna de elevadores, iluminação da sala do gerador, etc.


Energia de Controle: Energia de controle para caldeicompressores de ar e outros equipamentos com funçcríticas.

Transporte: Elevadores para uso do Corpo de Bombeir

Sistemas Mecânicos: Controle de fumaça e ventiladode pressurização, tratamento de águas servidas, etc.

Aquecimento: Aquecimento de processos críticos.

Refrigeração: Bancos de sangue, armazenamentoalimentos, etc.

Produção: Energia para processos críticos de laboratórprocessos de produção farmacêutica, etc.

Refrigeração de Ambientes: Refrigeração de salasequipamentos de computação, refrigeração e aquecimepara pessoas que requerem cuidados especiais, ventila

de ambientes perigosos, ventilação de poluentescontaminação biológica, etc.

Proteção Contra Fogo: Bombas de incêndio, alarmsinalização.

Processamento de Dados: Sistemas UPS e refrigerapara evitar perda de dados, perda de memória, destruide programas.

Suporte à Vida: Hospitais, enfermarias e outras instalaçde cuidados.

Sistemas de Comunicações: Serviços telefônicosemergência, como polícia e Corpo de Bombeiros, sistemde antenas de edifícios públicos, etc.

Sistemas de Sinalização: Controle de tráfego ferroviámarítimo e aeronáutico.

Tipos e Classificações de Sistemas

Os sistemas de geração local de energia podem classificados por tipo e classe do equipamento de geraçO equipamento é classificado como Standby, PrimContínuo, para geração de energias standby, primcontínua, respectivamente. É muito importante entenas definições das classificações para a aplicaçãoequipamento. Consulte as Diretrizes de Classificação

Energia de Grupos Geradores mais adiante. O tiposistema de geração e a classificação apropriada a utilizada dependem da aplicação. Consulte a Tabela 2as seguintes descrições.




2 PROJETO PRELIMINAR 10

Sistemas de Emergência: Os sistemas de emergênciageralmente são instalados conforme as necessidades desegurança pública e por imposição legal. Normalmente elesdestinam-se ao fornecimento de energia e iluminação emcurtos períodos com três propósitos: permitir a evacuaçãosegura de edifícios, suporte à vida e a equipamentos críticospara pessoas que requerem cuidados especiais, ou parasistemas de comunicações críticas e locais usados parasegurança pública. Os requisitos de normas normalmenteespecificam o equipamento de carga mínima a ser servido.

Standby Legalmente Exigidos : Os sistemas standbyexigidos por lei geralmente são instalados por imposiçãode requisitos legais de segurança pública. Estes sistemasnormalmente destinam-se ao fornecimento de energia eiluminação por curtos períodos onde necessário para evitaracidentes ou facilitar as operações de combate a incêndios.Em geral, as exigências normativas especificam oequipamento de carga mínima a ser servido.

Standby Opcional: Os sistemas Standby Opcionais

geralmente são instalados onde a segurança não é umfator crítico mas a falta de energia pode causar perdas denegócios ou receitas, interrupção de processos críticos,ou causar inconveniências ou desconfortos. Estes sistemasnormalmente são instalados em centros de processamentode dados, fazendas, edifícios comerciais/industriais eresidências. O proprietário do sistema pode selecionar ascargas a serem conectadas ao sistema.

Além de proporcionar uma fonte standby de energia emcaso de falta de energia da rede normal de eletricidade, ossistemas de geração local também são utilizados para osseguintes fins.

Energia Prime: As instalações de energia prime utilizam ageração local em vez da energia normal fornecida pela redepública em áreas onde os serviços da empresa fornecedorade energia não estejam disponíveis. Um sistema simplesde energia prime utiliza pelo menos dois grupos geradorese uma chave comutadora para transferir a energia para ascargas entre eles. Um dos dois grupos geradores funcionacontinuamente com uma carga variável e o outro serve comoreserva no caso de queda de energia e também para permitiro desligamento do primeiro para a manutenção necessária.Um relógio de alternância na chave comutadora alterna parao grupo gerador principal em um intervalo predeterminado.

Corte de Picos: As instalações de corte de picos utilizama geração local para reduzir ou nivelar o uso da eletricidadenos picos com o propósito de economizar dinheiro nocustos de demanda de energia. Os sistemas de corte depicos requerem um controlador que dá a partida e opera ogerador local em tempos apropriados para nivelar asdemandas de pico do usuário. A geração instalada parafins de energia standby também pode ser usada para cortede picos.

Redução de Custos : As instalações para redução de custoutilizam a geração local conforme os contratos de preçosde energia elétrica mantidos com a fornecedora dos serviçode energia. Em troca de preços de energia mais favoráveiso usuário concorda em operar os geradores e assume umquantidade específica de carga (kW) em períododeterminados pela concessionária, normalmente para nãoexceder um determinado número de horas por ano. Ageração instalada para fins de energia standby tambémpode ser utilizada para redução de custos.

Carga Básica Contínua : As instalações de carga básicacontínua utilizam a geração local para fornecer energiaconstante (kW), geralmente através de equipamentos deinterconexão com a rede da concessionária. Em geraestas instalações são propriedade das concessionárias deenergia elétrica ou estão sob seu controle.

Co-geração: Freqüentemente, a geração de carga básicacontínua é utilizada em aplicações de Co-geração. Emtermos mais simples, a Co-geração é a utilização dageração direta da eletricidade e do calor de escape irradiadopara substituir a energia fornecida pela concessionária. Ocalor irradiado é capturado e utilizado diretamente ouconvertido em eletricidade.

Classificação do Grupo GeradorStandby Prime Contínua

Emergência Energia Prime Carga Básica

Standby Corte de Pico Co-geraçãolegalmenteexigidos

Standby ReduçãoOpcional de Custos

Tabela 2-1. Classificação e Tipos de Sistemas

T i p o d e S i s t e m a





O Diagrama de Uma LinhaUm diagrama de uma linha do sistema elétrico é umelemento importante para se entender o sistema e o arranjodas conexões. Ele pode ser especialmente crítico paratransmitir informações durante o planejamento, a instalação,a partida inicial e/ou a manutenção do sistema. Estesdiagramas evidenciam os principais componentes tais como

geradores, equipamentos de comutação de energia, rede proteção, proteção contra sobrecorrente e o esquegeral de conexões. Um diagrama de uma linha deve desenvolvido tão cedo quanto possível no planejamentoprojeto para auxiliar no desenho do sistema. A Figurarepresenta um diagrama típico de uma linha de um sistebásico de geração de energia.

Figura 2-1. Diagrama Típico de Uma Linha de um Sistema de Distribuição Elétrica

GRUPOGERADOR DEEMERGÊNCIA

TRANSFORMADORDA REDE ELÉTRICA

DISPOSITIVO DESOBRECORRENTE

DE SERVIÇO

DISJUNTOR(SE NECESSÁRIO)

DISPOSITIVOS DESOBRECORRENTEDO ALIM ENTADOR

PARA CARGAS NÃO EMERGENCIAIS

PAINEL DEDISTRIBUIÇÃO NORMAL

PAINEL DE DISTRIBUIÇÃODE EMERGÊNCIA

COMUTADORES DETRANSFERÊNCIA

PARA CARGAS DE EMERGÊNCIA





Diretrizes para Classificação deEnergia de Grupos GeradoresA classificação de energia de um grupo gerador é publicadapelo fabricante1. As classificações descrevem as condiçõesde carga máxima permitida em um grupo gerador. O grupogerador fornecerá desempenho e vida (tempo entre revisões)

aceitáveis quando usado de acordo com as classificaçõespublicadas. Também é importante operar os gruposgeradores com carga mínima suficiente para atingirtemperaturas normais e queima apropriada do combustível.A Cummins Power Generation recomenda que um grupogerador seja operado a pelo menos 30% da classificaçãoindicada na plaqueta de identificação.

Os tópicos a seguir descrevem os tipos de classificaçõesutilizadas pela Cummins Power Generation. As Figuras2-2 a 2-5 mostram os níveis de carga (P1, P2, P3, etc.) e otempo nesses níveis de carga (T1, T2, T3, etc.) sob as váriasclassificações.

Classificação de Energia StandbyA classificação de energia standby é usada em aplicaçõesde emergência onde a energia é fornecida durante ainterrupção da energia normal. Não há nenhuma capacidadede sobrecarga sustentada disponível para estaclassificação. (Equivalente à Energia de Parada por Faltade Combustível de acordo com as normas ISO3046,AS2789, DIN6271 e BS5514). Esta classificação é utilizadaem instalações servidas por uma fonte normal e confiávelde energia, e aplica-se somente a cargas variáveis comum fator de carga média de 80% da classificação standbydurante um tempo máximo de 200 horas de operação por

ano, e um tempo máximo de 25 horas por ano a 100% desua classificação standby. A classificação de energia Primedeve ser usada em instalações onde a operação excede200 horas por ano com carga variável ou 25 horas por anoa 100% da classificação. A classificação standby é utilizadasomente para aplicações de emergência e standby onde ogrupo gerador serve como reserva da fonte normal deenergia. Com esta classificação, não é permitida nenhuma

1 As classificações para grupos geradores da Cummins PowerGeneration são publicadas no pacote de software Power Suite.

operação sustentada em paralelo com a fonte normal deenergia. Para aplicações que requerem operação sustentadem paralelo com a fonte normal, devem ser utilizadas aclassificações de energia prime ou de carga básica.

Classificação de Energia Prime

A classificação de energia prime é aplicada no fornecimentode energia elétrica no lugar da energia adquiridacomercialmente. O número de horas de operação permitidopor ano é ilimitado para aplicações de carga variável, porémé limitado para aplicações de carga constante, comodescrito abaixo. (Equivalente à Energia Prime de acordocom a norma ISO8528 e à Energia de Sobrecarga de acordocom as normas ISO3046, AS2789, DIN6271 e BS5514.)

Energia Prime com Tempo Ilimitado de Funcionamento: Aenergia prime está disponível por um número ilimitado dehoras de operação anual em aplicações de carga variáveAplicações que requerem qualquer operação em paralelocom a fonte normal de energia com carga constante estãsujeitas às limitações de tempo de funcionamento. Em

aplicações com carga variável, o fator de carga média nãdeve exceder 70% da Classificação de Energia Prime. Umacapacidade de sobrecarga de 10% está disponível por umperíodo de 1 hora dentro de um período de 12 horas deoperação, porém não deverá exceder 25 horas por ano. Otempo total de operação na Classificação de Energia Primenão deve exceder 500 horas por ano.

Energia Prime com Tempo de Funcionamento Limitado: Aenergia prime está disponível por um número limitado dehoras de operação anual em aplicações com cargaconstante como de energia interrompível, redução de cargacorte de pico e outras aplicações que em geral envolvem a

operação em paralelo com a fonte normal de energia. Ogrupos geradores podem operar em paralelo com a fontenormal de energia em até 750 horas por ano em níveis deenergia que não excedam a Classificação de Energia PrimeDeve-se notar que a vida do motor será reduzida pelaoperação constante sob carga alta. Qualquer aplicação querequeira mais de 750 horas de operação por ano naClassificação de Energia Prime deverá utilizar aClassificação de Energia de Carga Básica.





Figura 2-2. Classificação de Energia Standby

Figura 2-3. Energia Prime de Funcionamento por Tempo Ilimitado

P1 P2 P3 P4 P5 P6

T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 + ... + Tn

(P1 x T1) + (P2 x T2) + (P3 x T3) + (P4 x T4) + (P5 x T5) + (P6 x T6) + ... + (Pn x Tn)

T1 T2 T3 T4 T5 T6Ts Ts Ts

ENERGIA MÉDIA=

TEMPO

NOTAS:

I O tempo total de funcionamento (T + T + T + T + T + T + ... + T ) não deve exceder 200 horas.

II O número total de horas a 100% de classificação Standby (P ) não deve exceder 25 horas por ano.

III Não considere os per íodos de inatividade (T ).IV Não há recurso de sobrecarga.

1 2 3 4 5 6 n

3

S

CLASSIFICAÇÃO DE

ENERGIA STANDBY 100%

ENERGIA MÉDIA

MÁXIMA PERMITIDA 80%

ENERGIA MÉDIA =

CLASSIFICAÇÃO DE

SOBRECARGA MÁXIMA 110%

CLASSIFICAÇÃO DE

ENERGIA PRIME 100%

ENERGIA MÉDIA

MÁXIMA PERMITIDA 70%

ENERGIA M ÍNIMA

RECOMENDADA 30%

I Considere cargas de menos de 30% como 30% (P ).II Não considere os períodos de inatividade (T )

III Uma sobrecarga de 10 % (P ) encontra-se disponível por 1 hora em um período de 12 para um tot al anualque não deve exceder 25 horas.

IV O número total de horas por ano na ou acima da Classificação de Energ ia Prime (P e P ) não deveexceder 500 horas.

5

s

3

2 3

TEMPONOTAS:

P1 P2 P3 P4 P5 P6

T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 + ... + Tn

T1 T2 T4 T5 T6T3Ts Ts

(P1 x T1) + (P2 x T2) + (P3 x T3) + (P4 x T4) + (P5 x T5) + (P6 x T6) + ... + (Pn x Tn)





Classificação de Energia de Carga Básica(Classificação de Energia Contínua)

A classificação de energia de carga básica aplica-se aofornecimento contínuo de energia para uma carga de até

100% da classificação básica por um número ilimitado dehoras. Não há nenhuma capacidade de sobrecargasustentada disponível nesta classificação. (Equivalente àEnergia Contínua de acordo com as normas ISO8528,ISO3046, AS2789, DIN6271 e BS5514). Esta classificaçãoaplica-se para a operação de carga básica da fonte normalde energia. Nestas aplicações, os grupos geradores sãooperados em paralelo com a fonte normal de energia e sobcarga constante durante períodos prolongados.

DimensionamentoPara fins de orçamento dos custos do projeto, é essenciaelaborar uma programação de carga razoavelmente precisaassim que possível. Se todas as informações do

equipamentos de carga não estiverem disponíveis desde oinício do projeto, será preciso fazer estimativas e suposiçõepara os cálculos do dimensionamento inicial. Essecálculos deverão ser refeitos à medida que forem obtidasinformações mais precisas. Grandes cargas de motorsistemas de fornecimento ininterrupto de energia (UPS)acionadores de freqüência variável (VFD), bombas decombate a incêndios e equipamentos de diagnóstico poimagem têm um efeito considerável no dimensionamentodo grupo gerador e devem ser considerados com atenção

Figura 2-4. Classificação de Energia Prime de Funcionamento por Tempo Limitado

Figura 2-5. Energia de Carga Básica

T1 T2 T3 T4Ts Ts Ts Ts

P PP P1 2 43

NOTAS:

I O tempo total de funcionamento (T + T + T + T + ... + T ) não deve exceder 750 horas.

II Não considere os per íodos de inatividade (T ).

III A capacidade de sobrecarga máxima não é permitida para a classificação de energia Prim e

de tempo de funcionamento limitado.

1 2 3 4 n

s

CLASSIFICAÇÃO DE

ENERGIA PRIME 100%

TEMPO

NOTAS:

I O tempo T denota inatividade programada regularmente para manutenção.

II Nenhuma capacidade de sobrecarga permi tida para a classificação de carga básica.s

CLASSIFICAÇÃO DE

ENERGIA DE CARGA

BÁSICA 100%

TEMPO

Ts Ts

PP P

TT T





Especificações “justas” sobre desempenho de transiente,queda de voltagem/freqüência e tempos de retomada,durante a partida do motor, e aceitação de carga em blocostambém têm efeito considerável no dimensionamento.Consulte a Seção 3, Impacto das Cargas Elétricas no Dimensionamento do Gerador neste manual para cálculosde dimensionamento e os tipos de informações necessáriaspara diferentes tipos de equipamento de carga.

Para fins de estimativas preliminares devem ser utilizadasalgumas regras básicas:

• Motores - ½ HP por kW.

• UPS - 40% de superdimensionamento para 1∅ e 6pulsos, ou 15% de superdimensionamento para 6pulsos com filtros de entrada e UPS de 12 pulsos.

• VFD - 100% de superdimensionamento exceto paramodulação de largura de pulso, e então 40% desuperdimensionamento.

Ao carregar o grupo gerador, a divisão das cargas em passos

discretos ou blocos de carga pode ter um efeito favorávelno tamanho do grupo gerador requerido. O uso de várioscomutadores de transferência ou outros meios (relés deretardo de tempo, PLC, etc.) será necessário para que avoltagem e a freqüência do grupo gerador se estabilizementre os passos.

Dependendo da carga total (geralmente acima de 500 kW),pode ser vantajoso o uso de grupos geradores em paralelo.Embora tecnicamente exeqüível, o uso de grupos geradoresem paralelo não é economicamente aconselhável quandoa carga total for igual ou menor que 300 kW.

Considerações sobre o LocalUma das primeiras decisões no projeto será determinar seo grupo gerador ficará localizado dentro ou fora do edifício,em um abrigo ou gabinete.

O custo total e a facilidade de instalação do sistema deenergia elétrica dependem do arranjo e da localização físicade todos os elementos do sistema - grupo gerador, tanquesde combustível, dutos e defletores de ventilação,acessórios, etc. Considere os seguintes aspectos tantopara a localização interna quanto externa:

• Montagem do grupo gerador.

• Localização do quadro de distribuição e doscomutadores de transferência.• Ramificações dos circuitos para aquecedores de

líquido de arrefecimento, carregador de bateria, etc.• Segurança contra inundação, incêndio, formação de

gelo e vandalismo.• Contenção de derramamento acidental ou vazame

de combustível e de líquido de arrefecimento.• Possibilidade de danos simultâneos nos serviços

fonte normal e de emergência.• Acesso para manutenção e inspeções gerais.

• Acesso e espaço de trabalho para grandes servicomo revisões ou remoção/substituição de peças

Considerações sobre o Local Externo

• Emissão e atenuação dos níveis de ruídos.

• Tipos de carenagens - Grupos geradores de 500 kW aproximadamente são fornecidos ccarenagens ‘compactas’. Entretanto, manter utemperatura ambiente mínima de 4º C (40º F) patender os requisitos de certas normas pode ser dem uma carenagem externa ‘compacta’. Existcarenagens com cobertura para a maioria dos grugeradores. Se forem incluídos recursos de atenua

de ruídos, o tamanho da carenagem aumentconsideravelmente.

• O acesso para grandes reparos, substituiçãocomponentes (tais como radiador ou alternador)recondicionamento devem ser considerados no proda carenagem e na instalação de grupos geradopróximos a outros equipamentos ou estruturas.for necessário um grande serviço devido ao númde horas de operação ou dano/falha de grandcomponentes, as entradas de acesso se tornacríticas. Essas entradas incluem tampas de acesparedes removíveis da carenagem, distância adequde estruturas próximas e acesso aos equipamende suporte necessários.

• Cercas de proteção e barreiras visuais.

• Distâncias dos limites da propriedade.

• O escape do motor deve ser direcionado para lode ventilações e aberturas do edifício.

• Aterramento - Eletrodos ou anéis de aterramepodem ser necessários para aterramento separou derivado do sistema e/ou do equipamento.

• Proteção contra raios.

Considerações sobre o Local Interno

• Sala exclusiva para o gerador – Para sistemasenergia elétrica de emergência, certas normas podexigir que a sala do gerador seja utilizada somepara acomodá-lo. Considere também o efeito quegrande fluxo de ar da ventilação poderia ter sooutros equipamentos na mesma sala, tais coequipamentos de aquecimento do edifício.





• Classificação contra incêndio na construção da sala – As normas geralmente especificam uma capacidademínima de resistência contra incêndio de 1 ou 2 horas.Consulte as autoridades locais para obter os requisitosaplicáveis.

• Área de trabalho – A área de trabalho ao redor deequipamentos elétricos normalmente é especificada

por normas. Na prática, deve haver pelo menos 1 m(3 pés) de espaço livre em torno de cada grupogerador. A substituição do alternador deve ser feitasem a necessidade de remoção de todo o conjuntoou qualquer acessório. Além disso, o projeto dainstalação deverá prever o acesso para grandestrabalhos (como recondicionamento ou substituiçãode componentes, como um radiador, p. ex.).

• Tipo do sistema de arrefecimento – Recomenda-seum radiador montado na fábrica, mas o ventilador doradiador pode criar uma pressão negativa significativana sala. As portas de acesso devem, portanto, abrirpara dentro da sala ou serem protegidas por anteparos

– de maneira que possam ser abertas quando o grupogerador está funcionando. Consulte Arrefecimento doGerador na seção Projeto Mecânico para as opçõesadicionais de arrefecimento.

• A ventilação envolve grandes volumes de ar. Numprojeto ideal de sala, o ar é sugado diretamente doexterior e expelido para fora pela parede oposta. Paraconfigurações opcionais de arrefecimento de gruposgeradores que envolvam trocadores de calor ouradiadores remotos, serão necessários ventiladorespara a ventilação da sala.

• Escape do motor – A saída de escape do motor deverá

ser tão alta quanto a prática permitir no ladodescendente dos ventos dominantes e voltadadiretamente para fora da ventilação e aberturas doedifício.

• Armazenamento e tubulação de combustível – Asnormas locais podem especificar métodos dearmazenamento de combustível dentro de edifícios erestringir as quantidades armazenadas. Uma consultaprévia com o dealer local da Cummins PowerGeneration ou com o comando local do Corpo deBombeiros é recomendável. Será necessário acessopara o reabastecimento dos tanques dearmazenamento. Consulte Considerações de Escolha do Combustível a seguir.

• Recomenda-se que sejam incluídos recursos nosistema de distribuição elétrica para a conexão deum banco de carga temporário do grupo gerador.

• A localização dentro de um edifício dever permitir oacesso para a entrega e instalação do produto eposteriormente para serviços e manutenção. Alocalização lógica para um grupo gerador num edifício

com base nestas considerações é no andar térreopróximo a um estacionamento ou pista de acessoou na rampa de um estacionamento aberto. Sabendoque estas são áreas nobres de um edifício, se fonecessário um outro local, lembre-se que podem senecessários equipamentos pesados para a instalaçãoe grandes serviços na unidade. Além disso, asentregas de combustível, líquido de arrefecimentoóleo, etc., são necessárias em vários intervalos. Umsistema de combustível provavelmente será projetadocom tanques de suprimento, bombas, linhas, tanquesdiários, etc., mas as trocas de óleo lubrificante e delíquido de arrefecimento poderão ser dificultadas seos materiais tiverem que ser transportadomanualmente em barris ou baldes.

• As instalações sobre lajes, embora comunsrequerem um planejamento complementar econsiderações sobre o projeto estrutural. As vibraçõee o armazenamento/entrega do combustível podemser problemáticos em instalações deste tipo.

• Locais internos geralmente requerem uma salaexclusiva com estruturas contra fogo. Fornecer fluxode ar para o interior da sala pode ser um problemaGeralmente, não são permitidos abafadores deincêndio em dutos para o interior das salas. O ideal éque a sala tenha duas paredes externas opostas entrsi de forma que o fluxo do ar de entrada flua sobre ogrupo gerador e seja levado para fora através da paredeoposta, no lado do radiador da unidade.

Considerações sobre a Escolha doCombustívelA escolha do combustível, seja gás natural, diesel ou GLPafetará a disponibilidade e o dimensionamento do grupogerador. Considere o seguinte:

Combustível Diesel

• O combustível diesel é recomendado para aplicaçõede emergência e standby. Para um bom desempenhode partida e máxima vida útil do motor, recomenda-seo combustível diesel ASTM D975 Grau No. 2. Consulto distribuidor do fabricante do motor sobre o uso deoutros graus de combustível diesel para diversomotores.

• Deve -se projetar o armazenamento do combustíveno local, mas o tanque não deve ser muito grande. Ocombustível diesel pode ser armazenado por umperíodo de até dois anos, assim o tanque desuprimento deve ser dimensionado para permitir oreabastecimento de combustível com base naprogramação de exercícios e testes nesse períodoPode ser necessário aplicar um micro-bioinseticida





2 A Cummins Power Generation não assume qualquerresponsabilidade de garantia sobre reparos ou aumento de custosdecorrentes do uso de bio-diesel combustível.

se a freqüência de reabastecimento for baixa, ou secondições de umidade elevada favorecerem ocrescimento de micróbios no combustível. Osmicróbios podem obstruir os filtros de combustível eafetar o funcionamento do motor ou até mesmodanificá-lo.

• Climas frios – Deve ser usado o combustível Premium

de Grau 1-D quando a temperatura ambiente estiverabaixo do ponto de congelamento. Pode sernecessário o aquecimento do combustível para evitara obstrução dos filtros de combustível quando atemperatura cair abaixo do ponto de névoa docombustível – cerca de –6º C (20º F) para combustívelde Grau 2-D e –26º C (–15º F) para Grau 1-D.

• Os requisitos de emissões podem ser aplicáveis.Consulte Considerações Ambientais .

Combustível Biodiesel

Combustíveis biodiesel derivam de uma ampla variedadede fontes renováveis como óleos vegetais, gorduras animais

e óleos de cozinha. Genericamente, estes combustíveissão chamados Ésteres Metil-Ácido-Graxos (FAME).Quando usados em motores diesel, normalmente a emissãode fumaça, a potência e a economia de combustível sãoreduzidas. Embora a fumaça seja reduzida, o efeito emoutras emissões varia, com redução de alguns poluentes eaumento de outros. O biodiesel é um combustível alternativoe o desempenho e as emissões do motor não podem sergarantidos se o mesmo utilizar este combustível2.

Uma mistura de combustíveis biodiesel e diesel dequalidade na razão de até 5% de concentração de volumenão deverá causar problemas graves. Concentrações acima

de 5% podem causar vários problemas operacionais. ACummins não aprova nem desaprova o uso de misturas decombustível biodiesel. Consulte a Cummins para obteroutras informações.

Gás Natural

• Para a maioria das instalações, o armazenamentodeve ser feito fora do local.

• O gás natural pode ser uma opção econômica decombustível quando disponível nas taxas de fluxo epressão exigidos.

• Um suprimento de reserva de GLP combustível pode

ser necessário para sistemas de fornecimento deenergia elétrica de emergência.

• O gás natural pode ser utilizado em campo com cegrupos geradores. Entretanto, devem ser feanálises do combustível e consultas com o fabricado motor para se determinar o despotenciamentambém se a composição do combustível acarredanos ao motor devido à fraca combustão, detonaou corrosão.

• Poderão ocorrer danos e detonação do motor quaalgumas empresas ocasionalmente adicionam butpara manter a pressão da linha. Os motores a gnatural requerem tubulações limpas e secas, gásqualidade para gerar a potência nominal e asseguuma vida útil ideal ao motor.

• A estabilidade de freqüência de grupos geradores cmotores de ignição por vela pode não ser tão bquanto a dos grupos geradores com motores dieUma boa estabilidade de freqüência é importantealimentação de cargas UPS.

• Climas frios – Em temperaturas ambientes abaixo –7º C (20º F), os motores com ignição por vgeralmente são mais fáceis de partir e aceitam camais rapidamente do que os motores diesel.

NOTA: A Cummins Power Generation não recomenda o de gás natural em tubulação de alta pressão (34 kPa [5 pou mais) em edifícios.

GLP (Gás Liquefeito de Petróleo)

• A disponibilidade local de GLP deverá ser investige confirmada antes de se optar por um grupo geracom motor a GLP.

• Devem ser providenciados recursos paraarmazenamento local de combustível. O GLP poser armazenado indefinidamente.

• A estabilidade de freqüência de grupos geradoacionados por motores com ignição por vela pode ser tão boa quanto a dos grupos geradores cmotores a diesel. Esta é uma consideração importapara a alimentação de cargas UPS.

• Climas frios – O tanque de armazenamento de Gdeve ser dimensionado para fornecer a taxa necessde vaporização na temperatura ambiente mais baesperada, ou ser providenciada a retirada de líqucom um aquecedor.

NOTA: A Cummins Power Generation não recomenda o de GLP em tubulação de alta pressão (138 kPa [20 psig]mais), de líquido ou de vapor em edifícios.





Gasolina

A gasolina não é um combustível adequado para gruposgeradores standby estacionários devido à sua volatilidadee prazo de validade.

Combustíveis Alternativos

Em geral, os motores a diesel podem funcionar com

combustíveis alternativos com lubricidade aceitáveldurante os períodos em que o fornecimento do combustíveldiesel Nº 2-D esteja temporariamente limitado. O uso decombustíveis alternativos pode afetar a cobertura degarantia, o desempenho e as emissões do motor. Oscombustíveis alternativos abaixo geralmente estão dentrodos limites prescritos:

• Combustível diesel 1-D e 3-D• Óleo combustível de Grau 2 (combustível de

aquecimento)• Combustível para turbinas de aviões, Grau Jato A e

Jato A-1 (combustível para jatos comerciais)• Combustível para turbinas a gás para aplicações não

aeronáuticas, Grau 1 GT e 2 GT• Querosene Grau 1-K e 2-K

Considerações AmbientaisVeja a seguir uma breve abordagem para a avaliação dosproblemas ambientais relacionados a ruídos, emissões doescape e armazenamento de combustível. Consulte ocapítulo Projeto Mecânico para mais informações.

Ruídos e Controle de Ruídos

O controle de ruídos, se exigido, deve ser considerado noinício do projeto preliminar. Geralmente, os métodos decontrole de ruídos resultam em um custo considerável eaumentam a área física necessária para a instalação. Umgrupo gerador é uma fonte complexa de ruídos que incluiruídos do ventilador de arrefecimento, do motor e do escape.A eficiência do controle de ruídos deve levar em conta todasessas fontes. Na maioria dos casos, os métodosrecomendados de controle de ruído alteram ou redirecionam

o caminho do ruído da fonte no grupo gerador até as pessoaque o ouvem. Simplesmente usar um abafador de gradepoderá ou não contribuir para reduzir o nível do ruído emum determinado local. Como os ruídos são direcionaisdeve-se considerar com cuidado os aspectos delocalização, orientação e distância do grupo gerador emrelação aos limites ou locais da propriedade onde os ruídopossam ser um problema.

Leis e Normas de Ruídos

Na América do Norte, regulamentações estaduais emunicipais estabelecem os níveis máximos de ruído paradeterminadas áreas. As normas municipais, em suamaioria, definem as regulamentações sobre o nível máximode ruído permitido nos limites da propriedade. Veja naTabela 2-2 algumas regulamentações representativas sobreo nível de ruído externo. A conformidade com as normade controle de ruídos requer um conhecimento do nível deruído ambiental e o nível do ruído resultante com o grupogerador funcionando a plena carga naquele ambiente.

As normas sobre ruídos também existem para proteger aaudição dos trabalhadores. As pessoas que trabalham emsalas de gerador devem usar sempre proteção para oouvidos enquanto um grupo gerador está funcionando.

Normas de Emissões de Escape de Motores

Os grupos geradores, independentemente da aplicaçãopodem estar sujeitos a normas de controle de emissõede escape do motor em nível local ou nacional, ou ambosA conformidade com as normas de emissões geralmenterequer permissões especiais. Certas localidades podemter normas específicas exigindo o uso de motores

alimentados a gás ou estratégias de pós-tratamento dogases de escape para motores diesel. Ainda no início dafase de qualquer projeto, verifique junto ao órgão municipade controle da qualidade do ar as normas existentes decontrole de emissões.

A Tabela 2-3 apresenta as emissões típicas de escape demotores diesel para grupos geradores de 40-2000 kW semtratamento dos gases de escape que podem ser usadaspara fins de estimativas. Consulte o fabricante do motopara obter informações detalhadas de produtos específicos





ZONAS DE RUÍDOS PICO PICO CONTÍNUO CONTÍNUODIURNO dB(A) NOTURNO dB(A) DIURNO dB(A) NOTURNO dB(A)

Residencial – Urbana 62 52 57 47

Residencial – Suburbana 57 47 52 42

Suburbana Muito Calma 52 42 47 37ou Residencial Rural

Urbana – Próxima a Indústrias 67 57 62 52Altamente Industrializada 72 62 67 57

Tabela 2-2. Níveis Representativos de Ruídos Externos

CRITÉRIO SOBRE POLUENTES GRAMAS/

BHP•HR

HC (Total de Hidrocarbonetos 0,1–0,7Não Queimados)

NOx (Óxidos de Nitrogênio 6,0–13,0como NO2)

CO (Monóxido de Carbono) 0,5–2,0PM (Partículas de Materiais) 0,25–0,5

SO2 (Dióxido de Enxofre) 0,5–0,7

Tabela 2-3. Emissões Típicas de Escape deMotores Diesel

Na América do Norte, os grupos geradores móveis (movidosmais de uma vez por ano) estão sujeitos à Certificação daEPA a qual basicamente limita no nível federal as emissõesde NOx em 6,9 g/bhp•h. Consulte um distribuidor Cummins

Power Generation para conhecer os modelos disponíveis.Normas de Armazenamento de Combustíveis

O projeto e instalação de tanques de armazenamento decombustível em muitas áreas são controlados por normascriadas geralmente com dois fins distintos: proteçãoambiental e proteção contra incêndio. Devido àsregulamentações, cujas obrigações e isenções variam deacordo com o local, é necessário verificar e entender osrequisitos locais.

Na América do Norte, as normas de proteção ambientalgeralmente são criadas pelos governos federal e estadual.Conjuntos diferentes de normas aplicam-se a tanques dearmazenamento de combustível subterrâneos e superficiais.Essas normas abrangem padrões de projeto e construção,registro, testes dos tanques e detecção de vazamento. Elastambém atendem os requisitos de carenagens, a preparação

de planos de prevenção de derramamento, provisões presponsabilidade financeira e cobertura de fundosreserva. Como regra geral sujeita à verificação localisenções das normas são concedidas para tanquesarmazenamento de diesel subterrâneos e superficidestinados à alimentação de grupos geradoresemergência nos seguintes casos: 1) a capacidade

tanques de armazenamento é de 500 L (1.320 galõesmenos, 2) nenhum tanque isolado tem capacidade supea 250 L (660 galões), e 3) o combustível é consumidoprópria instalação (não distribuído).

Mesmo quando uma instalação está isenta de atendenormas, deve-se considerar que as despesas de limppodem ser muito altas no caso de derramamentocombustível, mesmo em pequenas quantidades, resultade vazamentos, excesso de volume, etc. A tendênciaarmazenamento de combustível diesel para grugeradores locais, internos e externos, é a instalaçãotanques superficiais de parede dupla sob a base, cdetecção de vazamento e proteção contra excessovolume, fornecidos por empresas certificadas. ConsulSeção 6, Projeto Mecânico , para mais informações soo projeto do sistema de combustível.

Proteção Contra Incêndio

Na América do Norte, as normas geralmente adotamfazem referência a um ou mais dos padrões da AssociaNacional de Proteção Contra Incêndio (NFPA). Espadrões abrangem requisitos relativos ao combustícomo: capacidade de armazenamento interno, sistemde tubulação, projeto e construção de tanques, localizaçrepresamento e/ou provisões para drenagem de seguran

Consulte a Norma Nº 37 da NFPA, Instalação de MotoEstacionários. O Corpo de Bombeiros local pode exrequisitos mais rigorosos ou interpretar diferentementerequisitos dos padrões federais.





Tipo do Sistema

EmergênciaStandby Legalmente ExigidoStandby Opcional

Energia PrimeCorte de PicosRedução de CargaCarga Básica

Classificação do Grupo Gerador

StandbyPrimeContínua

Tamanho do Grupo Gerador

Unidade Simples ___ kW ___ kVA

___ FPUnidades em Paralelo ___# ___ kW ___kVA ___FP

Voltagem e Freqüência do Grupo Gerador

___ Voltagem ___ HZMonofásicoTrifásico

Localização

InternaNível do Solo

Acima do Nível do SoloAbaixo do Nível do SoloExterna

Nível do SoloSobre Laje

Acesso Direto para Instalação/ServiçoSim ___ Não ___

Combustível

DieselGás NaturalGLP

Fornecimento de Combustível - Diesel

Tanque DiárioTanque Sob a BaseTanque Externo

Fornecimento de Combustível - LP

Remoção de VaporRemoção de Líquido

Carenagem

Proteção contra Intempéries

AcústicoCom PassarelasCoberto

Acessórios

Chave Seletora de ParalelismoChave de Transferência AutomáticaCarregadores de BateriaInterface de RedeAlarmes/Monitoração RemotaDisjuntor(es)Módulos de Controle de ParalelismoSilenciosoIsoladores de Vibração

Requisitos Especiais do Alternador

Classificação de Temperatura Reduzida,105ºC 80ºCRTDs ou Termistores

Sistema de Arrefecimento

Radiador Montado na UnidadeRadiador Remoto

Lista de Verificação do Projeto Preliminar




3 IMPACTO DA CARGA ELÉTRICA NO DIMENSIONAMENTO DO GERADOR

Visão GeralEsta seção discute o impacto das cargas elétricas no

dimensionamento do grupo gerador. É importante prepararum esquema de cargas razoavelmente preciso na faseinicial do projeto de geração de energia uma vez que acarga é o fator mais importante no dimensionamento dogerador. Se todas as informações sobre o equipamento decarga, necessárias ao dimensionamento, não estiveremdisponíveis no início do projeto, os cálculos preliminaresde dimensionamento deverão basear-se em estimativas eprojeções. Novos cálculos deverão ser feitos quando houverinformações atualizadas e mais precisas. Diferentes tiposde carga – motores, fornecimentos ininterruptos de energia(UPS), equipamentos de freqüência variável (VFD),equipamentos de diagnóstico por imagem e bombas de

combate a incêndios têm influências consideráveis ediferentes no dimensionamento do grupo gerador.

Aplicações e Classificações deTrabalhoClassificações de Trabalho do Grupo Gerador

Determinar as cargas a serem suportadas por um grupogerador é uma função do tipo da aplicação e do trabalhorequerido. Geralmente, existem três classificações detrabalho para as aplicações de grupos geradores: Standby,Prime ou Contínua. Estas classificações estão definidas

na Seção 2, Projeto Preliminar . Os tipos disponíveis degrupo gerador variam de acordo com estas classificações.Um grupo gerador usado em aplicações Standby é umareserva da fonte de energia principal (concessionária deenergia) e espera-se que o mesmo não seja utilizado comfreqüência, de modo que a classificação Standby é a maisalta disponível para o grupo gerador. Espera-se que osgrupos geradores classificados como Prime funcionemdurante um número ilimitado de horas e o grupo gerador éconsiderado a fonte principal de energia para cargasvariáveis, de modo que a classificação Prime geralmenterepresenta 90% da classificação Standby. Em aplicações

de trabalho Contínuo, espera-se que o grupo geradorproduza a saída nominal durante um número il imitado dehoras sob carga constante (aplicações onde o grupogerador pode ser operado em paralelo com a fonte principalde energia e sob carga básica). Assim, a classificaçãoContínua normalmente é 70% da classificação Standby. Acapacidade de suporte de carga do grupo gerador é umafunção da vida esperada ou do intervalo entre revisões gerais.

3 IMPACTO DA CARGA ELÉTRICA NO DIMENSIONAMENTO DOGERADOR

Aplicações Obrigatórias e Opcionais

Genericamente, as aplicações de grupos geradores podser divididas em duas categorias básicas: aquelas que obrigatórias por força de normas (exigência legal), e aqueque são utilizadas por razões econômicas (geralmeassociadas à disponibilidade ou confiabilidade de energEstas categorias definirão um conjunto completamediferente de opções quando forem tomadas decisões soquais cargas serão alimentadas com o grupo gerador.

Obrigatórias por Força de Normas: Em geral, esaplicações são aquelas consideradas pelas autoridacomo de emergência ou standby legalmente exigidas, oa segurança e o suporte à vida são essenciais. Estes tide aplicações podem ser definidos em normas de edifícou normas específicas de segurança da vida e normalme

envolvem instalações como centros de saúde (hospitenfermarias, clinicas), construção de edifícios altos e locde grande tráfego de pessoas (teatros, locais convenções, praças esportivas, hotéis). Normalmentegrupo gerador fornecerá energia de reserva para carcomo iluminação de saídas, ventilação, detecçãoincêndio e sistemas de alarme, sistemas de comunicade segurança pública e até processos industriais ondfalta de energia cria riscos de vida ou de acidentes pessoOutros sistemas legalmente exigidos são obrigatóquando for determinado que a falta de energia da emprfornecedora de eletricidade constitui um risco ou

obstáculo para as operações de resgate ou de combaincêndios. Para determinar as cargas mínimas que podser alimentadas pelo gerador, consulte as autoridades locpara obter normas e padrões associados. Opcionalmepodem ser aplicadas cargas adicionais ao gerador desque aprovadas pelas autoridades locais.

Standby Opcional: Este tipo de sistema tem sido usacom mais freqüência uma vez que a disponibilidadeenergia tem se tornado mais crítica. Estes sistemasenergia são empregados em instalações como edifícindustriais e comerciais e alimentam cargas como sistemde aquecimento, refrigeração, comunicações e centrosprocessamento de dados, e processos industriais críticO emprego de geradores justifica-se onde a perdaenergia da fonte normal possa causar desconforto ou oa interrupção de processos críticos seja uma ameaçprodutos ou equipamentos.




3 IMPACTO DA CARGA ELÉTRICA NO DIMENSIONAMENTO DO GERADOR 22

Prime e Contínua: O uso de grupos geradores de energiaprime ou contínua cresce especialmente em países emdesenvolvimento e em muitas aplicações de geração deenergia distribuída. Existem muitas oportunidades para asempresas fornecedoras em termos de geração e venda deenergia. Novas regulamentações e normas ambientais maisrígidas forçam as empresas fornecedoras de energia aprocurar outras formas de produção e distribuição para aconstrução de novas plantas de geração, como estruturasde corte de picos e taxas de interrupção para atender ademanda crescente. Os clientes das concessionárias deenergia utilizam a geração local para reduzir a demanda depico da fonte normal e continuam a buscar oportunidadesde co-geração onde haja demanda para energia elétrica eenergia térmica.

De qualquer modo, deve-se ter em mente que os gruposgeradores são pequenas fontes de energia comparados coma fonte normal da rede pública, e as característicasoperacionais das cargas podem ter um efeito profundo naqualidade da energia se o gerador não for dimensionado

corretamente. Considerando que um gerador é uma fontede energia limitada, sempre que forem conectadas oudesconectadas cargas de um gerador, deve-se esperar poralterações na voltagem e na freqüência. Essas alteraçõesdevem ser mantidas dentro de limites aceitáveis para todasas cargas conectadas. Além disso, surgirão distorções devoltagem na saída do gerador quando forem conectadascargas não lineares que produzem correntes harmônicas.Essas distorções podem ser consideravelmente maioresquando as cargas são alimentadas pelo gerador do quequando são alimentadas pela rede da concessionária, eprovocarão um aquecimento adicional tanto no gerador

quanto no equipamento de carga se não forem mantidassob controle. Conseqüentemente, são necessáriosgeradores maiores do que o exigido para alimentar cargase limitar as alterações de voltagem e freqüência durante ascargas transientes e as distorções harmônicas quandoforem suportadas cargas não lineares como computadores,UPSs e VFDs.

Os atuais programas de software de dimensionamento degeradores permitem maior precisão na escolha do grupogerador e fornecem um nível mais alto de confiança para aaquisição de um sistema grande o suficiente para asnecessidades do cliente – e não maior. Embora a maioriados exercícios de dimensionamento de geradores forneçamelhores resultados com programas como o GenSize daCummins Power Generation (veja o Apêndice A) – ou com

a ajuda de um representante do fabricante – ainda é útsaber o que envolve a escolha correta do grupo geradopara sua aplicação.

Além da carga conectada, vários outros fatores afetam dimensionamento do grupo gerador: requisitos de partidde cargas como motores e suas cargas mecânicasdesbalanceamento de cargas monofásicas, cargas não

lineares como equipamentos UPS, restrições de queda dvoltagem, cargas cíclicas, etc.

Conhecimento das CargasRequisitos de Carga Operacional e de Partida

A energia exigida por muitos tipos de carga pode seconsideravelmente maior durante a partida da carga do qua exigida para o funcionamento estável e contínuo (a maioridas cargas acionadas por motores não emprega nenhumtipo de equipamento de partida suave). Algumas cargatambém requerem energia de pico mais alta durante su

operação do que durante o funcionamento (equipamentode solda e de diagnóstico por imagem, por exemplo). Outracargas (cargas não-lineares como computadores, UPSVFDs e outras cargas eletrônicas) provocam distorçãexcessiva do gerador a menos que este seja dimensionadalém do exigido para alimentá-las. A fonte de energia devser capaz de atender todos os requisitos de energia dcarga.

Durante a partida ou em condições de funcionamento comcarga de pico, cargas transientes súbitas podem provocaalterações de voltagem e de freqüência prejudiciais à cargconectada ou grandes o suficiente para impedir uma partidbem-sucedida ou o funcionamento apropriado da carga so gerador estiver subdimensionado. Embora algumas cargasejam bastante tolerantes a oscilações transientes dvoltagem e de freqüência em curtos períodos, outras cargasão bastante sensíveis. Em alguns casos, o equipamentde carga deve ter controles de proteção que provoquem desligamento da carga sob tais condições. Embora nãtão críticos, outros efeitos como redução da intensidade diluminação ou aceleração brusca de elevadores podem seno mínimo incômodos.

Um grupo gerador é uma fonte limitada de energia tanto emtermos de potência do motor (kW) quanto em volts-ampèredo gerador (kVA), independentemente do tipo do sistem

de excitação. Como resultado, as mudanças nas cargacausarão o surgimento de transientes de voltagem e dfreqüência.





A magnitude e a duração desses transientes são afetadaspelas características da carga e pelo tamanho do geradorcom relação à carga. Um grupo gerador é uma fonte deimpedância relativamente alta quando comparada com umtransformador típico da rede pública de energia. Consulte aSeção 4, Seleção do Equipamento, para mais detalhes.

Seqüenciamento da Carga em Passos

Em muitas aplicações, pode ser aconselhável limitar aquantidade de cargas a serem conectadas ou iniciadassimultaneamente pelo grupo gerador. Normalmente, ascargas são conectadas ao grupo gerador em seqüênciapara reduzir os requisitos de partida e, conseqüentemente,o tamanho do gerador requerido. Isto requer controle dacarga e equipamento para comutar a carga para o gerador1.Para isso, são comumente utilizados vários comutadoresde transferência. Comutadores de transferência individuaispodem ser ajustados para conectar cargas em diferentesmomentos utilizando conjuntos de transferência com retardode tempo padrão para escalonar as cargas. Recomenda-

se um atraso de tempo de alguns poucos segundos parapermitir que o gerador estabilize a voltagem e a freqüênciaentre os passos de carga. Isto, é claro, significa que qualqueremergência ou cargas legalmente exigidas deverão serconectadas em primeiro lugar para atender os requisitosdas normas. As cargas que requerem mais energia para apartida, como grandes motores, deverão ser conectadasquando houver uma quantidade mínima de cargas. As cargasUPS podem ser deixadas por último uma vez que sãoalimentadas por bateria.

Com estas informações básicas, veja a seguir a discussãode características operacionais de cargas individuais.

Tipos de CargaCargas de Iluminação: Os cálculos de iluminação sãobastante diretos, uma soma da potência de lâmpadas ouacessórios, ou da potência requerida para os circuitos deiluminação mais a potência requerida para reatores. Ostipos comuns de iluminação são: incandescente –conjuntos de padrão de lâmpadas de bulbo que geralmenteusam um filamento de tungstênio; fluorescente – umalâmpada de gás ionizado ativado por reator – aplica-setambém para iluminação de descarga de gás; e descarga

– sódio de baixa pressão, sódio de alta pressão, etc. AsTabelas 3-1 e 3-2 contêm alguns dados úteis

representativos.

TIPO DE ILUMINAÇÃO SPF RPFFluorescente 0.95 0.95Incandescente 1.00 1.00Descarga de Alta Intensidade 0.85 0.90

Tabela 3-1. Fatores de Potência de Iluminação(Partida e Funcionamento)

LÂMPADA REATO

48 Polegadas T-12, 40 W, Pré-aquecida 10 W

48 Polegadas T-12, 40 W, Partida Rápida 14 W

Saída Alta 40 W, Fluorescente 25 W

Mercúrio, 100 W 18-35 W

Mercúrio, 400 W 25-65 W

Tabela 3-2. Potência de Reatores

Cargas de Ar-condicionado : As cargas de ar-condiciongeralmente são especificadas em toneladas. Para esti

os requisitos de potência em quilowats, uma conversão2 HP/ton é usada como uma estimativa muito conservadda carga total para uma unidade de menor eficiência.desejar uma medida mais precisa e conhece as carindividuais do motor e dos componentes do equipamede A/C, some as cargas individualmente e acrescentefator de demanda para as cargas que podem ser iniciasimultaneamente.

Cargas de Motor : Existe uma grande variedade de tiposmotores e tipos de cargas conectadas a esses motocada uma das quais afeta a partida do motor ecaracterísticas de funcionamento. Veja a seguir, u

discussão sobre essas diferenças e características e sefeitos nas opções de dimensionamento do grupo gerad

Baixa e Alta Inércia: A quantidade de inércia de uma marotativa, como um motor e sua carga, é uma medidasua resistência à aceleração pelo torque de partida do moO torque de partida requer mais potência do grupo gera(SkW) do que a carga em funcionamento. Entretanto, ande fazer cálculos, geralmente é suficiente caracterizacargas como de alta inércia ou de baixa inércia comobjetivo de determinar a potência necessária do motor pa partida e para acelerar as cargas dos motores. Assas cargas de baixa inércia são aquelas que podem aceleradas quando pode-se assumir um fator de serviço

1 A Cummins Power Generation oferece rede baseada em sistemasde controle da carga em cascata.





Cargas de Baixa Inércia* Cargas de Alta Inércia **

Ventiladores e ventoinhas centrífugas Elevadores

Compressores rotativos Bombas mono e multi-cilindros

Bombas rotativas e centrífugas Compressores mono e multi-cilindros

Moinhos de pedra

** As cargas de alta inércia incluem as cargasdesbalanceadas mecanicamente ou pulsantes.

* Excepcionalmente ventiladores ou bombas quetrabalhem contra grandes cabeçotes não podemser qualificados como cargas de baixa inércia.No caso de dúvidas, assuma Alta Inércia.

Tabela 3-3. Resumo da Inércia Rotativa

1,5 ou menos, enquanto que as cargas de alta inércia sãoaquelas para as quais deve-se assumir um fator de serviçomaior que 1,5. Um fator de serviço maior também deve serassumido para cargas desbalanceadas mecanicamente oupulsantes. A Tabela 3-3 mostra a divisão em categoriasdas cargas comuns.

Acima de 50 HP: A partida de um grande motor em-linhacom um grupo gerador representa uma carga de baixaimpedância num condição de o rotor travado ou de paradainicial. O resultado é um alto pico de corrente, normalmenteseis vezes a corrente nominal (de funcionamento). O altopico de corrente provoca uma queda na voltagem do gerador,que é a soma da queda de voltagem transiente instantâneamais a queda de voltagem de recuperação.

A queda de voltagem transiente instantânea ocorre noinstante em que o motor é conectado na saída do geradore é estritamente uma função das impedâncias relativas dogerador e do motor. A queda de voltagem instantânea é a

queda de voltagem prevista pelas curvas de queda devoltagem, publicadas nas folhas de dados do alternador2.Estas curvas de queda fornecem uma idéia do que se podeesperar como queda instantânea, assumindo-se que afreqüência seja constante. Se o motor diminuir lentamentesua rotação devido a um grande requisito de kW para apartida, a queda de voltagem transiente pode ser acentuadaà medida que a característica de acoplamento de torquedo regulador de voltagem deixa de alimentar a excitaçãodo alternador para auxiliar na retomada de rotação do motor.

2 As curvas de queda de voltagem para os equipamentos daCummins Power Generation estão disponíveis no CD da Biblioteca doPower Suite.

Após a detecção da queda de voltagem transienteinstantânea, o sistema de excitação do gerador respondeaumentando a excitação para retomar a voltagem nomina

– ao mesmo tempo que o motor é acelerado, aumentandoassim sua rotação de funcionamento (assumindo-se que omotor desenvolva torque suficiente). O torque dos motore

de indução é diretamente proporcional ao quadrado davoltagem aplicada. A aceleração do motor é uma funçãoda diferença entre torque do motor e os requisitos de torqueda carga. Para evitar tempos excessivos de aceleraçãoou parada do motor, o gerador deve retomar a voltagemnominal assim que possível.

O modo no qual o gerador retoma a voltagem é uma funçãodos tamanhos relativos do gerador e do motor, da potênciado motor (capacidade em kW) e da capacidade de forçar aexcitação do gerador. Vários milissegundos após a quedade voltagem transiente inicial, o regulador de voltagem aplicavoltagem com força plena ao excitador do gerador resultandono aumento da corrente de campo principal do gerador deacordo com as constantes de tempo do excitador e docampo principal. Os componentes do grupo gerador sãoprojetados e dimensionados para se obter o menor tempode resposta possível, mantendo ao mesmo tempo aestabilidade da voltagem e evitando a sobrecarga do motoOs sistemas de excitação que respondem tão rapidamenteou que sejam tão “bruscos” podem de fato sobrecarregar omotor durante a partida de grandes motores. Dependendoda intensidade da carga, o gerador deverá retornar àvoltagem nominal dentro de vários ciclos, ou pelo menodentro de alguns segundos.

Transportadores





Para aplicações de partida de motor, tanto a queda devoltagem transiente inicial quanto a voltagem de retomadadevem ser consideradas. Um gerador deve ser dimensionadode modo a não exceder a queda de voltagem transienteinicial especificada para o projeto e de modo que ele retornea um mínimo de 90% da voltagem nominal de saída comos kVA aplicados ao rotor do motor totalmente travado.Assim, o motor pode fornecer aproximadamente 81%(0,9 x 0,9 = 0,81) de seu torque nominal durante aaceleração, o que tem provado ser adequado para a maioriadas aplicações de partida. Em vez de especificações deum projeto único, uma queda de voltagem de 35% napartida é considerada aceitável em uma situação de partidado motor de um grupo gerador.

Existem vários tipos de motores de partida com voltagemreduzida para diminuir os kVA na partida de um motor ondeo torque reduzido do motor é aceitável. Reduzindo-se oskVA de partida do motor, pode-se reduzir a queda devoltagem, o tamanho do grupo gerador e proporcionar umapartida mecânica mais suave. Entretanto, conforme

discutido a seguir, deve-se tomar cuidado quando se usaestes motores de partida em grupos geradores.

Métodos de Partida Trifásica: Existem vários métodosdisponíveis para a partida de motores trifásicos, conformeresumido na Tabela 3-4 e conforme indicado no ApêndiceC – Partida de Motores com Voltagem Reduzida. O métodomais comum de partida é a partida direta através da linha(voltagem total). Os requisitos de partida do motor podemser reduzidos aplicando-se algum tipo de motor de partidacom voltagem reduzida ou de alimentação estável,resultando na recomendação de um grupo gerador menor.Entretanto, deve-se tomar cuidado ao aplicar qualquer um

destes métodos de partida com voltagem reduzida. Comoo torque do motor é uma função da voltagem aplicada,qualquer método que reduza a voltagem do motor também

reduzirá o torque do motor durante a partida. Estes métode partida devem ser aplicados somente para cargasmotores de baixa inércia, a menos que possa determinado que o motor produzirá torque adequado pa aceleração durante a partida. Alem disso, estes métode partida podem produzir correntes de pico muito altastransição de partida para funcionamento (caso a transiocorra antes que o motor atinja a rotação de funcionamenresultando em requisitos de partida próximos aos da paratravés da linha. Se o motor não atingir uma rotapróxima à rotação de funcionamento antes da transiçpoderão ocorrer quedas excessivas de voltagem efreqüência quando estes motores de partida forem utilizacom grupos geradores. Se você não estiver seguro socomo o motor de partida e a carga reagirão, assumpartida através da linha.

Acionamentos com Freqüência Variável (VFDs): Entodas as classes de carga não-linear, os acionamencom freqüência variável, utilizados para controlar a rotade motores de indução, induzem a maior distorção

voltagem de saída do gerador. Alternadores maiores necessários para evitar o superaquecimento do alternadevido às correntes harmônicas induzidas pelo acionamecom freqüência variável, e para limitar a distorçãovoltagem do sistema reduzindo a reatância do alternad

Por exemplo, cargas VFD inversoras de fontes de correconvencionais em um gerador devem ser menores qaproximadamente 50% da capacidade do gerador plimitar a distorção harmônica total para menos de 15Mais recentemente, VFD’s Modulados em Largura de Putêm se tornado cada vez mais baratos e comuns e induzsubstancialmente menos harmônicos. O alternador d

ser superdimensionado em apenas 40% para esacionamentos.





% DA VOLTAGEM % DE kVA % DE TORQUE FATOR DETOTAL COM VOLTAGEM COM VOLTAGEM MULTIPLICAÇÃO

MÉTODO DE PARTIDA APLICADA (TAP) TOTAL TOTAL SkVA SPF

100 100 100 1,0 –

80 64 64 0,64 –

65 42 42 0,42 –

50 25 25 0,25 –

80 80 64 0,80–

65 65 42 0,65 –

50 50 25 0,50 –

80 80 64 0,80 0,6065 65 42 0,65 0,7050 50 25 0,50 0,80

100 33 33 0.33 –

100 60 48 0.6 –

100 160* 100* 1.6* –

* - Estas são porcentagens ou fatores da corrente de funcionamento que dependem dos valores das resistências em série adicionadasaos enrolamentos do rotor.

Voltagem Total

Autotransformador comVoltagem Reduzida

Reator em Série

Resistência em Série

Estrela Triângulo

Enrolamento (Típico)

Motor com Rotor Enrolado

Tabela 3-4. Métodos e Características de Partida com Voltagem Reduzida

Para aplicações de acionamento com rotação variável,dimensione o grupo gerador para a classificação totalindicada na plaqueta de identificação do acionamento enão para a classificação indicada na plaqueta deidentificação do motor acionado. Os harmônicos podemser maiores com o acionamento funcionando com cargaparcial e é possível que um motor maior, com capacidadetotal igual à do acionamento, seja instalado no futuro.

Letra NEMA de Código do Motor: Na América do Norte, o

padrão NEMA para motores e geradores (MG1) projeta asfaixas aceitáveis para a partida do motor em kVA comLetras de Código de “A” até “V.” O projeto do motor develimitar os kVA de partida (rotor travado) a um valor dentroda faixa especificada para a Letra de Código marcada nomotor. Para calcular os kVA de partida do motor, multipliquea potência do motor em HP pelo valor na Tabela 3-5 quecorresponde à Letra de Código. Os valores na Tabela 3-5são as medias das faixas específicas de valores para asLetras de Código.

Letra Fator Letra Fator Letra FatorA 2 H 6,7 R 15B 3,3 J 7,5 S 16C 3,8 K 8,5 T 19D 4,2 L 9,5 U 21,2E 4,7 M 10,6 V 23F 5,3 N 11,8G 5,9 P 13,2

Tabela 3-5. Fatores de Multiplicação Correspondentes

às Letras de Código

Projeto de Motores Trifásicos: Na América do Norte, projeto de motores tipos B, C ou D são motores trifásicode indução com gaiola, classificados pela NEMA(Associação Nacional de Fabricantes de Produtos Elétricoscom relação ao valor máximo de corrente com o rotor travadoe ao valor mínimo de torque com o rotor travado, elevação eredução de torque. Os motores do tipo Alta Eficiência sãomotores trifásicos de indução com gaiola e de grandeeficiência com valores mínimos de torque similares aomotores tipo B, porem com corrente máxima mais elevadacom o rotor travado e com maior eficiência nominal comcarga plena. Consulte a Tabela 3-6 para obter os valorenominais padrão para o projeto de motores B, C, D e deAlta Eficiência.

Projeto de Motores Monofásicos: Consulte a Tabela 3-7para obter os valores nominais padrão para motores deindução monofásicos.





Cargas com Alimentação Ininterrupta de Energia: Umsistema estático de alimentação ininterrupta de energia(UPS) usa retificadores de silício controlados (SCRs) ououtros dispositivos estáticos para converter voltagem deCA em voltagem de CC. A voltagem de CC é usada paraproduzir voltagem de CA através de um circuito inversor nasaída do UPS. A voltagem de CC também é usada paracarregar as baterias, que são os componentes dearmazenamento de energia para o UPS. A comutação dosSCRs na entrada induz correntes harmônicas no alternadordo grupo gerador. Os efeitos dessas correntes incluiaquecimento adicional do enrolamento, redução daeficiência e distorção da forma de onda de CA. O resultadoé um alternador maior para uma determinada saída em kWdo grupo gerador.

Os dispositivos UPS também podem ser sensíveis a quedasde voltagem e oscilações de freqüência. Quando o retificadorestá na parte ascendente da curva de retificação, podemocorrer oscilações relativamente amplas em freqüência evoltagem sem interrupção do funcionamento. Entretanto,

assim que o desvio estiver habilitado, tanto a freqüênciaquanto a voltagem devem ser muito estáveis ou poderáocorrer uma condição de alarme.

No passado, problemas de incompatibilidade entre gruposgeradores e dispositivos UPS estáticos levaram a muitasconcepções erradas sobre o dimensionamento de gruposgeradores para este tipo de carga. Os fornecedores de UPSrecomendavam o superdimensionamento do grupo geradorde duas a cinco vezes a classificação do UPS, mas mesmoassim alguns problemas persistiam. Desde então, a maioriados fabricantes de UPS tem resolvido os problemas deincompatibilidade e atualmente é mais barato exigir

dispositivos UPS que sejam compatíveis com o grupogerador do que superdimensioná-lo.

Ao dimensionar um gerador, use a classificação da plaquetade identificação do UPS, mesmo que o UPS não estejatotalmente carregado, mais a classificação de carga dabateria. Normalmente, o UPS tem uma capacidade de carga

da bateria de 10 a 50% da classificação do UPS. Sebaterias estiverem descarregadas quando o UPS estoperando no grupo gerador, este deverá ser capazfornecer tanto a carga de saída quanto a carga da bateA maioria dos UPSs tem um limite de corrente ajustáSe este limite estiver configurado entre 110% e 150%classificação do UPS, esta será a carga de pico qugrupo gerador terá que alimentar imediatamente após uqueda da energia da concessionária. Uma segunda rapara a utilização da classificação plena do UPS é quefuturo podem ser incluídas cargas adicionais atéclassificação da plaqueta de identificação. O mesmoaplica aos sistemas UPS redundantes. Dimensione o grgerador para as classificações combinadas das plaqueindividuais dos dispositivos UPS em aplicações onde, exemplo, um UPS é instalado como reserva e o seguestá em linha o tempo todo com 50% ou menos da car

Por se tratarem de cargas não-lineares, o equipamento Uinduz harmônicos na saída do gerador. Os dispositivos Uequipados com filtros de entrada de harmônicos apresen

correntes de harmônicos mais baixas do que os nequipados com filtros. Os filtros de harmônicos devemreduzidos ou desconectados quando a carga do UPSpequena. Caso contrário, estes filtros podem afetar o fde potência do grupo gerador. Consulte Redução do Fde Potência pela Carga no Capítulo 6, Projeto Mecâniconúmero de retificadores (pulsos) também define o gexigido de superdimensionamento do alternador. retificador de 12 pulsos com um filtro de harmônicos resno menor grupo gerador recomendado.

A maioria dos dispositivos UPS possui uma funçãolimitação de corrente para controlar a carga máxima qu

sistema pode aplicar à sua fonte de alimentação, exprecomo uma porcentagem da classificação de carga pledo UPS. A carga total que o UPS aplica à sua fontealimentação é controlada pelo valor que limita a taxacarga de sua bateria.





PROJETO DE MOTORESHP B, C & D MOTORES DE ALTA EFICIÊNCIA PARA TODOS OS MOTORES

LETRA DE EFICIÊNCIA LETRA DE EFICIÊNCIA FP DE FP DECÓDIGO NEMA* (%) CÓDIGO NEMA* (%) PARTIDA (SPF) OPERAÇÃO (RPF)

1 N 73 N 86 0,76 0,70

1-1/2 L 77 L 87 0,72 0,76

2 L 79 L 88 0,70 0,79

3 K 83 L 89 0,66 0,825 J 84 L 90 0,61 0,85

7-1/2 H 85 L 91 0,56 0,87

10 H 86 K 92 0,53 0,87

15 G 87 K 93 0,49 0,88

20 G 87 K 93 0,46 0,89

25 G 88 K 94 0,44 0,89

30 G 88 K 94 0,42 0,89

40 G 89 K 94 0,39 0,90

50 G 90 K 95 0,36 0,90

60 G 90 K 95 0,36 0,90

75 G 90 K 95 0,34 0,90

100 G 91 J 96 0,31 0,91

125 G 91 J 96 0,29 0,91

150 G 91 J 96 0,28 0,91

200 G 92 J 96 0,25 0,91

250 G 92 J 96 0,24 0,91

300 G 92 J 96 0,22 0,92

350 G 93 J 97 0,21 0,92

400 G 93 J 97 0,21 0,92

500 & G 94 J 97 0,19 0,92ACIMA

Tabela 3-6. Padrões para Motores Trifásicos: Códigos NEMA, EFF, SPF, RPF





Entretanto, se a carga máxima for limitada a 125% e oUPS estiver funcionando a 75% da capacidade nominal, acarga da bateria será limitada a 50% da capacidade doUPS. Alguns dispositivos UPS reduzem a taxa de cargada bateria a um valor mais baixo durante o tempo em queum grupo gerador estiver alimentando o UPS.

Cargas do Carregador de Bateria: Os carregadonormalmente utilizam retificadores controlados de sil(SCRs). Um carregador de bateria é uma carga não-linexigindo um alternador superdimensionado para acomoo aquecimento adicional e minimizar as correnharmônicas induzidas pelo carregador de bateria.

HP LETRA DE EFICIÊNCIA (%) FP DE PARTIDA (SPF) FP DE OPERAÇÃO (RPF)CÓDIGO NEMA*

DIVISÃO DE FASE

1/6 U 70 0,8 0,66

¼ T 70 0,8 0,69

1/3 S 70 0,8 0,70

1/2 R 70 0,8 0,70

CONDENSADOR DE DIVISÃO DE FASE (PSC)1/6 G 70 0,8 0,66

1/4 G 70 0,8 0,69

1/3 G 70 0,8 0,70

1/2 G 70 0,8 0,72

CONDENSADOR DE PARTIDA/FUNCIONAMENTO DA INDUÇÃO

1/6 R 40 0,8 0,66

1/4 P 47 0,8 0,68

1/3 N 51 0,8 0,70

1/2 M 56 0,8 0,73

3/4 L 60 0,8 0,75

1 L 62 0,8 0,761-1/2 L 64 0,8 0,78

2 L 65 0,8 0,78

3 a 15 L 66 0,8 0,79

CONDENSADOR DE PARTIDA/CONDENSADOR DE FUNCIONAMENTO

1/6 S 40 0,8 0,66

1/4 R 47 0,8 0,68

1/3 M 51 0,8 0,70

1/2 N 56 0,8 0,73

3/4 M 60 0,8 0,75

1 M 62 0,8 0,76

1-1/2 M 64 0,8 0,782 M 65 0,8 0,78

3 a 15 M 66 0,8 0,79

Tabela 3-7. Padrões de Motores Monofásicos: Códigos NEMA, EFF, SPF, RPF





O número de retificadores (pulsos) define o grau exigido desuperdimensionamento do alternador. Um retificador de 12pulsos resulta no menor grupo gerador recomendado.

Equipamentos de Diagnóstico por Imagem (Raio-X,Tomografia Computadorizada, Ressonância Magnética): Osequipamentos de diagnóstico por imagem, como Raio-X,Tomografia Computadorizada e Ressonância Magnética

produzem características únicas de partida e funcionamentoque devem ser consideradas no dimensionamento de umgrupo gerador. A carga de pico em kVA (Kvp x ma) e aqueda de voltagem permitida são fatores essenciais para odimensionamento de um grupo gerador para aplicações deequipamentos de diagnóstico por imagem. Dois fatoresadicionais devem ser entendidos para todos esses tiposde aplicações.

Primeiro, quando e equipamento de diagnóstico por imagemé alimentado pelo grupo gerador, a imagem poderá serdiferente da imagem produzida quando o mesmo foralimentado pela fonte normal de energia. A razão disto deve-

se à diferença nas características de queda de voltagem.Como ilustrado na Figura 3-1, a queda tenderá a serconstante quando a fonte de alimentação for rede elétricapública e será maior e mais variável quando a fonte dealimentação for o grupo gerador. A tentativa de regular avoltagem pelo regulador de voltagem do grupo geradortambém afeta a característica de queda de voltagem.

Segundo, entre o tempo que o operador faz os ajustes paraa imagem e produz a imagem, não deve haver nenhumagrande mudança de cargas, como a partida de um elevadoou a ativação/desativação de sistemas de ar-condicionado

Os equipamento de diagnóstico por imagem normalmentesão projetados para serem alimentados pela energia dafonte normal. Contudo, a maioria dos equipamentos possu

um compensador de voltagem da linha, ajustável peloinstalador ou pelo operador. Nas aplicações em que o grupgerador é a única fonte de energia, o compensador devoltagem da linha pode ser ajustado para a queda devoltagem esperada com o grupo gerador. Quando eequipamento de diagnóstico por imagem tiver sido ajustadopara a energia da fonte normal, o grupo gerador terá queduplicar, tanto quanto possível, a queda de voltagem dafonte normal. A partir de experiências no passado, podese esperar por imagens satisfatórias quando a classificaçãem kVA do gerador (alternador) for pelo menos 2,5 vezes opico em kVA do equipamento de diagnóstico por imagemPode-se esperar uma queda de voltagem de 5 a 10% quando

o dimensionamento é feito nestas bases. A Tabela 3-8mostra o pico de kVA e a quantidade de kVA exigida pelogrupo gerador para equipamentos de diagnóstico poimagem de várias capacidades nominais.

Figura 3-1. Queda de Voltagem em Aplicações Médicas de Diagnóstico por Imagem

20

40

60

80

100

0 0.5 1.0 1.5

QUEDA DE VOLTAGEM À M EDIDA QUE O EQUIPAM ENTO ESTÁINICIANDO QUANDO ALIMENTADO POR UM GRUPO GERADOR

%

DEVOLTAGEM

SEM

CA

RGA

QUEDA DE VOLTAGEM À MEDIDA QUEO EQUIPAMENTO ESTÁ INICIANDO QUANDOALIM ENTADO PELA REDE ELÉTRICA

TEMPO EM SEGUNDOS





CLASSIFICAÇÃO DO EQUIPAMENTO DE IMAGEM PICO EM kVA* kVA MÍNIMO DO GERADORMa kVP

15 100 1,5 3,8

20 85 1,7 4,3

40 125 5,0 12,5

50 125 6,3 15,8

100 125 12,5 31,3200 125 25,0 62,5

300 125 37,5 93,8

300 150 45,0 112,0

500 125 62,5 156,0

500 150 75,0 187,0

700 110 77,0 192,0

1200 90 108,0 270,0

* - Multiplique o pico em kVA pelo fator de potência (FP) para obter o pico em kW. Se o FP for desconhecido,assuma 1,0.

Tabela 3-8. Requisitos do Grupo Gerador para Aplicações de Imagens Médicas

Aplicações em Bombas de Combate a Incêndios 3 : Asbombas de combate a incêndios requerem consideraçõesespeciais devido a seu status crítico e requisitos de normasespeciais. O Código Elétrico Nacional da América do Norte(NEC ) contém requisitos de limitação de queda de voltagemde 15% na partida das bombas de combate a incêndios.Este limite é imposto de modo que os motores de partidasuportem condições prolongadas com o rotor travado e queos motores das bombas de combate a incêndios forneçamtorque adequado para acelerá-las até as rotações nominais

para que obtenham as pressões e fluxos nominais. O grupogerador não precisa ser dimensionado para fornecerindefinidamente os kVA com o rotor travado do motor dabomba de combate a incêndios. Isto resultaria em um grupogerador superdimensionado, o que poderia levar a problemasde manutenção e confiabilidade de um grupo geradorsubtilizado.

Sempre que um motor de partida com voltagem reduzidafor utilizado para um motor de bomba de combate a incêndio,independentemente do tipo, considere uma capacidade departida do gerador através da linha. O controlador da bombade combate a incêndios inclui meios de partida da bomba

através da linha, sejam eles manuais/mecânicos, manuais/ elétricos ou automáticos, no caso de falha de funcionamentodo controlador.

A capacidade de geração adicional pode ser controlase desejado, através da instalação de controautomáticos de desconexão de carga em cargconectadas com baixa prioridade de modo que a capacidado grupo gerador em marcha lenta possa ser utilizada pessas mesmas cargas. Os controles devem ser dispospara desconectar as cargas antes de dar partida na bomde combate a incêndios.

Uma outra opção a considerar é uma bomba de comba

incêndios acionada por um motor diesel em vez de ubomba com motor elétrico. A economia geralmente favoras bombas acionadas por motor elétrico. Desta formsistema de proteção contra incêndios e o sistema de enede emergência são mantidos inteiramente separadAlguns engenheiros e seguradoras acreditam que melhora a confiabilidade de ambos os sistemas. O cude um comutador de transferência para a bombacombate a incêndios deve ser evitado. O grupo geranão precisa ser dimensionado para fornecer indefinidameos kVA de rotor travado do motor da bomba de combaincêndios. Isto poderá resultar em um grupo gerasuperdimensionado, o qual poderá apresentar problem

de manutenção e confiabilidade por ser subtilizado.Características da Carga

Tolerâncias da Carga de Voltagem e Freqüência: A Tab3-9 resume as tolerâncias de várias cargas a oscilaçde voltagem e freqüência.3 Esta é a interpretação da Cummins Power Generation sobre a edição

de 1996 do Padrão NFPA Nº 20, sobre Bombas Centrifugas de Combatea Incêndios.Os engenheiros de projeto também deverão revisar opadrão.





Potência Regenerativa: A aplicação de grupos geradorespara cargas acionadas por motor-gerador (MG), tais comoelevadores, guindastes e guinchos, requer a consideraçãoda potência regenerativa. Nestas aplicações, a descida docarro do elevador ou do guincho é tornada mais lenta pelomotor-gerador que “bombeia” a energia elétrica de volta àfonte para ser absorvida. A fonte normal de energia absorvefacilmente a energia “regenerada” por ser uma fonte deenergia essencialmente ilimitada. A energia produzida pelacarga simplesmente serve outras cargas reduzindo a cargaatual da rede da fornecedora (principal). Por outro lado, umgrupo gerador é uma fonte isolada de energia que tem uma

capacidade limitada de absorção da potencia regenerativaA absorção da potência regenerativa é uma função dapotência de fricção do motor em rotação governada, dapotencia do ventilador, da fricção do gerador, das perdanos enrolamentos e no núcleo (a potência necessária paramanter a saída do gerador na voltagem nominal). A potênciaregenerativa do grupo aparece na Folha de Especificaçõedo grupo gerador recomendado e normalmente é de 10 a20% da classificação de potência do grupo gerador. (Ogerador aciona o motor, que absorve energia através daperdas por fricção.)

EQUIPAMENTO VOLTAGEM FREQÜÊNCIA COMENTÁRIOS

Motores de +/-10% +/-5% A baixa voltagem resulta em torque baixo eIndução no aumento da temperatura. A alta voltagem

resulta no aumento do torque e dos ampèresde partida.

% de Bobinas +/-10% N/D A força de retenção de uma bobina e sua

e Motores de Partida constante de tempo de descarga sãoproporcionais aos ampères-espiras da bobina.Bobinas menores podem ficar fora destastolerâncias para quedas transientes. Umaqueda transiente de voltagem de 30 a 40%durante mais de 2 ciclos pode provocar aqueda da bobina.

Iluminação +10%, -25% N/D Voltagem baixa resulta em 65% de luz.Incandescente Voltagem alta resulta em 50% da vida.

Freqüência baixa pode resultar em luz piscante

Iluminação +/- 10% N/D Voltagem alta resulta em superaquecimento.Fluorescente

Iluminação HID +10%, -20% N/D Voltagem baixa resulta em extinção.Voltagem alta resulta em superaquecimento.

UPS Estático +10%, -15% +/- 5% Nenhuma descarga da bateria abaixo de -20%da voltagem.UPS são sensíveis a uma taxa de mudança defreqüência maior que 0,5 Hz/seg (taxa derisco).O superdimensionamento do gerador poderáser necessário para limitar a distorçãoharmônica de voltagem.

Acionamento com +10%, -15% +/- 5% VFDs são sensíveis a uma taxa de mudançaFreqüência Variável de freqüência maior que 1 Hz/seg.

(VFD) O superdimensionamento do gerador poderá sernecessário para limitar a distorção harmônicade voltagem.

Se a voltagem não recuperar em 90%, dispositivos de proteção contra voltagem baixa podem travar, dispositivoscontra corrente excessiva podem interromper, motores de partida com voltagem reduzida podem travar ou engripare motores podem parar ou não ter aceleração aceitável.

Tabela 3-9. Tolerâncias Típicas de Voltagem e Freqüência





Uma classificação de potência regenerativa insuficiente paraa aplicação pode resultar em descida excessivamente rápidade elevadores e sobrerotação do grupo gerador.

NOTA: Cargas regenerativas excessivas podem causar rotação excessiva e desligamento de um grupo gerador. As aplicações mais susceptíveis a este tipo de problema são pequenos edifícios onde o elevador é a maior carga no grupo gerador.

Geralmente, o problema de regeneração pode ser resolvidoassegurando-se de que existam outras cargas conectadaspara absorver a potência regenerativa. Por exemplo, empequenos edifícios onde o elevador é a maior carga, ailuminação deve ser transferida para o gerador antes datransferência do elevador. Em alguns casos, podem sernecessários bancos de carga auxiliares com controles dosbancos de carga para ajudar a absorver as cargasregenerativas.

Fator de Potência da Carga (FP): Indutâncias ecapacitâncias em circuitos de carga de CA podem fazerque o ponto em que a onda senoidal da corrente passa

através de zero fique adiantado ou atrasado em relação aoponto em que a onda de voltagem passa através de zero.Cargas capacitivas, motores síncronos superexcitados,etc., causam o avanço do fator de potência, onde a correntefica adiantada em relação à voltagem. O atraso do fator depotência, onde a corrente fica atrasada em relação àvoltagem, são os casos mais comuns e resultam daindutância no circuito. O fator de potência é o co-seno doângulo que a corrente adianta ou atrasa em relação àvoltagem, onde um ciclo senoidal completo é de 360 graus.Geralmente, o fator de potência é expresso na forma decimal(0,8) ou como uma porcentagem (80%). O fator de potênciaé a razão entre kW e kVA. Conseqüentemente:

kW = kVA x PF

Note que grupos geradores trifásicos são classificados paracargas com FP 0.8 e grupos geradores monofásicos paracargas com FP 1.0. Cargas que causam fatores de potênciamais baixos que aqueles para os quais os geradores sãoclassificados poderão fazer que se recomende umalternador ou um grupo gerador maior para alimentar a cargacorretamente.

As cargas reativas que provocam o aumento do fatorpotência podem ser problemáticas, causando danos alternadores, às cargas ou ao equipamento de proteçAs fontes mais comuns de aumento do fator de potênsão sistemas UPS levemente carregados que utilizam filde harmônicos na entrada da linha ou dispositivoscorreção do fator de potência (bancos de condensadorutilizados com os motores. As cargas que aumentamfator de potência devem ser evitadas com grupos geradoA capacitância do sistema torna-se uma fonte de excitado gerador e a perda do controle de voltagem poderá tornse um problema. Comute sempre os condensadorescorreção do fator de potência ligando e desligando o sistecom a carga. Consulte Cargas que Aumentam o FatoPotência na seção Projeto Elétrico.

Cargas Monofásicas e Balanceamento das Cargas:cargas monofásicas devem estar distribuídas uniformemente quanto possível entre as três fases do grgerador trifásico, a fim de utilizar plenamente a capaciddo gerador e limitar o desbalanceamento de voltagem.

exemplo, um desbalanceamento de carga monofásicaapenas 10% pode exigir a limitação da carga trifásbalanceada para não mais de 75% da capacidade nomiPara ajudar a evitar superaquecimento e falhas prematude isolamento em motores trifásicos, o desbalanceamede voltagem deve ser mantido abaixo do limite em aproximadamente. Consulte Cálculo do DesbalanceamePermitido em Cargas Monofásicas na seção ProjElétrico .




4 SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO 34

4 SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO

Visão GeralDepois de tomada a decisão sobre o tamanho do grupo

gerador e a seqüência da carga, pode ser iniciada a tarefade escolha do equipamento.

Esta seção trata dos vários equipamentos de gruposgeradores para uma instalação completa e funcional. Serãodiscutidas as características funcionais, os critérios deescolha e os equipamentos opcionais necessários.

Alternadores CAVoltagem

Voltagem baixa: A aplicação determina em grande parte avoltagem do grupo gerador selecionado. Em aplicações de

emergência e standby, a voltagem de saída do geradornormalmente corresponde à voltagem utilizada pelas cargas.Em geral, as voltagens e configurações de conexõesutilizadas comercialmente são fornecida como opçõespadrão pelos fabricantes de alternadores. Algumasvoltagens raramente utilizadas podem exigir enrolamentosespeciais, os quais podem levar tempos consideráveis paraserem produzidos. A maioria dos alternadores tem umajuste de voltagem de pelo menos ±5% a partir da voltagemnominal especificada para permitir o ajuste aos requisitosespeciais do local. Consulte a Tabela de Voltagens e FontesUtilizadas Mundialmente no Apêndice B .

Voltagem média 1: Em aplicações de energia prime ou decarga básica, ou quando as condições gerais da aplicaçãoforem favoráveis, os grupos geradores para voltagensmédias (maior que 600 volts) são utilizados com maiorfreqüência. Geralmente, as voltagens médias devem serconsideradas quando a saída exceder 2.000 ampères emum gerador de voltagem baixa. Um outro critério que conduzao uso de voltagem média é o tamanho/capacidade doequipamento de comutação de energia e a quantidade decondutores necessários em função da voltagem baixa.Embora os equipamentos para voltagem média sejam maiscaros, os condutores necessários (da ordem de 10 a 20

vezes menos amperagem) combinados com a redução deconduítes, estruturas de suporte e tempo de instalaçãopodem compensar o custo mais alto do alternador.

Isolamento e Classificações

Geralmente, os alternadores na faixa entre 20 kW a2.000 kW possuem isolamento de enrolamentos naClasses NEMA F ou H. O isolamento Classe H é projetadpara suportar temperaturas mais altas do que a Classe FAs classificações dos alternadores estão relacionadas comos limites de temperaturas elevadas. Os alternadores comisolamento Classe H têm classificações de saída em kWe kVA que se situam dentro das classes de temperaturaelevadas de 80º C, 105º C, 125º C e 150º C acima de umtemperatura ambiente de 40º C. Um alternador operadoem sua classificação de 80º C terá uma vida mais longa do

que em suas classificações de temperaturas mais elevadasOs alternadores classificados com uma temperaturamáxima mais baixa para uma dada classificação de grupogerador resultarão em melhoria da partida do motor, menoocorrência de quedas de voltagem, maior capacidade decarga não-linear ou desbalanceada, bem como uma maiocapacidade contra falhas de corrente. A maioria dos grupogeradores da Cummins Power Generation possui mais dque um tamanho de alternador disponível, possibilitandosua utilização em uma ampla faixa de aplicações.

Muitos alternadores para um grupo gerador específico terãovárias classificações como 125/105/80 (S,P,C). Isto que

dizer que o alternador escolhido irá operar dentro de umlimite diferente de temperatura dependendo da classificaçãodo grupo gerador, ou seja, o mesmo permanecerá dentroda temperatura limite de 125º C na classificação Standbydentro do limite de 105º C na classificação Prime e dentrodo limite de 80º C na classificação Contínua.

Enrolamentos e Conexões

Os alternadores são fornecidos em várias configuraçõesde enrolamentos e de conexões. Entender a terminologiutilizada ajudará na escolha para uma determinadaaplicação.

1 Alternadores para voltagens médias são disponíveis nos produtosda Cummins Power Generation classificados para 750 kW e maiores.





Reconectável: Muitos alternadores são projetados comcabos individuais de saída dos enrolamentos das fasesseparadas e que podem ser reconectados em configuraçõesde Estrela ou Triângulo. Estes são chamados comumentede alternadores com 6 cabos. Em geral, alternadoresreconectáveis possuem seis enrolamentos separados, doisem cada fase, que podem ser reconectados em série ouem paralelo e em configurações de estrela ou triângulo.Estes são chamados de reconectáveis com 12 cabos.Estes alternadores são produzidos principalmente com finsde flexibilidade e eficiência de fabricação e são conectadose testados pela fábrica na configuração desejada.

Faixa Ampla : Alguns alternadores são projetados paraproduzir uma ampla faixa de voltagens nominais de saídatais como uma faixa de 208 a 240 ou de 190 a 220 voltscom apenas um ajuste do nível de excitação. Quandocombinados com o recurso de reconexão, estes sãochamados de Reconectáveis de Faixa Ampla .

Faixa Estendida: Este termo refere-se a alternadores

projetados para produzir uma faixa de voltagens maisabrangente do que a faixa ampla. Onde uma faixa amplapode produzir nominalmente 416-480 volts, uma faixaestendida pode produzir 380-480 volts.

Faixa Limitada: Como o próprio nome sugere, osalternadores de faixa limitada possuem um ajuste muitolimitado de faixa de voltagem nominal (por exemplo440-480 volts) ou podem ser projetados para produzirapenas uma voltagem nominal e conexão específicas, como480 volts em Estrela.

Maior Capacidade de Partida do Motor: Este termo é uspara descrever um alternador maior ou com característide enrolamentos especiais para uma capacidade maiocorrente de partida do motor. Entretanto, como danteriormente, uma capacidade maior de partida do motambém pode ser obtida com um alternador de limite mbaixo de elevação de temperatura.

Fundamentos e ExcitaçãoÉ desejável algum conhecimento sobre os fundamende geradores de CA e dos sistemas de excitação geradores em relação à resposta a cargas transieninteração do regulador de voltagem com a carga e a respodo sistema de excitação às falhas de saída do gerado

Um gerador converte a energia mecânica de rotação energia elétrica. O gerador consiste essencialmente derotor e de um induzido, como mostrado na seção em coda Figura 4-1. O rotor transporta o campo do gera(mostrado como quatro pólos), o qual é girado pelo moO campo é energizado por uma fonte de CC chamada

excitador, a qual é conectada aos terminais “+” e “-” enrolamentos do campo. O gerador é construído deforma que as linhas de força do campo magnético cortperpendicularmente os enrolamentos do induzido quao motor gira o rotor, induzindo voltagem nos elementosenrolamento do induzido. A voltagem em um elementoenrolamento é invertida toda vez que a polaridade é mud(duas vezes a cada rotação em um gerador de quatro pól

Figura 4-1. Seção Transversal de um Gerador de 4 Pólos

induzido enrolamentosdo induzido

rotorlinhas magnéticasde força

N

S

–+

S

N





Normalmente, um gerador tem quatro vezes mais “bornesde enrolamento” do que o mostrado e é “enrolado” paraobter uma saída senoidal, alternante, monofásica outrifásica.

A voltagem induzida em cada elemento do enrolamentodepende da intensidade do campo (que pode serrepresentada por uma densidade maior das linhas de força),

da velocidade com que as linhas de força cortam oselementos do enrolamento (rpm), e do “comprimento doenrolamento”. Assim, para variar a voltagem de saída deum gerador de um determinado tamanho e sua rotação defuncionamento, é necessário variar a intensidade do campo.Isto é feito pelo regulador de voltagem, que controla a saídade corrente do excitador.

Os geradores são equipados com sistemas de excitaçãoauto-excitados ou excitados separadamente (PMG).

Geradores Auto-excitados: O sistema de excitação de umgerador auto-excitado é alimentado através do reguladorautomático de voltagem (AVR), recebendo a alimentação

(ponte) a partir da saída do gerador. O regulador de voltagemanalisa a voltagem e a freqüência de saída do gerador,compara as mesmas com valores de referência e entãofornece uma saída de CC regulada ao excitador dosenrolamentos do campo. O campo do excitador induz umasaída de CA no rotor do excitador, o qual gira no eixo dogerador acionado pelo motor. A saída do excitador éretificada pelos diodos giratórios, também no eixo dogerador, para fornecer a CC para o rotor principal (campodo gerador). O regulador de voltagem aumenta ou diminui acorrente do excitador à medida que detecta mudanças na

voltagem e na freqüência de saída resultantes da mudançade carga, aumentando ou diminuindo a intensidade docampo do gerador. A saída do gerador é diretamenteproporcional à intensidade do campo. Veja a Figura 4-2 .

Normalmente, um sistema de excitação de um geradoauto-excitado é o sistema menos dispendioso disponível apartir de um fabricante. O mesmo proporciona bom serviço

sob todas as condições de funcionamento quando o grupogerador for dimensionado apropriadamente para a aplicaçãoA vantagem de um sistema auto-excitado sobre um sistemaexcitado separadamente é que o sistema auto-excitado éinerentemente auto-protetor sob condições de curto-circuitosimétrico porque o campo “colapsa”. Devido a isto, umdisjuntor da linha principal para a proteção do gerador edos condutores no primeiro nível de distribuição pode nãoser considerado necessário, além de reduzir o custoinstalado do sistema.

As desvantagens de um sistema auto-excitado são:

• Pode ser necessário selecionar um gerador maior para

um desempenho mais aceitável de partida do motor• As maquinas auto-excitadas contam com o

magnetismo residual para energizar o campo. Se omagnetismo residual não for suficiente, seránecessário “alimentar instantaneamente” o campocom uma fonte de CC.

• O mesmo poderá não sustentar as correntes de falhao tempo suficiente para desarmar os disjuntores.

Figura 4-2. Gerador Auto-excitado

REGULADORAUTOMÁTICODE VOLTAGEM

DETECÇÃOE ENERGIA

SAÍDA DA ENERGIA ELÉTRICA

S A Í D A

INDUZIDO PRINCIPAL

ROTOR DOEXCITADORE INDUZIDO

RE

TIFICADORES

ROTATIVOS

ROTOR PRINCIPAL

ENTRADADE ENERGIAMECÂNICAROTATIVA





Geradores Excitados Separadamente: O sistema deexcitação de um gerador excitado separadamente é similarao de um gerador auto-excitado exceto pelo fato de queum gerador com imã permanente (PMG) localizado naextremidade do eixo do gerador principal alimenta oregulador de voltagem. Veja a Figura 4-3. Por ser umafonte separada de energia, o circuito de excitação não éafetado pelas cargas no gerador. O gerador é capaz desustentar duas ou três vezes a corrente nominal cerca dedez segundos. Por isso, recomendamos os sistemas deexcitação de geradores excitados separadamente paraaplicações que requerem melhor capacidade de partida domotor, bom desempenho com cargas não-lineares oudesempenho em curtos-circuitos prolongados.

Com este sistema de excitação é necessário proteger o

gerador contra condições de falha uma vez que ele podeoperar continuamente até ser irremediavelmente danificado.O Sistema de Controle PowerCommand com AmpSentry™oferece esta proteção regulando a corrente de curto-circuitosustentado e desligando o grupo gerador se a corrente defalha persistir antes que o alternador seja danificado.Consulte a seção Projeto Elétrico para mais detalhes.

Carga Transiente: Independentemente do tipo de sistemade excitação, um grupo gerador é uma fonte limitada deenergia tanto em termos de potência do motor (kW) quantode volts-ampères do gerador (kVA). Por isso, as mudançasde carga causarão oscilações transientes de voltagem e

de freqüência. A magnitude e a duração destas oscilaçõessão afetadas principalmente pelas características da carga

e pelo tamanho do alternador em relação à carga. Um grgerador é uma fonte de impedância relativamente quando comparado com um transformador típico da emprfornecedora de energia.

A Figura 4-4 mostra um perfil típico de voltagem aplicação e remoção de cargas. No lado esquerdo do gráo estado de voltagem estável sem carga está sendo regulem 100% da voltagem nominal. Quando é aplicada ucarga, ocorre imediatamente uma queda de voltagemregulador de voltagem detecta a queda de voltageresponde aumentando a corrente de campo para retornvoltagem nominal. O tempo de recuperação da voltagea duração entre a aplicação da carga e o retorno da voltagà faixa de voltagem regulada (mostrada como ±2Normalmente, as faixas iniciais de queda de voltagem var

entre 15 a 45% da voltagem nominal quando 100% da caclassificada do grupo gerador (com FP 0,8) é conectem um único passo. A retomada ao nível de voltagnominal ocorre entre 1 a 10 segundos dependendonatureza da carga e do projeto do grupo gerador.

A diferença mais significativa entre um grupo geradorenergia da concessionária (principal) é que quando ucarga é aplicada subitamente na rede da concessionáem geral não há variação de freqüência. Quando aplicadas cargas em um grupo gerador, a rpm (freqüênda máquina é reduzida. A máquina deve detectar a mudana rotação e reajustar sua taxa de combustível para reg

em seu novo nível de carga.

Figura 4-3. Gerador Excitado Separadamente (PMG)

REGULADORAUTOMÁTICODE VOLTAGEM

DETECÇÃO SAÍDA DA ENERGIA ELÉTRICA

ENERGIA

SAÍDA

INDUZIDO PRINCIPAL

ROTORDO PMG EINDUZIDO

ROTOR DOEXCITADORE INDUZIDO

ROTOR PRINCIPAL

ENTRADA DEENERGIA

MECÂNICAROTATIVA

RETIFICADORE

S

ROTATIVOS





Até que sejam obtidas uma nova carga e taxa de combustíveladequadas, a freqüência será diferente da nominal.Normalmente, a queda de freqüência varia entre 5 a 15%da freqüência nominal quando 100% da carga nominal éadicionada em um único passo. A recuperação pode levarvários segundos.

Nota: Nem todos os grupos geradores são capazes de aceitar um bloco de carga de 100% em um único passo.

O desempenho de grupos geradores varia devido àsdiferenças nas características do regulador de voltagem,resposta do governador, projeto do sistema de combustívelquanto à aspiração do motor (natural ou turbocomprimido)e como os motores são combinados. Um fator importanteno projeto de um grupo gerador é a limitação das oscilaçõesde voltagem e freqüência em níveis aceitáveis.

Curvas de Saturação do Gerador: As curvas de saturaçãodo gerador mostram a voltagem de saída do gerador paraas várias cargas à medida que é modificada a corrente noenrolamento do campo. Para o gerador típico mostrado, a

curva A de saturação sem carga intersecciona a linha davoltagem nominal do grupo gerador quando a corrente docampo for aproximadamente 18 ampères. Em outraspalavras, cerca de 18 ampères de corrente de campo sãonecessários para manter a voltagem nominal de saída dogerador sem carga.

A curva B de saturação com carga plena mostra queaproximadamente 38 ampères da corrente de campo sãonecessários para manter a voltagem nominal de saída dogerador quando o fator de potência com carga plena é 0,8Veja a Figura 4-5.

Resposta do Sistema de Excitação: A corrente de camponão pode ser modificada instantaneamente em resposta à

mudança de carga. O regulador, o campo do excitador e ocampo principal todos têm constantes de tempo que devemser adicionadas. O regulador de voltagem tem uma respostarelativamente rápida, enquanto o campo principal tem umaresposta significativamente mais lenta do que o campo doexcitador porque ele é muitas vezes maior. Deve-se notaque a resposta de um sistema auto-excitado seráaproximadamente igual a de um sistema excitadoseparadamente porque as constantes de tempo para oscampos principal e do excitador são fatores significativos aeste respeito e são comuns a ambos os sistemas.

A intensidade do campo é projetada considerando-se todoos componentes do sistema de excitação para otimizar otempo de retomada. Ela deve ser suficiente para minimizao tempo de retomada, mas não tanto a ponto de provocainstabilidade (ultrapassar) ou superar o motor (o qual é umfonte limitada de energia). Veja a Figura 4-6.

Figura 4-4. Perfil Típico de Voltagem em Aplicação e Remoção de Carga

QUEDA DE VOLTAGEMTRANSIENTE

SOBRECARGA DEVOLTAGEM TRANSIENTE

ENVELOPE DE REGULAGEMDE VOLTAGEM 2%

VOLTAGEMDE

ALIMENTAÇÃOESTÁVEL

SEM CARGA

TEMPO DERECUPERAÇÃODA VOLTAGEM

(CARGA APLICADA)

TEMPO DERECUPERAÇÃODA VOLTAGEM

(CARGA REMOVIDA)

VOLTAGEMMÍNIMA DEPICO A PICO

VOLTAGEM DEALIMENTAÇÃO

ESTÁVELCOM CARGA

ONDA SENOIDALDA VOLTAGEM

CARGA APLICADATEMPO

CARGA REMOVIDA





Resposta à Partida do Motor: Quando se dá partida em

motores, ocorre uma queda de voltagem que consisteprincipalmente de uma queda de voltagem instantânea maisa queda de voltagem resultante da resposta do sistema deexcitação. A Figura 4-7 ilustra estes dois componentesque juntos representam a queda de voltagem transiente. Aqueda de voltagem instantânea é simplesmente o produtoda corrente com o rotor do motor travado pela reatânciasubtransiente do grupo gerador. Esta ocorre antes que osistema de excitação possa responder com o aumento dacorrente de campo e, conseqüentemente, não é afetadapelo tipo de sistema de excitação. Esta queda de voltageminicial pode ser seguida por queda posterior causada pelafunção de “casamento de torque” do regulador de voltagem

que reduz a voltagem para descarregar o motor se estedetectar uma redução significativa da rotação. Um grupogerador deve ser projetado para otimizar o tempo deretomada e ao mesmo tempo evitar instabilidade ou traçãodo motor.

kVA com Rotor Travado: A corrente de partida do mo

(rotor travado) é aproximadamente seis vezes a correnominal e não é reduzida significativamente até o moaproximar da rotação nominal como mostra a Figura 4Esta grande corrente “momentânea” do motor causa a quede voltagem do gerador. Além disso, a potência do monecessária para a partida atinge aproximadamente tvezes a potência nominal do motor quando este atinge cede 80% da rotação nominal. Se o motor não tiver três vea potência nominal do motor na partida, o reguladorvoltagem reduzirá a voltagem do gerador para descarreo motor a um nível que ele possa suportar. Enquanttorque do motor for maior que o torque da carga duranperíodo de aceleração, o motor será capaz de acelera

carga até a rotação máxima. A retomada para 90%voltagem nominal (81% do torque do motor) geralmenaceitável pois resulta em apenas um leve aumento no temde aceleração do motor.

Figura 4-5. Curvas Típicas de Saturação do Gerador

Figura 4-6. Características de Resposta do Sistema de Excitação

10 20 30 40 50

A B

VOLTAGEM

DESAÍDA

VOLTAGEMNOMINAL

CORRENTE DE CAMPO (AMPÉRES)

T1

T2CORRENTEDE

CAMPO

RESPOSTA CARACTERÍSTICACOM FORÇA AMORTECIDA DOCAMPO (TEMPO DE RECUPERAÇÃO T1)

CORRENTE DECAMPO DE CARGA PLENA

RESPOSTA CARACTERÍSTICACOM FORÇA DO CAMPO

CORRENTE DECAMPO

SEM CARGA

RESPOSTA CARACTERÍSTICASEM FORÇA DO CAMPO(TEMPO DERECUPERAÇÃO T2)

TEMPO





Figura 4-7. Queda de Voltagem Transiente

100

90

80

70

1

QUEDA DE VOLTAGEMDE PARTIDA

QUEDA DE VOLTAGEMINSTANTÂNEA (I x X" )ms d

VOLTAGEM

NO

MINALPORCENTUALDOGRUPOGERADOR

TEMPO (SEGUNDOS)

"ROLAGEM" DA VOLTAGEM CAUSADAPELA FUNÇÃO DE "CASAMENTO DETORQUE" DO REGULADOR

VOLTAGEM SE OS KVA DE PARTIDADO MOTOR FOREM MANTIDOS E AEXCITAÇÃO NÃO FOR ALTERADA

REATÂNCIAS DO SISTEMA NA PARTIDA DE UM MOTOR

IMS CORRENTE INSTANTÂNEA DE PARTIDA

E VOLTAGEM

DO GERADOR

CA

X" REATÂNCIA SUB-TRANSIENTEDO GRUPO GERADOR

dX REATÂNCIA DO MOTORCOM ROTOR TRAVADO

ms

0 2





Queda de Voltagem Sustentada: Após um temporelativamente curto (normalmente menos de 10 ciclos masde até vários segundos), o passo de queda de voltagemtransiente é um período sustentado de retomada devoltagem como mostra a Figura 4-9. O máximo de kVApara a partida do motor na Folha de Especificações dogrupo gerador é o máximo em kVA que o gerador pode

sustentar e ainda retomar até 90% da voltagem nomicomo mostra a Figura 4-10. Deve-se notar que este desempenho combinado do alternador, excitador e Asomente. O desempenho de partida de motor de determinado grupo gerador depende do motor, do governae do regulador de voltagem, bem como do gerador.

Figura 4-8. Características Típicas de Partida do Motor Através da Linha(Assume 100% da Voltagem Nominal nos Terminais do Motor)

1

2

3

4

5

6

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0CORRENTEDO MOTOR

FATOR DEPOTÊNCIA

O TORQUE DO MOTOR DEVE SER MAIOR DOQUE O TORQUE DA CARGA PARA ACELERAR ACARGA A VELOCIDADE PLENA

POTÊNCIA

TORQUE DO MOTORDE VOLTAGEM PLENA

RESERVA DE TORQUETORQUE

DE CARGA

TORQUEPORUNID

ADE,POTÊNCIA,CORRENTE

VELOCIDADE DE ROTAÇÃO DO MOTOR POR UNIDADE

FATORD

EPOTÊNCIA(ATRASO)





Resposta à Falha: A resposta à falha de curto-circuito degeradores auto-excitados e excitados separadamente édiferente. Um gerador auto-excitado é chamado de geradorde “campo colapsante” porque o campo colapsa quandoos terminais de saída do gerador estão em curto (3 fasesem curto ou L-L em curto através da separação de fases).Um gerador excitado separadamente pode sustentar ocampo do gerador durante um curto-circuito porque aexcitação é fornecida por um gerador de imã permanenteseparado. A Figura 4-11 mostra a resposta de corrente

típica de curto-circuito simétrica entre as três fases degeradores auto-excitados e excitados separadamente. Acorrente inicial do curto-circuito é nominalmente 8 a10 vezea corrente nominal do gerador e é uma função recíproca dreatância subtransiente do gerador, 1/X”d. Para os primeiropoucos ciclos (A), praticamente não há diferença entre arespostas de geradores auto-excitados e excitadoseparadamente uma vez que eles seguem a mesma curvde redução da corrente de curto-circuito à medida que aenergia do campo é dissipada.

Figura 4-9. Queda de Voltagem Sustentada

Figura 4-10. Gráfico Típico NEMA de Gerador da Queda de Voltagem Transiente em função do kVA de Partida do Moto

QUEDA TÍPICA DEVOLTAGEM DE TRANSIENTE

QUEDA DE VOLTAGEM SUSTENTADA90% DA VOLTAGEM RECUPERADA

VOLTAGEM RMS

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

10

20

30

40

200 250 300 350 400 450QU

EDAPERCENTUALDEVOLTAGEM

KVA MÁXIMO QUE ESTE GERADOR

SUSTENTARÁ E AINDA RECUPERARÁ90% DA VOLTAGEM

A QUEDA DE VOLTAGEM TRANSIENTESERÁ APROXIMADAM ENTE DE 30%

POTÊNCIA DO M OTOR DE CÓDIGO F

SAÍDA DE KVA DO GERADOR TRIFÁSICO, 240/480 V, 60 HERTZ,DISPONÍVEL PARA A PARTIDA DO MOTOR (ROTOR TRAVADO)





Após os primeiros poucos ciclos (B), um gerador auto-excitado continuará a seguir a curva de redução de curto-circuito até a corrente ser praticamente zero. Para umgerador excitado separadamente, como a energia do campoé derivada independentemente, ele pode sustentar 2,5 a 3vezes a corrente nominal com uma falha aplicada nas 3fases. Este nível de corrente pode ser mantido duranteaproximadamente 10 segundos sem danos ao alternador.

A Figura 4-12 é uma outra forma de visualizar a diferena resposta para uma falha trifásica. Se o gerador for aexcitado, a voltagem e a corrente “colapsarão” em zquando a corrente for aumentada além do joelho da cuUm gerador excitado separadamente pode sustentarcurto-circuito direto porque ele não depende da voltagde saída do gerador para a energia de excitação.

Temperaturas dos Enrolamentos em Curto-circuito: Oproblema a ser considerado na manutenção da corrente decurto-circuito é que o gerador pode ser danificado antesque um disjuntor desarme para eliminar a falha. As correntes

de curto-circuito podem superaquecer rapidamente osenrolamentos do induzido do gerador. Por exemplo, umL-N desbalanceado em curto num gerador excitadoseparadamente, projetado para sustentar três vezes acorrente nominal, resulta em uma corrente cerca de 7,5vezes a corrente nominal. Nesse nível de corrente,

assumindo-se uma temperatura inicial do enrolamentoaproximadamente 155º C, os enrolamentos podem chea 300º C em menos de cinco segundos – a temperataproximada na qual ocorrerão imediatamente dan

permanentes nos enrolamentos. Um L-L desbalanceem curto leva poucos segundos a mais para qutemperatura dos enrolamentos atinja 300º C, e uma trifásbalanceada em curto leva um pouco mais. Veja a Fig4-13. Consulte também Proteção do Alternador na seProjeto Elétrico .

Figura 4-11. Resposta de Curto-circuito Simétrico entre as Três Fases

Figura 4-12. Capacidade de Curto-circuito

A B

CURTO-CIRCUITOSIMÉTRICO INICIADO

8 A 10VEZES A

CORRENTENOMINAL

3 A 4VEZES A

CORRENTENOMINAL GERADOR COM

EXCITAÇÃO SEPARADA

GERADOR COMAUTO-EXCITAÇÃO

A B

100

75

50

25

01 3 4

%

DAVOLTAGEM

NOMINAL

GERADOR COMAUTO-EXCITAÇÃO

GERADOR COMEXCITAÇÃO SEPARADA

MÚLTIPLO DA CORRENTE NOMINAL DO GERADOR2





Como o leitor pode ver a partir desta extensa subseçãosobre fundamentos e excitação, apenas duas formasbásicas de sistemas de excitação influenciam uma amplavariedade de características de desempenho.Funcionamento em modo estável, condições transientes,partida de motor, resposta a falhas, etc., são afetados poreste sistema. Estes efeitos nas características sãoimportantes nos estudos de desempenho do sistema. Vejaabaixo um breve resumo das diferentes características dos

sistemas auto-excitado e excitado separadamente.• Auto-excitado

- Quedas Maiores de Voltagem- Campo Colapsante- Detecção Média Monofásica- Menor Tolerância a Cargas Não-lineares- Menor Capacidade de Partida de Motor

• Excitado separadamente

- Quedas Menores de Voltagem- Corrente de Falha Sustentada- Detecção RMS Trifásica

- Melhor Imunidade a Cargas Não-lineares- Melhor Partida de Motores

MotoresGovernadores

Governadores Mecânicos: Os governadores mecânicoscomo o nome sugere, controlam o fornecimento decombustível ao motor com base na detecção mecânica darotação do motor através de contrapesos ou mecanismosimilares. Estes sistemas apresentam aproximadamente3 a 5% de corte de rotação entre uma condição sem carga

e com carga plena inerente no projeto. Este tipo de sistemageralmente é o mais barato e adequado para aplicaçõeonde o corte de freqüência não é um problema para ascargas sendo alimentadas. Alguns grupos geradores sãofornecidos com o governador mecânico opcional.

Governadores Eletrônicos: Os governadores eletrônicosão usados em aplicações onde é exigido o governo isócrono(queda zero) ou onde são especificados equipamentos desincronização ativa e paralelismo. A RPM do motonormalmente é detectada por um sensor eletromagnétice o fornecimento de combustível para o motor é controladopor solenóides acionados por circuitos eletrônicos. Este

circuitos, sejam controladores auto-contidos ou parte do

Figura 4-13. Temperaturas Aproximadas dos Enrolamentos em Curto-circuito

155°C

225°C

300°C

355°C

455°C

TEMPERATURAD

O

INDUZIDO

L I N H A - N E U T R O

L I N H A

- L I N H

A

L I N HA - L

I N HA - L I

N HA

TEMPO

5 SEG 10 SEG 15 SEG 20 SEG





microprocessador controlador do grupo gerador, utilizamalgoritmos sofisticados para manter o controle preciso darotação (e conseqüentemente da freqüência). Com osgovernadores eletrônicos, a retomada de passos de cargatransiente dos grupos geradores é mais rápida do que comos governadores mecânicos. Os governadores eletrônicosdevem sempre ser utilizados quando as cargas incluíremequipamento UPS.

Motores modernos, especialmente motores diesel comsistemas eletrônicos de injeção de combustível, são osúnicos disponíveis com sistemas eletrônicos de governo.Os requisitos de demanda ou regulagem para atingir oaumento da eficiência do combustível, baixas emissõesde escape e outras vantagens requerem o controle precisooferecido por estes sistemas.

Sistemas de Partida de Motores

Partida com Bateria: Os sistemas de partida com bateriade grupos geradores geralmente usam 12 ou 24 volts. Emgeral, os grupos menores utilizam sistemas de 12 volts eas máquinas maiores usam sistemas de 24 volts. A Figura4-14 ilustra as conexões típicas da bateria com o motor departida. Considere o seguinte ao escolher ou dimensionaras baterias e os equipamentos relacionados:

• As baterias devem ter capacidade suficiente (APF,Ampères de Partida a Frio) para fornecer a correntepara o giro do motor, indicada na Folha deEspecificações do grupo gerador recomendado. Asbaterias podem ser tanto de chumbo-ácido quanto deníquel-cádmio. As mesmas devem ter sido projetadaspara este uso e ter sido aprovadas pelas autoridadeslocais.

• Um alternador acionado por motor com regulador devoltagem automático integrado é fornecidonormalmente para recarregar as baterias durante ofuncionamento.

• Para a maioria dos sistemas de energia atravésgrupos geradores, um carregador de bateria, líquida, alimentado pela fonte normal de energiadesejável ou exigido para manter as baterplenamente carregadas quando o grupo gerador estiver funcionando. Os carregadores de bateria líqusão exigidos para sistemas standby de emergên

• As normas geralmente especificam um tempo máxde carga da bateria. A seguinte regra prática podeutilizada para dimensionar os carregadores de bateauxiliares:

• As normas locais podem exigir aquecedores pmanter uma temperatura mínima da bateria de 10(50º F) se o grupo gerador estiver sujeitotemperaturas ambiente de congelamento. Cons

informações complementares em AcessórioOpções (nesta seção), Dispositivos de AquecimeStandby para Grupos geradores.

• Os grupos geradores normalmente incluem cabosbateria e bandejas para bateria são disponíveis.

Distribuição das Baterias de Partida: Se as baterias formontadas a uma distância do motor de partida maior qucomprimento normal dos cabos, estes deverão projetados de acordo com essa distância. A resistêntotal dos cabos mais as conexões não deverá resultaruma queda excessiva de voltagem entre a bateria e o mode partida. As recomendações para o motor são qu

resistência total do circuito de partida mais a dos caboconexões não exceda 0,00075 ohms para sistemas12 volts e 0,002 ohms para sistemas de 24 volts. Vejseguinte exemplo de cálculo.

= 1.2 x Amp-Hora da BateriHoras Necessárias de Carg

CorrenteNecessária para aCarga da Bateria





Exemplo de Cálculo: Um grupo gerador possui umsistema de partida de 24 VCC, alimentado por duas bateriasde 12 volts em série (Figura 4-14 ). O comprimento totaldos cabos é de 375 polegadas (9,52 m), incluindo o caboentre as baterias. Existem seis conexões de cabos. Calculea bitola dos cabos necessários como segue:

1. Assuma uma resistência de 0,0002 ohms para ocontato do solenóide do motor de partida (R

CONTATO).

2. Assuma uma resistência de 0,00001 ohms paracada conexão de cabo (RCONEXÃO

), num total deseis.

3. Com base na fórmula que:

• Resistência Máxima Permitida do Cabo= 0,002 - RCONEXÃO - RCONTATO

= 0,002 – 0,0002 - (6 x 0,00001)= 0,00174 ohms

4. Veja a Figura 4-15 para as resistências dos caboAWG (Bitola Americana de Cabos). Nestexemplo, como mostram as linhas pontilhadas, a

menor bitola de cabo que pode ser utilizada é 2cabos No. 1/0 AWG em paralelo.

Figura 4-14. Conexões Típicas do Motor de Partida Elétrico (Mostrado um Sistema de 24 Volts)

–

+

–+

SOLENÓIDEDE PARTIDA

CONEXÃO DO CABOPOSITIVO (+) DA BATERIA

MOTORDE PARTIDA

BATERIASDE 12 VOLTS

CONEXÃO DO CABONEGATIVO (–) DA BATERIA





Figura 4-15. Resistência vs. Comprimento para Vários Tamanhos de Cabos AWG

100(2.54)

200(5.08)

300(7.62)

400(10.16)

500 600(15.24)

700(17.76)(12.70)

.0004

.0002

.0006

.0010

.0012

.0014

.0016

.0018

.0024

.0026

.0028

.0030

.0032

.0034

.0036

.0038

.0040

.0022

.0020

.0008

#4 #3 #2 #1 #1/0 #2/0#3/0

2–#1/0

2–#2/0

COMPRIMENTO DO CABO EM POLEGADAS (METROS)

RESISTÊNCIA(OHMS

)





Partida com Ar Comprimido: Os sistemas de partida domotor com ar comprimido estão disponíveis para algunsgrupos geradores maiores. A partida a ar pode ser indicadapara algumas aplicações de energia Prime desde que o arcomprimido esteja prontamente disponível. A Figura 4-16mostra um arranjo típico de tubulação para um sistema demotor de partida a ar. Considere os itens abaixo paradeterminar os equipamentos necessários para a instalaçãode um sistema de partida a ar:

• O fabricante do motor deverá ser consultado quanto àrecomendações relativas à bitola da mangueira de ar

e o volume mínimo exigido do tanque para cadasegundo de partida. O tamanho do tanque dependerádo tempo mínimo de partida necessário. Todos osmotores de partida fornecidos pela Cummins PowerGeneration têm uma classificação máxima de pressãode 1035 kPa (150 psig).

• Os tanques de ar (receptores) devem ser equipadocom uma válvula de dreno do tipo roscada (outros tiponão são recomendados por serem uma fonte comumde vazamentos de ar). A umidade pode danificar ocomponentes do motor de partida.

• Todas as válvulas e acessórios do sistema devem seprojetados para a partida a ar de motores diesel.

• As conexões de tubos devem ser do tipo de vedaçãoseca e devem ser feitas com selador de rosca. Não érecomendo uso de fita Teflon pois ela não fixa as roscasadequadamente e é uma fonte de resíduos que podem

obstruir as válvulas.

Figura 4-16. Arranjo Típico de Tubulação para um Motor de Partida a Ar

válvula de 24 voltsda partida a ar

botão da válvula de partidaindicador

de pressão

para o botão dointerruptor de partida

entrada de ar

do tanque

de ar

lubrif icador (conectadoà linha de dreno

do injetor)silencioso

mot or de partidapneumático

válvula relé





Nota: As baterias, embora de capacidade muito menor, ainda serão necessárias para o controle do motor e para a monitoração dos sistemas quando for utilizada a partida a ar.

ControlesBaseados em Relés

Até há alguns anos, os sistemas de controle baseados emrelés eram comuns em quase todos os grupos geradores.Eles podem ser projetados para fornecer partida manualou totalmente automática, além das funções básicas deproteção do gerador e incluir os equipamentos necessáriospara atender às normas locais para grupos geradores.

Os sistemas baseados em relés (veja a Figura 4-17)controlam a partida e as funções operacionais do motor,as funções de monitoração de falhas ou desempenho foradas especificações do motor e do alternador e fornecemindicadores, medições e alertas para a interface do usuário.Funções como o controle de voltagem do alternador são

executadas por uma placa de circuito AVR separada.Analogamente, um circuito controlador separado opera ogovernador eletrônico e outros equipamentos opcionais.Existem vários recursos opcionais disponíveis para melhoraro desempenho/controle e aumentar a funcionalidade detarefas especiais como a interface do equipamento deparalelismo e funções adicionais de monitoração deequipamentos, como tanques de combustível, líquido dearrefecimento ou baterias.

Figura 4-17. Painel de Interface do Controle a Dois Fios

Alguns grupos geradores são equipados com sistemashíbridos de controle (veja a Figura 4-18) que empregamrelés e circuitos integrados. Tais controles oferecem maiorfuncionalidade do que os sistemas puros baseados em

relés, mas ainda são limitados em sua capacidade deoferecer controles complexos ou interfaces avançadas deoperação.

Figura 4-18. Painel de Interface do Controle Detector 1

Baseados em Circuitos Eletrônicos(Microprocessador)

As demandas atuais de alto nível de desempenho, mefuncionalidade, controle de sistemas sofisticadointerfaces de rede requerem as capacidades dos sistemde controle baseados em microprocessadores. A era microprocessadores e computadores tem permitiddesenvolvimento de controles eletrônicos totalmeintegrados e baseados em microprocessadores, comsérie de controles PowerCommand™ (veja a Figura 4-da Cummins Power Generation. O sistema PowerCommintegra o funcionamento do motor, o controle do alternae as funções de monitoração de um controle totalmeequipado com base em relés, além do governo eletrônicregulagem de voltagem e muitos outros recursos e funçadicionais. A monitoração plena das característielétricas da saída, kW, kVA, kVAR, voltagem alta e barealimentação, etc., permite o controle total do sistema

geração de energia.

Figura 4-19. Sistema PowerCommand com

Microprocessador





Circuitos Eletrônicos com “Autoridade Plena”

Os projetos de motores avançados incorporam sistemassofisticados de fornecimento de combustível, de igniçãoou de controle do ponto de injeção, e a monitoração ativado desempenho e ajustes. Estes sistemas e funções sãonecessários para se obter eficiência de combustível e baixasemissões de escape. Os motores com “autoridade plena”,

como são geralmente chamados, requerem sistemas commicroprocessadores igualmente sofisticados para operar econtrolar estas funções. Uma versão mais avançada doControle PowerCommand™ incorpora capacidade dinâmicade controle do motor com os recursos e a funcionalidadeda versão mencionada anteriormente, além de muitos outrosrecursos (veja a Figura 4-20). Em grupos geradores commotores eletrônicos com “autoridade plena”, este tipo desistema avançado de controle é parte integral da unidademotor-gerador e não há opção para sistemas baseadosem relés ou outros sistemas de controle.

Figura 4-20. PowerCommand Eletrônico com PlenaAutoridade

Opções de Controle

Os equipamentos opcionais para os sistemas eletrônicosde controle incluem todas as funções necessárias para ocontrole e monitoração do paralelismo de vários gruposgeradores, entre si e com a rede da concessionária.Existem também controles intermediários de paralelismoque podem ser atualizados.

A função de interface de rede disponível para tais controlespode ser um recurso importante a ser considerado comoequipamento opcional. A função de rede permite amonitoração e controle remotos do grupo gerador, bem comoa integração com o edifício e sistema automatizados degeração de energia.

Existem também disponíveis pacotes opcionais de reléspara o controle de equipamentos periféricos.

Acessórios e OpçõesRecursos de Segurança e Alertas de Controle

Os sistemas de controle e monitoração baseados em relé

existentes em muitos grupos geradores podem incluir váriosavisos e alarmes de desligamento para a proteção do motorgerador. Equipamentos opcionais são geralmentenecessários para a monitoração plena ou alertas remotosbem como medição de CA do grupo gerador. Se a funçãode comunicação em rede for desejada, serão necessárioequipamentos adicionais, embora estes tenhamcapacidade limitada. Com o advento dos complexorequisitos eletrônicos de controle do motor e do alternadoalém dos elevados níveis de dados de diagnóstico e serviçosos sistemas podem funcionar mesmo com as limitaçõede capacidade desses tipos de sistemas de controle.

Os sistemas eletrônicos de controle e monitoração, quegeralmente são equipamentos padrão em muitos grupogeradores, incluem um menu completo de avisos e alarmede desligamento integrados para proteger o equipamentomotor/gerador e acionar esses alarmes. Alguns destealarmes podem ser selecionados ou programados pelocliente. Todos os alarmes podem ser exibidos no painel decontrole ou em um local remoto. O envio de avisos remotoé feito de várias maneiras:

1. Saídas de contatos de relés para alarmes comunou individuais.

2. Painéis de avisos especialmente projetados para

sistema de controle, acionados por vários tipos deinterfaces de rede.

3. Comunicações através de Redes Locais ou conexõevia modem para locais de monitoração remotautilizando softwares baseados em PCs.

As normas podem exigir diferentes níveis de alarmes paradiferentes tipos de aplicações. As normas de segurança àvida (Nível 1 da NFPA 110 nos EUA) ou todas as outranormas de emergência/standby (Nível 2 da NFPA 110 noEUA), ou equivalentes, especificam os recursos mínimode alarme necessários para essas aplicações. Outrasnormas também podem ter requisitos específicos. Consulte

as normas individuais em vigor para obter os requisitos dalarme.





O Controle PowerCommand™ da Cummins PowerGeneration é projetado para atender ou exceder estes tiposde requisitos e vários outros padrões. (Consulte a Folha deEspecificações do Controle PowerCommand™ para obterdetalhes.)

Disjuntores da Linha Principal

Disjuntores do tipo de carcaça moldada e do tipo de circuitode força podem ser utilizados em grupos geradores. Osdisjuntores de carcaça moldada geralmente são fornecidosmontados diretamente no grupo gerador. Entretanto, muitosdisjuntores podem ser montados em um painel separadosobre uma parede ou pedestal. Os tamanhos podem variarde 10 a 2500 ampères e são adequados para a montagemem uma caixa de saída diretamente sobre o grupo gerador.Os disjuntores de circuito de força podem ser encontradosem tamanhos que variam de 800 a 4.000 ampères ou mais,e são mais rápidos mas consideravelmente mais caros queos disjuntores de carcaça moldada. Os disjuntores decircuito de força geralmente são montados em um painel

isolado próximo ao grupo gerador, e não no próprio grupogerador, devido ao seus tamanhos e susceptibilidade a danospor vibração. Quando são necessários disjuntores da linhaprincipal para um projeto, as especificações do projetodevem incluir o tipo de disjuntor, o tipo de unidade dedesarme e a classificação básica (contínua ou não-contínua). Consulte a seção Projeto Elétrico para maisdetalhes sobre a escolha de disjuntores.

Comutadores de Carcaça Moldada : Nos casos onde ummeio de desconexão é desejado, mas a proteção do geradorou dos condutores não é necessária (i. é., a proteção éoferecida pelo AmpSentry™, ou é utilizado um gerador auto-

excitado), geralmente é usado um comutador com carcaçamoldada em vez de um disjuntor. Esses comutadores têmos mesmos contatos e mecanismos de comutação que osdisjuntores, porém não detectam o corte de corrente. Ocomutador também fornece um ponto de conexão e osterminais para a conexão dos condutores da carga.

Caixas de Entrada: Uma caixa de entrada é essencialmenteuma caixa de disjuntor sem o disjuntor. Se o disjuntor nãofor necessário ou desejado, a caixa de entrada terá espaçoadicional para a entrada, roteamento e conexão doscondutores.

Disjuntores Múltiplos : Geralmente, são necessários vários

disjuntores e os mesmos são fornecidos pela fabrica paraa maioria dos grupos geradores. As opções padrãodisponíveis são dois disjuntores montados (exceto no maioralternador). Em certos alternadores e grupos geradores isto

simplesmente não é prático ou não existe um local parmontagem das caixas dos disjuntores. Consultrepresentante do fabricante sobre a disponibilidadeequipamentos específicos. Podem ser consideradpedidos especiais para a montagem de três ou mdisjuntores em alguns grupos geradores, mas inormalmente requer o uso de um painel de distribuimontado em uma parede ou isolado.

Baterias e Carregadores de Bateria

Talvez o subsistema mais crítico de um grupo gerador so sistema da baterias para a partida do motor e controlegrupo gerador. A escolha e a manutenção corretas baterias e do carregador de bateria são essenciais paconfiabilidade do sistema.

O sistema consiste de baterias, racks de baterias, carregador de bateria que é acionado pela fonte normaenergia elétrica durante o tempo em que o grupo geraestiver em espera (standby), e um alternador de carga baterias acionado por motor que carrega as bateria

fornece a energia CC para o sistema de controle quandgrupo gerador estiver funcionando.

Quando os grupos geradores estão em paralelo, os bande baterias de cada grupo gerador geralmente são colocaem paralelo para fornecer a energia de controle parsistema de paralelismo. O fabricante do sistemaparalelismo deve sempre ser consultado para determse o sistema de controle do motor é adequado paraplicação, uma vez que uma queda de voltagem no bade baterias poderia interromper alguns sistemas de contde paralelismo e exigir o uso das baterias em estaçõseparadas para alimentar o equipamento de paralelism

As baterias devem estar tão próximas quanto possívegrupo gerador para minimizar a resistência no circuitopartida. A localização deve permitir fácil acesso de servàs baterias e minimizar sua exposição à água, sujeiróleo. O gabinete das bateria deve permitir ampla ventilapara que os gases explosivos gerados pela bateria possser dissipados. As normas em regiões sísmicas exigque os racks de bateria tenham recursos especiais pevitar o derramamento e quebra do eletrólito durante terremoto.

O projetista do sistema deve especificar o tipo do sistede baterias (geralmente limitado ao tipo chumbo-ácido

níquel-cádmio, como explicado a seguir), bem como capacidade.





A capacidade necessária do sistema da baterias dependedo tamanho do motor (cilindrada), das temperaturasmínimas esperadas do líquido de arrefecimento do motor,do óleo lubrificante e das baterias (veja abaixo Dispositivosde Aquecimento em Standby para Grupos Geradores), aviscosidade do óleo lubrificante e o número necessário e aduração dos ciclos de partida1. O fornecedor do grupogerador deve fazer as recomendações com base nestasinformações.

As baterias de chumbo-ácido são o tipo mais comumenteescolhido para grupos geradores. Elas são relativamenteeconômicas e oferecem bom serviço em temperaturasambientes entre –18º C (0º F) e 38º C (100º F). As bateriasde chumbo-ácido podem ser recarregadas por carregadoresconvencionais, que podem ser montados em paredespróximas ao grupo gerador ou em um comutador detransferência automática (se o grupo gerador NÃO for partede um sistema de paralelismo). O carregador deve serdimensionado para recarregar o banco de baterias emaproximadamente 8 horas e ao mesmo tempo atender todas

as necessidades de energia de controle do sistema.Uma bateria de chumbo-ácido pode ser do tipo selada “livrede manutenção” ou do tipo de célula inundada. As bateriaslivres manutenção suportam melhor as negligências demanutenção porém não são monitoradas e mantidas tãofacilmente quanto as baterias de célula inundada.

Todas as baterias de chumbo-ácido devem ser carregadasno local antes de sua utilização inicial. Mesmo as bateriaslivres de manutenção não retêm a carga indefinidamente.As baterias de célula inundada requerem a adição deeletrólito no local de uso e atingem cerca de 50% dacondição de carga total pouco tempo depois da adição doeletrólito.

Os sistemas de bateria NiCad (níquel-cádmio) sãogeralmente especificados para locais onde as temperaturasambientes podem ser extremamente altas ou baixas, vistoque seu desempenho é menos afetado por temperaturasextremas do que no caso das baterias de chumbo-ácido.Os sistemas de bateria NiCad são consideravelmente maiscaros do que as baterias de chumbo-ácido, mas eles têmuma vida útil mais longa.

Uma das maiores desvantagens dos sistemas de bateriaNiCad é que seu descarte pode ser difícil e caro, uma veque os materiais que compõem essas baterias são tóxicosAlém disso, as baterias NiCad requerem carregadoreespeciais para que atinjam o nível de carga plena. Essecarregadores devem ser fornecidos com filtros para reduzio “ruído do carregador” o qual pode interromper os sistemade controle do motor e do gerador.

Sistemas de Escape e de Silencioso

Dois elementos determinam a escolha dos sistemas deescape e do silencioso: o nível de ruído, evidentemente, ea acomodação do movimento relativo entre o sistema deescape e o grupo gerador.

As regulamentações de controle de ruídos ou as preferênciapessoais determinam as escolhas do tipo de silenciosoAs seleção do sistema de escape e do silencioso dependemobviamente do local onde o grupo gerador será instaladointerno ou externo. Uma carenagem para proteção externacontra intempéries fornecida por um fabricante de grupogerador geralmente oferece várias opções de silenciosos enormalmente com sua instalação no teto. As opções desilenciosos são classificadas como industrial, residenciaou crítica dependendo de sua atenuação. As carenagensacústicas geralmente incluem um sistema de silenciosointegrado como parte do pacote acústico completo. Paramais informações sobre ruídos e conhecer níveis de ruídoconsulte a seção VI – Projeto Mecânico .

Um elemento-chave do sistema completo de escape é ofato de o grupo gerador vibrar, isto é, movimentar-se comrelação à estrutura que o contém. Assim, é necessárioinstalar uma tubulação flexível de escape na saída de

escape do grupo gerador. Os sistemas internos com longopercursos de tubo de escape também requerem tolerânciaà expansão para evitar danos no sistema de escape e noscoletores de escape ou nos turbocompressores do moto

Carenagens (Coberturas)

As carenagens podem ser classificadas em três tiposgerais: carenagens de proteção contra intempériesacústicas e com passarelas. Os nomes são autoexplicativos.

Proteção Contra Intempéries: As carenagens protegem ogrupo gerador, tanto contra intempéries quanto contra

violação, pois são fornecidas com fechaduras. Defletoreou painéis perfurados incorporados permitem a passagemdo fluxo de ar para ventilação e arrefecimento. Pouca ounenhuma atenuação de ruídos é obtida e às vezes podehaver aumento do nível de ruídos induzidos pela vibraçãoTais tipos de carenagens não retêm calor nem mantêm atemperatura acima da ambiente.

1 As aplicações NFPA 110 requerem dois ciclos de partida contínua de45 segundos com um período de descanso entre eles, ou dois ciclosde partida de 15 segundos com 15 segundos de descanso.





Acústica: As carenagens com atenuação sonora sãoespecificadas em função de uma determinada quantidadede atenuação de ruídos ou de uma classificação do nívelexterno de ruídos. Os níveis de ruído devem serespecificados com base em uma dada distância e para secomparar os níveis de ruído todas as especificações devemser convertidas na mesma distância básica. A atenuaçãosonora requer material e espaço, portanto, esteja certo deque as unidades indicadas nos desenhos incluam asinformações corretas da carenagem acústica.

Embora alguns destes projetos de carenagens tenhamalguma capacidade de isolamento para reter calor, estanão é a intenção do projeto. Se for necessária a manutençãoacima da temperatura ambiente, será preciso umacarenagem com passarela.

Carenagem Com Passarela: Este termo engloba uma amplavariedade de carenagens que são fabricadas de acordo comas especificações de cada cliente. Geralmente, essascarenagens incluem atenuação sonora, comutação de

energia e equipamento de monitoração, pára-raios,sistemas de proteção contra incêndios, tanques decombustível e outros equipamentos. Estes tipos decarenagens são construídas como unidades simples, semcobertura, e como unidades integradas com grandes portasou painéis removíveis para acesso de serviços. Estascarenagens podem ser construídas com recursos deisolamento e aquecimento.

Nota: A instalação de carenagens externas (especialmente carenagens acústicas) dentro de edifícios não é uma prática recomendada por duas razões principais. Primeira, as carenagens acústicas usam a capacidade de restrição do excesso de ventilação para reduzir ruídos através de deflexão

da ventilação. Conseqüentemente, resta uma pequena ou nenhuma capacidade de restrição para quaisquer dutos de ar,defletores ou outros equipamentos que invariavelmente acrescentarão restrição. Segunda, os sistemas de escape de carenagens externas não são necessariamente sistemas selados, ou seja, possuem abraçadeiras, juntas de encaixe deslizante no lugar de conexões rosqueadas ou flangeadas.Essas conexões com abraçadeiras podem permitir que o gás de escape vaze para a sala.

Configurações Alternativas de Arrefecimento eVentilação

Os motores refrigerados a água são arrefecidos pelobombeamento do líquido de arrefecimento (uma mistura deágua e anticongelante) através de passagens no bloco decilindros e cabeçotes do motor por uma bomba acionadapelo motor. O motor, a bomba e o radiador ou trocador decalor líquido-líquido formam um sistema de arrefecimento

fechado e pressurizado. Recomenda-se, sempre qpossível, que o grupo gerador inclua este tipo de radiamontado na fábrica para o arrefecimento e ventilaçãomotor. Esta configuração resulta no sistema de mecusto, melhor confiabilidade e melhor desempenhoconjunto. Além disso, os fabricantes de tais grupgeradores podem testar o protótipo para verificadesempenho do sistema.

Classificações do Sistema de Arrefecimento: A maiodos grupos geradores da Cummins Power Generation tclassificações opcionais do sistema de arrefecimento pos modelos com radiador. Geralmente, existem disponívsistemas de arrefecimento projetados para operar temperaturas ambientes de 40ºC e 50ºC. Verifiqudesempenho ou disponibilidade de cada unidade nas Folde Especificações. As classificações têm uma capacidmáxima de restrição estática associada a elas. ConsVentilação na seção Projeto Mecânico para mais detalh

Nota: Seja cauteloso ao comparar classificações de sistemde arrefecimento cuja classificação seja baseadatemperatura ambiente e não na temperatura do ar no radiaUma classificação de temperatura do ar no radiador restria temperatura do ar que flui para o radiador e não permite ela aumente devido à energia térmica irradiada do motor ealternador. Os sistemas classificados com base na temperaambiente levam em conta este aumento de temperatura sua capacidade de arrefecimento.

Alternativas de Arrefecimento Remoto: Em algumaplicações, a restrição ao fluxo do ar pode ser muito gradevido ao longo comprimento dos dutos, por exemplo, pque o ventilador de um radiador acionado pelo motor forno fluxo de ar necessário para arrefecimento e ventilaç

Em tais aplicações, e onde os ruídos do ventilador sãoproblema, deve-se considerar uma configuração envolveum radiador remoto ou trocador de calor líquido-líquNestas aplicações, um grande volume do fluxo de arventilação ainda é necessário para remover o calor irradipelo motor, gerador, silencioso, tubo de escape e outequipamentos, para manter a temperatura da salagerador em níveis apropriados para o funcionamento cordo sistema.

Radiador Remoto: Uma configuração de radiador remrequer um cuidadoso projeto do sistema para proporcioo arrefecimento adequado do motor. Deve-se presatenção a detalhes como limitações da coluna de fricçãestática da bomba d’água do motor e para a desaeraçabastecimento e drenagem apropriados do sistemaarrefecimento, bem como a contenção de quaisqvazamentos de anticongelante.





Trocador de Calor: Um trocador de calor líquido-líquido requermuita atenção no projeto do sistema para que forneça omeio para arrefecer o trocador de calor. Deve-se observarque as normas sobre a conservação de água no local esobre o meio ambiente talvez não permitam que a água dacidade seja utilizada como meio de arrefecimento e que,em regiões de riscos sísmicos, a água da cidade possaser interrompida durante um terremoto.

Consulte a seção Projeto Mecânico para informações maisdetalhadas sobre as alternativas de arrefecimento.

Sistemas de Manutenção do Nível do ÓleoLubrificante

Um sistema de manutenção do nível do óleo lubrificantepode ser desejável para aplicações onde o grupo geradorfuncione sob condições de energia Prime, ou em aplicaçõesStandby não assistidas com um número de horas defuncionamento maior que o normal. Os sistemas demanutenção do nível do óleo não estendem os intervalosde troca de óleo para o grupo gerador, a menos que umafiltragem especial também seja incorporada ao sistema.

Dispositivos de Aquecimento Standby paraGrupos Geradores

Partida a Frio e Aceitação de Carga: Uma consideraçãocrítica do projetista do sistema é o tempo que o sistemade energia de emergência ou standby leva para detectaruma falha de energia, dar a partida no grupo gerador etransferir a carga. Algumas normas e padrões para sistemasde energia de emergência estabelecem que o grupo geradordeve ser capaz de alimentar todas as cargas de emergênciaem até 10 segundos após a falha de energia. Alguns

fabricantes de grupos geradores limitam a classificação dodesempenho de partida a frio a uma porcentagem daclassificação standby do grupo gerador. Esta práticareconhece que em muitas aplicações, apenas uma parteda carga total conectável é a carga de emergência (ascargas não críticas podem ser conectadas posteriormente),e que é difícil dar a partida e atingir a aceitação de cargatotal com grupos geradores a diesel.

Os critérios de projeto para partida a frio e aceitação decarga da Cummins Power Generation são que o grupogerador seja capaz de dar partida e alimentar todas ascargas de emergência até a classificação de standby em

até 10 segundos após a falha de energia. Este nível dedesempenho presume que o grupo gerador esteja em umlocal com temperatura ambiente mínima de 4º C (40º F) eque esteja equipado com aquecedores do líquido dearrefecimento. Isto deve ser conseguido instalando-se ogrupo gerador em uma sala ou carenagem aquecida.Carenagens externas, protegidas contra intempéries

(inclusive os chamados de “roupa justa”) geralmente nãosão isoladas, dificultando a manutenção de um grupogerador aquecido em temperaturas ambiente mais frias.

Abaixo de 4º C (40º F), e até –32º C (–25º F), para a maioriados grupos geradores Cummins Power Generation é dada partida mas estes não aceitarão carga em um único passoem até dez segundos. Se um grupo gerador precisar se

instalado em um gabinete não aquecido num local combaixas temperaturas, o projetista deverá consultar ofabricante. O operador é responsável pela monitoração dofuncionamento dos aquecedores do líquido de arrefecimentodo grupo gerador (a norma NFPA 110 exige um alarme debaixa temperatura do líquido de arrefecimento para estafinalidade) e pela obtenção de um grau ideal do combustívepara as condições ambiente.

Os grupos geradores em aplicações de energia deemergência devem partir e alimentar todas as cargas deemergência em até 10 segundos após uma falha de energiaPara atender tais normas, geralmente são necessário

aquecedores do líquido de arrefecimento do motor mesmoem ambientes aquecidos, especialmente para gruposgeradores a diesel. A NFPA 110 tem requisitos específicopara os sistemas de Nível 1 (onde uma falha do sistemapode resultar em sérios acidentes ou perdas de vidas):

• Aquecedores do líquido de arrefecimento sãonecessários a menos que a temperatura ambiente dasala do gerador não seja menor que 21º C (70º F).

• Aquecedores do líquido de arrefecimento sãonecessários para manter a temperatura do bloco domotor acima de 32º C (90º F) se houver a possibilidadede que a temperatura ambiente da sala do gerado

caia até 4º C (40º F), porém nunca abaixo deste valoO desempenho em temperaturas mais baixa não édefinido. (Em temperaturas ambientes mais baixaso grupo gerador pode não dar a partida, ou pode nãoalimentar as cargas tão rapidamente. Além disso, oalarmes de baixa temperatura podem indicaproblemas se o aquecedor do líquido de arrefecimentonão mantiver a temperatura do bloco num nível alto suficiente para a partida em 10 segundos.)

• Aquecedores de bateria são necessários se houver apossibilidade de que a temperatura ambiente da salado gerador caia abaixo de 0º C (32º F).

• É necessário um alarme de baixa temperatura domotor.

• Os aquecedores de líquido de arrefecimento e dabateria devem ser alimentados pela fonte normal deenergia.





2 Nota sobre o Código Americano: Para os sistemas de energia deemergência Nível 1, a NFPA 110-1999(?) exige que o líquido dearrefecimento do motor seja mantido a uma temperatura mínima de32ºC (90ºF). A NFPA110 exige também a monitoração de falha doaquecedor na forma de um alarme de baixa temperatura do motor.

3 Nota sobre o Código Canadense: A CSA282-2000 exige que osgrupos geradores utilizados em aplicações de emergência sejam sempreinstalados de modo que o grupo gerador seja mantido a uma temperaturaambiente mínima de 10º C (40º F).

Figura 4-21. Instalação do Aquecedor na Jaqueta de Água.Note a Válvula de Isolamento do Aquecedor, e o Tipo e o

Percurso da Mangueira.

Aquecedores do Líquido de Arrefecimento: Aquecedoresdo líquido de arrefecimento controlados termostaticamentesão necessários para partidas rápidas e boa aceitação decarga em grupos geradores utilizados em aplicações deemergência ou standby2 . É importante entender que osaquecedores de líquido de arrefecimento normalmente sãoprojetados para manter o motor aquecido o suficiente parauma partida rápida e confiável e alimentação da carga, enão para aquecer o ambiente onde se encontra o grupogerador. Assim, além da operação do aquecedor do líquidode arrefecimento sobre o motor, a temperatura do arambiente ao redor do grupo gerador deverá ser mantida aum mínimo de 10º C (40º F)3. Se a área em torno do grupogerador não for mantido nesta temperatura, deverão serconsiderados: o uso de combustível de tipo especial ouaquecimento do combustível (para grupos geradores a

diesel), aquecedores de alternador, aquecedores de conte aquecedores de bateria.

Uma falha no aquecedor da jaqueta de água ou uma reduda temperatura ambiente ao redor do motor não evitnecessariamente a partida do motor, mas afetará o tempara que o motor parta e quão rapidamente a carga podser conectada ao sistema de geração de energia lo

Funções de alarme de baixa temperatura do motor sgeralmente adicionadas aos grupos geradores para aleos operadores sobre a possibilidade de ocorrência deproblema nos sistemas em funcionamento.

Os aquecedores de jaquetas de água são um itemmanutenção e, portanto, é de se esperar que o elemede aquecimento deva ser substituído algumas vezes duraa vida da instalação. Para substituir o elemento aquecedor sem a drenagem completa do sistemaarrefecimento do motor, devem ser fornecidas válvulasisolamento (ou outros meios) do aquecedor.

Os aquecedores de jaqueta de água podem funcionar

temperaturas consideravelmente mais altas do qutemperatura das linhas do líquido de arrefecimento do morazão pela qual devem ser usadas mangueiras de silicode alta qualidade, ou mangueiras trançadas para evitar faprematura das mangueiras do líquido de arrefecimeassociadas com o aquecedor de jaqueta de água. Devetomar cuidado no projeto de instalação do aquecedorlíquido de arrefecimento para se evitar voltas sobrcabeçote no roteamento da mangueira que possam resuem bolsões de ar, causando falha de superaquecimentosistema.

Os aquecedores do líquido de arrefecimento do mo

funcionam normalmente quando o grupo gerador não eem operação, razão pela qual os mesmos são conectaà fonte normal de energia. O aquecedor deverá desativado sempre que o grupo gerador estiver funcionanIsto pode ser feito de várias maneiras, como um interrupde pressão de óleo, ou pela lógica de controle do grgerador.

Aquecedores de Óleo e de Combustível: Para as aplicaçonde o grupo gerador será exposto a baixas temperatuambientes (menos de –18º C [0º F]), também podem necessários aquecedores do óleo lubrificante e das line filtro de combustível para evitar que o combustível se to

pastoso.Aquecedores Anti-condensação: Para aplicações ondgrupo gerador será exposto a alta umidade ou temperatuque oscilam em torno do ponto de orvalho, devem ser usaaquecedores para o gerador e uma caixa de controle pevitar a condensação. A condensação na caixa de contrnos circuitos de controle ou no isolamento dos enrolamendo gerador pode causar corrosão, deterioração dos circue até mesmo curtos-circuitos e falhas prematurasisolamento.

VÁLVULA DEISOLAMENTO

DO AQUECEDOR





Tanques de Combustível (Diesel)

Tanques diários: Os tanques instalados no grupo gerador,ou próximo destes, que fornecem o combustível para o grupogerador são chamados de tanques diários (embora osmesmos não contenham necessariamente o combustívelsuficiente para um dia de operação). Esses tanques sãousados como uma conveniência ou quando não é prático

trazer o combustível do local de armazenamento principaldo sistema. A distância, a altura acima ou abaixo, ou otamanho do tanque principal são razões para o uso de umtanque diário. Todos os motores diesel têm limitações decapacidade de elevação do combustível (ou restrição decoleta de combustível), pressão nas linhas de combustível(tanto de alimentação quanto de retorno) e temperatura dealimentação do combustível. O combustível é transferidodo tanque principal para o tanque diário através de umabomba de transferência geralmente controlada por sistemaautomático por meio de sensores de nível no tanque diário.Se o tanque for pequeno, o retorno do combustível ébombeado de volta ao tanque principal para evitar osuperaquecimento do combustível. Consulte sistemas decombustível na seção Projeto Mecânico .

Tanques Sob a Base: Geralmente maiores do que ostanques diários, os tanques sob a base são construídosna estrutura de base do grupo gerador ou de modo que ochassis do grupo gerador possa ser montado diretamentesobre ela. Estes tanques armazenam uma quantidade decombustível para um certo número de horas de operação,como 12 ou 24 horas. Freqüentemente, os tanques sob abase são de parede dupla e incorporam um tanquesecundário ao redor do reservatório do combustível parafins de retenção do combustível em caso de vazamento no

tanque principal. Muitas normas locais exigem umreservatório secundário de contenção de combustível comouma estrutura de parede dupla juntamente com monitoraçãototal dos tanques principal e secundário.

Montagem dos Isoladores de Vibração

Para reduzir as vibrações transmitidas ao edifício ou àestrutura de montagem, os grupos geradores sãofreqüentemente montados sobre isoladores de vibração.Estes isoladores podem ser de mola (mais comum) oucoxins de borracha. Geralmente, os isoladores de vibraçãotêm um desempenho de 90% e é comum excederem 95%.A capacidade de suporte de peso e o posicionamentocorreto dos isoladores são críticos para seu desempenho.No caso de grupos geradores maiores com tanques sob abase, os isoladores freqüentemente são instalados entre otanque e a estrutura da base.

Equipamento de Comutação de Energia

Os equipamentos de transferência ou comutação de energiacomo comutadores de transferência ou chaves seletorade paralelismo, embora não sejam o assunto deste manuasão partes essenciais de um sistema de energia standbySão mencionados aqui para ressaltar a importância daconsiderações e decisões sobre esses equipamentos na

fase inicial de um projeto. O esquema de comutação deenergia para um projeto está diretamente relacionado àclassificação do grupo gerador (consulte a seção ProjetoPreliminar), à configuração de controle aos equipamentoacessórios que possam ser necessários para o grupogerador. Para mais detalhes sobre este tópico, consulteos outros manuais de aplicação: T011 – Sistemas dTransferência de Energia e T016 – Paralelismo e ChaveSeletoras de Paralelismo .

Dispositivos Necessários para o Paralelismo de GrupoGeradores: Em aplicações de paralelismo, para melhoraseu desempenho e proteger o sistema contra as falhas

que geralmente ocorrem, os grupos geradores devem seequipados com:

• Supressores de paralelismo para proteger o sistemde excitação do gerador dos efeitos de defasagem doparalelismo.

• Perda da proteção do campo que desconecta o grupogerador do sistema para evitar uma possível falha nosistema.

• Proteção contra realimentação que desconecta o grupogerador do sistema para que uma falha no motor nãoprovoque uma condição de realimentação que possadanificar o grupo gerador ou desabilitar o restante do

sistema.• Governo eletrônico isocrônico para permitir o uso de

sincronizadores ativos e equipamento decompartilhamento de carga isocrônica.

• Equipamento para controlar a energia de saída reativdo grupo gerador e compartilhar a carga corretamentecom outros grupos geradores em operação. Isto podeincluir compensação de corrente cruzada ou controledas cortes reativos.

• Controlador Var/FP para controlar a potência de saídareativa do grupo gerador nas aplicações de paralelismocom a rede da fonte de energia principal.





Os controles baseados em relés ou em relés/circuitosintegrados requerem equipamento adicional para atenderos requisitos mencionados.

Do ponto de vista da conveniência e da confiabilidade, umcontrole integrado baseado em microprocessador contendoas funções acima (como o sistema PowerCommand™ daCummins Power Generation) é desejável.

Necessidades de Equipamentos Adicionais

Em certas aplicações, como de energia Prime ou Contínua,voltagem média, paralelismo com a rede da concessionáriae outras, equipamentos adicionais podem ser necessários(ou desejáveis), geralmente disponíveis como opcionais ouespecialmente solicitados. Alguns destes incluem:

• RTDs, dispositivos de medição da temperatresistiva nos enrolamentos do alternador pmonitorar diretamente a temperatura nenrolamentos.

• Termistores nas extremidades das espirasalternador para monitorar a temperatura nenrolamentos.

• CTs diferenciais para monitorar a quebra de isolamedos enrolamentos.

• Monitoração e proteção contra falha de terra.

• Pirômetros para medição da temperatura do esca

• Sistemas de recirculação de vapores do respirocárter do motor.




5 PROJETO ELÉTRICO 58

5 PROJETO ELÉTRICO

Visão GeralO projeto elétrico e o planejamento do sistema de geração

local são críticos para a operação correta e a confiabilidadedo sistema. Esta seção abrange o projeto de instalação dogerador e os sistemas elétricos relacionados, sua interfacecom a rede da concessionária e tópicos relativos à proteçãoda carga e do gerador. Um elemento-chave para se entendero projeto do sistema elétrico é um diagrama de uma linha,como o exemplo mostrado na Figura 2-1.

A instalação elétrica do grupo gerador e de seus acessóriosdeve seguir a Norma Elétrica em vigor dos órgãos locais deinspeção. A instalação elétrica deverá ser feita poreletricistas qualificados e experientes ou por uma empresacontratada.

Considerações sobre o ProjetoEm vista de grandes diferenças entre aplicações,instalações e condições, os detalhes da fiação e da proteçãocontra excesso de corrente do sistema de distribuiçãoelétrica para geração local devem ser ficar a cargo doengenheiro. Entretanto, existem algumas diretrizes geraisa serem consideradas no projeto.

• O projeto da distribuição elétrica para sistemas degeração local de energia de emergência deve minimizaras interrupções causadas por problemas internoscomo sobrecargas e falhas. Isto inclui a coordenação

seletiva de dispositivos de proteção contra excessode corrente e a decisão sobre o número e a localizaçãodos equipamentos de comutação de transferência aserem usados no sistema. Para oferecer proteçãocontra falhas internas de energia, o equipamento decomutação de transferência deverá estar localizadoo mais próximo possível do equipamento que utilizaráa carga.

• Separação física entre a alimentação do gerador e afonte normal de energia para evitar possível destruiçãode ambas como resultado de uma catástrofe local,como incêndio ou inundação.

• Desvio de isolamento do equipamento de comutaçãode transferência de modo que os comutadores detransferência possam receber manutenção ou reparossem interrupção de equipamentos de cargas críticas.

• Provisões para bancos de carga permanentes ou parafacilitar a conexão com bancos de carga temporáriossem afetar a fiação permanente, como um disjunto

da alimentação de reserva instalado convenientementpara permitir o teste do grupo gerador sob uma cargasubstancial.

• Circuitos de divisão de cargas ou sistemas deprioridade de cargas no caso de redução da capacidadedo gerador ou perda de uma unidade em paralelo como sistema.

• Proteção contra incêndio para os condutores eequipamentos de funções críticas, como bombas decombate a incêndio, elevadores para uso do corpo debombeiros, iluminação das saídas de emergência parauma evacuação, remoção de fumaça ou ventiladore

de pressurização, sistemas de comunicação, etc.• A segurança e a capacidade de acesso de quadro

de comutação e painéis de comando com dispositivoscontra sobrecorrente e equipamento de comutaçãode transferência no sistema de distribuição do geradode energia local.

• Provisões para a conexão de geradores temporário(locação de grupos geradores portáteis) em períodosque o grupo gerador permanente encontrar-se fora dserviço ou quando interrupções prolongadas dofornecimento da energia normal tornarem necessário fornecimento de energia para outras cargas (ar

condicionado local, etc.).

Conexões ElétricasVisão Geral

Isolamento de Vibrações: Todos os grupos geradores vibramdurante o funcionamento normal, um fato simples que deveser levado em conta. Os grupos geradores são projetadoscom isoladores integrados ou todo o skid é montado sobreisoladores com molas para permitir os movimentos e isolaas vibrações do edifício ou de outras estruturas. Tambémpodem ocorrer movimentos maiores devido a uma mudança

súbita de carga ou a uma falha e durante a partida ou aparada da unidade. Assim, todas as conexões mecânicae elétricas com o grupo gerador devem ser capazes deabsorver os movimentos de vibrações e de partida/parada




5 PROJETO ELÉTRICO

A saída de energia, a função de controle, os alertas e oscircuitos acessórios requerem a instalação de cabos demalha e conduítes flexíveis entre o grupo gerador e o edifício,estrutura de montagem, ou fundação.

Grandes cabos rígidos não oferecem capacidade suficientepara instalação em curvas, embora sejam consideradosflexíveis. Isto também vale para alguns tipos de conduítes,

como conduítes impermeáveis que são praticamenterígidos. Além disso, tenha em mente que cabos ou conduítesnão podem ser expandidos ou contraídos ao longo de seucomprimento e, portanto, a flexibilidade em seu eixolongitudinal deve ser obtida com comprimento suficiente,compensações ou curvas.

Também, os pontos de conexão elétrica no grupo gerador – buchas, barramentos, blocos de terminais, etc. – nãosão projetados para absorver tais movimentos nem tensõesassociadas. (Novamente, isto é especialmente verdadeiropara os grandes cabos rígidos ou para conduítes “flexíveis”rígidos.) A falta de flexibilidade suficiente resultará em danos

a gabinetes, cabos, isolamento ou pontos de conexão.Nota: Simplesmente acrescentar conduítes ou cabos flexíveis pode não resultar em capacidade suficiente para absorver os movimentos de vibração de um grupo gerador.Os cabos e conduítes flexíveis variam em flexibilidade e não se expandem nem se contraem. Esta condição pode ser evitada incluindo-se pelo menos uma curva entre a saída do gabinete do gerador e a estrutura (piso de cimento,corredor, parede, etc.) para permitir movimentos tridimensionais.

Áreas Sísmicas: Em áreas de risco de abalos sísmicos,são necessárias práticas especiais de instalações elétricas,

como a montagem de sismógrafos. Os desenhos descritivosdevem indicar a massa, o centro de gravidade e asdimensões de montagem do sismógrafo.

Fiação de Controle: A fiação de controle de CC e CA (parao equipamento de controle remoto e para os avisos remotos)deve ser feita em um conduíte separado dos cabos de forçapara minimizar a interferência dos circuitos de força nocircuito de controle. Devem ser utilizados condutores demalha e seções de conduítes flexíveis para as conexõesdo grupo gerador.

Circuitos de Ramificação para Acessórios: Devem serprovidenciados circuitos de ramificação para todos os

equipamentos acessórios necessários para a operação dogrupo gerador. Estes circuitos devem ser alimentados pelos

terminais de carga de um comutador de transferênautomática ou pelos terminais do gerador. São exempde acessórios: a bomba de transferência de combustías bombas de líquido de arrefecimento para radiadoremotos e defletores motorizados para a ventilação.

Devem ser instalados circuitos de ramificação, alimentapelo painel de comando da energia normal, para o carrega

de bateria e para os aquecedores de líquidoarrefecimento, se utilizados. Veja a Figura 5-1.

Conexões de CA no Gerador

Verifique a correspondência apropriada do númerocondutores por fase e suas bitolas com as capacidados terminais do equipamento (disjuntores e comutadode transferência).

Um dispositivo de desconexão da rede (disjuntor/comutadeverá ser supervisionado e ajustado para ativar um alaquando aberto. Alguns fornecedores ajustam um ala“fora de automático” para a condição de disjuntor abert

As opções de conexão no gerador podem incluir:Disjuntores com Carcaça Moldada, Montados no Gera(Termomagnéticos ou de Circuito Integrado): Podemfeitas conexões em um disjuntor montado no geradodisjuntor deve ter capacidade adequada de interrupção cbase na corrente de curto-circuito disponível. Com um grgerador simples, a corrente máxima disponível de cucircuito no primeiro ciclo simétrico é da ordem de 8 avezes a corrente nominal. Para um dado gerador, ecorrente é igual ao inverso da reatância subtransienteunidade do gerador, ou 1/X”d. Use a tolerância mínimareatância subtransiente fornecida pelo fabricante do gera

para os cálculos.Comutador (Carcaça Moldada) de Desconexão MontadoGerador: Podem ser feitas conexões em um comutadodesconexão montado no gerador. Isto é permitido em loonde o gerador possui meios intrínsecos de proteção cosobrecorrente do gerador, como o PowerCommand™comutador não é projetado para interromper correntesfalha e possui uma capacidade de interrupção suficieapenas para as correntes de carga.

Terminais do Gerador: Podem ser feitas conexões terminais do gerador em locais onde não são requeridisjuntores montados no gerador ou comutadores

desconexão e onde o gerador possui os meios intrínsede proteção contra sobrecarga do gerador.





Figura 5-1. Fiação Típica de Controle e de Acessórios de um Grupo Gerador

INTERFACEDE REDE

SINAL DEPARTIDA DECC DO ATS

ENERGIA DE CA PARACARGAS DE EMERGÊNCIA

SINAIS DE CC PARA OCONTROLE DO GERADORE SINALIZADOR REMOTO

(ANNUNCIATOR)

SINAIS DE CC

PARA OSINALIZADOR REMOTO

(ANNUNCIATOR)

ENERGIA DE CA PARA

VENTILAÇÃO REMOTAOU VENTILADOR DO RADIADOR2

SINAIS DEFUNCIONAMENTO DOGRUPO GERADOR

BOMBA DE COMBUSTÍVELDO TANQUE DIÁRIO

ENERGIA DE CAPARA A BOM BA DECOMBUSTÍVEL DOTANQUE DIÁRIO2PARADA DE

EMERGÊNCIAREMOTA

ENERGIA DE CANORMAL PARA OAQUECEDOR DO

QUADRO DECONTROLE

ENERGIA DE CANORMAL PARA OAQUECEDOR DO

GERADOR

ENERGIA DE CANORMAL PARA OAQUECEDOR DA

BATERIA

ENERGIA DE CCPARA A BATERIAENERGIA DE CA

NORMAL PARA O

AQUECEDOR DOLÍQUIDO DEARREFECIMENTO

CARREGADORDA BATERIA1

ENERGIA DE CANORMAL PARA OCARREGADOR DA

BATERIA

ENERGIA DE CANORMAL PARA OAQUECEDOR DE

ÓLEO LUBRIFICANTE

SINAIS DE CC PARAO SINALIZADOR REMOTO (ANNUNCIATOR)

NOTAS:1. QUANDO É USADO UM ATS (COMUTADOR DE TRANSFERÊNCIA AUTOMÁTICA) CUM MINS POWER GENERATION, O

CARREGADOR DA BATERIA PODE SER FORNECIDO COM O ATS. CARREGADORES DE BATERIA MONTADOS NO ATS NÃO PODEMSER USADOS EM APLICAÇÕES DE PARALELISMO.

2. ESTAS CARGAS PODEM SER ALIMENTADAS DIRETAMENTE DO GERADOR (COM PROTEÇÃO APROPRIADA DE SOBRECORRENTE)OU DO LADO DA CARGA DO ATS DE MAIOR PRIORIDADE.

3. OS ITENS EM NEM SEM PRE SÃO USADOS.4. A INTERCONEXÃO DA REDE PODERÁ SUBSTITUIR OS SINAIS PARA ALGUMA S INTERCONEXÕES DE CONTROLE.

ITÁLICO




5 PROJETO ELÉTRICO

Condutores de CA

A saída CA do grupo gerador é conectada aos condutoresde campo instalados dimensionados conforme exigido pelascargas correntes, pela aplicação e pelas normas. Oscondutores dos terminais do gerador até o primeirodispositivo contra sobrecorrente são consideradoscondutores de derivação e podem funcionar em curtas

distâncias sem proteção contra curto-circuito. O disjuntorde um gerador pode ser instalado na extremidade de cargados condutores de alimentação do gerador (por exemplo,disjuntores de paralelismo no quadro de comutação deparalelismo ou um disjuntor principal no painel dedistribuição) e ainda oferecer proteção contra sobrecargapara os condutores.

Se o grupo gerador não for equipado na fábrica com umdisjuntor da linha principal, a amperagem dos condutoresde fase de CA instalados pelo campo a partir dos terminaisde saída do gerador até o primeiro dispositivo desobrecorrente deverá ser pelo menos igual a 115% da

corrente de carga nominal total, sem despotenciamentopor temperatura ou altitude. A amperagem dos condutorespode ser 100% da corrente de carga nominal total se ogrupo gerador estiver equipado com o PowerCommand™.

O fabricante do grupo gerador especificará as classificaçde ampère-linha de um dado grupo gerador na voltagespecífica necessária. Se desconhecida, calcule usanuma das seguintes fórmulas :

Onde:

ILINHA

= Corrente da linha (amps).

kW = Classificação em quilowats do grupo gerad

kVA = Classificação em kVA do grupo gerador.

VL-L

= Voltagem nominal linha-a-linha.

Consulte os esquemas (a) e (b) na Figura 5-2comprimento dos condutores de derivação do geradoro primeiro dispositivo de sobrecorrente deve ser mantão curto quanto possível (geralmente de 25 a 50 pés)

NOTA: Se o gerador for fornecido com cabos, a bitola

cabos pode ser menor que a necessária para os condutoinstalados pelo campo porque o gerador tem cabos do CCXL ou similar, capacidade nominal de isolamento a atemperaturas de 125º C ou mais.

Figura 5-2. Amperagem do Alimentador

GEN

GEN

GEN*

(a) Sem Disjuntor de Linha Principal

115% DA CORRENTE DE CARGAPLENA DO GERADOR PODE SER

100% DE FLA DO GERADOR COM O

POWERCOMMAND™PARA OS COMUTADORES DE

TRANSFERÊNCIA AUTOMÁTICA

(b) Disjuntor Remoto da Linha Principal

115% DACORRENTE DECARGA PLENADO GERADOR

IGUAL OU MAIORQUE O VALORNOMINAL DO

GERADOR PARA OS COMUTADORES DETRANSFERÊNCIA AUTOMÁTICA

(c) Disjuntor da Linha Principal Montado no Gerador

* - DISJUNTORMONTADO PELA

FÁBRICA

IGUAL OU MAIOR QUE O VALORNOMINAL DO DISJUNTOR REMOTO PARA OS COMUTADORES DE

TRANSFERÊNCIA AUTOMÁTICA

I =kW 1000

VL–L 0.8 1.73OU

kVA 1000VL–L 1.73

ILINHALINHA =





Se o grupo gerador for equipado de fábrica com um disjuntorda linha principal, a amperagem do campo instalado noscondutores das fases de CA conectados aos terminais dodisjuntor deverá ser maior ou igual à da classificação dodisjuntor. Veja o Esquema (c) na Figura 5-2.

Geralmente, a amperagem mínima do condutor do neutropode ser maior ou igual do que o máximo calculado para o

desbalanceamento de carga monofásica. Em aplicaçõesonde uma parte significativa da carga é não-linear, o neutrodeverá ser dimensionado de acordo com a corrente estimadado neutro mas nunca menos do que 100% da nominal. Oneutro do gerador fornecido pela Cummins PowerGeneration tem amperagem igual aos condutores das fases.

Nota: O cabo de voltagem média (maior que 600 VCA) deve ser instalado e terminado exatamente como recomendado pelo fabricante, por pessoas treinadas sob supervisão.

Cálculos de Queda de Voltagem: A impedância doscondutores devida à resistência e reatância causa a quedade voltagem num circuito de CA. Para obter o desempenho

esperado do equipamento de carga, os condutores devemser dimensionados de modo que a voltagem não caia alémde 3% num circuito de ramificação ou de alimentação, oude 5% entre a queda de serviço e o equipamento de carga.Embora cálculos exatos sejam complexos, podem serestabelecidas aproximações bastante razoáveis através daseguinte relação:

Exemplo de Cálculo: Calcule a porcentagem de queda devoltagem em 500 pés num cabo de cobre 1/0 AWG em um

conduíte de aço que alimenta uma carga trifásica de 100kW, 480 volts, (linha-a-linha) impondo um FP (Fator dePotência) de 0,91.

Onde:Z = Impedância do condutorR = Resistência do condutorX = Reatância do condutorL = comprimento do condutor em pésN = número de condutores por fasefp = Fator de potência

R = 0,12 ohms/1000 pés (NEC Capítulo 9, Tabela 9Resistência para condutores de cobre 1/0 AWG emconduíte de aço.)

X = 0,055 ohms/1000 pés (NEC Capítulo 9, Tabela 9Reatância para condutores de cobre 1/0 AWG emconduíte de aço.)

Desbalanceamento Permitido para Carga Monofásica: Acargas monofásicas devem ser distribuídas tãuniformemente quanto possível entre as três fases de umgrupo gerador trifásico de modo a utilizar plenamente capacidade nominal (kVA e kW) do grupo gerador e limitao desbalanceamento da voltagem. A Figura 5-3 pode seutilizada para determinar a porcentagem máxima permitidde desbalanceamento de carga monofásica, como ilustra exemplo de cálculo.

A potência monofásica pode ser tomada até 67% dclassificação trifásica nos grupos geradores da CumminPower Generation, até 200/175 kW.

Geralmente, quanto maior for o grupo gerador, menor sera potencia monofásica que pode ser tomada. A Figura 5-inclui as linhas de porcentagem de potência monofásicdos geradores de tamanhos intermediários, Chassi-4 Chassi-5 da Cummins Power Generation. Confirme tamanho do chassi consultando a Folha de Dados aplicávedo Alternador indicada na Folha de Especificações do grupgerador. O desbalanceamento da carga monofásica nãdeverá exceder 10%.

= (IFASEVQUEDA ZCONDUTOR)VNOMINAL

Z(ohms) =L [(R pf)+X (1–pf2)]

(1000 N)




5 PROJETO ELÉTRICO

Figura 5-3. Desbalanceamento Permitido para Carga Monofásica(Típico Gerador Trifásico da Cummins Power Generation)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70

CARGATRIFÁ

SICACOMOPORCENTAGEM

DACLASSIFICAÇÃODEkVATRIFÁSICA

Use esta linha para chassicom 5 geradores

Use esta linha para chassicom 4 geradores

Use ESTA LINHA PARA200 Kw e menos

CARGA MONOFÁSICA COMO PORCENTAGEM DA CLASSIFICAÇÃO DE kVA TRIFÁSICA





Exemplo de Cálculo: Calcule a carga monofásica máximaque pode ser alimentada com uma carga trifásica total de62 kVA por um grupo gerador de 100kW/125 kVA.

1. Calcule a carga trifásica como uma porcentagemda classificação de kVA do gerador:

2. Calcule a porcentagem de carga monofásicapermitida, como mostram as setas na Figura 5-3.Neste caso, ela é de aproximadamente 34% daclassificação trifásica.

3. Calcule a carga monofásica máxima:

4. Note, como segue, que a soma das cargas trifásicae monofásica máxima permitida é menor que aclassificação de kVA do grupo gerador:

NOTA: O desbalanceamento da carga de um grupo gerador causa o desbalanceamento das voltagens das fases. Os níveis de desbalanceamento de carga calculados por estas técnicas não deverão resultar em danos ao grupo gerador. Entretanto,os níveis correspondentes de desbalanceamento de voltagem podem não ser aceitáveis para cargas como motores trifásicos.

Devido ao desbalanceamento da voltagem de fase, ascargas críticas deverão ser conectadas na fase que oregulador de voltagem usa como voltagem de referência(L

1 –L

2como definido no esquema do grupo gerador) quando

apenas uma fase é utilizada como referência.

Redução do Fator de Potência pela Carga

Os grupos geradores trifásicos são classificados paraoperação contínua com FP 0,8 (normal) e podem operardurante curtos períodos com fatores de potência mais

baixos, como na partida de motores. As cargas reativasque podem causar a redução do fator de potência podemfornecer energia de excitação para o alternador e, se alta o

suficiente, pode fazer a voltagem do alternador aumentadescontroladamente, danificando o alternador ou as cargasou desarmando o equipamento de proteção. A Figura 5-4é uma curva típica da capacidade de potência reativa (kVARde um alternador. Uma diretriz razoável é que um grupgerador pode suportar até 10% de sua capacidade nominade kVAR com cargas que reduzam o fator de potência semser danificado ou perder o controle da voltagem de saída

As fontes mais comuns de redução do fator de potênciasão sistemas UPS levemente carregados, com filtros deentrada e dispositivos de correção do fator de potência parmotores. A estabilidade pode ser melhorada carregandose o grupo gerador com as cargas que aumentem o fatode potência antes das cargas que reduzam o fator depotência. Também é aconselhável conectar e desconectaos condensadores de correção do fator de potência com carga. Geralmente, não é prático superdimensionar umgrupo gerador (conseqüentemente reduzindo a porcentagemde carga não-linear) para corrigir este problema.

Aterramento do Sistema e dos EquipamentosVeja a seguir uma descrição geral do aterramento dosistema e dos equipamentos para geradores de CApermanentes. Estas diretrizes são apenas um guia. Éimportante que sejam satisfeitas as normas elétricas locais

Aterramento do Sistema (Ligação à Terra): O aterramentodo sistema (ligação à terra) é o aterramento intencional doponto de neutro de um gerador conectado em estrela, ovértice de um gerador conectado em triângulo, ou o pontomédio do enrolamento monofásico de um gerador conectadoem triangulo, com a terra. É mais comum aterrar o pontode neutro de um gerador conectado em estrela e transforma

o neutro (condutor aterrado do circuito) em um sistematrifásico de 4 fios.

Um sistema triângulo com vértice aterrado possui umcondutor aterrado do circuito que não é um neutro. Eletambém possui uma “ramificação selvagem” que deve seidentificada por uma codificação na cor laranja e conectadano pólo intermediário de um equipamento trifásico.

Aterramento Sólido: Um sistema solidamente aterrado éaterrado diretamente por um condutor (condutor do eletrodode aterramento) sem impedância intencional com a terra(eletrodo de aterramento). Este método é normalmenteusado, e exigido pelas normas elétricas, em todos ossistemas de baixa voltagem (600 volts ou menos) com umcondutor aterrado do circuito (geralmente um neutro) quealimenta as cargas L–N.

62 kVA + 42.5 kVA = 104.5 kVA

e

104.5 kVA < 125 kVA Classificação doGrupo Gerador ((

62 kVA 100% = 50%% de Carga

Trifásica ((125 kVA

=100%

125 kVA 34% = 42.5 kVACarga

MonofásicaMáxima

( (




5 PROJETO ELÉTRICO

O aterramento correto em sistemas standby aterradossolidamente é uma função do equipamento de comutaçãode transferência (neutro sólido ou neutro comutado)utilizado. Veja a Figura 5-5.

O terminal de neutro de um gerador Cummins PowerGeneration não é conectado à terra. Se o gerador for uma

fonte de energia derivada separadamente (p.ex. comutadorde transferência com 4 pólos), um eletricista de instalaçãodeverá conectar o neutro à terra e um condutor do eletrodode aterramento ao sistema do eletrodo de aterramento.

Se o neutro do gerador for conectado a um neutro aterrado,geralmente no bloco de neutro de um comutador detransferência com 3 pólos, o neutro do gerador não deveráser aterrado no gerador. Neste caso, a norma elétrica podeexigir que seja colocado um sinal na alimentação de serviçoindicando que o neutro do gerador está aterrado nesse lugar.

Impedância (Resistência) de Aterramento: Uma resistênde aterramento é instalada permanentemente no camientre o ponto de neutro do gerador e o eletrodoaterramento. Ocasionalmente, este método é utilizadosistemas trifásicos de três fios (sem condutor aterradocircuito) operando em 600 volts ou menos em locais odeve ser mantida a continuidade de energia com a prim

e única falha acidental de terra. Transformadores estrtriângulo podem ser utilizados no sistema de distribuipara derivar um neutro para o equipamento de carga linneutro.

Geralmente, um sistema de baixa voltagem e resistênalta aterrada usa um resistor de aterramento dimensionpara limitar a corrente de falha de terra, na voltagem linneutro, em 25, 10, ou 5 ampères nominais (classificade tempo contínuo). Geralmente, também são instalasistemas de detecção de falha de terra e de alarme.

Figura 5-4. Curva Típica da Capacidade de Potência Reativa de um Alternador de Estado Sólido

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.20.20.4 0.40.6 0.60.8 0.81.0 1.00.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

kW

PORUNIDADE

FP 0.99 AVANÇO FP 1.0 FP 0.8 ATRASO

Região deVoltagemInstável

Região de OperaçãoAceitável com

Alimentação Estável

R E G I Ã

O D E S U P E R A Q U E C I M E N T O D O R O T O R

AVANÇO kVAR POR UNIDADE ATRASO





Figura 5-5. Diagramas de Uma Linha Típicos de Métodos Alternativos de Aterramento de Sistemas

ou

ENTRADA DE SERVIÇO

ENTRADA DE SERVIÇO

ENTRADA DE SERVIÇO

ATS DE 3 PÓLOS

ATS DE 3 PÓLOS

ATS DE 4 PÓLOS

GRUPO GERADOR

GRUPO GERADOR

GRUPO GERADOR

CARGA

CARGA

CARGA

TRIFÁSICO, REDE COM 3 FIOS, ATS COM 3 PÓLOSO Neutro do Gerador pode ser aterrado solidamente, aterrado através de

resistência ou não aterrado com um sistema a três fios

TRIFÁSICO, REDE COM QUATRO FIOS, ATS DE TRÊS PÓLOSO Neutro do Gerador é aterrado na entrada de serviço somente com um

ATS de três pólos

TRIFÁSICO, REDE COM 4 FIOS, ATS DE 4 PÓLOSO Neutro do Gerador deve ser aterrado solidamente quando uma fonte derivada

separadamente com um ATS de quatro pólos




5 PROJETO ELÉTRICO

Selecione uma resistência de aterramento baseado em:

1. Classificação de Voltagem: Voltagem fase-a-fase(voltagem do sistema) dividida pela raiz quadradade três (1,73).

2. Classificação de Corrente: Baixa o suficiente paralimitar os danos, porém alta o suficiente para umaoperação confiável dos relés de proteção.

3. Classificação de Tempo: Geralmente 10 segundospara os sistemas de relés de proteção e maiortempo para sistemas sem relés.

NOTA: O aterramento com baixa resistência é recomendado em sistemas geradores operando entre 601 a 15.000 volts a fim de limitar o nível de corrente de falha de terra (geralmente de 200 a 400 ampères) e permitir tempo para a coordenação seletiva dos relés de proteção. Veja a Figura 5-6 e Aterramento de Voltagem Média.

Não aterrado: Nenhuma conexão intencional é feita entre osistema do gerador de CA e a terra. Este método é usadoocasionalmente em sistemas trifásicos de três fios (semcondutor aterrado do circuito) operando a 600 volts oumenos, em locais onde é exigido, ou desejável, manter acontinuidade da energia com uma falha de terra, e existameletricistas de serviço qualificados. Um exemplo seria aalimentação de carga para um processo crítico. Podemser utilizados transformadores estrela-triângulo no sistemade distribuição para derivar um neutro para o equipamentode carga linha-neutro.

Aterramento do Equipamento (Ligação à Terra): Oaterramento do equipamento (ligação à terra) é a ligaçãoentre si e a conexão com a terra de todos os conduítesmetálicos que não transportam corrente (durante a operação

normal), gabinetes dos equipamentos, base do gerador,etc. O equipamento de aterramento fornece um caminhopermanente, contínuo e de baixa impedância elétrica parao retorno à fonte de energia. O aterramento corretopraticamente elimina o “potencial de toque” e facilita odesarme dos dispositivos de proteção durante as falhas deterra. Uma ponte de ligação principal na fonte liga o sistemade aterramento do equipamento ao condutor aterrado docircuito (neutro) do sistema de CA em um único ponto. Um

local de conexão de aterramento é fornecido na estrutdo alternador ou, se for fornecido um disjuntor montadogrupo, é fornecido um terminal de aterramento dentrocaixa do disjuntor. Veja a Figura 5-7.

Coordenação Seletiva

Coordenação Seletiva : É a eliminação imediata de ufalha de curto-circuito em todos os níveis de correntefalha pelo dispositivo de sobrecorrente no lado de linhafalha e somente por esse dispositivo. “A eliminaçincômoda” de uma falha por dispositivos de sobrecorreapós o dispositivo mais próximo à falha causa a interrupdesnecessária de ramificações sem falha no sistemadistribuição e pode causar a partida desnecessáriasistema de emergência.

As falhas de energia elétrica incluem falhas externas, como corte ou total ou parcial da energia da concessione falhas internas dentro no sistema de distribuição de edifício, tais como uma falha de curto-circuito ou sobrecaque faz com que um dispositivo de proteção contra corre

excessiva abra o circuito. Como os sistemas de emergêne standby destinam-se a manter a energia para cecargas críticas, o sistema de distribuição elétrica deveprojetado para maximizar a continuidade da energiaeventualidade de uma falha dentro do sistema. Portantsistema de proteção contra sobrecorrente deverá coordenado seletivamente.

A proteção contra sobrecorrente para o equipamento econdutores que fazem parte do sistema de energiaemergência ou standby, inclusive o gerador local, deveatender as normas elétricas aplicáveis. Contudo, aplicações onde o sistema de emergência alimenta car

críticas para a segurança à vida, como em hospitaisgrandes edifícios, deve ser dada maior prioridadmanutenção da continuidade da energia do que à protedo sistema de emergência. Por exemplo, seria mapropriado apenas uma indicação de alarme de sobrecaou de falha de terra do que abrir um disjuntor para proteo equipamento se o resultado fosse a perda da energiaemergência para cargas críticas de segurança à vida.





Figura 5-6. Sistema Típicos de Aterramento de Baixa Resistência para um Grupo Gerador de Voltagem Média eEquipamento de Transferência de Carga

NEUTRO ISOLADO (DO TERRA)GERADOR DE VOLTAGEM MÉDIA TRANSFORMADOR DA REDE

ELÉTRICA (ATERRADOSOLIDAMENTE)

GFP DEDETECÇÃO DE

CORRENTE

RESISTOR DEATERRAMENTO

DE NEUTRO CHAVE SELETORA DEVOLTAGEM MÉDIA

TERRA DO EQUIPAM ENTO ELETRODO DE ATERRAM ENTO PARA AS CARGAST L




5 PROJETO ELÉTRICO

Figura 5-7. Sistema e Conexões de Aterramento Típicos nos Equipamentos da Concessionária de Energia Elétrica

SERVIÇO TRIFÁSICO DE 4 FIOSTRANSFORMADOR DA REDE

ELÉTRICA (SISTEMA ATERRADOSOLIDAMENTE)

DESCONEXÃODE SERVIÇO

CONDUTOR DO CIRCUITO NÃOATERRADO (FASE)

PONTE DE LIGAÇÃOPRINCIPAL

CONDUTOR DO CIRCUITOATERRADO (NEUTRO)

EQUIPAMENTO DE SERVIÇO

DA REDEELÉTRICA

CONDUTOR DEATERRAMENTO DO

EQUIPAMENTO

CONDUTOR DOELETRODO DE

ATERRAMENTOELETRODO DE

ATERRAMENTO DOSISTEMA

T L NT L N





Para fins de coordenação, a corrente de curto-circuitodisponível nos poucos primeiros ciclos de um grupo geradoré importante. Ela independe do sistema de excitação edepende somente das características magnéticas eelétricas do gerador. A corrente máxima no primeiro ciclotrifásico de curto-circuito simétrico (Isc) disponível de umgerador em seus terminais é:

Ou, considerando-se uma unidade:

ECA

é a voltagem do circuito aberto e X”d

é a reatânciasubtransiente direta por unidade do eixo do gerador. O valorX”

dpara um grupo gerador típico da Cummins Power

Generation fornecerá 8 a12 vezes sua corrente nominal emuma falha trifásica, independentemente do tipo de sistemade excitação. (Consulte as Folhas de Especificações dogrupo gerador e as folhas de dados do alternador para obteros valores de X”

d).

As reatâncias do gerador são indicadas por unidade para aclassificação básica específica de um alternador. Todavia,os grupos geradores possuem várias classificaçõesbásicas. Conseqüentemente, para converter reatâncias emunidades a partir de um alternador básico para o grupogerador básico, utilize a seguinte fórmula:

Exemplo de Cálculo: Calcule X”d (reatância subtransientedo alternador) para o grupo gerador a diesel da CumminsPower Generation, Modelo 230DFAB, classificado para 230kW/288 kVA em 277/480 VCA. O Boletim S-1009a paraeste modelo faz referência à Folha de Dados do AlternadorNo. 303. A ADS No. 303 indica que X”

d= 0,13 para o

alternador no ponto de classificação de plena carga de 335kW/499 kVA e 277/480 VCA (125º C de elevação detemperatura). Substituindo-se estes valores na equaçãoanterior:

Recomendações sobre a Localização do Equipamento: Paruma coordenação seletiva, recomenda-se que ocomutadores de transferência estejam localizados no lado

de carga do dispositivo de sobrecorrente do circuito deramificação, onde for possível no lado da linha de um painede comando do circuito de ramificação. Com o comutadode transferência no lado da carga do dispositivo desobrecorrente do circuito de ramificação, as falhas no ladoda carga do comutador de transferência não resultarão ntransferência das ramificações sem falha do sistema deemergência para o gerador juntamente com a ramificaçãocom falha.

Esta recomendação é consistente com as recomendaçõede confiabilidade geral para a instalação de comutadorede transferência o mais próximo possível do equipament

de carga, e para dividir as cargas do sistema de emergêncianos menores circuitos possíveis utilizando-se várioscomutadores de transferência.

Uma segunda recomendação é usar um gerador desustentação (excitação PMG) para liberar positivamenteos disjuntores de ramificação de carcaça moldada. Umgerador de sustentação pode oferecer uma vantagem naliberação dos disjuntores de carcaça moldada de mesmaclassificação de corrente, porém características de tempocorrente diferentes.

Proteção contra Falhas e Corrente

Excessiva nos Grupos GeradoresDimensionamento de um Disjuntor da LinhaPrincipal do Gerador

O dimensionamento de um disjuntor da linha principal dogerador geralmente segue uma destas abordagens:

A abordagem mais comum é dimensionar o disjuntor coma mesma classificação ou na classificação imediatamentapós a classificação de corrente com carga plena dogerador. Por exemplo, um disjuntor de 800 ampères deveráser selecionado para um gerador com uma classificaçãode corrente com carga plena de 751 ampères. A principa

vantagem desta abordagem é o custo; os cabos e o painede distribuição ou o comutador de transferência podem sedimensionados na classificação do disjuntor de 800ampères. Se o disjuntor for classificado na forma padrão(80% contínua), ele poderá abrir automaticamente em níveis

ISC =ECA

ISC pu =1

(ampéres)

X" d( )Gr.Ger.

X" d(Gr.Ger.)

==2

P.U.Znovo P.U.ZdadokV básicodado

kV básiconovo

kVA básiconovo

kVA básicodado( ( ( (

= X”d(ADS)kVADS

2

kVA ADS

X"d(Grupo gerador)kVAgrupogerador

kVgrupogerador( (( (

X”d(Gr. Ger.) = 0.130.48

2

499288

0.48= 0.075( ( ( (




5 PROJETO ELÉTRICO

abaixo da classificação de corrente com carga plena dogerador. Entretanto, o grupo gerador provavelmente não iráoperar próximo ou na kW de carga plena e no fator depotência nominal o tempo suficiente para desarmar odisjuntor em uso. Como alternativa, pode ser utilizado umdisjuntor de 800 ampères classificado em 100% quefornecerá continuamente os 800 ampères.

Uma segunda abordagem para o uso de disjuntores padrão(80% contínua) é superdimensionar o disjuntor em 1,25vezes a corrente de carga plena do gerador. Por exemplo,para um gerador com classificação de corrente de cargaplena de 751 ampères, deveria ser selecionado um disjuntorde 1000 ampères (751 ampères x 1,25 = 939 ampères; aclassificação de disjuntor imediatamente acima é igual a1000 ampères). Um disjuntor selecionado desta forma nãodeverá desarmar sob carga plena em kW no fator depotência nominal (kVA nominal). A desvantagem destemétodo é que os cabos e o painel de distribuição ou ocomutador de transferência deverão ser dimensionados empelo menos 1000 ampères.

Uma terceira abordagem é dimensionar os disjuntores emfunção dos cálculos para um alimentador e seu dispositivode sobrecorrente – sabendo-se que o principal objetivo dosdisjuntores é proteger os condutores de alimentação. Asclassificações de amperagem do alimentador e dodispositivo de sobrecorrente são calculadas somando-seas correntes de carga do circuito de ramificaçõesmultiplicadas por um fator de demanda (FD) permitido pelasnormas elétricas aplicáveis. Sem considerar capacidades futuras , a amperagem mínima do alimentador exigida parauma aplicação típica de grupo gerador envolvendo cargasde motores e de não-motores devem ser iguais ou exceder:

• 1,25 x corrente da carga não-motor contínua, mais

• 1,00 x FD (fator de demanda) x corrente da carganão-motor e não-contínua, mais

• 1,25 x a maior corrente de motor com carga plena,mais

• 1,00 x soma das correntes com carga plena de todosos outros motores.

Como o grupo gerador é dimensionado para cargas departida (avalanche) e de operação, e também para incluircapacidades futuras, a corrente do grupo gerador com cargaplena pode ser maior do que a amperagem calculada dos

condutores de alimentação do gerador e dos disjuntores.

Se este for o caso, considere o aumento da amperagdos condutores de alimentação e da classificação disjuntores de modo que os disjuntores não desarmem ca corrente de carga plena indicada na plaqueta identificação do gerador. Isto também deverá permitaumento de capacidade futura para incluir circuitosramificações.

NOTA: Um teste estendido com carga plena pode desarum disjuntor de linha principal dimensionado na ou abaixoclassificação de corrente com carga plena do grupo gerad

Fontes de Grupos Geradores

Quando a energia do sistema de emergência é fornecpor um grupo gerador, é necessário incluir disjuntoresramificações (geralmente do tipo de carcaça moldada) cuma alta probabilidade de desarme, independentemedo tipo de falha que possa ocorrer em um circuitoramificação.

Quando um grupo gerador está sujeito a uma falha faterra, ou a algumas falhas fase-a-fase, ele fornecerá vávezes mais corrente do que a corrente nominindependentemente do tipo do sistema de excitaçGeralmente, isto desarma o elemento magnético de disjuntor de ramificação e elimina a falha. Com um grgerador auto-excitado, existem exemplos de faltrifásicas e certas falhas fase-fase onde a corrente de sado gerador aumentará inicialmente para um valor cerca10 vezes a corrente nominal e então cairá rapidamente pum valor bem abaixo da corrente nominal em alguns cicCom um grupo gerador sustentado (PMG), as correniniciais de falha são as mesmas, porém a corrente cai pum valor de corrente de curto-circuito sustentado varia

de aproximadamente 3 vezes a corrente nominal de ufalha trifásica para aproximadamente 7-1/2 vezes a correnominal de uma falha de fase-terra.

A queda na corrente de falha de um gerador auto-excitarequer que os disjuntores de ramificações destravem e abem 0,025 segundos nos quais flui a corrente máxima. disjuntor de ramificação que não desarme e isole uma fapode fazer o gerador auto-excitado colapsar, interrompea energia para as ramificações sem falhas do sistemaemergência. Um gerador sustentado (PMG) não colapstem a vantagem de fornecer aproximadamente três vea corrente nominal durante vários segundos que deveser suficiente para o rearme dos disjuntores de ramificaçõ





Utilizando as classificações de corrente de carga plena dogrupo gerador e do disjuntor da ramificação, o método aseguir determina se um disjuntor de ramificação desarmaráem uma falha trifásica ou simétrica de fase-a-fase. O métododetermina apenas se o desarme é possível sob condiçõesde curto-circuito com a corrente de falha disponível, e nãogarante o desarme para todos os valores de corrente defalha (falhas em arco, por exemplo, onde a impedância dafalha é alta).

Como a maioria das tabelas de disjuntores indica a correntecomo uma porcentagem da classificação do disjuntor, acorrente de falha disponível deve ser convertida em umaporcentagem da classificação do disjuntor. Use a fórmulaabaixo para determinar a corrente de falha disponível comoporcentagem da classificação do disjuntor (CB) para umgerador de CA capaz de fornecer inicialmente 10 vezes acorrente nominal (X”

d= 0,10), ignorando a impedância do

circuito entre o gerador e o disjuntor:

Considere o efeito de uma falha (curto-circuito) em umdisjuntor de ramificação de 100 ampères quando a energiaé fornecida por um grupo gerador com uma corrente nominalde 347 ampères. Neste exemplo, independentemente dosistema de excitação, a corrente de falha disponível paraos primeiros 0,025 segundos é:

Se o gerador de CA for tal que possa sustentar três vezesa corrente nominal, use a seguinte fórmula para calcular acorrente aproximada como porcentagem da classificaçãodo disjuntor:

As Figuras 5-8 e 5-9 mostram os resultados com doisdisjuntores termomagnéticos de carcaça moldada e 100ampères, tendo características de desarme diferentes, “A”

e “B”. Com a característica de desarme “A” (Figura 5-8), acorrente de falha inicial de 3470% desarmará o disjuntoem até 0,025 segundos. Com a característica de desarme“B” (Figura 5-9), o disjuntor poderá não desarmar com os3470% da corrente disponível inicialmente, porém desarmarem aproximadamente 3 segundos se a corrente de falhafor sustentada em 1040% da classificação do disjuntor (trêvezes a classificação do gerador). A conclusão é que umgerador sustentado (PMG) oferece a vantagem de fornececorrente de falha suficiente para desarmar os disjuntoresde ramificações.

A aplicação do gerador, seu sistema de excitação e avoltagem de operação determinam a duração da proteçãocontra sobrecarga dos geradores e dispositivos de proteçãoutilizados.

NOTA: A discussão a seguir aplica-se à instalações de umúnico circuito, 2000 kW e menores. Consulte o manual T-01da Cummins Power Generation sobre Paralelismo e ChaveSeletoras de Paralelismo para obter os requisitos de proteçãode vários geradores em paralelo.

Proteção dos Geradores contra Sobrecarga

Se em aplicações de emergência/standby com voltagembaixa (600 volts ou menos), onde são alimentadas cargacríticas, e o grupo gerador funciona durante um númerorelativamente pequeno de horas por ano, deverão sesatisfeitos os requisitos de proteção mínima das normaelétricas aplicáveis. Além disso, o engenheiro responsávepelas especificações deverá considerar a questão entre aproteção do equipamento e a continuidade de energia paracargas críticas e poderá decidir por um nível de proteçãoacima do mínimo.

Em aplicações de energia prime ou ininterruptas de baixavoltagem, a perda de energia resultante do acionamentodos dispositivos de proteção seria tolerável e, portanto, umnível mais alto de proteção do equipamento seria apropriado

Zona de Proteção: A zona de proteção para geradores incluo gerador e os condutores dos terminais do gerador até oprimeiro dispositivo de sobrecorrente; um dispositivo desobrecorrente principal-linha (se usado), ou o barramentdo dispositivo de sobrecorrente do alimentador. A proteçãocontra sobrecorrente do gerador deverá incluir proteçãocontra falhas de curto-circuito em qualquer ponto desta zona

=

10

100%

Corrente Nominal

do GeradorCorrente Nominaldo Disjuntor

Corrente de Falha como %da Classificação d o Disjunto r ((

=100

10 347 100% = 3470%Corrente de Falha como %da Classificação do Disjuntor ((

=100

3 347 100% = 1040%Corrente Sustentada como %da Classificação do Disjuntor ((




5 PROJETO ELÉTRICO

No lado anterior do barramento do alimentador, aplica-se aprática padrão para a proteção contra sobrecorrente noscondutores e equipamentos. A razão entre a correntenominal do gerador e a classificação dos dispositivos desobrecorrente anteriores, multiplicada pela corrente de curto-circuito disponível no gerador nos primeiros ciclos, deverá

ser suficiente para desarmar estes dispositivos em um oudois ciclos.

Sistemas de Emergência/Standby de 600 Volts ou Menos: A proteção mínima de sobrecarga do gerador exigida pelas

normas elétricas aplicáveis é recomendada para aplicaçde Emergência/Standby de 600 volts ou menos. Em geisto significa que o gerador deverá ser fornecido cdispositivos contra sobrecorrente de fase como fusíveisdisjuntores, ou ser protegido por um projeto inerente coo PowerCommand AmpSentry™. Em algumas aplicaçõ

as normas elétricas também podem exigir uma indicade falha de terra.

Figura 5-8. Efeito de Falha em um Disjuntor de 100 Ampères com Característica "A" de Desarme

10

20

30

4050

100

1000

10000

5000

500

.01

.02

.05

.1

.5

1

5

10

50

100

500

100050000

100000

CORRENTE EM % DA CLASSIFICAÇÃO DA UNIDADE DE ARMAÇÃO DO DISJUNTOR

TEMPOEM

SEGUNDOS

3470%ARMARÃO





Disjuntor do Gerador: A prática convencional em geradoressem proteção inerente contra a sobrecorrente é fornecerum disjuntor com carcaça moldada (MCCB), seja termo-magnético ou de circuito integrado, dimensionado paraproteger os condutores de alimentação do gerador para

atender os requisitos das normas elétricas de proteçãocontra sobrecarga do gerador. Entretanto, um MCCB termo-magnético típico, dimensionado para conduzir a correntenominal do gerador, não fornece proteção efetiva ao gerador.Geralmente, se forem utilizados disjuntores para a proteçãodo gerador, um disjuntor de circuito integrado com ajustestotais (muito tempo, pouco tempo e instantâneo, LSI) seráexigido para coordenar a curva de proteção do disjuntor

dentro da curva de capacidade térmica do gerador. Emcasos em que o gerador é protegido por projeto inerentecomo geradores com PowerCommand AmpSentry™, nãserá necessária usar um disjuntor da linha principal para aproteção contra sobrecarga do gerador.

Existem outras razões para considerar o uso de umdisjuntor; como a proteção dos condutores de alimentaçãodo gerador, e para se ter meios de desconexão. Paramelhorar a confiabilidade de todo o sistema, pode sefornecido um meio de desconexão através de um comutadode carcaça moldada ou por outros meios não automáticos

Figura 5-9. Efeito de Falha em um Disjuntor de 100 Ampères com Característica "B" de Desarme

10

20

30

4050

100

1000

10000

5000

500

.01

.02

.05

.1

.5

1

5

10

50

100

500

1000 50000

100000

CORRENTE EM % DA CLASSIFICAÇÃO DA UNIDADE DE ARMAÇÃO DO DISJUNTOR

TEMPOEM

SEGUNDOS

1040%ARMARÃO

3470%PODERÃONÃO ARMAR

CORRENTE DESUSTENTAÇÃODO GERADOR




5 PROJETO ELÉTRICO

Projeto Inerente, Falhas Balanceadas: Pode-se considerara proteção de um gerador auto-excitado (ponte) através deum projeto inerente, uma vez que o mesmo não é capaz desustentar corrente de curto-circuito em falhas trifásicasbalanceadas o tempo suficiente para que ocorram danossérios ao gerador. Considerando-se a necessidade de altaconfiabilidade de energia para cargas críticas, o uso deponte de excitação é às vezes tido como suficiente paraatender a proteção mínima do gerador exigida pelas normaselétricas através de projeto inerente e tornar desnecessáriosos dispositivos de proteção contra sobrecorrente (fusíveisou disjuntores).

Nota: Na América, as normas elétricas permitem que os condutores de alimentação do gerador, dimensionados em 115% da corrente nominal do gerador, possam ser colocados em curtas distâncias sem proteção contra sobrecorrente.

Um gerador com excitação PMG sem o PowerCommand écapaz de sustentar correntes de curto-circuito com umafalha desbalanceada ou balanceada. Se dispositivos deproteção contra sobrecorrente anteriores ao gerador nãoconseguirem eliminar uma falha de curto-circuito trifásicabalanceada, o sistema de excitação PMG tem uma funçãode desligamento por superexcitação que servirá como“reserva”. Esta função de superexcitação desliga o reguladorde voltagem após cerca de 8-10 segundos. Esta proteçãode reserva é adequada apenas para falhas trifásicas e nãoprotege o gerador contra danos por falhas monofásicas.

Controles PowerCommand e AmpSentry: OPowerCommand usa um microcontrolador(microprocessador) com sensores de corrente trifásica paramonitorar continuamente a corrente em cada fase. Sobcondições de falha monofásica ou trifásica, a corrente é

regulada em cerca de 300% da classificação do gerador. Omicrocontrolador integra corrente versus tempo e comparao resultado com uma curva de referência de danos térmicosdo gerador. Antes de atingir a curva de danos, omicrocontrolador protege o gerador desconectando aexcitação e o motor. A Figura 5-10 mostra a curva deproteção do AmpSentry1 para uso em estudos de proteçãoe coordenação. A curva de danos térmicos do alternador émostrada à direita da curva de proteção do AmpSentry.

Uma sobrecarga de corrente de 110% da nominal dura60 segundos provoca o acionamento de um alarmesobrecarga e dos contatos de escoamento da carga. Usobrecarga acima de 110% fará com o tempo de respode proteção seja determinado pelo inverso do tempocurva de proteção. Estes controles fornecem proteçãogerador em toda a faixa de tempo e corrente, desde curcircuitos instantâneos, sejam eles monofásicos trifásicos, até sobrecargas de vários minutos de duraçEm termos de coordenação seletiva, uma importavantagem do AmpSentry em relação a um disjuntor princé que o AmpSentry possui um atraso inerente de cerca0,6 segundos para todas as falhas de corrente acima dpor unidade. Este atraso permite a resposta instantâdos disjuntores à frente para eliminar falhas sem desliggerador, proporcionando coordenação seletiva com o primnível de disjuntores à frente.

Indicação/Proteção contra Falha de Terra: Na Américanormas elétricas exigem que haja indicação de uma fade terra nos geradores de emergência e standby (segura

à vida) solidamente aterrados, operando com mais de volts com a terra, e com dispositivos principaissobrecorrente classificados para 1000 ampères ou mSe exigido, a prática padrão em aplicações de emergênstandby é fornecer somente uma indicação de travamede uma falha de terra e não desarmar um disjuntor. Embpossa ser fornecida a proteção de falha de terra equipamento que abre um disjuntor principal do geradisto não é exigido pelas normas e nem é recomendado geradores de emergência (segurança à vida).

O funcionamento correto dos sensores de falha de teem grupos geradores geralmente exige que o gerador s

derivado separadamente e o uso de um comutadortransferência com 4 pólos (neutro comutado)2.

Energia Prime e Ininterrupta, 600 Volts ou Menosproteção contra sobrecorrente do gerador exigida penormas elétricas na América do Norte é recomendada paplicações de energia prime e ininterrupta com 600 vou menos. Normalmente, isto significa que o gerador devser provido de dispositivos de sobrecorrente por fases, cofusíveis ou disjuntores, ou ser protegido por projeto inere

1 A curva de proteção do Power Command AmpSentry é disponívelpara os representantes da Cummins Power Generation; pedir oformulário R-1053.

2 Consultar a publicação T-016 da Cummins Power Generation sParalelismo e Chave Seletora de Paralelismo.





As unidades equipadas com o controle PowerCommandcom o AmpSentry oferecem tal proteção. Se for desejadoum nível mais alto de proteção, o PowerCommand oferecetambém as seguintes proteções inerentes em todas asfases:

• Curto-circuito

• Voltagem excessiva

• Voltagem baixa

• Perda do campo

• Energia reversa

Como dito anteriormente, o controle PowerCommand comAmpSentry oferece proteção contra sobrecorrente e perdade campo inerente ao seu projeto.

Voltagem Média, Todas as Aplicações

Em aplicações de voltagem média (601–15.000 volts), aprática padrão de oferecer proteção ao gerador geralmentenão compromete a confiabilidade no fornecimento de energia

desde que seja possível a seleção de dispositivos. O custodo investimento em equipamentos também garante um nívelmais elevado de proteção. A proteção mínima básica inclui(veja a Figura 5-11):

• Detecção de sobrecorrente reserva trifásica (51V)

• Um relé de tempo-sobrecorrente de terra de reserv(51G)

• Detecção de perda do campo (40)

• Detecção de sobrecorrente trifásica instantânea parproteção diferencial (87).

Consulte a Norma ANSI/IEEE No. 242 para obter informaçõeadicionais sobre a proteção contra sobrecorrente destegeradores.

Proteção Contra Altas Tensões em Geradores de VoltagemMédia: Deve-se considerar a proteção de geradores devoltagem média contra altas tensões provocadas por quedade raios nas linhas de distribuição e pelas operações decomutação. A proteção mínima inclui:

• Protetores de linha nas linhas de distribuição

• Pára-raios nos terminais do gerador

• Condensadores contra picos nos terminais do gerado

• Observância estrita às boas práticas de aterramento




5 PROJETO ELÉTRICO

Figura 5-10. Curva Característica de Proteção AmpSentry™ do Controle PowerCommand® e Curva de Danos doAlternador. (Nota: Esta curva aplica-se a todos os Grupos Geradores PowerCommand da Cummins)

1 2 3 4 5 10

20

30

40

50

100

1000

500

.1

.5

1

5

10

50

100

500

1000

.1

.5

1

5

10

50

100

500

1000

1 2 3 4 510

20

30

40

50

100

1000

500

CORRENTE EM MÚLTIPLOS DA CLASSIFICAÇÃO DO GRUPO GERADOR

TEMPO

EM

SEGUNDOS

TEMPO

EM

SEGUN

DOS

LIMITE DE 110% DE SOBRECARGA (Amp SentryDesabilit ado Abaixo de 110% da Corrent e Nominal)

LIMITE DE DANOS TÉRMICOS DO ALTERNADOR

CORRENTE EM MÚLTIPLOS DA CLASSIFICAÇÃO DO GRUPO GERADOR





Figura 5-11. Esquema Típico de Proteção

51V 40

GER

51V

GER

51G

(3)

(3)(3)

(3)

(3)

(3)

(3)

87 51G

PROTEÇÃO DE BAIXA VOLTAGEM,

ENERGIA PRIMEPROTEÇÃO DE VOLTAGEM MÉDIA,

M Í NIMA TÍ PICA




6 PROJETO MECÂNICO

6 PROJETO MECÂNICO

Fundação e MontagemMontagem e Isolamento de Vibração do Grupo

GeradorO projeto de instalação deve prover uma fundação apropriadapara suportar o grupo gerador e evitar que os nocivos ouincômodos níveis de energia resultantes da vibração dogrupo gerador sejam transmitidos à estrutura do edifício.Além disso, a instalação deve assegurar que a infra-estruturade suporte do grupo gerador não permita que suas vibraçõessejam transmitidas à partes estacionárias do equipamento.

Todos os componentes que se conectam fisicamentegrupo gerador devem ser flexíveis para absorver o movimede vibração sem danos. Os componentes que requer

isolamento são o sistema de escape do motor, as linde combustível, a fiação de alimentação da energia de a fiação da carga, a fiação de controle (a qual deve ter flexíveis em vez de fios sólidos), o grupo gerador (a pados coxins de montagem) e os dutos de ar de ventila(para os grupos geradores com radiador montado no cha(veja a Figura 6-1). A falta de atenção ao isolamento despontos de interconexão física e elétrica pode resultar danos por vibração ao edifício ou ao grupo gerador e faldo grupo gerador em serviço.

Figura 6-1. Provisões Anti-Vibração para um Grupo Gerador Típico

O motor, o alternador e outros equipamentos integrados aogrupo gerador são geralmente montados no conjunto daestrutura da base, ou skid . O skid é uma estrutura rígidaque garante a integridade estrutural e oferece um grau deisolamento de vibrações. A fundação, o piso ou o teto devem

ser capazes de suportar o peso do grupo gerador monte seus acessórios (como um tanque de combustível sobase), bem como resistir às cargas dinâmicas e ntransmitir ruídos e vibrações indesejados.




6 PROJETO MECÂNICO 80

Note que em aplicações onde o isolamento das vibraçõesé crítico, o peso do conjunto montado pode incluir umafundação sólida de montagem (consulte Provisões para a Fundação nesta seção).

O tamanho, o peso e as configurações de montagem variammuito entre fabricantes e equipamentos. Consulte asinstruções de instalação do fabricante do modelo específico

instalado para informações detalhadas sobre pesos edimensões de montagem1.

Provisões para a Fundação

Piso com Laje: Para muitas aplicações, não é necessáriauma fundação sólida para o grupo gerador. Se a transmissãodas vibrações para o edifício não for um problema, a questãoprincipal será a instalação do grupo gerador de modo queseu peso seja suportado apropriadamente e que amanutenção da unidade seja feita facilmente. Deve sercolocada uma base de concreto sobre o piso de concretopara elevar o grupo gerador a uma altura conveniente paraos serviços e facilitar a limpeza em torno da unidade.

• A base deve ser construída com concreto reforçadocom cura de 28 dias e uma força de compressão depelo menos 17.200 kPa (2.500 psi).

• A base deve ter pelo menos 150 mm (6 polegadas)de profundidade e estender-se pelo menos em 150mm (5 polegadas) para fora da estrutura em todos oslados.

Consulte nos desenhos do fabricante do grupo gerador aslocalizações físicas das linhas de combustível, asinterconexões de controle e de energia e outras interfacesque deverão ser embutidas no concreto. Essas interfaces

variam consideravelmente entre os fornecedores.Os isoladores de vibração devem ser fixados na base demontagem com parafusos Tipo J ou L (cavilhas ou ganchos)embutidos na base de concreto. O posicionamento dosparafusos “embutidos” é problemático, visto que mesmopequenos erros podem causar perda de tempo para refazera furação na base da estrutura. Alguns projetos de gruposgeradores permitem o uso de parafusos ancorados noconcreto. Estes requerem que os pontos de montagem

1 Informações detalhadas sobre os produtos da Cummins PowerGeneration podem ser encontradas no Cummins Power Suite, ou seremobtidas junto a um distribuidor autorizado.

sejam cuidadosamente posicionados em função dalocalização real dos pontos de montagem no grupo geradoe nos isoladores.

A base de montagem do grupo gerador deve ser nivelada eplana para permitir a montagem e ajuste corretos do sistemde isolamento de vibrações. Certifique-se de que a base demontagem esteja nivelada no sentido do comprimento, d

largura e diagonalmente.Pilares (Plintos): Como alternativa, o grupo gerador podser montado sobre pilares de concreto (plintos) orientadoao longo do comprimento da estrutura do grupo geradorEsta disposição permite o fácil posicionamento de umabandeja sob o grupo gerador, permitindo mais espaço parserviços no grupo gerador. Os pilares devem ser chumbadono solo.

Fundação para Isolamento de Vibrações

Quando é preciso montar um grupo gerador sobre umafundação para reduzir a transmissão de vibrações ao edifício

outras considerações são necessárias. A Figura 6-2 ilustruma fundação típica de isolamento de vibrações.

• O peso (W) da fundação pelo ser de pelo menos vezes o peso do grupo em si para resistidinamicamente às cargas. (O peso do combustíveem um tanque de combustível sob a base não deveráser considerado no peso exigido da fundação deisolação de vibrações, mesmo porque existemisoladores entre o tanque e o grupo gerador.)

• A fundação deverá sobressair em pelo menos 150 mm(6 polegadas) para fora da estrutura em todos os ladosIsto determina o comprimento (l) e a largura (w) d

fundação.• A fundação deverá sobressair em pelo menos 150 mm

(6 polegadas) para cima do solo para tornar mais fáceios serviços e a manutenção do grupo gerador.

• A fundação deverá se estender abaixo da linha depenetração do gelo para evitar o peso deste.

• A fundação deverá se concreto reforçado com 28 diasde força de compressão de pelo menos 17.200 kP(2.500 psi).




6 PROJETO MECÂNICO

• Calcule a altura (h) necessária da fundação para obtero peso exigido (W) utilizando a seguinte fórmula:

Onde:h = Altura da fundação em metros (pés).l = Comprimento da fundação em metros (pés).w = Largura da fundação em metros (pés).d = Densidade do concreto – 2322 kg/M 3

(145 lb/pés3)W = Peso úmido total do grupo gerador em kg (lbs).

• O peso total do grupo gerador, líquido de arrefecimecombustível e fundação geralmente resulta em ucarga sobre o solo (SBL) de menos de 9.800 kg(96 kPa) (2.000 lb-pé2). Embora dentro da capacidde carga da maioria dos solos, calcule sempre a Spermitida verificando a norma local e o relatório

análise do solo para o edifício. Lembre-se de inclupeso do líquido de arrefecimento, do lubrificante ecombustível (se aplicável) ao fazer este cálcCalcule o SBL utilizando a seguinte fórmula:

Figura 6-2. Fundação Típica de Isolamento de Vibrações

ISOLADOR DE VIBRAÇÕES DOTIPO MOLA FIXADO COMPARAFUSOS TIPO J OU L

(VEJA O DETALHE)

FOLGA DE 1/2POL. (13 mm)PREENCHIDA

COM VEDADOR

BASE DE CONCRETO REFORÇADADE 2500 PSI (173kPa)

MÍNIMO DE 8 POL. (200 mm)DE AREIA OU CASCALHO

DETALHE DA FIXAÇÃO COMPARAFUSOS DO TIPO J OU L

h =W

d l w

SBL (psi) = Wl w 144





Exemplos de Cálculos (unidades americanas):

O peso úmido de um grupo gerador de 500 kW é deaproximadamente 4540 kg (10.000 libras) (incluindo o líquidode arrefecimento e lubrificantes). O skid tem 3 m (10 pés)de comprimento por 1 m (3,4 pés) de largura.

l = 10 + (2 • 0,5) = 11 pésw = 3.4 + (2 • 0,5) = 4,4 pésPeso da fundação = 2 • 10.000 = 20.000 lbPeso total = grupo gerador + fundação=10.000 + 20.000 = 30.000 lbs

Isoladores de Vibrações

O motor e o alternador de um grupo gerador devem serisolados da estrutura de montagem onde o grupo gerador éinstalado. Alguns grupos geradores, especialmente osmodelos de menor capacidade em kW, utilizam isoladoresde vibração de neoprene/borracha que são introduzidos namáquina entre o motor/alternador e o skid 2. Em geral, oskid de tais grupos geradores pode ser fixado diretamentena fundação, no solo ou na subestrutura. Outros gruposgeradores podem ser fornecidos com um projeto quepossibilite que o conjunto motor/alternador seja fixadosolidamente no conjunto do skid . Os grupos geradores quenão têm recursos integrados de isolamento devem ser

instalados com equipamentos de isolamento de vibraçõescomo coxins, molas ou isoladores pneumáticos.

NOTA: O uso de parafusos para fixar diretamente no solo ou na fundação um grupo gerador que não tenha isoladores integrados resultará em excesso de ruídos e vibrações e possíveis danos ao grupo gerador, ao solo e a outros equipamentos. As vibrações também podem ser transmitidas através da base do edifício e danificar sua estrutura.

Coxins Isoladores: Os isoladores tipo coxim são compostosde camadas de materiais flexíveis projetadas para amortecer

os níveis de vibração em aplicações não-críticas, tais comoaquelas em terrenos inclinados ou para grupos geradoremontados em seus próprios gabinetes externos, ou ondesejam utilizados isoladores integrados com o grupo geradoOos coxins isoladores variam em eficiência, mas geralmentetêm um desempenho de cerca de 75%. Dependendo daconstrução, a eficiência destes isoladores também podevariar com a temperatura, uma vez que em temperaturabaixas a borracha de isolamento é muito menos flexível doque em temperaturas mais altas.

Molas Isoladoras: A Figura 6-3 mostra um isolador devibração com mola de aço do tipo exigido para a montagemde grupos geradores que não têm isoladores de vibraçãointegrados. A figura mostra o coxim de borracha da baseo corpo do isolador, os parafusos de fixação, o parafuso deajuste e a porca de travamento.

Estes isoladores com mola de aço podem amortecer até98% da energia da vibração produzida pelo grupo geradoInstale os isoladores de acordo com a documentação do

fabricante do grupo gerador. Os isoladores podem não seinstalados simetricamente em torno do perímetro do grupogerador, uma vez que as normas exigem que os mesmosejam instalados em função do centro de gravidade damáquina. O número de isoladores exigidos varia com suaclassificações e com o peso do grupo gerador. Veja aFigura 6-4.

Quando o grupo gerador é montado sobre um tanque decombustível sob a base, o isolador de vibração deve seinstalado entre o grupo gerador e o tanque de combustíve

Os isoladores de vibração do tipo mola devem ser escolhidoe instalados corretamente para fornecer um isolamento

eficiente. O peso do grupo gerador deve comprimir o isoladoo suficiente para permitir liberdade de movimento sem queo isolador escape da base durante a operação. Isto é feitoselecionado-se os isoladores e seu número com base naclassificação de peso do isolador e no peso total do grupogerador.

O isolador deve ser ancorado positivamente na base demontagem do grupo gerador usando-se parafusos do tipogancho (L ou J) ou cavilha (ancora no concreto).

2 Os grupos geradores (200/175 kW e menores) da Cummins PowerGeneration possuem isoladores de vibrações em borracha localizadosentre a estrutura e o conjunto motor-gerador e não requerem o uso deisoladores de vibrações externas para a maioria das aplicações.

SBL (kPa) =W 20.88

l w




6 PROJETO MECÂNICO

Isoladores a Ar: Um isolador a ar (ou mola de ar) é umacoluna de gás confinado em um recipiente projetado parautilizar a pressão do gás como o meio de força da mola.Os isoladores a ar podem fornecer uma freqüência natural

menor que aquela conseguida com elastômero (borrace com projetos especiais inferiores ao das molas helicoidde aço. Estes isoladores oferecem uma capacidadenivelamento ajustando-se a pressão do gás dentro da m

Figura 6-3. Isolador de Vibração com Mola de Aço

Figura 6-4. Grupo Gerador Montado com Isoladores de Vibração com Mola de Aço

Porca de Fixação Parafuso de Regulagem

Parafusos de Fixação

Corpo do Isolador

Coxim de BorrachaMola de Suporte





Os isoladores a ar requerem mais manutenção e aslimitações de temperatura são mais restritivas do que commolas helicoidais. A rigidez dos isoladores a ar varia coma pressão do gás e não é constante, como a rigidez deoutros isoladores. O resultado é que a freqüência naturalnão varia com a carga no mesmo grau que outros métodosde isolamento. Uma falha ou um vazamento no sistema defornecimento de ar pode provocar a falha completa dosisoladores.

O amortecimento nos isoladores a ar geralmente é baixo,com uma relação crítica de amortecimento da ordem de0,05 ou menos. Este amortecimento é conseguido pelaflexão do diafragma ou pela fricção nas paredes laterais,ou pelo amortecimento no gás. Incorporando-se umaresistência capilar ao fluxo (adição de um orifício no fluxo)pode-se aumentar o amortecimento entre o cilindro doisolador a ar e os tanques de desaeração.

Isoladores Utilizados em Locais Sujeitos a Abalos Sísmicos: Os grupos geradores instalados em áreas

sujeitas a abalos sísmicos 2 ou 3 podem requerer o uso deisoladores que imobilizem o grupo gerador durante umsismo. Estes isoladores são semelhantes aos isoladoresnão-sísmicos, exceto que incluem tiras de amarração paraevitar que o grupo gerador desprenda-se de seus isoladoresdevido ao movimento da estrutura que suporta o gerador.

Consulte um engenheiro especializado em estruturas parauma revisão das aplicações que devem ser qualificadassismicamente.

Resistência a Terremotos

Os grupos geradores da Cummins Power Generation,quando montados e fixados corretamente, são adequadospara aplicações em regiões reconhecidas de risco sísmico.São necessárias considerações especiais de projeto paraa montagem e proteção de equipamentos com densidadede massa típica de grupos geradores. O peso do grupogerador, o centro de gravidade e as localizações dos pontosde montagem estão indicados nos desenhos dos gruposgeradores da Cummins Power Generation.

Componentes como linhas de distribuição de eletricidade,líquido de arrefecimento e combustível devem ser projetadospara suportar um mínimo de danos e para facilitar os reparosno caso de ocorrência de um terremoto. Os comutadoresde transferência, os painéis de distribuição, os disjuntores

e os controles associados para aplicações críticas3 devem

ser capazes de executar suas funções pretendidas durante após os abalos sísmicos, de modo que devem seconsideradas provisões específicas de montagem e deconexões elétricas.

Alívio de Tensões na Fiação de Força e deControle

A fiação de força e principalmente a fiação de controle devemser instaladas suportadas na estrutura mecânica do grupogerador ou do painel de controle e não nos terminais outerminações de conexões físicas. As provisões para alíviode tensões mecânicas, juntamente com o uso de fiaçãoflexível de controle em vez de fiação rígida, ajudam a evitafalhas na fiação ou nas conexões resultantes de vibraçõesConsulte o tópico Conexões Elétricas em Projeto Elétrico

Sistema de EscapeDiretrizes Gerais do Sistema de Escape

A função do sistema de escape é conduzir com segurança

os gases de escape do motor para fora do edifício edispersar a fumaça, a fuligem e isolar o ruído do escape depessoas e edifícios. O sistema de escape deve ser projetadopara minimizar a contrapressão no motor. A restriçãexcessiva ao escape resultará em aumento no consumde combustível, em temperaturas anormalmente altas doescape, em falhas relativas a altas temperaturas do escapee em excesso de fumaça preta.

Veja as Figuras 6-5 e 6-6. O projeto do sistema de escapdeverá considerar:

• A tubulação de escape pode ser um tubo de ferro

preto de bitola 40. Outros materiais aceitáveis incluemsistemas de escape pré-fabricados de aço inoxidáve

3 NOTA SOBRE O CÓDIGO AMERICANO: A NFPA110 requer estacaracterísticas para os sistemas Nível 1 e Nível 2.




6 PROJETO MECÂNICO

Figura 6-5: Características Típicas de um Sistema de Escape para um Gerador Instalado Dentro de um Edifício

• Uma tubulação de escape em aço inoxidável flexívele corrugado sem costura com pelo menos 610 mm(24 pol) de comprimento deve ser conectada na(s)saída(s) de escape do motor para permitir a expansãotérmica e o movimento e vibração do grupo geradorsempre que este estiver montado sobre isoladores devibração. Os grupos menores com isolamento devibração integrado e parafusados diretamente no solodevem ser conectados por tubulações de escape deaço inoxidável corrugado sem costura com pelo menos457 mm (18 pol) de comprimento. A tubulação flexívelde escape não deve ser usada para formar dobras oupara compensar o alinhamento incorreto da tubulaçãode escape.

• Os grupos geradores podem ser fornecidos comconexões de escape tipo roscada, deslizante ou flange.As conexões roscadas ou flangeadas são menossujeiats a vazamentos mas seu custo de instalaçãoé maior.

• Ganchos ou suportes isolados e não-inflamáveisNÃO a saída de escape do motor, devem suportasilenciosos e a tubulação. O peso na saída de escdo motor pode causar danos ao coletor de escapemotor ou reduzir a vida do turbocompressor (quautilizado) e pode fazer que a vibração do grupo geraseja transmitida à estrutura do edifício. O usomontantes com isoladores limitam ainda maiindução da vibração na estrutura do edifício.

• Para reduzir a corrosão devida à condensação, dser instalado um silencioso tão próximo quapossível do motor para que este aqueça rapidame

A localização do silencioso próximo ao motor tambmelhora a atenuação sonora do silencioso. Os rade curvas do tubo devem ser os mais longos possív





• O tubo de escape deve ser do mesmo diâmetro nominal

que a saída de escape do motor (ou mais largo) emtodo o sistema de escape. Certifique-se de que atubulação tenha diâmetro suficiente para limitar acontrapressão de escape num valor dentro daclassificação do motor utilizado. (Motores diferentestêm tamanhos de escape diferentes e limitações decontrapressão diferentes4.) Nunca use uma tubulaçãode diâmetro menor que a saída de escape. Umatubulação mais larga que o necessário está maissujeita à corrosão devido à condensação do que umatubulação mais estreita. Tubos excessivamente largostambém reduzem a velocidade de escape dos gasespara dispersão na atmosfera.

• Todos os componentes do sistema de escape do motordevem incluir barreiras para evitar o contato acidental.A tubulação de escape e os silenciosos devem serisolados termicamente para evitar queimaduras porcontato acidental, evitar o acionamento de dispositivos

4 O tamanho do sistema de escape e outros dados do escapamentopara grupos geradores específicos são descritos no Cummins PowerSuite.

de detecção de incêndio e borrifadores, reduzir a

corrosão devida à condensação e reduzir a quantidadede calor irradiado para a sala do gerador. As juntas deexpansão, os coletores de escape do motor e acarcaças de turbocompressores nunca devem seisolados, a menos que arrefecidos pelo líquido dearrefecimento. O isolamento de coletores de escapee turbocompressores pode resultar em temperaturaque podem destruir estes componentesespecialmente em aplicações onde o motor funciondurante um grande número de horas. A instalação datubulação de escape pelo menos 2,3 metros (8 pésacima do solo também ajuda a evitar o contatoacidental com o sistema de escape.

• A tubulação de escape deve ser instalada pelo meno230 mm (9 pol) distante de construções inflamáveisEm aplicações nas quais a tubulação de escape devepassar através de paredes ou tetos inflamáveis, useilhóses aprovados (Figuras 6-7 e 6-8).

Figura 6-6: Sistema de Escape Típico

VENTOS DOMINANTES

SILENCIOSO SUPORTADOINDEPENDENTEMENTE DOMOTOR POR CINTAS NÃOINFLAMÁVEIS

ILHÓ APROVADO PARAPROTEGER PAREDEINFLAMÁVEL

DESCARGAVERTICAL COMPROTETOR DECHUVA

TUBULAÇÃO FLEXÍVEL DRENO DECONDENSAÇÃO

COTOVELO DE RAIOLONGO DO TUBO




6 PROJETO MECÂNICO

Figura 6-7: Características do Sistema de Escape do GrupoGerador. São mostrados: Silencioso com Dupla Entrada,

Conectores Flexíveis, Ilhós da Tubulação de Escape eGanchos de Montagem.

• A direção da saída do sistema de escape tambémdeve ser considerada com atenção. O escape nunca

deve ser direcionado para o teto de um edifício ousuperfícies inflamáveis. O escape de um motordiesel é quente e contém fuligem e outroscontaminantes que podem aderir nas superfíciesvizinhas.

• Instale a saída do escape e direcione-a para foradas entradas de ar de ventilação.

• Se o ruído for um problema, direcione a saída doescape para fora dos locais críticos.

• O tubo de escape (aço) dilata-se cerca de 1,14 mmpor metro de tubo para cada aumento de 100º C datemperatura do gás de escape em relação à

temperatura ambiente (0,0076 polegadas por péde tubo para cada aumento de 100º F). Énecessário utilizar juntas de expansão do escapepara absorver as dilatações ao longo do tubo. As

juntas de expansão devem ser colocadas em cadaponto que o tubo de escape muda de direção. Osistema de escape deve ser suportado de modoque as dilatações sejam direcionadas para longedo grupo gerador. As temperaturas do escape são

fornecidas pelo fabricante do motor ou do grugerador para o motor específico utilizado5.

• As saídas horizontais da tubulação de escadevem ser voltadas para baixo, longe do motor, pas portas de saída ou para um coletor condensação.

• Um coletor de condensação e um bujão devem

colocados em pontos onde a tubulação elevaverticalmente para cima. Coletores de condensatambém podem ser instalados com um silencioOs procedimentos de manutenção para o grgerador devem incluir a drenagem periódicacondensação do sistema de escape.

• Devem ser fornecidas provisões para evitar a entrde chuva no sistema de escape de um motor qnão esteja funcionando. Isto pode incluir uma tamou proteção nas saídas verticais do escape (vejaFiguras 6-9 e 6-10). As saídas horizontaisescape devem ser cortadas em ângulo e protegicom redes. Em ambientes frios as tampas podcongelar e fechar e impedir o funcionamento motor, de modo que outros dispositivos de protepodem ser melhores opções nestas situações.

• A contrapressão do escape não deve excedecontrapressão permitida especificada pelo fabricado motor6. A contrapressão excessiva do escreduz a potência e a vida do motor e pode resuem altas temperaturas do escape e em fumaçacontrapressão do escape do motor deve estimada antes da conclusão da disposiçãosistema de escape e deve ser medida na saídaescape com o motor funcionando sob carga ple

antes que o grupo seja colocado em serviço.• Consulte Desempenho do Silencioso do Esc

mais adiante nesta seção para informações soos silenciosos de escape e os vários critériosseleção para estes dispositivos.

5 Os dados dos gases de escape para os produtos Cummins PoGeneration estão disponíveis no CD do Power Suite.

6 As informações de contrapressão do escape para grupos geradespecíficos da Cummins Power Generation podem ser encontrno Cummins Power Suite, ou podem ser obtidas junto a um distribautorizado Cummins.

Ilhó do Tubode Escape





ADVERTÊNCIA: O escape do motor contém fuligem e monóxido de carbono, um gás invisível, inodoro e tóxico. O sistema de escape deve terminar na parte externa do edifício em um local onde os gases de escape do motor sejam dispersados para longe de edifícios e de entradas de ar. É altamente recomendável que o sistema de escape seja dirigido para cima, tão alto quanto possível, no lado dos ventos dominantes para que a dispersão dos gases de escape seja

maximizada. Os gases de escape também devem ser conduzidos para o lado de descarga de ar do radiador para

reduzir a possibilidade de retornarem à a sala do grupgerador por força do ar de ventilação.

NOTA: Algumas normas especificam que a saída dos gasede escape termine a uma distância de pelo menos 3 metro(10 pés) da linha da propriedade, 1 metro (3 pés) de umparede externa ou teto, 3 metros (10 pés) de aberturas noedifício e pelo menos 3 metros (10 pés) acima de terrenoinclinados contíguos.

Figura 6-8: Construção Típica de Ilhó para Instalações em Paredes Inflamáveis

Figura 6-9: Um Sistema de Escape Simples Equipado com Proteção para Impedir que a Chuva Penetre no Escape

ISOLAMENTO DE ALTATEMPERATURA

FUROS DE VENTILAÇÃO EM DIREÇÃOÀ FONTE DE CALOR

ÁREA DE DISSIPAÇÃO DE CALOR

PLACA DE MONTAGEM




6 PROJETO MECÂNICO

Cálculos do Sistema de Escape

Exemplo de Cálculo da Contrapressão do Escape: Adisposição de um sistema de escape mostrado na Figura6-11 especifica um tubo flexível com diâmetro de 125 mm

(5 pol) por 610 mm (24 pol) de comprimento na saída deescape do motor, um silencioso de grau crítico com diâmetrode entrada de 150 mm (6 pol), 6,10 m (20 pés) de tubo comdiâmetro de 150 mm (6 pol) e um cotovelo com raio longode 150 mm (6 pol). A Folha de Especificações do grupogerador indica que o fluxo do gás de escape do motor é de76,9 m3 /min [2,715 cfm (pés3 /min)] e que a contrapressãomáxima permitida de escape é de 1040 mm (41 pol) decoluna de água.

Este procedimento envolve o cálculo da contrapressão deescape causada por cada elemento (tubos flexíveis,silenciosos, cotovelos e tubulações) e a comparação da

contrapressão total com a contrapressão máxima permitida.1. Calcule a contrapressão de escape causada pelo

silencioso. A Figura 6-12 é um gráfico típico dacontrapressão do silencioso. Para cálculos maisprecisos obtenha os dados com o fabricante dosilencioso e utilize a Figura 6-12:

a. Calcule a área da seção transversal da entrada do

silencioso utilizando a Tabela 6-1 (0,1963 pés2 neexemplo).

b. Obtenha a taxa de fluxo do gás de escape cofabricante do motor7. Para este exemplo este va

é de 2715 cfm.c. Calcule a velocidade do gás de escape em pés

minuto (fpm) dividindo o fluxo do gás de escape (cpela área da entrada do silencioso, como segue

c. Util izando a Figura 6-12, calcule a contraprescausada por este fluxo no silencioso utilizado.Neste exemplo, as linhas tracejadas na Fig6-12 mostram que o grau crítico do silenciocausará uma contrapressão de aproximadame21,5 polegadas de coluna de água.

7 Os dados do gás de escape para os produtos da Cummins PoGeneration encontram-se no Cummins Power Suite.

Figura 6-10: Proteção Fabricada contra Chuva para Saída Vertical do Escape do Grupo Gerador.As Dimensões Mostradas são para um Escape Típico de 14 pol.

(4 x 14)56 14

PROTEÇÃO DO ESCAPECONTRA CHUVA (16 POL)

PONTA DO ESCAPAM ENTO (14 POL)

=2715 cfm0.1963

= 13,831 fpmVelocidadedo Gás pés2





2. Calcule os comprimentos equivalentes de todas asconexões e as seções dos tubos flexíveis utilizandoa Tabela 6-2.1) tubo flexível de 24 pol. 4 pés.2) cotovelo com raio longo de 6 pol. 11 pés3) 20 pés de tubo de 6 pol. 20 pés

3. Calcule a contrapressão no fluxo de escape por

unidade de comprimento do tubo para cada diâmetronominal de tubo utilizado no sistema. Neste exemplosão utilizados tubos com diâmetro nominal de 5 e 6polegadas. Seguindo as linhas tracejadas na Figura6-13, o tubo de 5 pol. causa uma contrapressão deaproximadamente0,34polegadas de coluna de águapor pé e o de 6 pol. uma contrapressão de cerca de0,138 polegadas de coluna de água (C.A.) por pé.

4. Some o total das contrapressões de todos oelementos do exemplo, como segue:1) tubo flexível de 5 pol. (4 • 0,34) 1,42) cotovelo de raio longo (11 • 0,138) 1,53) 20 pés de tubo de 6 pol. (20 • 0,138) 2,84) silencioso 21,5

Restrição total (polegadas de C.A.) 27,2

O cálculo indica que a disposição da tubulação é adequadaem termos de contrapressão de escape, visto que a somadas contrapressões é menor que a contrapressão máximapermitida de 41 polegadas de coluna de água (C.A.).

Figura 6-11: Exemplo de Sistema de Escape para Cálculo

24”

COTOVELO DE RAIOLONGO DE 6 POL.

TUBULAÇÃOFLEXÍVEL DE 5 POL.

16 pés

4 pés

SILENCIOSOCRÍTICO DE 6 POL.




6 PROJETO MECÂNICO

Tabela 6-1: Áreas das Seções em Corte de Aberturas de Vários Diâmetros

DIÂMETRO DA ENTRADA DO ÁREA DA ENTRADA DO DIÂMETRO DA ENTRADA DO ÁREA DA ENTRADA DOSILENCIOSO (POL.) SILENCIOSO (PÉS2) SILENCIOSO (POLEGADAS) SILENCIOSO (PÉS2)

2 0,0218 8 0,3491

2,5 0,0341 10 0,5454

3 0,0491 12 0,7854

3,5 0,0668 14 1,069

4 0,0873 16 1,396

5 0,1363 18 1,7676 0,1963

TAMANHO NOMINAL DOS TUBOS EM POLEGADAS (MILÍMETROS)

2 2 1/2 3 3,5 4 5 6 8 10 12 14 16 18(50) (65) (80) (90) (100) (125) (150) (200) (250) (300) (350) (400) (450

5,2 6,2 7,7 9,6 10 13 15 21 26 32 37 42 47(1,6) (1,9) (2,3) (2,9) (3,0) (4,0) (4,6) (6,4) (7,9) (9,8) (11,3) (12,8) (14

4,6 5,4 6,8 8 9 11 13 18 22 26 32 35 40(1,4) (1,6) (2,1) (2,4) (2,7) (3,4) (4,0) (5,5) (6,7) (7,9) (9,8) (10,7) (12

3,5 4,2 5,2 6 6,8 8,5 10 14 17 20 24 26 31(1,1) (1,3) (1,6) (1,8) (2,1) (2,6) (3,0) (4,3) (5,2) (6,1) (7,3) (7,9) (9,

2,4 2,9 3,6 4,2 4,7 5,9 7,1 6 8 9 17 19 22(0,7) (0,9) (1,1) (1,3) (1,4) (1,8) (2,2) (1,8) (2,4) (2,7) (5,2) (5,8) (6,

10 12 16 18 20 25 31 44 56 67 78 89 110(3,0) (3,7) (4,9) (5,5) (6,1) (7,6) (9,4) (13) (17) (20) (23,8) (27,1) (33

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3(0,9) (0,9) (0,9) (0,9) (0,9) (0,9) (0,9) (0,9) (0,9) (0,9) (0,9) (0,9) (0,

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4(1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,2) (1,

TIPO DA CONEXÃO

Cotovelo Padrão de 90º

Tubo Flexível de 24Polegadas

Cotovelo com RaioMédio de 90º

Cotovelo comRaio Longo de 90º

Cotovelo de 45º

“T”, Lado da Entradaou Saída

Tubo Flexível de 18Polegadas

Tabela 6-2: Comprimentos Equivalentes de Conexões de Tubos em Pés (Metros)





Figura 6-12: Contrapressão no Silencioso vs. Velocidade do Gás em um Escape Típico

26

24

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

2 ,

0 0 0

4 ,

0 0 0

6 ,

0 0 0

8 ,

0 0 0

1 0

, 0 0 0

1 2

, 0 0 0

1 4

, 0 0 0

1 6

, 0 0 0

(660)

(610)

(560)

(508)

(451)

(406)

(356)

(305)

(254)

(203)

(152)

(102)

(51)

( 6 1 0 )

( 1 2 1 9 )

( 1 8 2 9 )

( 2 4 3 8 )

( 3 0 4 8 )

( 3 6 5 8 )

( 4 2 6 7 )

( 4 8 7 7 )

CONTRAPRESS

ÃODEESCAPE,POLEGADAS(MILÍMETROS)DECOLUNAD'ÁGUA

SILENCIOSOS DE GRAU CRÍTICO

SILENCIOSOS DE GRAU RESIDENCIAL

SILENCIOSOS DE GRAU INDUSTRIAL

VELOCIDADE DO GÁS DE ESCAPE, PÉS (METROS) POR MINUTO




6 PROJETO MECÂNICO

Figura 6-13: Contrapressão de Escape em Diâmetros de Tubos com Valores Nominais em Polegadas (Metros)

0.01

0.05

0.10

0.50

1.00

0.02

0.03

0.04

0.20

0.30

0.40

2 (50)

2.5 (65)

3 (80)

3.5 (90)

4 (100)

5 (125)

6 (150)

8 (200)

10 (250)

12 (300)

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

1 ,

0 0 0

2 ,

0 0 0

3 ,

0 0 0

4 ,

0 0 0

5 ,

0 0 0

1 0

, 0 0 0

2 0

, 0 0 0

(25.4)

(12.7)

(10.1)

(7.6)

(5.1)

(2.5)

(1.3)

(1.0)

(0.76)

(0.51)

(0.25)

( 2

. 8 3 )

( 5

. 6 6 )

( 8

. 5 0 )

( 1 1

. 3 3 )

( 1 4

. 1 6 )

( 2 8

. 3 )

( 5 6

. 6 )

( 8 5

. 0 )

( 1 1 3 )

( 1 4 2 )

( 2 8 3 )

( 5 6 6 )

CON

TRAPRESSÃODEESCAPE,POLEGA

DAS(MILÍMETROS)DECOLUNAD

'ÁGUAPORPÉDECOMPRIMENTO

DOTUBO

FLUXO DE ESCAPE EM PÉS CÚBICOS (METROS CÚBICOS) POR MINUTO





Arrefecimento do Motor

Os motores refrigerados a liquido de arrefecimento sãoarrefecidos pelo bombeamento de uma mistura de líquidode arrefecimento através de passagens no bloco de cilindrose no(s) cabeçote(s) do motor por uma bomba acionadapelo motor. A configuração mais comum de grupo geradorpossui um radiador montado e um ventilador acionado pelo

motor para arrefecer o líquido de arrefecimento e ventilar asala do gerador. Métodos alternativos para arrefecer olíquido de arrefecimento incluem as configurações comtrocadores de calor líquido-líquido montados no chassi(skid ), radiador remoto, um trocador de calor remoto líquido-líquido, e torre de arrefecimento.

Os sistemas de arrefecimento recíproco para gruposgeradores acionados por motor possuem as seguintescaracterísticas comuns, independentemente do trocadorde calor utilizado para remover o calor do motor:

• O sistema de arrefecimento é um sistema fechado epressurizado (10-14 psi/69.0-96,6 kPa) que éabastecido com uma mistura de água leve e limpa(desmineralizada), etileno ou propileno-glicol e outrosaditivos. Os motores não devem ser arrefecidosdiretamente por água não tratada, uma vez que estacausa corrosão no motor e possibilidade dearrefecimento incorreto. O lado “frio” do sistema dearrefecimento pode ser servido por um radiador, umtrocador de calor ou uma torre de arrefecimento.

• O sistema de arrefecimento do motor deve serdimensionado corretamente para o ambiente e oscomponentes. Geralmente, a temperatura na partesuperior do tanque do sistema (temperatura na entrada

para o motor) não excede 104º C (220º F) paraaplicações standby e 93º C (200º F) para instalaçõesde energia prime.

• O sistema de arrefecimento deve incluir provisões dedesaeração e ventilação para evitar o aprisionamentodo ar arrastado para o motor devido à turbulência dofluxo do líquido de arrefecimento, e para permitir oabastecimento correto do sistema de arrefecimentodo motor. Isto significa que além das conexõesprincipais de entrada e saída do líquido dearrefecimento, deve haver também pelo menos umconjunto de linhas de ventilação terminadas na partesuperior do sistema de arrefecimento. Consulte asrecomendações do fabricante do motor para osrequisitos detalhados8 do motor específico utilizado.Veja na Figura 6-14 a representação esquemáticadas linhas de arrefecimento e de ventilação em ummotor típico.

• Geralmente é utilizado um termostato no motor parapermitir o aquecimento do mesmo e para regular atemperatura do motor no lado “quente” do sistema dearrefecimento.

• O projeto do sistema de arrefecimento deve levar emconta a expansão do volume do líquido dearrefecimento à medida que a temperatura do moto

aumenta. Deve-se considerar uma expansão de 6%do líquido de arrefecimento acima do volume norma• O sistema deve ser projetado de maneira que haja

sempre uma coluna positiva na bomba do líquido dearrefecimento do motor.

• Os fluxos apropriados para o arrefecimento dependemda redução ao valor mínimo da coluna de estática ede fricção da bomba de líquido de arrefecimento domotor. O grupo gerador não será arrefecidocorretamente se a coluna de estática ou de fricção dabomba do líquido de arrefecimento forem excedidas

• Consulte o fabricante do motor para informações sobre

estes fatores para o grupo gerador específicoselecionado. Consulte Cálculos de Dimensionamentodas Tubulações de Arrefecimento nesta seção parinstruções específicas sobre o dimensionamento dastubulações de líquido de arrefecimento e o cálculo dacoluna de estática e de fricção.

• O motor e o sistema de arrefecimento remoto devempossuir provisões de dreno e isolamento para permitserviços e reparos convenientes no motor. Consultos desenhos do exemplo nesta seção para obter alocalização de drenos e válvulas utilizados em váriaaplicações.

Radiador Montado no ChassiUm grupo gerador com um radiador montado no chass(Figura 6-15) é uma parte integrante do sistema dearrefecimento e ventilação montado no chassi. O sistemade arrefecimento com radiador montado no chassi éfreqüentemente considerado o sistema de arrefecimentomais confiável e de menor custo para grupos geradorespois requer a menor quantidade de equipamentos auxiliarestubulação, fiação de controle e líquido de arrefecimentoalém de minimizar o trabalho de manutenção do sistemade arrefecimento do grupo gerador. Geralmente, o ventiladodo radiador é acionado mecanicamente pelo motor

simplificando ainda mais o projeto. Algumas aplicaçõeutilizam ventiladores elétricos para permitir um controle maiconveniente do ventilador em função da temperatura dolíquido de arrefecimento do motor. Isto é especialmente útem ambientes extremamente frios.

8 Requisitos para a ventilação e a desaeração de motores Cumminsespecíficos são encontrados nos documentos Cummins AEB.




6 PROJETO MECÂNICO

Figura 6-14: Tipo de Desaeração do Tanque Superior do Radiador

Figura 6-15: Arrefecimento do Radiador Montado na Fábrica

DA LINHA DE VENTILAÇÃO DOMOTOR (5% DE FLUXO DO

LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO)TUBO DE

RESPIRO DORADIADOR

BOCAL DEENCHIMENTO/PRESSÃO

O VOLUME DO TANQUESUPERIOR DEVE SER IGUAL A

10% DO VOLUME TOTAL DOSISTEMA (CAPACIDADE DE

ARRASTO PARA BAIXO) MAIS5% PARA A EXPANSÃO TÉRMICA

PLACA DEFLETORAVEDADA

LÍQUIDO DEARREFECIMENTO QUENTE

DO MOTOR PARA ORADIADOR (ABAIXO DAPLACA DEFLETORA)

LÍQUIDO DE ARREFECIMENTODESAERADO/ENCHIMENTO/COMPENSAÇÃO DO TANQUESUPERIOR (ACIMA DA PLACADEFLETORA) PARA O PONTOMAIS BAIXO DO SISTEMA

BOCAL DE ABASTECIMENTOCOM RESPIRO PARA CRIAR

ESPAÇO PARA A EXPANSÃOTÉRMICA

VENTOS DOMINANTES

VENTILADOR ACIONADO PELO MOTOR RADIADOR

ENTRADA DE AR

ARQUENTE

ARFRIO

BOMBA DO LÍQUIDO DE ARREFECIMENTOACIONADA PELO MOTOR

CONECTOR DO DUTOFLEXÍVEL

BARREIRA CONTRAVENTO/RUÍDOS





Como o fabricante do grupo gerador geralmente projeta osistema de arrefecimento montado no chassi, o protótipopode ser testado para se verificar o desempenho geral dosistema em um ambiente de laboratório. Um ambiente delaboratório instrumentado e controlado é útil para se verificaro desempenho de um sistema de arrefecimento.Normalmente, as limitações físicas podem limitar a precisãoou a praticidade de se testar um projeto no local.

A principal desvantagem do radiador montado no chassi éa necessidade de movimentar um volume relativamentegrande de ar através da sala do gerador, uma vez que ofluxo de ar através da sala deve ser suficiente para dissiparo calor irradiado pelo grupo gerador e remover o calor dolíquido de arrefecimento do motor. Consulte Ventilação nestaseção para detalhes do projeto do sistema de ventilação eos cálculos relativos ao projeto do sistema de ventilação.O ventilador do motor normalmente fornece ventilaçãosuficiente para a sala do equipamento, eliminando anecessidade de outros dispositivos e sistemas deventilação.

Radiador Remoto

Sistemas com radiador remoto são geralmente utilizadosem aplicações onde o ar é insuficiente para a ventilação dosistema de arrefecimento montado no chassi. Os radiadores remotos não eliminam a necessidade de ventilação para a sala do grupo gerador, mas podem reduzi-la. Se for exigidoum sistema de arrefecimento com radiador remoto, oprimeiro passo é determinar qual tipo de sistema remoto énecessário. Isto é determinado pelo cálculo da coluna deestática e de fricção que será aplicada no motor com baseem sua localização física.

Se os cálculos revelarem que o grupo gerador escolhidopara a aplicação pode ser conectado a um radiador remotosem exceder suas limitações de coluna de estática e defricção, poderá ser utilizado um sistema simples de radiadorremoto. Veja a Figura 6-16.

Se a coluna de fricção for excedida, porém não a deestática, poderá ser utilizado um sistema de radiador remotocom uma bomba auxiliar do líquido de arrefecimento. Vejaa Figura 6-14 e consulte Radiador Remoto com BombaAuxiliar do Líquido de Arrefecimento, nesta seção.

Se as limitações de coluna de estática e de fricção domotor forem excedidas, será necessário um sistema isolado

de arrefecimento para o grupo gerador. Isto pode incluir umradiador remoto com tanque tipo "hot well", ou um sistemabaseado em um trocador de calor líquido-a-líquido.

Qualquer que seja o sistema utilizado, a aplicação de umradiador remoto para arrefecer o motor irá requerer um

projeto cuidadoso. Em geral, todas as recomendações parradiadores montados no chassi também aplicam-se radiadores remotos. Para qualquer tipo de sistema dradiador remoto, considere o seguinte:

• Recomenda-se que o radiador e o ventilador sejamdimensionados com base na temperatura máxima d93º C (200º F) do tanque superior do radiador e a 115%

da capacidade de arrefecimento para permitir formação de incrustações. A menor temperatura dtanque superior (menor que a descrita emArrefecimento do Motor) compensa a perda de caloda saída do motor ao tanque superior do radiadoremoto. Consulte o fabricante do motor parinformações sobre o calor dissipado do motor para líquido de arrefecimento e as taxas de fluxo darrefecimento9.

• O tanque superior do radiador (ou um tanque auxiliadeve ser instalado no ponto mais alto do sistema darrefecimento. Ele deve ser equipado com: uma tampapropriada de abastecimento/pressão, uma linha dabastecimento no ponto mais baixo do sistema (parque o sistema possa ser abastecido da base para topo) e uma linha de ventilação saindo do motor e qunão tenha qualquer depressão ou obstrução(Depressões e voltas sobre o cabeçote podemacumular líquido de arrefecimento e evitar a ventilaçãdo ar quando o sistema é abastecido.) No ponto maalto do sistema devem ser instalados também omeios para abastecer o sistema e um interruptor dalarme de nível baixo do líquido de arrefecimento.

• A capacidade do tanque superior do radiador (ou dtanque auxiliar) deve ser equivalente a pelo meno

17% do volume total do líquido de arrefecimento dsistema para fornecer uma “capacidade de perda(11%) ao líquido de arrefecimento e espaço para expansão térmica (6%). A capacidade de perda é volume de líquido de arrefecimento que pode seperdido por vazamentos não detectados e pelo alívinormal da tampa de pressão antes de o ar ser sugadpara a bomba do líquido de arrefecimento. O espaçpara expansão térmica é criado pelo bocal dabastecimento quando um sistema frio é abastecidoVeja a Figura 6-14.

9 O Cummins Power Suite traz Informações sobre os produtos CumminPower Generation.




6 PROJETO MECÂNICO

Figura 6-16: Arrefecimento do Radiador Remoto (Sistema do Tipo Desaeração, Veja a Figura 6.14)

LINHA DE LÍQUIDO DEARREFECIMENTO QUENTE

PARA O RADIADOR

LINHA DE RESPIRO*

TAMPA DE PRESSÃO DE7-12 PSI (48-83 kPa)

RADIADORREMOTO

VENTILADOR DECIRCULAÇÃO DE AR

VENTOS DOMINANTES

ENTRADA DE ARDA VENTILAÇÃO

AR QUENTE

MANGUEIRA SAE 20R1 OU EQUIVALENTE

COM DUPLA FIXAÇÃO EM AMBAS ASEXTREMIDADES COM ABRAÇADEIRAS DE"TORQUE CONSTANTE"

VÁLVULA DE DRENO NO PONTOMAIS BAIXO DO SISTEMA

LINHA DE ENCHIMENTO /COMPENSAÇÃO DO

SISTEMA** RETORNO DO LÍQUIDO DEARREFECIMENTO PARA O

MOTOR

VÁLVULAS DE PÓRTICOS OUESFERAS PARA ISOLAR O

MOTOR PARA FINS DEMANUTENÇÃO

* - A LIN HA DE RESPIRO NÃO DEVE TER QUALQUER DEPRESSÃO OU PONTOS QUE RETENHAM LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO EIMPEÇAM A AERAÇÃO DO SISTEMA QUANDO ESTE É ABASTECIDO COM LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO.

* * - A LINHA DE ENCHIMENTO/COMPENSAÇÃO DEVE SER DIRECIONADA DIRETAM ENTE PARA O PONTO MA IS BAIXO DATUBULAÇÃO DE MODO QUE O SISTEMA POSSA SER ABASTECIDO DA BASE PARA CIMA E NÃO APRISIONAR AR.





• Em ambientes com alto grau de contaminantes e parareduzir a formação de incrustações nas aletas doradiador, devem ser utilizados radiadores com umespaçamento maior entre as aletas (nove aletas oumenos por polegada).

• A coluna de fricção do líquido de arrefecimento externaao motor (perda de pressão devido à fricção nos tubos,

nas conexões e no radiador) e a coluna de estáticado líquido de arrefecimento (altura da coluna do líquido,medida a partir da linha de centro da árvore demanivelas) não deve exceder os valores máximosrecomendados pelo fabricante do motor10. Veja oexemplo de cálculo nesta seção para determinar acoluna de fricção do líquido de arrefecimento. Se nãopuder ser encontrada uma configuração de sistemaque permita ao motor operar dentro das limitações dacoluna de estática e de fricção, outro tipo de sistemade arrefecimento deverá ser usado.

NOTA: Uma coluna de estática excessiva do líquido de arrefecimento (pressão) pode causar vazamentos no retentor do eixo da bomba do líquido de arrefecimento. A fricção excessiva da coluna do líquido de arrefecimento (perda de pressão) resultará em arrefecimento insuficiente do motor.

• Para o radiador, deve ser utilizada uma mangueira comcomprimento de 152 a 457 mm (6 a 18 pol), de acordocom a norma SAE 20R1, ou equivalente, para conectara tubulação do líquido de arrefecimento com o motora fim de absorver o movimento e a vibração do grupogerador.

• É altamente recomendado que as mangueiras doradiador sejam fixadas com 2 abraçadeiras de grauideal de “torque constante” em cada extremidade para

reduzir o risco de perdas súbitas do líquido dearrefecimento do motor em caso de uma mangueirasob pressão soltar-se. Podem ocorrer danos graves aum motor se for operado sem líquido de arrefecimentono bloco, mesmo por alguns segundos.

• Deve ser instalada uma válvula de dreno na parte maisbaixa do sistema.

• As válvulas de esferas ou de comportas (as válvulas-globo são muito restritivas) são recomendadas paraisolar o motor para que todo o sistema não preciseser drenado para algum serviço no motor.

• Lembre-se que o grupo gerador deverá acionareletricamente o ventilador do radiador remoto, osventiladores de ventilação, as bombas do líquido dearrefecimento e outros acessórios necessários paraa operação em aplicações com arrefecimento remoto.Dessa forma, a capacidade em kW ganha pelo não

acionamento mecânico de um ventilador é consumidgeralmente pela adição de dispositivos elétricosnecessários ao sistema de arrefecimento remotoLembre-se de adicionar essas cargas elétricas à cargatotal do grupo gerador.

• Consulte as Diretrizes Gerais de Ventilação eAplicações com Trocador de Calor ou com Radiado

Remoto, ambas nesta seção, para detalhes sobre aventilação da sala do gerador quando utilizar umsistema de arrefecimento remoto.

Sistema de Radiador Remoto com Desaeração

Deve ser fornecido um tipo de desaeração de tanque superiodo radiador (também conhecido como um tanque superioselado) ou de tanque auxiliar. Neste sistema, uma parte dofluxo do líquido de arrefecimento (aproximadamente 5%) éroteada para o tanque superior do radiador, acima da placdefletora. Isto permite que o ar aprisionado no líquido dearrefecimento seja separado do mesmo antes de retornaao sistema. Considere o seguinte:

• As linhas de ventilação do motor e do radiador devemser livres de depressões ou pontos que possamacumular líquido de arrefecimento e evitar que o aventile enquanto o sistema é abastecido. Tubos rígidode aço ou de poliestireno de alta densidade sãorecomendados para percursos longos, especialmentse forem horizontais, para evitar o arqueamento entreos suportes.

• A linha de abastecimento/compensação também deveser livre de depressões a partir do ponto mais baixoda tubulação do sistema até a conexão no tanquesuperior do radiador ou tanque auxiliar. Nenhuma outrtubulação deve ser conectada à esta linha. Estadisposição permite o abastecimento do sistema debaixo para cima sem o aprisionamento de ar e a falsaindicação de que o sistema está cheio. Com conexõecorretas das linhas de ventilação e de abastecimentodeve ser possível abastecer o sistema com uma vazãode pelo menos 19 l/min (5 gpm) (aproximadamente avazão de uma mangueira de jardim).

Radiador Remoto com Bomba Auxiliar do Líquidode Arrefecimento

Se a fricção do líquido de arrefecimento exceder o valo

máximo recomendado pelo fabricante do motor e se a colunade estática estiver dentro das especificações, poderá seutilizado um radiador remoto com uma bomba auxiliar delíquido de arrefecimento (Figura 6-17). Além darecomendações em Radiadores Remotos, considere:

10 O Power Suite fornece os dados para os motores Cummins.




6 PROJETO MECÂNICO

• Uma bomba auxiliar e seu motor devem estar

dimensionados para o fluxo do líquido de arrefecimentorecomendado pelo fabricante do motor e desenvolverpressão suficiente para superar o excesso de fricçãoda coluna do líquido de arrefecimento calculada pelométodo mostrado no exemplo anterior.

NOTA: Um pé de coluna da bomba (dados do fabricante da bomba) é equivalente a 0,43 PSI de fricção da coluna do líquido de arrefecimento (perda de pressão) ou a um pé da coluna de estática do líquido de arrefecimento (peso da coluna do líquido).

• Uma válvula com pórtico de desvio (válvulas-globo

muito restritivas) deve ser instalada em paralelo ca bomba auxiliar, pelas seguintes razões: – Para permitir o ajuste da coluna desenvolvida p

bomba auxiliar (a válvula é ajustada numa posiparcialmente aberta para recircular parte do flde volta à bomba).

Figura 6-17: Radiador Remoto com Bomba de Arrefecimento Auxiliar e Tanque Auxiliar

TANQUE AUXILIARALTERNATIVA PARA UM RADIADOR DO TIPODESAERAÇÃO. A CAPACIDADE DE VOLUME

DEVE SER PELO MENOS 15% DO VOLUME DOLÍQUIDO DE ARREFECIMENTO DO SISTEMA

TAMPA DE PRESSÃODE 7-12 PSI

LINHA DE RESPIRODO RADIADOR

LINHA DE RESPIRODO MOTOR

CONJUNTO DORADIADOR REMOTO

LINHA DE ENCHIMENTO/ COMPENSAÇÃO DO SISTEMA

LINHA DE LÍQUIDO DEARREFECIMENTO QUENTEPARA O RADIADOR

RETORNO DO LÍQUIDODE ARREFECIMENTO

PARA O MOTOR

VÁLVULAS DE PÓRTICOS OUESFERAS PARA ISOLAR O M OTOR

PARA FINS DE MANUTENÇÃO

VÁLVULA PÓRTICODE DESVIO

BOMBA AUXILIARDO LÍQUIDO DE

ARREFECIMENTO





– Para permitir a operação do grupo gerador sobcarga parcial se a bomba auxiliar falhar (a válvulaé ajustada na posição totalmente aberta).

• A pressão do líquido de arrefecimento na entrada dabomba do líquido de arrefecimento do motor, medidaquando o motor está funcionando na rotação nominal,não deverá exceder à coluna de estática máxima

permitida, recomendada na Folha de Especificaçõesdo grupo gerador. Além disso, para o tipo dedesaeração do sistema de arrefecimento (230/200 kWe grupos geradores maiores), a coluna da bombaauxiliar não deverá forçar o líquido de arrefecimentoatravés da linha de compensação para o tanquesuperior do radiador ou tanque auxiliar. Em qualquercaso, a válvula de desvio da bomba deve ser ajustadapara reduzir a coluna da bomba a um nível aceitável.

• Como o motor do grupo gerador não precisa acionarmecanicamente o ventilador do radiador, pode haveruma capacidade adicional em kW na saída do grupo

gerador. Para obter a potência líquida disponível dogrupo gerador, adicione a carga do ventilador indicadana Folha de Especificações do grupo gerador com aclassificação de potência do grupo. Lembre-se de queo grupo gerador deve acionar eletricamente o ventiladordo radiador remoto, os ventiladores de ventilação, asbombas de líquido de arrefecimento e outrosacessórios necessários para que o grupo funcione emaplicações com radiador remoto. Desta forma, acapacidade ganha em kW pelo não acionamentomecânico do ventilador, geralmente é consumida pelaadição de outros dispositivos elétricos necessáriosao sistema de arrefecimento remoto.

Radiador Remoto com tanque tipo "Hot Well"

Um radiador remoto com "hot well" (Figura 6-18) pode serutilizado se a elevação do radiador acima da linha de centroda árvore de manivelas exceder à coluna de estáticapermitida do líquido de arrefecimento, recomendada na Folhade Especificações do grupo gerador. Em um sistema com"hot well", a bomba do líquido de arrefecimento do motorcircula o líquido de arrefecimento entre motor e o "hot well",e uma bomba auxiliar circula o líquido de arrefecimentoentre o "hot well" e o radiador. Um sistema com "hot well"requer um projeto cuidadoso.

Além das considerações em Radiador Remoto, considereo seguinte:

• A base do "hot well" deverá estar acima da saída dolíquido de arrefecimento do motor.

• O fluxo do líquido de arrefecimento através do circuito"hot well"/radiador deverá ser aproximadamente omesmo que o fluxo do líquido de arrefecimento atravédo motor. O radiador e a bomba auxiliar deverão sedimensionados corretamente. A coluna da bomba

deverá ser suficiente para exceder a soma das colunade estática e de fricção no circuito "hot well"/radiado

NOTA: Um pé de coluna da bomba (dados do fabricante dabomba) é equivalente a 0,43 PSI da coluna de fricção do líquidde arrefecimento (perda de pressão) ou a um pé da coluna destática do líquido de arrefecimento (peso da coluna do líquido)

• A capacidade de líquido do "hot well" não deve semenor que a soma dos seguintes volumes: – ¼ do volume do líquido de arrefeciment

bombeado por minuto através do motor (p.ex25 galões se o fluxo for de 100 gpm) (100 litrose o fluxo for de 400 l/min), mais

– ¼ do volume do líquido de arrefecimentbombeado por minuto através do radiador (p.ex25 galões se o fluxo for de 100 gpm) (100 litrose o fluxo for de 400 l/min), mais

– O volume necessário para encher o radiador e atubulação, mais 5% do volume total do sistemapara expansão térmica.

• É necessário um projeto cuidadoso das conexões deentrada e saída e dos defletores para minimizar aturbulência do líquido de arrefecimento, permitir a livredesaeração e maximizar a mistura dos fluxos dolíquido de arrefecimento do motor e do radiador.

• O líquido de arrefecimento deve ser bombeado dotanque da base do radiador e retornado para o tanquesuperior, caso contrário a bomba não será capazencher completamente o radiador.

• A bomba auxiliar deve estar abaixo do nível inferior dolíquido de arrefecimento no "hot well" de modo queeste sempre estará escorvado.

• O radiador deve ter uma válvula unidirecional de alíviode vácuo para permitir o dreno para o "hot well".

• O "hot well" deve ter um bujão de respiro de grandevolume para permitir que o nível do líquido dearrefecimento caia à medida que a bomba auxilia

enche o radiador e a tubulação.




6 PROJETO MECÂNICO

Figura 6-18: Radiador Remoto com "Hot Well" e Bomba de Arrefecimento Auxiliar

FREIO A VÁCUO

CONJUNTO DORADIADOR REMOTO

LÍQUIDO DEARREFECIMENTO DA

BOMBA PARA O TANQUEINFERIOR DO RADIADOR

TAMPA DE RESPIRO

HOT WELL

DEFLETORES

LINHA DE RESPIRODO MOTOR

LÍQUIDO DEARREFECIMENTO

QUENTE DO MOTOR

RETORNO PARAO MOTOR

BOMBA AUXILIAR DE LÍQUIDO DEARREFECIMENTO PARA O CIRCUITO

HOT WELL/RADIADOR





• Lembre-se de que o grupo gerador deve acionareletricamente o ventilador do radiador remoto, osventiladores de ventilação, as bombas de líquido dearrefecimento e outros acessórios exigidos para aoperação em aplicações de arrefecimento remoto.Desta forma, a capacidade em kW ganha pelo nãoacionamento mecânico do ventilador, geralmente é

consumida pela adição dos dispositivos elétricosnecessários em um sistema de arrefecimento remoto.Lembre-se de adicionar estas cargas elétricas totalde carga do grupo gerador.

Arrefecimento em Multi-circuitos do Motor comRadiadores Remotos

Alguns projetos de motor incorporam mais de um circuitode arrefecimento e, portanto, requerem mais de um circuitode radiador remoto ou de trocador de calor para aplicaçõescom arrefecimento remoto. Esses motores utilizam váriastécnicas para obter o Pós-arrefecimento com BaixaTemperatura (LTA) da entrada de ar para a combustão. Uma

das principais razões para a criação de tais projetos é queeles ajudam a reduzir os níveis de emissões do escape.Entretanto, nem todos esses projetos de motores sãofacilmente adaptáveis para o arrefecimento remoto.

Duas Bombas, Dois Circuitos: Uma abordagem comumpara o pós-arrefecimento com baixa temperatura é disporde dois circuitos de arrefecimento completos eindependentes com dois radiadores, duas bombas delíquido de arrefecimento e líquido de arrefecimento separadopara cada um. Um circuito arrefece as jaquetas de água domotor e o outro arrefece o ar de entrada para a combustãoapós a turbocompresssão. Para o arrefecimento remoto,

estes motores requerem dois radiadores remotos ou doistrocadores de calor totalmente independentes. Cada umterá suas próprias especificações de temperaturas,restrições de pressão, dissipação de calor, etc., que deverãoatender os sistemas remotos. Estes dados podem serobtidos com o fabricante do motor. Basicamente, devemser projetados dois circuitos, mas cada um deve ser tertodas as considerações e satisfazer todos os critérios deum sistema remoto único. Veja a Figura 6-19.

Nota: A instalação do radiador para o circuito LTA pode ser crítica para se obter a remoção adequada da energia térmica exigida para este circuito. Quando os radiadores do LTA e da jaqueta de água são colocados em série com um único

ventilador, o radiador do LTA deverá ser colocado na entrada do fluxo de ar para que receba primeiro o ar mais frio.

Uma Bomba, Dois Circuitos : Ocasionalmente, os projetosde motores conseguem o pós-arrefecimento com baixa

temperatura utilizando dois circuitos de arrefecimentodentro do motor, dois radiadores, mas apenas uma bombade líquido de arrefecimento. Estes sistemas não sãorecomendados para aplicações de arrefecimento remotodevido à dificuldade de se obter um fluxo balanceado dolíquido de arrefecimento e, conseqüentemente, oarrefecimento apropriado de cada circuito.

Pós-arrefecimento Ar-Ar: Uma outra abordagem para sconseguir o pós-arrefecimento com baixa temperatura éutilizar um circuito de arrefecimento com radiador ar-ar emvez de um projeto ar-líquido como descrito acima. Esteprojetos direcionam o ar turbocomprimido através de umradiador para arrefecê-lo antes da entrada no(s) coletor(esde admissão. Estes sistemas geralmente não sãorecomendados para arrefecimento remoto por duas razõesPrimeira, a tubulação de todo o sistema e o radiador sãooperados sob pressão do turbocompressor. Mesmo o menovazamento neste sistema diminuirá significativamente aeficiência do turbocompressor e isto é inaceitável. Segundao comprimento do percurso do tubo de ar para o radiador e

de retorno do mesmo criará um atraso no tempo de respostado turbocompressor e resultará potencialmente em pulsosde pressão que impedirão o desempenho apropriado domotor.

Radiadores para Aplicações com RadiadoresRemotos

Radiadores Remoto s: Existem várias configurações deradiadores remotos para aplicações em grupos geradoresEm todas as configurações, o radiador remoto usa umventilador acionado por um motor elétrico que deve sealimentado diretamente pelos terminais de saída do grup

gerador. No ponto mais alto do sistema de arrefecimentodeve ser instalado um tanque de expansão cuja capacidadede expansão deve ser pelo menos 5% da capacidade totado sistema de arrefecimento. A tampa de pressão a seinstalada é selecionada com base na capacidade doradiador. Também pode ser necessário que sejam roteadaslinhas de ventilação para o tanque de expansão. Um visode vidro é um recurso desejável para visualizar o nível dolíquido de arrefecimento do sistema, e deve ser graduadopara mostrar os níveis normal frio e quente. Um interruptodo nível do líquido de arrefecimento é um recurso desejávepara indicar uma falha potencial do sistema quando o nívedo líquido de arrefecimento estiver baixo.

Algumas instalações com radiador remoto operam comventiladores do radiador controlados termostaticamente. Seeste for o caso, geralmente o termostato deve ser montadona entrada do radiador.




6 PROJETO MECÂNICO

Os radiadores podem ser do tipo horizontal (a colméia doradiador é paralela à superfície de montagem) ou do tipovertical (a colméia do radiador é perpendicular à superfíciede montagem). (Veja a Figura 6-19). Os radiadoreshorizontais geralmente são preferidos pois permitem que aprincipal fonte de ruído do radiador (o ruído mecânico doventilador) seja direcionada para cima, onde, em geral, nãohá pessoas que possam ser perturbadas pelo ruído.Contudo, os radiadores horizontais podem se tornar inativospela cobertura de neve ou formação de gelo, razão pelaqual não são utilizados em climas frios.

Os radiadores remotos requerem pouca manutenção, mas

quando são utilizados e se utilizarem ventiladores acionadospor correias, a manutenção anual deve incluir a inspeção eaperto dos parafusos do ventilador. Alguns radiadores podemutilizar rolamentos reengraxáveis que requerem manutençãoperiódica. Certifique-se de que as aletas do radiador estejamsempre limpas e livres de sujeira ou outros contaminantes.

Trocador de Calor Montado no Chassi ( Skid ): O motobomba e o trocador de calor líquido-líquido formam sistema de arrefecimento fechado e pressurizado (veFigura 6-20). O líquido de arrefecimento do motor e a áde arrefecimento (lado “frio” do sistema) não se misturConsidere o seguinte:

• A sala do equipamento do grupo gerador requersistema elétrico de ventilação. Consulte Ventilanesta seção para informações sobre o volume denecessário para uma ventilação apropriada.

• Como o motor do grupo gerador não precisa aciomecanicamente o ventilador de um radiador, pohaver uma capacidade adicional de kW na saídagrupo gerador. Para obter a potência líquida do grgerador, some a carga do ventilador (indicada na Fode Especificações do grupo gerador) à sua potênnominal.

Figura 6-19: Um Radiador Remoto Horizontal e Radiador Pós-arrefecido





11 O Cummins Power Suite fornece dados sobre trocadores de calorde produtos da Cummins Power Generation que são fornecidos comtrocadores de calor montados na fábrica.

Lembre-se de que o grupo gerador deverá acionareletricamente o ventilador do radiador remoto, osventiladores de ventilação, as bombas de líquido dearrefecimento e outros acessórios necessários paraque o grupo funcione em aplicações com radiadorremoto. Desta forma, a capacidade em kW ganha como não acionamento mecânico do ventilador, geralmenteé consumida pela adição dos dispositivos elétricosnecessários ao sistema de arrefecimento remoto.

• Se a pressão da fonte de água no lado frio do sistemaexceder à classificação de pressão do trocador de

calor, deverá ser instalada uma válvula redutora depressão. Consulte o fabricante do trocador de calorpara informações sobre o trocador de calor11.

• O trocador de calor e a tubulação de água devem seprotegidos contra congelamento se houver apossibilidade de que a temperatura ambiente sejamenor que 0º C (32º F).

• As opções recomendadas incluem uma válvulatermostática de água (não elétrica) para modular ofluxo de água em resposta à temperatura do líquidode arrefecimento e um válvula de corte normalmentefechada (NF), alimentada pela bateria para cortar ofluxo de água quando o grupo não está funcionando

•

O fluxo de água deve ser suficiente para remover oCalor Dissipado para o Líquido de Arrefecimentoindicado na Folha de Especificações do grupo geradoNote que para cada elevação de 1º F na temperaturaum galão de água absorve aproximadamente 8 BTU(calor específico). Além disso, recomenda-se que aágua que sai do trocador de calor não exceda 60º C(140º F). Portanto:

Figura 6-20: Arrefecimento com Trocador de Calor Montado na Fábrica

VENTOS DOMINANTES

ENTRADA DO AR DE VENTILAÇÃOVENTILADOR DE

CIRCULAÇÃO DE AR

AR QUENTE

TROCADOR DE CALORMONTADO NO MOTOR

CONEXÕES FLEXÍVEISDE ÁGUA

DESCARGADE ÁGUA SUPRIMENTO

DE ÁGUA




6 PROJETO MECÂNICO

Água Requerida (gpm) = Calor Dissipado em Btu/min ∆T

(F)•c (8 Btu/F-Galão)Onde:

∆T = Elevação de temperatura da água na colméiac = Calor específico da água

Se um grupo dissipar 19.200 BTU por minuto temperatura da água for de 80º F, considerando-se uelevação de temperatura da água de 60º F:

Sistemas com Dois Trocadores de Calor: Os sistemasarrefecimento com dois trocadores de calor (Figura 6-podem ser difíceis de projetar e implementar, especialmese for utilizado um sistema secundário de arrefecimecomo um radiador para arrefecer o trocador de calor. Nessituações, o dispositivo remoto pode ser significativamemaior que o esperado, uma vez que a mudançatemperatura no trocador de calor é relativamente pequeEstes sistemas devem ser projetados para a aplicação

T ( F) c

Btum in

8 Btu=

CalorRejeitado

F-Galão

Águanecessária

(gpm) ( ( ((

= 19,20060 8

= 40 gpmÁgua Necessária (gpm)





específica, considerando os requisitos do motor, do trocadorde calor líquido-a-líquido e do dispositivo trocador de calorremoto12.

Aplicações com Torre de Arrefecimento: Os sistemas comtorre de arrefecimento podem ser utilizados em aplicaçõesonde a temperatura ambiente não seja inferior ao ponto decongelamento e onde o nível de umidade é baixo o suficientepara permitir a operação eficiente do sistema. Veja na

Figura 6-22 uma configuração típica do equipamento. Os

sistemas com torre de arrefecimento geralmente utilizamum trocador de calor montado no chassi, cujo lado “friodeve ser conectado à torre. O balanceamento do sistemé composto de uma bomba de água “não tratada” (a bombde arrefecimento do motor circula o líquido de arrefecimentno lado “quente” do sistema) para bombear a água darrefecimento para a parte superior da torre de arrefecimentoonde a mesma é arrefecida por evaporação e então retornao trocador de calor do grupo gerador. Note que o sistem

requer adição de água, uma vez que a evaporação reduzircontinuamente a quantidade da água de arrefecimento nsistema. O lado “quente” do sistema do trocador de calor similar àquele descrito anteriormente em Trocador de CaloMontado no Chassi (Skid ).

12 Os trocadores de calor montados no chassi fornecidos pelaCummins Power Generation geralmente não são adequados parautilização em aplicações com dois trocadores de calor. Os projetoscom dois trocadores de calor requerem um acoplamento cuidadosodos componentes.

Figura 6-21: Sistema com Dois Trocadores de Calor (com Arrefecedor Secundário Líquido-Ar)

TROCADOR DE CALORLÍQUIDO DE ARREFECIMENTO QUENTE

PARA TROCADOR SECUNDÁRIOLÍQUIDO DE ARREFECIMENTO QUENTE

PARA TROCADOR SECUNDÁRIO

TAMPA DE PRESSÃO

RADIADOR REMOTO

VÁLVULA DE DRENO NO PONTOMAIS BAIXO DO SISTEMA RETORNO DO LÍQUIDO DE

ARREFECIMENTO PARA OTROCADOR DE CALOR




6 PROJETO MECÂNICO

Arrefecimento do Combustível com RadiadoresRemotos

Às vezes os grupos geradores incluem radiadores decombustível para atender requisitos de motores específicos.Se um motor for equipado com um radiador separado decombustível, esses requisitos de arrefecimento devem serincluídos no projeto do sistema de arrefecimento. Além deincompatível com as normas, geralmente não é possívelcanalizar o combustível para um local remoto. Umaalternativa é incluir um radiador e um ventilador para oarrefecimento do combustível na área do gerador e levarem conta a dissipação do calor no projeto de ventilação dasala. Outra alternativa pode ser um sistema de arrefecimentodo combustível com trocador de calor utilizando um radiadorremoto ou um suprimento de água separado para o lado dolíquido de arrefecimento.

Cálculos para o Dimensionamento da Tubulaçãode Arrefecimento

O disposição preliminar da tubulação de um sistema dearrefecimento com radiador remoto da Figura 6-16 requer60 pés de tubo com diâmetro de 3 polegadas, três grandescotovelos, duas válvulas com pórticos para isolar o radiadorde serviços no motor e um “T” para conectar a linha deabastecimento/adição. A Folha de Especificações do grupogerador recomendado indica que o fluxo do líquido de

arrefecimento é de 123 GPM e que a coluna de fricpermitida é de 5 PSI.

Este procedimento envolve o cálculo da perda de pres(coluna de fricção) causada por cada elemento e entãcomparação da soma das perdas de pressão com a colu

de fricção máxima permitida.

1. Calcule a perda de pressão no radiador em fundos dados do fabricante. Para este exemplo, assuque a perda de pressão é de 1 psi com um fluxo135 gpm.

2. Determine os comprimentos equivalentes para toas conexões e válvulas utilizando a Tabela 6-adicione ao comprimento total de um tubo reto.

Três Grandes Cotovelos: 3 x 5,2 1Duas Válvulas com Pórticos (Abertos): 2 x 1,7“T” (Percurso Reto)

60 Pés de Tubo Reto 6Comprimento Equivalente do Tubo (Pés) 8

3. Calcule a contrapressão do fluxo por unidadecomprimento do tubo para o diâmetro nominatubo utilizado no sistema. Neste exemplo utilizaum tubo com diâmetro nominal de 3 polegadSeguindo as linhas tracejadas na Figura 6-23polegadas de tubo causam uma perda de presde aproximadamente 1,65 psi por 100 pés de tu

Figura 6-22: Diagrama da Aplicação Representativa de Torre de Arrefecimento

ALTMOTOR

HE

NRV

NRV





Tabela 6-3. Comprimentos Equivalentes de Conexões de Tubos e Válvulas em Pés (Metros)

4. Calcule a perda de pressão na tubulação comosegue:

Perda na Tubulação = 84,2 pés x 1,65 psi/100 pés= 1,39 psi

5. A perda total do sistema é a soma das perdas natubulação e no radiador:

Perda de Pressão Total = 1,39 psi na tubulação +1,00 psi no radiador = 2,39 psi

6. O cálculo neste exemplo indica que a disposição dosistema de arrefecimento com radiador remoto éadequada em termos de coluna de fricção do líquidode arrefecimento, uma vez que esta não é maior quea coluna de fricção permitida. Se o cálculo indicaruma coluna de fricção excessiva do líquido dearrefecimento, repita o cálculo utilizando o próximotubo de maior diâmetro. Compare as vantagens edesvantagens de se utilizar um tubo de maiordiâmetro em função de se utilizar uma bomba auxiliardo líquido de arrefecimento.

Tratamento do Líquido de Arrefecimento: O anticongelante(base de etileno ou propileno glicol) e a água são misturadospara diminuir o ponto de congelamento do sistema dearrefecimento e para elevar o ponto de ebulição. Consultea Tabela 6-4 para determinar a concentração de etileno ou

de propileno glicol necessária para a proteção contra atemperatura ambiente mais fria esperada. As porcentagenda mistura de anticongelante/água na faixa de 30/70 a60/40 são recomendadas para a maioria das aplicações.

NOTA: O anticongelante à base de propileno glicol é menostóxico que o anticongelante à base de etileno, oferece maioproteção às camisas e elimina algumas exigências drelatórios sobre derramamento e descarte de fluidosEntretanto, ele não é um líquido de arrefecimento tão eficientquanto o etileno e, portanto, a capacidade do sistema dearrefecimento (temperatura máxima de operação com cargaplena) será um pouco reduzida com o uso do propileno glico

Os grupos geradores da Cummins Power Generation comcapacidade de 125/100 kW ou mais são equipados comfiltros e elementos de tratamento substituíveis do líquidode arrefecimento para minimizar a incrustação e a corrosãodo sistema do líquido de arrefecimento. Estes grupos

geradores são compatíveis com a maioria dos compostode anticongelante. Para grupos menores, o anticongelantedeve conter um inibidor de corrosão.

Os grupos geradores com motores que tenham camisade cilindros substituíveis requerem aditivos suplementaresdo líquido de arrefecimento (SCAs) para proteção contradesbaste e corrosão, conforme especificado nos manuaido motor e do operador do grupo gerador.

TAMANHO NOMINAL DOS TUBOS EM POLEGADAS (MILÍMETROS)1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 4 5 6(15) (20) (25) (32) (40) (50) (65) (80) (100) (125) (150)

1,7 2,1 2,6 3,5 4,1 5,2 6,2 7,7 10 13 15(0,5) (0,6) (0,8) (1,1) (1,2) (1,6) (1,9) (2,3) (3,0) (4,0) (4,6)

1,1 1,4 1,8 2,3 2,7 3,5 4,2 5,2 6,8 8,5 10(0,3) (0,4) (0,5) (0,7) (0,8) (1,1) (1,3) (1,6) (2,1) (2,6) (3,0)

0,8 1,0 1,2 1,6 1,9 2,4 2,9 3,6 4,7 5,9 7,1(0,2) (0,3) (0,4) (0,5) (0,6) (0,7) (0,9) (1,1) (1,4) (1,8) (2,2)

4,1 5,1 6,5 8,5 9,9 13 15 19 25 31 37(1,2) (1,6) (2,0) (2,6) (3,0) (4,0) (4,6) (5,8) (7,6) (9,4) (11,3)

3,3 4,2 5,3 7,0 8,1 10 12 16 20 25 31(1,0) (1,3) (1,6) (2,1) (2,5) (3,0) (3,7) (4,9) (6,1) (7,6) (9,4)

3,7 4,9 7,5 8,9 11 15 18 22 29 36 46(1,1) (1,5) (2,3) (2,7) (3,4) (4,6) (5,5) (6,7) (8,8) (11,0) (14,0)

4,3 5,3 6,8 8,9 10 13 16 20 26 33 39(1,3) (1,6) (2,1) (2,7) (3,0) (4,0) (4,9) (6,1) (7,9) (10,1) (11,9)

19 23 29 39 45 58 69 86 113 142 170(5,8) (7,0) (8,8) (11,9) (13,7) (17,7) (21,0) (26,2) (34,4) (43,3) (51,8)

9,3 12 15 19 23 29 35 43 57 71 85(2,8) (3,7) (4,6) (5,8) (7,0) (8,8) (10,7) (13,1) (17,4) (21,6) (25,9)

0,8 1,0 1,2 1,6 1,9 2,4 2,9 3,6 4,7 5,9 7,1(0,2) (0,3) (0,4) (0,5) (0,6) (0,7) (0,9) (1,1) (1,4) (1,8) (2,2)

TIPO DA CONEXÃO

Cotovelo Padrão de 90ºou “T” com Redução de ½

Válvula Unidirecional,Totalmente Aberta

Cotovelo Longo de 90ºou “T” sem Redução

Cotovelo de 45º

Curva com Retorno Fechado

“T”, Lado de Entrada ou de Saída

Válvula de Pé e Filtro

Válvula com Pórtico,Totalmente Aberta

Válvula Globo, Totalmente Aberta

Válvula em Ângulo,Totalmente Aberta




6 PROJETO MECÂNICO

VentilaçãoDiretrizes Gerais

A ventilação da sala do gerador é necessária para removero calor dissipado pelo motor, alternador e outros

equipamentos geradores de calor do grupo gerador, bemcomo para remover gases potencialmente perigosos deescape e fornecer o ar para a combustão. Um projeto deventilação inadequada resulta em altas temperaturas navizinhança do grupo gerador, o que pode elevar o consumode combustível, reduzir o desempenho do grupo gerador,causar falhas prematuras dos componentes e superaquecero motor, além de oferecer más condições de trabalho noambiente da máquina.

A escolha dos locais de entrada e de saída da ventilaçãcrítica para o funcionamento correto do sistema. O ideque a admissão e o escape permitam que o ar de ventilaseja forçado para fluir através de toda a sala do geradorefeitos dos ventos predominantes devem ser levados conta ao se definir a localização da saída do ar. Esefeitos podem reduzir seriamente o desempenho do radiamontado no chassi. Se a velocidade e a direção do vefor uma questão a ser considerada, poder ser utilizaanteparos ou barreiras para impedir que o evitar o vesopre contra a saída do ar de escape do motor (vejFigura 6-24). Deve-se evitar também que os gasesescape da ventilação penetrem numa área de recirculade um edifício, formada pelos ventos dominantes.

Figura 6-23: Perdas de Pressão por Fricção para Tubos de Diâmetros Nominais em Polegadas (Metros)

0.1

0.5

1.0

5.0

0.2

0.3

0.4

2.0

3.0

4.02 (50) 2.5 (65) 3 (80) 4 (100) 5 (125)

6 (150)

1.5 (40)

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

1 0 0

2 0 0

4 0 0

5 0 0

1

0 0 0

3 0 0

(35)

(3.5)

(7.0)

(1.4)

(2.1)

(5.9)

(14)

(21)

(28)

(0.7) ( 3 8 )

( 7 6 )

( 1 1 4 )

( 1 5 0 )

( 1 9 0 )

( 3 8 0 )

( 7 6 0 )

( 1 5 0 0 )

( 1 9 0 0 )

( 1 1 4 0 )

PERDADEPRESSÃO(PSIPO

R100PÉSDECOMPRIMENTODOTUBO)

(kPapor30Met

rosdeComprimentodoTubo)

FLUXO DO LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO - Galões por Minuto (litros/min)





Tabela 6-4. Pontos de Congelamento e Pontos de Ebulição vs. Concentração de Anticongelante

Figura 6-24: Sistema de Arrefecimento do Radiador Montado na Fábrica

PORCENTAGENS DE MISTURA (ANTI-CONGELANTE / ÁGUA)

0/100 30/70 40/60 50/50 60/40 95/5

PONTO DE 32º F 4º F −10º F −34º F −65º F 8º FCONGELAMENTO (0º C) (−16º C) (−23º C) (−36º C) (−54º C) (−13º C)

PONTO DE 212º F 220º F 222º F 226º F 230º F 345º FEBULIÇÃO (100º C) (104º C) (106º C) (108º C) (110º C) (174º C)

PONTO DE 32º F 10º F −6º F −27º F −56ºF −70º FCONGELAMENTO (0º C) (−12º C) (−21º C) (−33º C) (−49º C) (−57º C)

PONTO DE 212º F 216º F 219º F 222º F 225º F 320º FEBULIÇÃO (100º C) (102º C) (104º C) (106º C) (107º C) (160º C)

MISTURA BÁSICA

ETILENO GLICOL

PROPILENO GLICOL

VENTOS DOMINANTES

VENTILADORACIONADO PELO

MOTOR

RADIADOR ANTEPARO CONTROLADOTERMOSTATICAMENTE

BARREIRA CONTRAVENTO/RUÍDOS

AMORTECEDOR DOAR DE ENTRADA

ARFRIO

ARQUENTE

MEÇA A PRESSÃO ESTÁTICA A UMADISTÂNCIA DE 6 POL. (150 mm) DO

RADIADOR. VEJA a Figura SEMETIQUETA

CONECTORFLEXÍVEL DO DUTO AMORTECEDOR

DO AR DE SAÍDA

NÃO INFERIOR QUE

A ALTURA DORADIADOR




6 PROJETO MECÂNICO

O ar de ventilação poluído com poeira, partículas ou outrosmateriais pode exigir filtros especiais no motor e/ou noalternador para operação e arrefecimento corretos,principalmente em aplicações de energia prime. Consulteo fabricante sobre o uso de grupos geradores em ambientescom contaminação química.

Os sistemas de ventilação do cárter do motor podem expelir

ar misturado com óleo na sala do grupo gerador. O óleopode ser depositado nos radiadores ou outros equipamentosde ventilação, impedindo seu funcionamento. O uso decoletores de respiro do cárter ou a ventilação do cárter parao exterior é a melhor prática.

Deve-se dar atenção à velocidade do ar de admissão nasala do grupo gerador. Se a taxa de fluxo de ar for muitoalta, os grupos geradores tenderão a "sugar" chuva e nevepara a sala do grupo gerador quando estiverem funcionando.Um bom projeto deve ter como meta limitar a velocidade doar de entrada entre 150-220 m/min (500-700 pés/min).

Em climas frios, o ar de saída do radiador pode ser

recirculado para modular a temperatura do ar na sala dogrupo gerador. Isto ajudará o grupo gerador a aquecer maisrapidamente e manterá a temperatura do combustível a umatemperatura mais alta do que a de seu ponto de névoa. Seforem utilizados defletores de recirculação, estes deverãoser projetados de modo que possa haver "fail close", comos defletores principais de saída abertos, de modo que ogrupo gerador possa continuar funcionando quandonecessário. Os projetistas devem estar cientes de que atemperatura de operação na sala do grupo gerador estarámuito próxima da temperatura externa (fria) e, portanto,não deverão instalar tubos d'água através do grupo geradorou deverão protegê-lo contra a formação de gelo.

À medida que o ar de ventilação flui através de uma sala deequipamento, sua temperatura aumenta gradualmente,especialmente se passar através do grupo gerador. Veja aFigura 6-25. Isto pode gerar confusão quanto àsclassificações de temperatura do grupo gerador e dosistema geral. A prática da Cummins Power Generation éclassificar o sistema de arrefecimento com base natemperatura ambiente em torno do alternador. O aumentoda temperatura na sala é a diferença entre a temperaturamedida no alternador e a temperatura externa. Atemperatura na colméia do radiador não tem impacto noprojeto do sistema uma vez que o calor do radiador é

dissipado diretamente para fora da sala do equipamento.

Um bom projeto para aplicações standby deve mantetemperatura na sala do equipamento no máximo em 50(125º F). Entretanto, limitar a temperatura na sala do grgerador em 40º C (100º F) permite equipar o grupo geracom um radiador montado no chassi menor e mais baralém de eliminar a necessidade de despotenciamentomotor devido a temperaturas elevadas do ar combustão13. Certifique-se de que as especificaçõesprojeto do grupo gerador descrevam plenamentepremissas utilizadas no projeto do sistema de ventilado grupo gerador.

A grande questão então é: “Qual é a temperatura extemáxima na qual o grupo gerador deverá funcionar?” Essimplesmente uma questão da temperatura ambiemáxima na região geográfica onde o grupo geradorinstalado.

Em algumas áreas ao norte dos EUA, por exemplotemperatura máxima dificilmente ultrapassa 90º. Assum projetista poderá selecionar os componentes do siste

de ventilação com base em uma elevação de temperatde 10º F com um sistema de arrefecimento do grupo gerade 100º F, ou com base em uma elevação de temperatde 35º F com um sistema de arrefecimento do gerado125º F.

A chave para o funcionamento correto do sistema asseguque as decisões sobre a temperatura máxima funcionamento e sobre a elevação de temperatura sejtomadas com cuidado e que o fabricante do grupo geraprojete o sistema de arrefecimento (não apenas o radiadpara as temperaturas e ventilação necessárias.

O resultado de um projeto de sistema impróprio é qu

grupo gerador superaquecerá quando a temperatambiente e a carga no grupo gerador forem altas. temperaturas mais baixas ou em níveis de carga menoo sistema pode funcionar apropriadamente.

13 Consulte os dados do fabricante do motor para informações sa prática de despotenciamento de um dado motor. O Power Sfornece Informações sobre os produtos da Cummins Power Genera





Cálculos do Fluxo de Ar

A taxa de fluxo de ar necessária para manter um aumentoespecífico de temperatura na sala do gerador é determinada

pela fórmula:

Onde:

m = Taxa da massa do fluxo de ar para a sala;m3 /min (pés3 /min)

Q = Calor dissipado na sala pelo grupo geradore outras fontes de calor; MJ/min (BTU/min).

cp= Calor específico com pressão constante;

1,01x10-3 MJ/kg-ºC (0,241 BTU/lb-ºF).∆T = Aumento da temperatura na sala do grupogerador sobre a temperatura ambiente externa;

º C (º F).d = Densidade do ar; 1,21 kg/m3 (0,0754 lb/pé3)O que pode ser reduzido para:

OU

14 Os dados necessários para os cálculos de grupos geradoresespecíficos da Cummins Power Generation podem ser encontradosno Cummins Power Suite. Pode haver diferenças significativas nasvariáveis utilizadas nestes cálculos para vários produtos do fabricante.

O fluxo total de ar necessário na sala é o valor calculadopor esta equação, mais o ar necessário para a combustãodo motor14.

Neste cálculo, os principais fatores obviamente são o caloirradiado pelo grupo gerador (e outros equipamentos na salae a elevação máxima permitida da temperatura.

Como a dissipação de calor da sala está fundamentalmenterelacionada à potencia em kW do grupo gerador e estaclassificação é controlada pela demanda de carga elétricado edifício, a principal decisão a ser tomada pelo projetistacom relação à ventilação é a elevação de temperaturapermitida aceitável na sala.

Teste de Campo dos Sistemas de Ventilação

Como é difícil realizar testes quanto à operação correta

um fator a ser considerado no teste do sistema é a elevaçãda temperatura na sala sob as condições reais de operaçãem função da elevação projetada. Se a elevação datemperatura sob plena carga e em temperaturas ambientemais baixas estiver dentro das estimativas, é mais prováveque o sistema funcione corretamente em temperaturaambientes mais altas e níveis de carga mais elevados.

O procedimento a seguir pode ser usado para a qualificaçãopreliminar do projeto do sistema de ventilação:

1. Opere o grupo gerador com plena carga (fator dpotência 1,0 é aceitável) o tempo suficiente para qua temperatura do líquido de arrefecimento do moto

se estabilize (aproximadamente 1 hora).2. Com o grupo gerador ainda funcionando sob a carg

nominal, meça a temperatura ambiente do ar na salado grupo gerador na entrada do filtro de ar.

3. Meça a temperatura do ar externo (na sombra).

Figura 6-25: Temperatura Típica do Ar ao Redor de um Grupo Gerador

m =Q

cp T d




6 PROJETO MECÂNICO

4. Calcule a diferença de temperatura entre atemperatura externa e a da sala do grupo gerador.

5. Certifique-se de que não seja excedidas a elevaçãoprojetada de temperatura na sala do gerador e atemperatura máxima do motor no tanque superior.

Se a elevação projetada da temperatura ou a temperaturano tanque superior forem excedidas, serão necessários

testes mais detalhados do local, ou correções no projetopara verificar o projeto apropriado do sistema.

Ventilação de Radiador Montado no Chassi

Nesta configuração (Figura 6-24), o ventilador suga o arpelas aberturas de entrada de ar na parede oposta e atravésdo grupo gerador e o força através do radiador que possuiflanges para a conexão de um duto até o exterior do edifício.

Considere o seguinte:

• A localização da sala do gerador deve ser tal que o arde ventilação possa ser sugado diretamente do exterior

e descarregado diretamente para fora do edifício. O arde ventilação não deve vir de salas adjacentes. Osgases de escape também deverão ser descarregadosno lado do edifício onde é feita a descarga de ar doradiador para reduzir a probabilidade de que os gasesde escape e a fuligem possam ser sugados para asala do gerador juntamente com o ar de ventilação.

• As aberturas de entrada e de descarga do ar deventilação devem estar especificamente localizadasou blindadas para minimizar o ruído do ventilador e osefeitos do vento no fluxo de ar. Quando utilizada, adescarga blindada deverá estar localizada em uma

altura não inferior à do radiador e distante da aberturade ventilação. Obtém-se um melhor desempenho comuma altura de aproximadamente 3 vezes a do radiador.Em áreas restritas, palhetas giratórias ajudarão areduzir a restrição causada pelas barreiras adicionadasao sistema. Quando estas forem utilizadas, façaprovisões para o escoamento de chuva de modo queela não seja direcionada para a sala do gerador.

• O fluxo de ar através do radiador geralmente ésuficiente para a ventilação da sala do gerador.Consulte o exemplo de cálculo (em Cálculos do Fluxode Ar nesta seção) para um método de cálculo dofluxo de ar necessário para atender às especificações

de elevação de temperatura na sala.• Consulte a Folha de Especificações do grupo gerador

recomendado para o projeto do fluxo de ar através do

radiador e para a restrição permitida ao fluxo de arestrição permitida ao fluxo de ar não devser excedida. A pressão estática (restrição ao flde ar) deverá ser medida como mostrado nas Figu6-24, 6-26, e 6-27 para certificar, antes de o grupocolocado em serviço, que o sistema não seja mrestritivo. Isto é particularmente verdadeiro quandar de ventilação é fornecido e descarregado atrade longos dutos, grades restritivas, telas e defleto

• Para instalações na América do Norte, consultepublicações da ASHRAE (Sociedade Americana Engenheiros de Calefação, Refrigeração eCondicionado) para recomendações sobre o projdos dutos, se forem necessários dutos de ar paaplicação. Note que o duto de entrada deve fornecfluxo de ar para a combustão (consulte a FolhaEspecificações) bem como o fluxo de ar parventilação, e deverá estar dimensionado de acord

• Defletores e telas sobre as aberturas de entradsaída do ar restringem o fluxo de ar e variam m

em desempenho. Um conjunto de defletor cpalhetas estreitas, por exemplo, tende a ser mrestritivo do que um com palhetas largas. A área efede abertura especificada pelo fabricante do defleou da tela deverá ser utilizada.

• Como o ventilador do radiador causa uma leve presnegativa na sala do gerador, é altamente recomendque equipamentos de combustão, como caldeirasaquecimento do edifício, não estejam na mesma sque o grupo gerador. Se isto for inevitável, snecessário determinar os efeitos negativos, corecirculação do ar, e fornecer os meios (abertura

ou dutos extra largos de entrada na sala, ventiladode pressurização, etc.) para reduzir a pressão negaa níveis aceitáveis.

• Em climas mais frios, devem ser utilizadamortecedores automáticos para fechar as abertude entrada e de saída de ar para reduzir a perdacalor da sala do gerador quando o grupo gerador estiver funcionando. Um amortecedor termostadeverá ser utilizado para recircular uma parte do adescarga do radiador para reduzir o volume de arque é sugado para a sala quando o grupo efuncionando. Os amortecedores de entrada e de sadeverão abrir completamente durante a partida

grupo. O amortecedor de recirculação deverá feccompletamente em 16º C (60º F).





• Em vez de recircular o ar de descarga do radiador nasala do gerador em climas mais frios, todo o ar deventilação deverá ser descarregado diretamente parafora do edifício e não deverá ser utilizado para aquecernenhuma área além da sala do gerador.

• Um conector flexível para duto deve ser instalado noradiador para evitar a recirculação do ar de escape aoredor do radiador, para absorver o movimento e avibração do grupo gerador e para evitar a transmissãode ruídos.

• Tipicamente, projeta-se um grupo gerador com

radiador montado no chassi para se obter a capacidadede arrefecimento sob carga plena a uma temperaturaambiente de 40º C durante a operação contra umaresistência ao fluxo de ar de 0,50 polegadas de colunade água (Ponto A, Figura 6-27). A resistência ao fluxode ar externo é aquela causada por dutos, telas,amortecedores, defletores, etc. Pode-se considerar aoperação em temperaturas ambientes mais altas doque a temperatura projetada (Ponto B, Figura 6-27,por exemplo) se a redução de potência for aceitávele/ou a resistência ao fluxo de ar de arrefecimento formenor que a resistência na qual a capacidade dearrefecimento foi testada. (Uma resistência menor

significa um maior fluxo de ar através do radiador, semlevar em conta o efeito da temperatura mais alta do arna capacidade de arrefecimento do radiador.) Deve-se consultar a fabrica para se obter uma capacidadeaceitável de arrefecimento do grupo gerador em umatemperatura ambiente elevada.

Ventilação em Aplicações com Trocador de Caloou Radiador Remoto

Um sistema de arrefecimento com trocador de calor ouradiador remoto (Figura 6-28) poderá ser selecionado devidoàs considerações sobre ruídos ou porque a restrição aofluxo de ar através de longos dutos pode ser maior que apermitida para um radiador com ventilador acionado pelomotor. Considere o seguinte:

• A sala do gerador deverá ser provida de ventiladorespara a ventilação. Os ventiladores deverão ser capazede movimentar o fluxo necessário de ar de ventilaçãocontra a restrição ao fluxo de ar. Veja no exemplo decálculo abaixo um método para determinar o fluxo dear necessário para a ventilação.

• Deve ser dimensionado um ventilador de radiadoremoto especificamente para arrefecer o radiadorDependendo de sua localização, o ventilador tambémpoderá ser utilizado para ventilar a sala do gerador.

• As localizações do ventilador e da entrada de ar devemser tais que o ar de ventilação seja impulsionado paraa frente sobre o grupo gerador.

Em geral, os sistemas de arrefecimento remoto possuemmais cargas parasíticas e, portanto, essas aplicaçõedispõem de uma capacidade ligeiramente menor em kWdo grupo gerador. Lembre-se de adicionar as cargasparasíticas aos requisitos de carga total do grupo gerador

Figura 6-26: Instrumentação Recomendada para Medir a Restrição do Fluxo de Ar

MANTENHA ABERTA A OUTRAEXTREMIDADE DO M ANÔM ETRO

PARA A SALA DO GERADOR

- MEDIDOR DA PRESSÃO ESTÁTICA -TUBO DE COBRE DE 1/4 POL. (6 m m) COM

EXTREMIDADE COM BUJÃO E FUROSCRUZADOS DE 1/16 POL. (1,5 mm)

ORIENTE A PONTA PARALELAMENTE COM ACORRENTE DE AR NO DUTO DE DESCARGA DO

RADIADOR A UMA DISTÂNCIA DE 6 POL. (150 mm)DO RADIADOR

MANÔMETROINCLINADO

0,01 DE PRECISÃO NACOLUNA DE ÁGUA




6 PROJETO MECÂNICO

Figura 6-27: Capacidade de Arrefecimento em Ambientes Elevados

Figura 6-28: Ventilação para um Sistema de Arrefecimento com Trocador de Calor

100%

40°CA

B

TEMPERATURAAM

BIENTE

TEM P.MAX.

POSSÍVEL PONTO DE OPERAÇÃO @ 0,00POL. DE COLUNA DE ÁGUA, TEMPERATURA

ELEVADA E POTÊNCIA REDUZIDA

0 ,0 0 P O L. D E C O LU N A D E Á G U A

0 ,2 5 P O L. D E C O LU N A D E ÁG U A

0 ,5 0 P O L. D E C O LU N A D E ÁG U ACLASSIFICAÇÃOSTANDARD @ 40º C E0,50 POL. DE COLUNA

DE ÁGUA 0 .7 5 P O L. D E C O LU N A D E Á G U A

PORCENTAGEM DA POTÊNCIA NOMINAL

VENTOS DOMINANTES

VENTILADOR DECIRCULAÇÃO DE AR

AMORTECEDORDO AR DE ENTRADA

AR

QUENTE

TROCADOR DE CALOR MONTADO NO MOTOR





Exemplo de Cálculo do Fluxo de Ar de Ventilação

A Folha de Especificações do grupo gerador recomendadoindica que o calor irradiado para a sala pelo grupo gerador(motor e gerador) é de 4.100 BTU/min. O silencioso e cercade 10 pés do tubo de escape com diâmetro de 5 polegadastambém estão localizados na sala do gerador. Calcule ofluxo de ar necessário para limitar a elevação da temperatura

do ar em 30º F.1. Some todas as fontes de entrada de calor para a

sala. A Tabela 6-5 indica que a perda de calor pelotubo de escape de 5 polegadas é de 132 BTU/minpor pé de tubo e 2.500 BTU/min pelo silencioso.Some as entradas de calor para a sala como segue:

Calor irradiado pelo grupo gerador 4.100Calor pelo tubo de escape - 10 x 132 1.320Calor pelo silencioso 2.500Total do calor para a sala do gerador(BTU/Min) 7.920

2. O fluxo de ar necessário para dissipar o calor irradiadoda sala é proporcional ao calor total de entradadividido pela elevação permitida da temperatura do

ar da sala. (Consulte Ventilação anteriormente nestaseção):

Suprimento de Combustível

Suprimento de Combustível DieselOs grupos geradores acionados por motores diesegeralmente são projetados para funcionar com combustívediesel ASTM D975 No. 2. Para operação em curtoperíodos, outros combustíveis podem ser adequados desdeque satisfaçam às características físicas e de qualidadedescritas na Tabela 6-6. Consulte o fabricante do motosobre o uso de outros combustíveis.

Deve-se tomar cuidado na aquisição do combustível e noabastecimento dos tanques para evitar a entrada de sujeirae umidade no sistema do combustível diesel. A sujeiraentupirá os injetores e provocará um desgaste aceleradoem componentes usinados do sistema de combustível. Aumidade pode causar corrosão e falhas prematuras dessecomponentes.

1,5 (38) 47 (162) 297 (313)

2 (51) 57 (197) 490 (525)

2,5 (64) 70 (242) 785 (828)

3 (76) 84 (291) 1.100 (1.160)3,5 (98) 96 (332) 1.408 (1.485)

4 (102) 108 (374) 1.767 (1.864)

5 (127) 132 (457) 2.500 (2.638)

6 (152) 156 (540) 3.550 (3.745)

8 (203) 200 (692) 5.467 (5.768)

10 (254) 249 (862) 8.500 (8.968)

12 (305) 293 (1.014) 10.083 (10.638)

Tabela 6-5. Perdas de Calor a partir de Tubos de Escape e Silenciosos Não Isolados

DIÂMETRO DO TUBOEM POLEGADAS (mm)

CALOR DO TUBOEM BTU/MIN-PÉ (kJ/Min-Metro)

CALOR DO SILENCIOSOEM BTU/MIN (kJ/Min)




6 PROJETO MECÂNICO

Dependendo de sua classificação standby, os gruposgeradores a diesel consomem cerca de 0,26 litros/hr porkW nominal (0,07 gal/hr por kW nominal) de combustívelsob carga plena. Por exemplo, um grupo gerador standbyde 1000 kW consome cerca de 260 litros/hr (70 gal/hr) decombustível. O tanque principal de combustível de um grupogerador diesel pode ser um tanque sob a base (montadosob o skid do grupo gerador), ou um tanque de combustívelremoto. Se o tanque principal de combustível estiver emlocal distante do grupo gerador, pode ser necessário umtanque intermediário (diário) para alimentar o grupo gerador.Existem diferenças consideráveis de capacidade de motorentre fornecedores, de modo que o projeto do sistema decombustível deve ser revisto para o grupo gerador específicoinstalado em um local.

A principal vantagem dos tanques de combustível sob abase é que o sistema pode ser projetado e montado nafábrica para minimizar o trabalho no local. Entretanto, osmesmos podem não ser uma escolha prática (ou possível)

com base nos requisitos de capacidade do tanque princde combustível e nas restrições das normas, bem cona facilidade de acesso para o reabastecimento do tanqAo escolher um tanque de combustível sob a base, leem conta que o sistema de controle do grupo geradooutros pontos de manutenção podem ser elevados a ualtura que não seja prática. Isto poderá exigir outestruturas na instalação para permitir serviços convenienou para atender aos requisitos de operação.

Devido às limitações das bombas mecânicas combustível na maioria dos motores, muitas instalaçque requerem tanques de combustível remotos (principtambém requerem de tanques intermediários (diáriostanque principal pode estar acima ou abaixo do grgerador e tais instalações precisarão de projetos de tanqintermediários e sistemas de controle de combustligeiramente diferentes.

As Figuras 6-29 e 6-30 ilustram sistemas típicossuprimento de combustível diesel.





PROPRIEDADE ESPECIFICAÇÕES DESCRIÇÃO GERAL

Tabela 6-6. Especificações de Combustíveis Diesel

Viscosidade(ASTM D445)

Número de Cetano(ASTM D613)

Teor de Enxofre(ASTM D129 ou 1552)

Enxofre Ativo(ASTM D130)

Água e Sedimentos(ASTM D1796)

Resíduos de Carbono(Ramsbottom, ASTMD254 ou Conradson,ASTM D189)

Densidade(ASTM D287)

Ponto de Nevoa(ASTM D97)

Cinzas (ASTM D482)

Destilação(ASTM D86)

Número de Acidez

(ASTM D664)

Lubricidade

1,3-1,5 centistokes (mm/seg)a 40º C (104º F)

40 acima do mínimo 0º C (32º F)45 abaixo do mínimo 0º C (32º F)

Não exceder a 0,5% em massa(ver nota)

Não exceder à classificação Nº 2 decorrosão de tira de cobre após trêshoras a 50º C (122º F)

Não exceder a 0,05% em volume

Não exceder a 0,35% em massa em10% de volume em resíduos

0,816-0,876 g/cc em 15º C(graus 42-30 de gravidade API em

60º F)

6º C (10º F) abaixo da menortemperatura ambiente em que seespera que o combustível seja utilizado.

Não exceder a 0,02% em massa(0,05% com mistura de óleolubrificante)

A curva de destilação deve ser suavee contínua.

Não exceder a 0,1 mg KOH por 100 ml

3100 gr ou mais conforme medida peloteste BOCLE de riscos do Exercito dosEUA ou Diâmetro da Marca de Desgaste(WSD) menor que 0,45 mm a 60º C(WSD menor que 0,38 mm a 25º C)conforme medida pelo método HFRR.

O sistema de injeção funciona com maior eficiência quando o combustívelpossui o “corpo” ou viscosidade apropriada. Os combustíveis que atendamaos requisitos de combustível 1D ou 2D da ASTM são satisfatórios para ossistemas de combustível da Cummins.

O número de cetanos é uma medida das características de partida eaquecimento de um combustível. Em climas frios ou em serviço prolongadocom baixas cargas, um número mais alto de cetanos é desejável.

Os combustíveis diesel contém quantidades variáveis de compostos deenxofre que aumentam a acidez do óleo. Um método prático de neutralizara acidez alta devida ao alto teor de enxofre é o de trocar o óleo com maiorfreqüência ou utilizar um óleo com TBN mais alto (TBN = 10 a 20) ou ambos.

O uso de combustível com alto teor de enxofre (acima de 0,5 porcento emmassa) resultará na formação de sulfatos no gás de escape sob condiçõescontínuas de carga alta. O combustível com alto teor de enxofre tambémencurta a vida de certos componentes no sistema de escape, inclusive ocatalisador de oxidação.

Alguns compostos de enxofre no combustível são ativamente corrosivos.Os combustíveis com uma classificação de corrosão três ou acima podecausar problemas de corrosão.

A quantidade de água e de detritos sólidos no combustível geralmente éclassificada como água e sedimentos. É uma boa prática filtrar o combustível

enquanto o mesmo está sendo colocado no tanque de combustível. Maisvapor de água se condensa em tanques parcialmente cheios devido aorespiro do tanque causado pelas mudanças de temperatura. Os elementosde filtragem, as telas nas bombas de combustível, e as conexões deentrada do combustível nos injetores, devem ser limpos ou substituídossempre que se tornarem sujos. Estas telas e filtros, ao executarem suafunção pretendida, ficarão entupidos quando se utiliza um combustível debaixa qualidade ou sujo e necessitarão de substituição maisfreqüentemente.

A tendência de um combustível diesel para formar depósitos de carbonoem um motor pode ser estimada determinando-se o resíduo de carbonoRamsbottom ou Conradson do combustível após 90 porcento do combustívelhaver evaporado.

A gravidade é uma indicação do teor de energia de alta densidade docombustível. Um combustível com uma alta densidade (menor gravidade

API) contém mais BTUs por galão do que um combustível com uma baixadensidade (maior gravidade API). Sob condições iguais de funcionamento,um combustível de maior densidade proporcionará um menor consumo decombustível do que um combustível com menor densidade.

O ponto de nevoa do combustível é a temperatura em que os cristais decera de parafina começam a aparecer. Os cristais podem ser detectadospor uma nebulosidade do combustível. Estes cristais podem causar oentupimento de um filtro.

A pequena quantidade de partículas metálicas não inflamáveis encontradaem quase todos os produtos de petróleo é comumente chamada de cinzas.

Pelo menos 90% do combustível deve evaporar com menos de 360º C(680º F). Todo o combustível deve evaporar a menos de 385º C (725º F).

O uso de combustíveis com números de acidez mais altos pode conduzir

a níveis de desgaste maiores que os desejáveis. O número de acidez totalestá localizado na ASTM D664.

Lubricidade é a facilidade de um líquido para proporcionar lubrificaçãohidrodinâmica ou periférica para evitar o desgaste entre as peças móveis.

NOTA: As regulamentações federais ou locais podem exigir um menor teor de enxofre do que o recomendado nesta tabela. Consulte todas asregulamentações de aplicação antes de selecionar um combustível para uma dada aplicação de motor.




6 PROJETO MECÂNICO

F i g

u r a

6 - 2 9 : S i s t e m a T í p i c o d e S u p r i m e

n t o d e C o m b u s t í v e l - T a n q u e d e S u p r

i m e n t o A c i m a d o G r u p o G e r a d o r





F i g u

r a

6 - 3 0 : S i s t e m a T í p i c o d e S u p r i m e n t o d e C o m b u s t í v e l - T a n q u e d e S u p r i m

e n t o A b a i x o d o G r u p o G e r a d o r

T a m p a s d o s T u b o s d e

E n c h i m e n t o e

d e R e s p i r o c o m T e l a ( E x t e r n a )

C o n j u n t o d a B ó i a

, B o m b a ,

V á l v u l a S o l e n ó i d e

e T e l a d e

C o m b u s t í v e l d e M

a l h a 1 2 0

N í v e l d e

C o m b u s t í v e l

T A N Q U E

D I Á R I O

A P R O V A D O

M a n g u e i r

a s F l e x í v e i s d e

C o m b u s t í v e l A p r o v a d a s

T u b u l a ç ã o d

e S u p r i m e n t o

( F e r r o

P r e t o )

T u b u l a ç ã o d e R e t o

r n o

( F e r r o P r e t o )

T A N Q U E D E S U P R I M E N T O D

E

C O M B U S T Í V E L

A C o n s t r u ç ã o , L o c a l i z a ç ã o ,

I n s t a l a ç ã o , V e n t i l a ç ã o , T u b u l a ç

ã o ,

C o n t e n ç ã o e I n s p e ç ã o d e

V a z a m e n t o s D e v e m A

t e n d e r T o

d a s

a s N o r m a s A p l i c á v e i s

B o m b a A u x i l i a r S e N e c e s s á r i a

5 % d e E s p a ç o p a r a E x p a n s ã o ( M í n i m o )

N o t a : O t a n q u e d e s u

p r i m e n t o d e c o m b u s t í v e l , o t a n q u e

d i á r i o o u o u t r o

r e s e r v a t ó r i o d e v e m s

e r d i s p o s t o s d e m o d o q u e o n í v e l m

a i s a l t o d e

c o m b u s t í v e l n ã o e x c e d a a a l t u r a m á x i m a a c i m a d o s i n j e t o r e s d e c o m b u s t í v e l

e s p e c i f i c a d o s p a r a o

m o t o r . O n í v e l m a i s b a i x o n ã o d e v e

s e r i n f e r i o r a a l t u r a

d e e l e v a ç ã o e s p e c i f i c

a d a p a r a a b o m b a d e e l e v a ç ã o d e c o m b u s t í v e l d o m o t o r .

E m a p l i c a ç õ e s d e " p a

r t i d a c r í t i c a " , o n í v e l m a i s b a i x o n ã o

d e v e s e r i n f e r i o r a 6

p o l e g a d a s ( 1 5 0 m m )

a c i m a d a e n t r a d a d a b o m b a d e c o m

b u s t í v e l d o m o t o r

p a r a g a r a n t i r q u e n ã o h a j a a r n a l i n h a d e c o m b u s t í v e l d u

r a n t e a p a r t i d a .

D e v e m s e r i n s t a l a d o s r e c u r s o s p a r a d r e n a r o u b o m b e a r á g u a e s e d i m e n t o s

a c u m u l a d o s n a s p a r t

e s m a i s b a i x a s n o s t a n q u e s d e s u p r i m e n t o e n o s

t a n q u e s d i á r i o s .

T u b u l a ç ã o d e E x t r a v a s a m e n t o

-

T u b o U m D

i â m e t r o M a i o r

Q u e o d e S u p r i m e n t o




6 PROJETO MECÂNICO

Deve-se considerar os seguintes aspectos no projeto einstalação de qualquer sistema de suprimento de combustíveldiesel:

• A capacidade, construção, localização, instalação,ventilação, tubulação, testes e inspeção do tanque desuprimento de combustível devem atender todas asnormas aplicáveis e suas interpretações locais15. Asnormas locais sobre o meio ambiente geralmenteexigem um depósito secundário (chamado de “tanquede ruptura”, “dique” ou “represa”) para evitar que umvazamento de combustível penetre no solo ou no sistemade esgotos. A área de contenção do depósito secundárionormalmente inclui recursos para detectar e soar umalarme em caso de vazamento no tanque principal.

• A escolha do local deverá levar em conta a facilidade deacesso para reabastecimento e se as l inhas desuprimento deverão ser aquecidas (em climas frios).

• O tanque de suprimento de combustível deve armazenarcombustível suficiente para operar o grupo geradordurante o número previsto de horas16 semreabastecimento. Os cálculos de dimensionamento do

tanque poderão basear-se nas taxas de consumo horáriode combustível, mais com o fato de que a operação degrupos geradores sob carga plena é raro. Outrasconsiderações sobre o dimensionamento do tanqueincluem a duração esperada das quedas de energia emrelação à disponibilidade de entrega de combustível e avida útil do combustível armazenado, que varia de 1-1/2a 2 anos, quando corretamente armazenado.

• Os tanques de suprimento de combustível devem seradequadamente ventilados para evitar a pressurização.Os requisitos de ventilação em um tanque, tanto emaplicações prime quanto de emergência, dependem dasnormas locais e de suas interpretações. Os tanquestambém devem ter recursos para a drenagem manual

ou a remoção de água e sedimentos e um espaço paradilatação do combustível aquecido de pelo menos 5%para evitar transbordamento.

• A bomba de elevação de combustível, a bomba detransferência do tanque diário ou a sede da bóia devemestar protegidos contra detritos do tanque de suprimentopor um pré-filtro ou uma cuba de sedimentação comelemento de trama de 100 a 120.

• Para os sistemas de energia de emergência, as normaspodem não permitir que o suprimento de combustívelseja usado para qualquer outra finalidade, ou podemespecificar um nível mínimo para outros equipamentosque garanta o suprimento de combustível para uso daenergia de emergência.

15 NOTA SOBRE O CÓDIGO AMERICANO: Na América do Norte, ospadrões Nº 30 e Nº 37 da NFPA, são típicos.

16 NOTA SOBRE O CÓDIGO AMERICANO: A NFPA110 define o númerode horas de funcionamento exigidas como a Classe de uma instalação.Os requisitos típicos são de 2 horas para as saídas de emergência doedifício, e de 8 horas de duração para a maioria das quedas de energia.

• A classificação Nº 2 de Cetanos para o aquecimentoóleo não é alta o suficiente para a partida de motdiesel em climas frios. Conseqüentemente, podemexigidos tanques de suprimento independentes psistemas de energia de emergência e de aquecimede edifícios.

• Devem ser fornecidas linhas separadas de retornocombustível para o tanque diário ou para o tanque

suprimento para cada grupo gerador em uma instalade múltiplos grupos para evitar a pressurização linhas de retorno dos grupos em marcha lenta. Adisso, uma linha de retorno do combustível não dincluir um dispositivo de corte. Podem ocorrer danomotor se o motor funcionar com a linha cortada.

• Um tanque diário é necessário sempre que a fricçãotubo e/ou a elevação do tanque de suprimento, abda entrada da bomba de combustível ou acima injetores de combustível, possam causar uma entexcessiva de combustível ou uma restrição excesao retorno do combustível. Existem alguns modelosgrupos geradores com um tanque diário integradoum tanque diário sob a base e montado no chassi.

NOTA: Quando grupos geradores são conectados em paraou devem satisfazer requisitos de partida rápida paplicações de emergência, é necessário que o tanquecombustível, ou reservatório, esteja localizado de modo qumenor nível possível do combustível não fique a menos150 mm (6 pol) acima da entrada da bomba de combustíIsto evitará o acumulo de ar na linha de combustível enquao grupo não estiver funcionando, eliminando o período duraa partida quando o ar terá que ser purgado. Em alguns modexistem opções para eliminar esta necessidade.

• Os limites de temperatura do combustível no tandiário podem ser excedidos em algumas aplicaçquando o combustível aquecido do motor retorna

tanque diário. À medida que a temperaturacombustível aumenta, a densidade e a lubricidadecombustível diminuem, reduzindo a saída de potêmáxima e a lubrificação das peças em contato cocombustível, como bombas e injetores. Uma soluçãa instalação de um tubo para o retorno do combusdiretamente para o tanque de suprimento em vezretorno para o tanque diário. Outros projetos podem eum arrefecedor do combustível para reduzir a temperado combustível de retorno a um nível seguro paretorno ao tanque diário. Consulte o fabricante do mpara mais informações sobre o motor utilizado eexigências de retorno do combustível17.

17 Em geral, os motores Cummins podem ser instalados cocombustível de retorno conectado no tanque diário. A localizaçãlinha de retorno varia com o motor fornecido.





• A capacidade da bomba de transferência decombustível do tanque diário e a tubulação desuprimento devem ser dimensionadas com base nofluxo máximo de combustível indicado na Folha deEspecificações do grupo gerador recomendado.

• Use a Tabela 6-6 como referência para a escolha docombustível diesel e obter o melhor desempenho.

•

Todos os sistemas de combustível devem possuirprovisões para a contenção do combustível em casode vazamento de um tanque e também para situaçõesem que o mesmo for abastecido em excesso.

• Considere os meios para abastecer manualmente ostanques para o caso de o sistema de abastecimentoautomático do tanque falhar.

• A bomba de alimentação a partir do tanque principalpode ser do tipo duplex para melhorar a confiabilidadedo sistema.

• As normas de combate a incêndio podem incluirrequisitos específicos para o grupo gerador, como ummeio de impedir o fluxo do combustível para a sala do

grupo gerador em caso de incêndio e os meios pararetornar o combustível ao tanque principal se ocorrerum incêndio na sala do grupo gerador.

Tubulação do Combustível Diesel

• As linhas do combustível diesel devem serconstruídas em tubo de ferro preto. Os tubos econexões de ferro fundido ou de alumínio não devemser utilizados por serem porosos e podem permitiro vazamento do combustível. As linhas, conexõese tanques de combustível galvanizados não devemser utilizados porque a camada de galvanização é

atacada pelo ácido sulfúrico que se forma quando oenxofre no combustível reage com a condensaçãono tanque, resultando em detritos que podemobstruir bombas e filtros de combustível. As linhasde cobre não devem ser utilizadas porque ocombustível polimeriza (torna-se espesso) no tubode cobre durante longos períodos de inatividade epode obstruir os injetores de combustível. Alémdisso, as linhas de cobre são menos resistentesque o ferro preto e, portanto, mais propensas adanos.

Nota: Nunca ue linhas, conexões ou tanques de combustível

galvanizados ou de cobre. A condensação no tanque e nas linhas reage com o enxofre no combustível diesel e produz ácido sulfúrico. A estrutura molecular das linhas ou tanques de cobre ou galvanizados reage com o ácido e contamina o combustível.

• Para as conexões do motor devem ser utilizadasmangueiras flexíveis certificadas para absorver omovimento e a vibração do grupo gerador.

• A tubulação do tanque diário para o motor deve estasempre inclinada para baixo desde o tanque até omotor, sem voltas para cima que possam permitir aentrada de ar no sistema.

• A tubulação do sistema de combustível deve seapoiada corretamente para evitar quebras por vibraçãoEla não deve ficar próxima a tubos de aquecimento

fiação elétrica ou componentes do sistema de escapedo motor. O projeto do sistema da tubulação deveincluir válvulas em locais apropriados para permitir oisolamento dos componentes do sistema para reparossem a necessidade de se drenar todo o sistema.

• Os sistemas de tubulações devem ser inspecionadoregularmente quanto a vazamentos e condiçõegerais. O sistema da tubulação deve ser escorvadoantes do funcionamento do motor para remover asujeira e outras impurezas que possam danificá-lo. Ouso de conexões em “T” em vez de cotovelos permiteuma limpeza mais fácil do sistema da tubulação.

• Os dados do fabricante do motor indicam as restriçõe

máximas de entrada e de retorno do combustível, ofluxo máximo, a alimentação e o retorno, e o consumode combustível. A Tabela 6-7 mostra os tamanhomínimos de mangueiras e tubos para as conexõescom o tanque de suprimento ou com o tanque diárioquando se encontram a uma distância de 15 metro(50 pés) do grupo e aproximadamente na mesmaaltura.

O tamanho das mangueiras e tubos deve basear-se no fluxomáximo de combustível e não no consumo. É altamenterecomendado que as restrições à entrada e ao retorno sejamverificadas antes que o grupo gerador seja colocado em

serviço.

Menos que 80 (303) 10 ½ 1581-100 (304-378) 10 ½ 15101-160 (379-604) 12 ¾ 20161-230 (605-869) 12 ¾ 20231-310 (870-1170) 16 1 25311-410 (1171-1550) 20 1-1/4 32411-610 (1550-2309) 24 1-1/2 40611-920 (2309-3480) 24 1-1/2 40

* Especificação de tamanho dos fornecedores de mangueirasgenéricas de combustível.

Tabela 6-7. Comprimento Equivalente dos DiâmetrosMínimos de Mangueiras e Tubos de Combustível,

Até 15 Metros (50 Pés).

Taxa de FluxoMáximo de

Combustívelem L/hr (GPH)

Nº daMangueira

Flexível*

Tamanhodo TuboNPS (pol)

Tamanhodo TuboDN (mm)




6 PROJETO MECÂNICO

Tanques de Combustível Sob a Base

Quando um grupo gerador é montado sobre um tanque decombustível sob a base, os isoladores de vibração devemser instalados entre o grupo gerador e o tanque decombustível. O tanque de combustível deve ser capaz desuportar o peso do grupo e resistir às cargas dinâmicas. Otanque deve ser montado de modo que haja um espaço de

ar entre a base do tanque e o piso para reduzir a corrosãoe permitir inspeções visuais quanto a vazamentos.

Tanques Diários

Quando uma aplicação requer um tanque diáriointermediário, este geralmente é dimensionado para umperíodo de funcionamento de aproximadamente 2 horas como grupo gerador sob carga plena. (Sujeito às limitaçõesdas normas para o combustível na sala do grupo gerador.)Um único tanque diário pode alimentar vários gruposgeradores, porém é preferível que haja um tanque diáriopara cada grupo gerador, localizado tão perto quantopossível do mesmo. Posicione o tanque para permitir seu

abastecimento manual, se necessário.A altura do tanque diário deve ser suficiente para estabeleceruma coluna positiva com a bomba de combustível do motor.(Nível mínimo no tanque não inferior a 150 mm (6 pol) acimada entrada de combustível do motor.) A altura máxima docombustível no tanque diário não deve ser suficiente paraestabelecer uma coluna positiva com as linhas de retornodo combustível no motor.

A localização da linha de retorno do combustível no tanquediário é diferente dependendo do tipo de motor utilizado.Alguns motores requerem que o combustível seja retornadoacima do nível máximo do tanque; outros requerem que ocombustível seja retornado para o tanque na base (ou abaixodo nível mínimo do tanque). O fabricante do motor forneceestas especificações.

Os recursos importantes, requeridos ou desejados, dostanques diários incluem:

• Tanque de ruptura ou lago. (Opcional, porém exigidopor lei em muitas regiões.)

• Bóia utilizada no abastecimento do tanque paracontrolar: uma válvula solenóide, se o tambor deabastecimento estiver acima do tanque diário, ou umabomba, se o tambor de abastecimento estiver abaixo

do tanque diário.• Tubo de ventilação, de mesmo diâmetro que o de

abastecimento, roteado para o ponto mais alto dosistema.

• Válvula de dreno.• Medidor do nível ou visor de vidro.• Alarme de nível baixo (opcional).• Bóia de nível alto para controlar: o solenóide, s

tambor de abastecimento estiver acima do tanqdiário, ou o controle da bomba, se o tamborabastecimento estiver abaixo do tanque diário.

• Refluxo para o tambor de abastecimento caso eesteja abaixo do tanque diário.

Leis e padrões locais, bem como normas federfreqüentemente controlam a construção de tanques diársendo, portanto, essencial consultar as autoridades loc

Alimentação de Combustível Gasoso

Consulte a Seção 2 deste manual para informações soas vantagens e desvantagens gerais dos sistemascombustível gasoso em relação a outras alternativas.

Os grupos geradores acionados por combustível gas(também chamados de “grupos geradores com ignição

centelha”) podem utilizar gás natural ou gás propano líqu(PL), ou ambos. Sistemas de duplo combustível, com natural como combustível principal e propano como resepodem ser utilizados em áreas propensas a abalos sísmie onde ocorram eventos naturais que possam interromo sistema de gás da concessionária pública.

Independentemente do combustível utilizado, os principfatores para o sucesso da instalação e operação de sistema de combustível gasoso são:

• O gás fornecido ao grupo gerador deve ser de qualidaceitável, no mínimo.

• O suprimento de gás deve ter pressão suficiente. Dese certificar de que o suprimento de gás no grgerador , e não apenas na fonte, tenha pressão corpara seu funcionamento. A pressão especificada destar disponível enquanto o grupo gerador é operasob plena carga.

• O gás deve ser suprido ao grupo gerador em volusuficiente para operar o grupo gerador. Normalmeisto depende do diâmetro da linha de combustível deve ser largo o suficiente para transportar o volunecessário de combustível. Para sistemas que utilizcombustível PL, o tamanho e a temperatura do tande combustível também afetam este requisito.

O não atendimento dos requisitos mínimos do grupo geranestas áreas resultará na impossibilidade de funcionamedo grupo gerador, ou na impossibilidade de suportar a canominal, ou ainda em fraco desempenho de transiente





Qualidade do Combustível Gasoso

Os combustíveis gasosos são na verdade uma mistura devários gases hidrocarbonetos diferentes como metano,etano, propano e butano, outros elementos gasosos comooxigênio e nitrogênio, água vaporizada, várioscontaminantes, alguns dos quais são potencialmentedanosos ao motor ao longo do tempo. A qualidade do

combustível é uma função da quantidade de energia porunidade de volume do combustível e da quantidade decontaminantes no combustível.

Teor Energético: Uma das características mais importantesdos combustíveis gasosos utilizados em um grupo geradoré o valor calorífico do combustível. O valor calorífico de umcombustível indica a quantidade de energia existearmazenada em um volume específico do combustível. Ocombustível gasoso possui um baixo valor calorífico (BVC)e um alto valor calorífico (AVC). O baixo valor calorífico é ocalor disponível para o funcionamento do motor após a águano combustível ter sido vaporizada. Se o baixo valor calorífico

de um combustível for muito baixo, mesmo que o motorreceba um volume suficiente de combustível, o motor nãoserá capaz de manter plena potência de saída, porque nãofoi disponibilizada a energia suficiente ao mesmo para serconvertida em energia mecânica. Se o BVC for inferior a905 BTU/pé3 o motor não poderá produzir a potência nominalem condições de temperatura ambiente padrão.

Se o combustível tiver um teor energético superior a1000 BTU/pé3, os requisitos reais de fluxo em pés3 /minserão menores e os requisitos de pressão cairão levemente.Inversamente, se o combustível tiver um teor energéticoinferior a 1000 BTU/pé3, os requisitos reais de fluxo em

pés3

/min serão maiores e será necessária uma maiorpressão mínima de alimentação para atingir o desempenhoindicado para qualquer grupo gerador. Cada motor poderáter características de desempenho ligeiramente diferentescom base no tipo de combustível fornecido, devido àsdiferenças na taxa de compressão do motor e se o motor énaturalmente aspirado ou turbocomprimido.

Gás Natural Canalizado: O combustível mais comum paragrupos geradores é chamado de “gás natural canalizado”.Nos Estados Unidos, o “gás natural canalizado seco” possuiqualidades específicas, com base nas normas federais.Em outros países, o gás canalizado pode variar em teor e,portanto, as características do combustível devem serverificadas antes de seu uso em um grupo gerador. NosEstados Unidos, o gás canalizado é uma mistura composta

de aproximadamente 98% de metano e etano, com osoutros 2% formados por hidrocarbonetos como propano ebutano, nitrogênio, dióxido de carbono e vapor de água“Seco” significa isento de hidrocarbonetos líquidos como gasolina, porém NÃO isento de vapor de água. Geralmento gás canalizado SECO possui um BVC de 936 BTU/pé3

um AVC de 1.038 BTU/pé3.

Gás de Campo: A composição do “gás natural de campovaria consideravelmente entre regiões e entre continentesÉ necessária uma analise cuidadosa antes de se utilizar ogás natural de campo em um motor. O gás natural de campopode conter gases hidrocarbonetos “mais pesados” comopentano, hexano e heptano, que podem exigir uma reduçãoda potência de saída do motor. Outros contaminantescomo enxofre, também podem estar presentes nocombustível. Um gás de campo típico pode ter um BVC d1.203 BTU/pé3 e um AVC de 1.325 BTU/pé3.

Propano (GLP): O propano encontra-se disponível em doigraus, comercial e trabalhos especiais. O propano comercia

é utilizado onde a alta volatilidade é uma exigência. Nemtodos os motores de ignição por centelha funcionam deforma aceitável com este combustível devido à suavolatilidade. O propano para trabalhos especiais (tambémchamado de HD5) é uma mistura de 95% de propano eoutros gases, como o butano, que permite um melhodesempenho do motor devido à redução de pré-ignição pelvolatilidade reduzida. O gás combustível propano partrabalhos especiais que atende à especificação D-1835 dASTM D 1835 sobre propano para trabalhos especiai(equivalente ao propano HD5 do Padrão 2140 daAssociação dos Produtores de Gás) é adequado para amaioria dos motores. O propano possui um BVC de cerc

de 2.353 BTU/pé3 e um AVC de 2.557 BTU/pé3. O maiovalor calorífico do combustível requer a mistura de volumediferentes de ar no sistema de combustível para o propanoversus as aplicações de gás natural, de modo que osmotores para duplo combustível possuem essencialmentduas disposições de combustível para esta finalidade.

Contaminantes: Os contaminantes mais prejudiciais emcombustíveis gasosos são o vapor de água e o enxofre.

O vapor de água é prejudicial a um motor porque podecausar uma queima descontrolada, pré-ignição ou outroefeitos que podem danificar o motor. O vapor ou as gotado líquido devem ser removidas do combustível antes de

entrar no motor através de um “filtro seco” que é montado




6 PROJETO MECÂNICO

no sistema de combustível antes do regulador principal depressão do combustível. O ponto de orvalho do gáscombustível deve ser pelo menos 11º C (20º F) menor quea temperatura ambiente mínima no local da instalação.

O enxofre e os sulfetos de hidrogênio causarão corrosão esérios danos a um motor em um período relativamente curto.Motores diferentes apresentam níveis diferentes de

tolerância à contaminação por enxofre e alguns motoressimplesmente não funcionam com um combustível quecontenha um teor significativo de enxofre. Consulte ofabricante do motor para aprovação de motores específicoscom combustíveis específicos. Os efeitos do enxofre nocombustível podem ser compensados em parte pelo usode óleos lubrificantes para gás natural com alto teor decinzas. Em geral, os motores não devem ser operados comcombustíveis que contenham mais de 10 partes por milhão(ppm).

Alguns combustíveis, como aqueles derivados de aplicaçõesde aterros, podem ter um teor útil de energia química, porém

níveis muito altos de enxofre (>24 ppm). Estes níveis sãofreqüentemente chamados de “gás ácido”. Se o teor deenxofre de tal combustível for eliminado, o mesmo poderáser utilizado como um combustível para muitos motores,desde que apresente valor calorífico suficiente em BTU.

Análise do Combustível: O fornecedor do combustívelgasoso pode fornecer uma análise de combustível quedescreva a composição química do combustível a serfornecido. Esta análise de combustível pode ser utilizadapara se certificar de que o combustível seja adequado parauso em motores específicos propostos para uma aplicaçãoespecífica, e também para certificar-se de que o teor deBTU do combustível seja suficiente para fornecer a saídanecessária em kW da máquina. Os fornecedores de gáspodem modificar a composição do gás natural canalizadosem aviso, de modo que não existe uma garantia de longoprazo do desempenho, porém o processo de avaliação docombustível pode ser descrito resumidamente como:

• Relacione a porcentagem de cada gás na composiçãodo combustível.

• Calcule a porcentagem do total do combustível que éinflamável. A porcentagem da porção inflamável docombustível é igual a 100% menos as porcentagensdos componentes inertes. Os componentes inertesincluem oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água.

• Calcule a porcentagem de cada componenteinflamável do combustível.

• Verifique a aceitabilidade do combustível segundo aporcentagem de cada elemento inflamável versus asrecomendações do fabricante do motor.

18 Consulte o fabricante do motor ou do grupo gerador quantofatores de redução de potencia devidos à temperatura/altitude.

Por exemplo, para uma análise de gás de:90% Metano6% Etano2% Hidrogênio1% Pentano Normal1% Nitrogênio

– Porcentagem total de elementos inertes = 1% – Total inflamável =100%-1% = 99%. – % Metano = 90%/99% = 91%. – % Etano = 6%/99% = 6.1%. – % Hidrogênio = 2%/99% = 2%. – % Pentano Normal = 1%/99% = 1%.

Consulte a Tabela 6-8 para uma listagem típica Inflamáveis Máximos Permitidos em grugeradores a gás da Cummins. Note que neexemplo, o combustível será aceitável para motor com baixa taxa de compressão (geralmeem torno de 8,5:1), porém não para um motor c

uma taxa de compressão mais elevada. Um mocom taxa de compressão mais elevada, trequisitos mais rigorosos de composiçãocombustível, porém poderá funcionar de msatisfatório reduzindo-se sua potência de saConsulte o fabricante do motor.

• Verifique a classificação do grupo gerador com bno uso do combustível proposto.

O teor total de BTU do combustível determinarclassificação do grupo gerador para um combustível de udeterminada composição. Se qualquer componentecombustível tiver um valor específico maior que o permit

a redução da potência será necessária. Consultfabricante do motor quanto aos requisitos do combustívas instruções para a redução da potência.

Note que a redução de potência devida ao combustíveredução de potência devida à altitude/temperatura18 não somadas. Apenas o valor máximo da redução de potêndevida ao combustível ou da redução de potência devidaltitude/temperatura deverá ser aplicado.

Os motores turbocomprimidos possuem requisitos únide composição do combustível devido às pressões melevadas nos cilindros. Para evitar problemas com pignição ou detonação, a redução da potência de saída snecessária se o teor de propano e/ou iso-butano exceas porcentagens na Tabela 6-9.





Taxa de Compressão de 8,5:1 Taxa de Compressão de 10,5:1

Metano (C1) 100 100

Etano (C2) 100 100

Propano (C3) 10 2

ISO-Butano (IC4) 7 0.2

Hidrogênio (H2) 7 traço

Butano Normal (NC4) 3 0,2

ISO-Pentano (IC5) 3 0,2Pentano Normal (NC

5) 1 0,1

Hexano (C6) 1 0,1

Heptano (C7) 1 0,1

Tabela 6-8. Porcentagens Máximas Permitidas para Inflamáveis no Combustível do Motor

Taxa de Compressão de 8,5:1 Taxa de Compressão de 10,5:1

Metano NA NAEtano NA NAPropano 5% *Iso-butano 2% *

* Motores turbocomprimidos com taxa de compressão elevada não podem consumir qualquerpropano ou iso-butano.

Tabela 6-9. Porcentagens Máximas Permitas de Constituintes de Gases Antes do Despotenciamento de MotoresTurbocomprimidos

Projeto do Sistema de Combustível do GrupoGerador

A Figura 6-31 ilustra os componentes típicos de uma linhade gás de um sistema duplo de combustível (gás natural eGLP) com transferência automática. Os sistemas simplesde combustível (gás natural ou GLP) utilizam as partesindicadas dos componentes do desenho. A figura não

mostra o vaporizador de GLP fornecido com os gruposgeradores da Cummins Power Generation, equipados parao uso de combustível líquido ou GLP (montado apenas emmotores de grupos geradores externos). Os reguladoresda pressão de serviço, os filtros de gás seco e as válvulasde corte manual geralmente são fornecidos pelo instalador,mas são fornecidos como assessórios pela Cummins PowerGeneration.

Projeto do Sistema de Combustível do Local

Deve-se considerar o seguinte na instalação de um sistemade combustível de gás natural e/ou GLP:

• No projeto do sistema de suprimento de combustívela gás, os materiais, componentes, fabricação,montagem, instalação, testes, inspeção, operação emanutenção devem atender todas as normasaplicaveis19.

19 Na América do Norte, Os Padrões Nºs 30, 37, 54 e 58 da NFPA sãotípicos.

• O arranjo e o dimensionamento da tubulação de gádevem ser adequados para o manuseio do volume degás requerido pelo grupo gerador e todos os outroequipamentos, as como caldeiras de aquecimento doedifício, alimentados pela mesma fonte. O fluxo dogás sob carga plena (veja a Folha de Especificaçõedo grupo gerador recomendado) deverá estar disponíve

em uma pressão de alimentação não inferior à mínimaexigida, geralmente entre 5 a 10 polegadas de colunad'água, dependendo do modelo. Contudo, adeterminação final dos diâmetros dos tubos deverábasear-se no método aprovado pela autoridade com

jurisdição local (consulte a Norma NFPA Nº 54).• A maioria das instalações requer um regulador da

pressão do gás de serviço. A pressão de alimentaçãodo gás não deve exceder 13,8 ou 20 polegadas decoluna d'água, dependendo do modelo, na entrada paro grupo gerador. Dependendo da pressão dedistribuição do gás, pode ser necessário mais de umestágio de regulagem da pressão. Tubulações de gás

com alta pressão não são permitidas dentro deedifícios (5 psig para gás natural e 20 psig para GLPexceto se as pressões mais elevadas forem aprovadaspelas autoridades locais). Os reguladores de pressãode gás devem ser ventilados para o exterior de acordocom as normas aplicáveis.




6 PROJETO MECÂNICO

Figura 6-31: Sistema Típico de Combustível Gasoso

VÁLVULA DE FLUXOPARA REDUÇÃO DAPRESSÃO DO GÁS

SECUNDÁRIO

VÁLVULA SOLENÓIDENORMALMENTE FECHADA

DO GÁS NATURAL (LISTADACOMO VÁ LVULA DE CORTE

DE SEGURANÇA)

VÁLVULA SOLENÓIDENORMALMENTE FECHADA

DO GÁS PROPANO(LISTADA COMO VÁLVULA

DE CORTE DE SEGURANÇA)

INTERRUPTOR DEPRESSÃO DO GÁS

PARA MUDANÇA DOCOMBUSTÍVEL

(APENASCOMBUSTÍVEL DUPLO)

TERMINAL +B DOINTERRUPTOR DE

CONTROLE DO MOTOR

VENTILAÇÃOPARA A

ATMOSFERA

VÁLVULA DE FLUXOPARA REDUÇÃO DAPRESSÃO DO GÁS

SECUNDÁRIO

MISTURADORGÁS-AR

MANGUEIRA FLEXÍVELAPROVADA DE COMBUSTÍVEL

VÁLVULA DE REGULAGEM DOFLUXO DO GÁ S PROPANO

(APENAS COMBUSTÍVEL DUPLO)

REGULADOR PRINCIPALDA PRESSÃO DE SERVIÇO

DO GÁS NATURAL

PRESSÃO DE ENTRADADO GÁS NATURAL DE 5 A

30 LBS. (34 A 270 kPa)

VÁLVULA DECORTE

MANUAL

FILTRO DECOMBUSTÍVEL

SECO

PRESSÃO DEENTRADA DO GLP

VAPORIZADO DE 5 A

30 LBS. (34 A 207 kPa)

VÁLVULA DECORTE MANUAL

REGULADOR PRINCIPALDA PRESSÃO DESERVIÇO DO GÁS

PROPANO

FILTRO DE

COMBUSTÍVELSECO

* O INTERRUPTORDE PRESSÃODO GÁS FAZ COM QUEA VÁLVULA SOLENÓIDEDO GÁS NATURAL SEFECHEE A VÁLVULA SOLENÓIDEDO GÁS PROPANO SE ABRA SOB PERDA DE PRESSÃO DA PRESSÃO DO GÁS NATURAL PARA CONTINUAR O FUNCIONAMENTO DOGRUPO GERADOR SEM INTERRUPÇÃO. O RETORNO AO GÁS NATURAL É AUTOMÁTICO QUANDO A PRESSÃO DEALIMENTAÇÃO DOGÁS FORRESTABELECIDA.





• O regulador de pressão instalado na linha de suprimentoda fonte de gás para aplicações de gerador nunca deveser um regulador “piloto”. Num regulador estilo “piloto”,o regulador requer uma linha de pressão entre o gabinetedo regulador e o tubo de gás à frente para “detectar” umaqueda de pressão na linha à frente. Os reguladorespilotos não funcionam pois o tempo de resposta éinaceitável face às grandes mudanças instantâneas na

demanda do grupo gerador.• Deve ser utilizada uma mangueira flexível de combustívelaprovada para as conexões no motor para absorver omovimento e a vibração do grupo gerador.

• A maioria das normas requer os dois tipos de válvulasde corte, manual e elétrica (alimentada pela bateria), naentrada para as mangueiras flexíveis de combustível. Aválvula manual deve ser do tipo com visor.

• Deve ser instalado um filtro de combustível seco emcada linha como mostra a Figura 6-31 para proteger oscomponentes de regulagem sensíveis à pressão e osorifícios à frente contra substâncias estranhas eprejudiciais transportadas juntamente com o fluxo dogás (oxidação, incrustações, etc.).

• Deve haver um sistema de suprimento de combustívelGLP dedicado ao sistema de energia de emergência,se este for o combustível alternativo exigido.

• Um vaporizador de GLP aquecido pelo líquido dearrefecimento do motor é instalado pela fábrica nosgrupos geradores da Cummins Power Generationequipados para o uso de GLP. Como a tubulação de gáscom alta pressão (20 psig ou mais) não é permitia dentrode edifícios, os grupos geradores equipados para o usode GLP não deverão ser instalados dentro de edifícios.(A maioria dos modelos a GLP dispõe de gabinetes deproteção contra intempéries para instalações externas.)

• A taxa de vaporização em um tanque de GLP dependeda temperatura do ar externo, exceto se o tanque for

equipado com um aquecedor, e da quantidade decombustível no tanque. Mesmo em dias frios, o ar externoaquece e vaporiza o GLP (principalmente através dasuperfície umedecida do tanque) quando a temperaturado ar é superior à temperatura do GLP. A remoção dovapor provoca a queda da temperatura e da pressão. (A –38º C [-37º F], a pressão de vapor no GLP é zero.) Amenos ue haja combustível suficiente e calor suficienteno ar ambiente, a taxa de vaporização cairá durante ofuncionamento do grupo gerador para um valor menorque o exigido para o funcionamento contínuo apropriado.

Cálculos da Pressão do Combustível em Sistema dCombustível Gasoso

Tamanho do Tanque: Use a Figura 6-32 como uma referêncirápida para dimensionar um tanque de GLP em função dtemperatura ambiente mais baixa esperada. Por exemplo, emum dia com 40º F, o consumo de 1000 pés3 /h requer um tanqude 2000 galões cheio pelo menos até a metade. Nota: Emmuitos casos, a quantidade requerida de combustível para

vaporização apropriada é muito maior que a requerida para número de horas de funcionamento estipulado pela norma

Por exemplo, em uma aplicação NFPA 110 Classe 6, devhaver combustível suficiente para o grupo gerador funcionadurante 6 horas antes de o tanque ser reabastecido. O GLproduz aproximadamente 36,5 pés cúbicos de gás por galãde líquido. Se a taxa de consumo do grupo gerador for d1000 pés3 /h:

Neste caso, o tanque deve ter uma capacidade de pelo meno2000 galões com base na temperatura mais baixa esperadem vez de no combustível consumido em 6 horas (164 galões

Dimensionamento da Tubulação do Gás: O dimensionamentda tubulação do gás para suprimento correto do combustívetanto em função do fluxo quanto da pressão, pode tornar-sbastante complexo. Entretanto, um método simplificadotambém usado para calcular outras tubulações (escape líquido de arrefecimento), é converter todas as conexõesválvulas, etc., nos comprimentos equivalentes do tubo no(sdiâmetro(s) sendo considerado(s). O comprimento totaequivalente poderá então ser relacionado com a capacidadde fluxo.

A Tabela 6-3, Comprimentos Equivalentes de Tubos, Conexõee Válvulas, aplica-se para tubulações de gás e de líquidos. ATabelas 6-10 a 6-12 mostram as capacidades máximas dgás para o comprimento equivalente de vários tamanhos dtubo. Estas tabelas baseiam-se nas tabelas da Norma NFP54, Código Nacional de Combustível Gasoso, e foramescolhidas considerando-se os requisitos gerais de operaçãdo sistema de combustível para grupos geradores. Foramincluídas tabelas para o consumo de gás natural, propanlíquido e vapor de propano sob determinadas condiçõesConsulte a Norma NFPA 54 ou outros códigos aplicáveis, oos requisitos de instalação de outros sistemas de combustíve




6 PROJETO MECÂNICO

O cálculo do tamanho mínimo do tubo é bastante direto:

• Faça uma lista de todas as conexões e válvulas dosistema proposto e some seus comprimentosequivalentes utilizando a tabela.

• Some a este total todos os comprimentos de tuboreto para chegar ao comprimento equivalente total.

• Escolha a tabela aplicável com base no sistema de

combustível.• Obtenha os requisitos de combustível máximo para

o(s) grupo(s) gerador(es) específico(s) usando as

Folhas de Especificações dos fabricantes. Convepara pés3 /hr conforme necessário. (Não esqueçateor de BTU, discutido anteriormente nesta seçã

• Instale o comprimento equivalente do tubo (opróximo comprimento equivalente imediatamesuperior) na coluna da esquerda. Localize nas coluo número igual ou maior que o comprime

equivalente total calculado acima. Na parte supedessa coluna está o tamanho nominal mínimo do tou o tamanho da tubulação requerido para o sisteconforme projetado.

Figura 6-32: Tamanho Mínimo do Tanque de LPG (50% Cheio) Necessário para Manter 5 psig na Taxa Específicade Retirada e Temperatura Mínima Esperada de Inverno

100

1000

10,000

1000

100

100,000

10,000

500

5000

50,000

500

5000

–10°F

–20°F

0°F

10°F

20°F

30°F

40°F

CAPA

CIDADEDO

TANQUEDEGLP(GAL

ÕES)

50% CHEIO

TAXA DE EVAPORAÇÃO DO GLP (PÉS / HORA)3





Tabela 6-10. Dimensionamento de Tubo de Ferro Schedule 40 para Gás Natural – Capacidade Máxima do Tubo em PésCúbicos de Gás por Hora. As recomendações para o tamanho do tubo estão baseadas no tubo schedule 40 de ferropreto. As recomendações são baseadas na NFPA 54, Código Nacional de Combustíveis Gasosos, Tabela 9.2.

ComprimentoEquivalente do

Tubo (pés)1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 3 3 1/2 4

(0,622) (0,824) (1,049) (1,38) (1,61) (2,067) (3,068) (3,548) (4,026)

10 116 242 455 935 1401 2698 7603 11132 15508

20 79 166 313 643 963 1855 5226 7651 10659

30 64 134 251 516 773 1489 4196 6144 8559

40 54 114 215 442 662 1275 3591 5258 732650 48 101 191 391 587 1130 3183 4661 6492

60 44 92 173 355 531 1023 2884 4223 5883

80 37 79 148 304 455 876 2469 3614 5035

100 33 70 131 269 403 777 2188 3203 4462

125 29 62 116 238 357 688 1939 2839 3955

150 27 56 105 216 324 624 1757 2572 3583

200 23 48 90 185 277 534 1504 2202 3067

250 20 43 80 164 246 473 1333 1951 2718

300 18 39 72 149 223 428 1207 1768 2463

350 17 35 66 137 205 394 1111 1626 2266

400 16 33 62 127 190 367 1033 1513 2108

Tubo de Ferro Schedule 40: (Diâmetro Interno Nominal em polegadas)

Tabela 6-11. Dimensionamento de Tubo de Ferro Schedule 40 para Vapor de Propano – Capacidade Máxima do Tubo emPés Cúbicos de Gás por Hora. As recomendações para o tamanho do tubo estão baseadas no tubo schedule 40 de ferro

preto. As recomendações são baseadas na NFPA 54, Código Nacional de Combustíveis Gasosos, Tabela 9.26

3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 4(0,493) (0,622) (0,824) (1,049) (1,38) (1,61) (2,067) (2,469) (3,068) (4,026)

10 95 175 360 680 1400 2100 3950 6300 11000 23000

20 65 120 250 465 950 1460 2750 4350 7700 15800

30 52 97 200 375 770 1180 2200 3520 6250 12800

40 45 82 170 320 660 990 1900 3000 5300 10900

50 40 73 151 285 580 900 1680 2650 4750 970060 36 66 138 260 530 810 1520 2400 4300 8800

70 33 61 125 240 490 750 1400 2250 3900 8100

80 31 57 118 220 460 690 1300 2050 3700 7500

90 29 53 110 205 430 650 1220 1950 3450 7200

100 27 50 103 195 400 620 1150 1850 3250 6700

125 24 44 93 175 360 550 1020 1650 2950 6000

150 22 40 84 160 325 500 950 1500 2650 5500

175 20 37 77 145 300 460 850 1370 2450 5000

200 19 35 72 135 280 430 800 1280 2280 4600

Tubo de Ferro Schedule 40: (Diâmetro Interno Nominal em polegadas)ComprimentoEquivalente do

Tubo (pés)




6 PROJETO MECÂNICO

Redução de Ruídos em Aplicações deGrupos Geradores

A Ciência dos Ruídos

Unidades de Medida do Nível do Ruído e Decibéis/dB(A): Aunidade de medida do som é o decibel (dB). O decibel éum número em escala logarítma que expressa a relaçãoentre duas pressões de som comparando a pressão realcom uma pressão de referência.

As regulamentações de ruídos geralmente são escritas emtermos de “decibéis escala ‘A’” ou dB(A). O “A” indica quea escala foi “ajustada” para um valor aproximado como umapessoa percebe a intensidade do som.

A intensidade depende do nível de pressão (amplitudeda freqüência do som. A Figura 6-33 mostra os níveis típide ruídos associados com vários ambientes e fontes.

Os dados precisos e significativos do nível do som medidos preferencialmente em “campo aberto” para coleos dados de ruídos. Um “campo aberto”, ao contrárioum “campo reverberante”, é um campo sonoro no quaefeitos de obstáculos ou limitações à propagação do sno campo são insignificantes. (Geralmente isto signique os objetos ou barreiras estão longe demais, ninterferem na área do teste e/ou estão cobertos cmateriais adequados para a absorção do som.)

1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 3 3 1/2 4(0,622) (0,824) (1,049) (1,38) (1,61) (2,067) (3,068) (3,548) (4,026)

30 733 1532 2885 5924 8876 17094 48164 70519 98238

40 627 1311 2469 5070 7597 14630 41222 60355 84079

50 556 1162 2189 4494 6733 12966 36534 53492 74518

60 504 1053 1983 4072 6100 11748 33103 48467 67519

70 463 969 1824 3746 5612 10808 30454 44589 6211680 431 901 1697 3484 5221 10055 28331 41482 57787

90 404 845 1593 3269 4899 9434 26583 38921 54220

100 382 798 1504 3088 4627 8912 25110 36764 51216

150 307 641 1208 2480 3716 7156 20164 29523 41128

200 262 549 1034 2122 3180 6125 17258 25268 35200

250 233 486 916 1881 2819 5428 15295 22395 31198

300 211 441 830 1705 2554 4919 13859 20291 28267

350 194 405 764 1568 2349 4525 12750 18667 26006

400 180 377 711 1459 2186 4209 11861 17366 24193

450 169 354 667 1369 2051 3950 11129 16295 22700

500 160 334 630 1293 1937 3731 10512 15391 21442600 145 303 571 1172 1755 3380 9525 13946 19428

700 133 279 525 1078 1615 3110 8763 12830 17873

800 124 259 488 1003 1502 2893 8152 11936 16628

900 116 243 458 941 1409 2715 7649 11199 15601

1000 110 230 433 889 1331 2564 7225 10579 14737

1500 88 184 348 713 1069 2059 5802 8495 11834

2000 76 158 297 611 915 1762 4966 7271 10128

Tabela 6-12. Dimensionamento de Tubo de Ferro Schedule 40 para Propano Líquido – Capacidade Máxima do Tubo ePés Cúbicos de Gás por Hora. As recomendações para o tamanho do tubo estão baseadas no tubo schedule 40 de fe

preto. As recomendações são baseadas na NFPA 54, Código Nacional de Combustíveis Gasosos, Tabela 9.25

Tubo de Ferro Schedule 40: (Diâmetro Interno Nominal em polegadas)ComprimentoEquivalente do

Tubo (pés)





Medições precisas de ruídos também requerem que omicrofone seja colocado externamente ao “campo vizinho”.O “campo vizinho” é definido como a região dentro de umcomprimento de onda, ou duas vezes a maior dimensão dafonte de ruído, o que for maior. As medições de ruídos pararegulamentações de comunidades não devem ser feitas nocampo vizinho. As especificações de Engenheiros sobre

ruídos devem requerer medições do nível de intensidadesonora em campo aberto, 7 metros (21 pés) ou mais.

As medições de ruído devem ser feitas utilizando-se ummedidor do nível de som e analisador de oitava banda paraanálise mais detalhada por consultores acústicos. Osmicrofones são colocados em um círculo de raio de 7 metros(21 pés) com o centro no grupo gerador; uma distância

suficiente para este tipo e tamanho de equipamentoConsulte as Folhas de Dados de Desempenho Sonorodisponível no CD do Power Systems Software Suíte parobter os dados dos produtos Cummins Power Generation

Níveis de Sons Adicionais: O nível de ruído em um dadolocal é a soma dos níveis de ruído de todas as fontesinclusive das fontes refletoras. Por exemplo, o nível de ruído

em um ponto de um campo aberto eqüidistante de doisgrupos geradores idênticos é o dobro quando ambos osgrupos estão funcionando. O dobro do nível de ruído érepresentado como um aumento de cerca de 3 dB(A). Nestecaso, se o nível de ruído de apenas um dos grupos for de90 dB(A), pode-se esperar uma medição de 93 dB(Aquando ambos os grupos estiverem funcionando.

Figura 6-33: Níveis de Ruídos Típicos

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

1500 kW

50 kW

DesconfortavelmenteAlto

MuitoAlto

ModeradamenteAlto

Baixo

MuitoBaixo

Limi te de Dor 140

Rebitador Pneumático 130

Jato di retament e acima da cabeçaa 1000 pés (330 m) 103

Ceifadora Elétrica 96Faixa Típica de

Grupos Geradoresa 21 pés (7 m)

Tráfego Intenso de Veículos a15 pés (5 m) 85

Conversação Normal 60

Tráfego Leve a 100 pés (33 m) 50

Ambiente de Biblioteca 35

Estúdio de Transmissão 20

Folhas Agitadas pelo Vento 10




6 PROJETO MECÂNICO

A Figura 6-34 pode ser utilizada, como segue, para estimaro nível de ruído de várias fontes de ruído:

1. Determine a diferença em dB(A) entre duas das fontes(qualquer par). Localize o valor na escala horizontal,suba até encontrar a curva, como mostra a setavertical, e veja o valor na escala vertical, como mostraa seta horizontal. Some este valor ao maior valor dedB(A) do par.

2. Repita o Passo 1 entre o valor recém-determinado e

o próximo valor. Repita o processo para todas asfontes.

Por exemplo, para somar 89 dB(A), 90,5 dB(A) e 92 dB(A):

– Subtraia 90,5 dB(A) de 92 dB(A) e obtenha umadiferença de 1,5 dB(A). Como mostram as setasna Figura 6-34, o correspondente à diferença de1,5 dB(A) é o valor 2,3 dB(A), que deve ser somadoa 92 dB(A), resultando num total de 94,3 dB(A).

– Da mesma forma, subtraia 9 dB(A) do novo valorde 94,3 dB(A) e obtenha a diferença de 5,3 dB(A).

– Finalmente, some o valor correspondente de

1,1 dB(A) ao valor 94,5 dB(A) e obtenha um totalde 95,6 dB(A).

Como alternativa, a seguinte fórmula pode ser utilizada parasomar os níveis de intensidade sonora medidos em dB(A):

Efeito da Distância : Em um “campo aberto”, o nível do sdiminui à medida que a distância aumenta. Se, exemplo, uma segunda medição de som for feita duas veem relação à fonte, a segunda leitura será cerca de 6 dBmenor que a primeira (quatro vezes menos). Se a distân

for reduzida à metade, a segunda medição será cerca6 dB(A) maior (quatro vezes mais). Para o caso mais gese o nível de intensidade do som (SPL

1) de uma fonte

distância d1

for conhecido, o nível de intensidade do s(SPL2) na distância d2 pode ser determinado como seg

Por exemplo, se o nível de intensidade do som (SPL1)

21 metros (d1) for 100 dB(A), em 7 metros (d2) o níveintensidade do som (SPL

2) será:

Figura 6-34: Gráfico de Valores para a Adição de Níveis de Ruídos

1 3 4 5 6 7 8 9 10

0.2

0.4

0.60.81.0

2.0

3.0

1.21.41.61.8

2.22.4

2.6

2.8

dB(A)ASERADICIONADOAOMAIORVALOR

DIFERENÇA EM dB (A) ENTRE VALORES SENDO ADICIONADOS

2

SPL2 = SPL1 – 20 log10d2

d1( (





Para aplicar a fórmula de distância (acima) aos dados dogrupo gerador publicados pela Cummins Power Generation,o nível de ruído de fundo deverá ser de pelo menos 10 dB(A)menor que o nível de ruído do grupo gerador e a instalaçãodeverá aproximar-se de um ambiente de campo aberto.

A Figura 6-35 pode ser usada como alternativa da fórmula

para se estimar o nível do som em várias distâncias, comoas linhas da propriedade. Por exemplo, como mostram assetas tracejadas, se a classificação de ruído na Folha deEspecificações do grupo gerador recomendado for 95 dB(A)(a 7 metros), o nível de ruído a 100 metros de distânciaserá de aproximadamente 72 dB(A).

Para utilizar a Figura 6-35, trace uma linha paralela àslinhas inclinadas partindo do valor conhecido em dB(A) noeixo vertical até a linha vertical da distância especificada.Em seguida, trace uma linha horizontal até o eixo vertical eleia o novo valor em dB(A).

Ruídos do Grupo Gerador

As aplicações de grupo gerador estão sujeitas a problemarelacionados com ruídos, devido aos altos níveis de ruídoproduzidos por grupos geradores em funcionamento. Poisso, foram criadas normas e padrões para proteger pessoase usuários contra esses níveis indesejáveis de ruídos.

Em geral, os níveis de ruído exigidos no perímetro de umapropriedade devem estar entre pouco mais de 60 dB(A) epouco menos de 50 dB(A) (dependendo da hora do dia)enquanto os níveis de som de um grupo gerador "não tratadopodem chegar a 100 dB(A). O ruído do grupo gerador podeser amplificado pelas condições do local, ou o nível de ruídoexistente no local pode impedir que o grupo gerador atinjos níveis requeridos de desempenho de ruído. (Para medicom precisão o nível de ruído de qualquer fonte, esta deverser 10 dB(A) maior que o ambiente ao seu redor).

Figura 6-35: Redução na Intensidade com o Aumento da Distância (Campo Aberto)

50

60

70

80

90

100

110

10 1005020 200

(33) (66)

7

(23) (164) (330) (660)

ALTURADOSOM

EM

dB

(A)

DISTÂNCIA DA FONTE EM METROS (PÉS)




6 PROJETO MECÂNICO

O nível de ruído produzido por um grupo gerador no perímetrode uma propriedade será previsível se o grupo gerador forinstalado num ambiente de campo aberto . Em um ambientede campo aberto, não existem paredes refletoras paraamplificar o ruído produzido pelo grupo gerador e o nível deruído segue a regra de “redução de 6 dB(A) para o dobro dadistância”. Se a linha da propriedade estiver dentro docampo vizinho de um grupo gerador, o nível do ruído poderánão ser previsível. Um ambiente de campo vizinho é qualquermedição feita dentro duas vezes a maior dimensão da fontedo ruído.

As paredes refletoras e outras superfícies amplificam o níveldo ruído que pode ser percebido por uma pessoa. Porexemplo, se um grupo gerador estiver instalado junto a umaparede com superfície sólida, o nível do ruído perpendicularà parede será aproximadamente duas vezes a intensidadeesperada do som do grupo gerador num ambiente de campoaberto (p.ex., um grupo gerador funcionando com nível deruído de 68 dB(A) deverá indicar 71 dB(A) próximo de umaparede refletora). A instalação do grupo gerador num canto

amplifica ainda mais o nível do ruído percebido.As regulamentações de ruídos geralmente são criadas emfunção de reclamações, e o alto custo de reforma de umlocal para reduzir os níveis de ruído incentiva a preocupaçãocom os requisitos de desempenho sonoro no início do ciclodo projeto e a instalação de recursos para atenuação dosníveis de ruídos em termos de custo/benefício.

A Tabela 2-2 mostra dados representativos de ruídosexternos.

Redução de Ruídos Transmitidos por Estruturas

Estruturas vibratórias criam ondas de pressão sonora (ruído)no ar ao seu redor. As conexões com um grupo geradorpodem causar vibrações na estrutura do edifício, criandoruído. Geralmente, estas incluem as fixações do chassi, oduto de descarga de ar do radiador, a tubulação de escape,a tubulação do líquido de arrefecimento, as linhas decombustível e os conduítes da fiação. Além disso, asparedes do gabinete de um grupo gerador podem vibrar eprovocar ruído. A Figura 6-1 mostra como minimizar atransmissão de ruídos por estruturas através de isolamentoapropriado.

A montagem de um grupo gerador sobre isoladores devibração do tipo mola reduz eficientemente a transmissãode vibrações. A prática de isolamento de vibrações é

descrita em Isoladores de Vibração no início deste capít

As conexões flexíveis com o tubo de escape, duto delinhas de combustível, tubo do líquido de arrefecime(sistemas com radiador ou trocador de calor remotoconduítes da fiação reduzem eficientemente a transmisde vibrações. Todas as aplicações de grupo gerarequerem o uso de conexões flexíveis com o grupo gera

Redução de Ruídos Produzidos pelo Ar

Os ruídos produzidos pelo ar possuem uma caracterísdirecional e geralmente é mais aparente na extremidalta da faixa de freqüências.

• O tratamento mais simples é direcionar o ruído, coa saída do radiador ou do escape para longe receptores. Por exemplo, dirija o ruído verticalmede modo que as pessoas no nível do solo não fiquno caminho do som.

• As barreiras na linha de visão são eficazes no bloqude ruídos. As barreiras feitas com materiais de

teor de massa como concreto, blocos preenchicom cimento ou tijolos são mais indicadas. Elimcaminhos de som através de rachaduras nos ponde acesso de portas ou da sala (ou gabinete)escape, combustível ou fiação elétrica.

• Existem materiais acústicos (que absorvem sopara revestimento de dutos de ar e para cobrir paree telhados. Além disso, forçar o ruído a circularcurva de 90 graus num duto reduz os ruídos de freqüência. Dirigir o ruído para uma parede revescom material acústico pode ser muito eficaz. Fide vidro ou espuma podem ser adequados em termde custo, disponibilidade, densidade, retardo

chama, resistência à abrasão, estética e facilidde limpeza. Deve-se selecionar materiais que resisà ação do óleo e outros contaminantes do motor

• Um compartimento de blocos de concreto é ubarreira excelente para todos os ruídos. Os blopodem ser preenchidos com areia para aumentmassa da parede e aumentar a atenuação dos ruíd

• As disposições de radiadores remotos podem usadas para limitar o fluxo de ar e para dirigir a fode ruído do ventilador do radiador para um local meincômodo para as pessoas. As instalações cradiador remoto podem ser equipadas com ventilado

de baixa rotação para minimizar o ruído do conju





Carenagens com Atenuação do Som (Abrigos)

Grupos geradores instalados internamente podem serequipados com carenagens de atenuação de som integrada.Essas carenagens formam uma “sala” ao redor do grupogerador e podem reduzir eficientemente o nível de ruídosproduzidos pela máquina.

Em geral, o preço da carenagen está diretamenterelacionado à capacidade de atenuação de som. Assim,quanto maior a atenuação de som, mais cara a carenagem.Não é raro o custo da carenagem aproximar-se do custodo grupo gerador.

Deve-se notar também que pode haver um preço em termosdo desempenho do grupo gerador com atenuação de altosníveis de ruídos. Teste cuidadosamente as máquinas comatenuação de som quanto ao sistema de ventilaçãoapropriado e quanto ao desempenho de aceitação de carga.

Desempenho do Silencioso do Escape

Normalmente, os grupos geradores são equipados com umsilencioso de escape para limitar os ruídos no escape damáquina. Existe uma ampla variedade de tipos, arranjosfísicos e materiais de silenciosos de escape.

Os silenciosos geralmente são agrupados em dispositivosdo tipo câmara ou do tipo espiral. Os dispositivos do tipocâmara podem ser mais eficientes, mas os do tipo espiralsão menores fisicamente e podem ter um desempenhoadequado para a aplicação.

Os silenciosos podem ser construídos em aço laminado afrio ou em aço inoxidável. Os silenciosos em aço laminadoa frio são mais baratos, mas mais susceptíveis à corrosão

do que os silenciosos em aço inoxidável. Para aplicaçõesonde o silencioso é montado externamente e protegido comisolamento (térmica) para limitar a dissipação do calor, háuma pequena vantagem em relação ao de aço inoxidável.

Os silenciosos podem ser fornecidos nas seguintesconfigurações físicas:

• Entrada na extremidade/saída na extremidade;

provavelmente a configuração mais comum.• Entrada lateral/saída na extremidade; freqüentemente

usada para ajudar a limitar os requisitos de altura dteto para um grupo gerador.

• Entrada em dois lados/saída na extremidade; usadem motores em “V” para eliminar a necessidade deum cabeçote de escape e minimizar os requisitos de

altura do teto.Os silenciosos são fornecidos em vários “graus” diferentede atenuação de ruído; comumente chamados: industriaresidencial e crítico. Note que o escape de um grupo geradopode não ser a maior fonte de ruído da máquina. Se o ruídomecânico for significativamente maior que o ruído doescape, a escolha de um silencioso de maior desempenhopoderá não melhorar o nível do ruído presente no local.

Em geral, quanto mais eficiente na redução dos ruídos doescape um silencioso, maior será o nível de restrição doescape ao motor. Para sistemas com longos escapes, opróprio tubo fornecerá alguma atenuação.

Atenuações Típicas de SilenciososSilenciosos Industriais: 12-18 dB(A)Silenciosos Residenciais: 18-25 dB(A)Silenciosos Críticos: 25-35 dB(A)

Proteção Contra Incêndio

O projeto, a escolha e a instalação de sistemas de proteçãocontra incêndio estão além do escopo deste manual devidoà ampla gama de fatores a serem considerados, comoocupação do edifício, normas e a eficiência dos váriossistemas de proteção contra incêndio. Entretanto, considereo seguinte:

• O sistema de proteção contra incêndio deve atendeas exigências das autoridades locais, como o fiscade obras, o comandante do corpo de bombeiros ou agente de seguros.




6 PROJETO MECÂNICO

• Grupos geradores usados para energia de emergênciae standby devem ser protegidos contra incêndio pelalocalização ou pelo uso de uma construção resistentea incêndios na sala do grupo gerador. Em algunslocais, a construção da sala do gerador em instalaçõesconsideradas necessárias para a segurança da vida,deve prever uma capacidade de resistência de duashoras a incendios20,21. Alguns locais também exigemum hidrante de proteção contra incêndio. Considere ouso de portas corta-fogo ou anteparos na sala do grupogerador.

A sala do grupo gerador deve ser ventilada adequadamentepara evitar a concentração de gases do escape ou de gáscombustível inflamável.

• A sala do gerador não deve ser usada para fins dearmazenamento.

• A sala do gerador não deve ser classificada comolocal perigoso (conforme definido pela NEC) somentepor causa do combustível do motor.

• As autoridades locais geralmente classificam o grupo

gerador como uma aplicação de baixo calor quandousado por breves períodos, mesmo que a temperaturados gases de escape exceda 538º C (1000º F). Emlocais onde a temperatura dos gases de escapeexceda 538º C (1000º F), alguns motores diesel e amaioria dos motores a gás podem ser classificadoscomo aplicações de alto calor e podem requerersistemas de escape classificados para operação a760º C (1400º F). Consulte o fabricante do motor parainformações sobre as temperaturas de escape.

• As autoridades locais podem especificar a quantidade,o tipo e os tamanhos de extintores de incêndioportáteis aprovados e exigidos para a sala do gerador.

• Uma estação de parada manual de emergência forada sala do gerador, ou remota em relação a um grupogerador num gabinete externo, deverá facilitar o cortedo grupo gerador na eventualidade de um incêndio oude outro tipo de emergência.

20 NOTA SOBRE A NORMA: Nos Estados Unidos, a NFPA110 requerque os grupos geradores usados em sistemas de emergência Nível 1sejam instalados em uma sala com uma capacidade resistência de 2horas a incêndios. Outros sistemas de emergência podem tercapacidade de resistência de 1 hora a incêndios.

21 NOTA SOBRE A NORMA: No Canadá, a CSA282-2000 requer quea sala tenha uma capacidade de resistência de 1 hora a incêndios paraproteger os sistemas de energia de emergência instalados em edifícios.

• Geralmente, os sistemas de combustível líquido limitados a 2498 litros (660 galões) dentro de edifício. Entretanto, as autoridades locais podem imrestrições muito mais rigorosas quanto à quantidde combustível que poderá ser armazenada dentroum edifício. Além disso, podem ser feitas exceçpara permitir o uso de quantidades maiorescombustível na sala do grupo gerador, especialme

se a sala foi projetada adequadamente com sistemde proteção contra incêndio.

• Os tanques de combustível localizados no interioedifícios e acima do andar mais baixo ou do podevem ser protegidos por um dique de acordo comnormas e regulamentações NFPA do meio ambie

• O grupo gerador deve ser testado periodicameconforme recomendado com pelo menos 30% de caaté atingir temperaturas estáveis de operação. também deve ser operado próximo da carga plena pmenos uma vez por ano para evitar acúmulocombustível no sistema de escape.

Projeto da Sala do EquipamentoConsiderações Gerais

Os grupos geradores devem ser instalados de acordo cas instruções fornecidas pelo seu fabricante e de acocom as normas e padrões aplicáveis.

Diretrizes gerais para o projeto da sala:

• A maioria dos grupos geradores requer acessoserviço em ambos os lados do motor e na extremiddo controle/alternador da máquina. As normelétricas locais podem exigir áreas específicastrabalho para equipamentos elétricos, mas em gepermitem uma área de trabalho igual à largura do grgerador em ambos os lados e na parte posterior.

• A localização do sistema de combustível ou componentes do sistema de distribuição elétrica prequerer espaço adicional de trabalho. Consulterequisitos de suprimento de combustível nesta separa mais informações.

• Deve haver acesso para a sala do grupo gerador gabinete externo) que permita que os maiocomponentes do equipamento possam ser removi(geralmente o motor). O acesso pode ser feito atrade portas ou por defletores de ar removíveisadmissão ou de escape. Um projeto ideal perm

movimentar o grupo gerador como um conjunto psala do equipamento.

Instalações no Telhado: Com custos cada vez maioresconstrução, está se tornando mais comum instalar grugeradores nos telhados dos edifícios. Isto pode ser fcom sucesso se a estrutura do edifício puder suportapeso do grupo gerador e dos componentes associadVeja a seguir as vantagens e desvantagens gerais de instalações.





INSTALAÇÕES SOBRE O TETO

Vantagens

• Ventilação de ar ilimitada para o sistema.• Nenhuma (ou pequena) necessidade de trabalho com

dutos de ventilação.• Escapamentos curtos.

• Poucas fontes de ruído (podendo ainda requerergabinete com atenuação de som).• Poucas limitações de espaço• O grupo gerador é isolado dos serviços normais, para

uma melhor confiabilidade do sistema.

Desvantagens

• A estrutura do teto poderá necessitar de reforço parasuportar o grupo gerador.

• A instalação do equipamento no telhado poderá sercara (grua ou desmontagem).

• Restrições de normas

• Cabos mais longos• Armazenamento limitado do combustível no grupo

gerador; o suprimento do combustível (e possivelmento retorno) deverá ser feito através do edifício.

• Maior dificuldade de serviços no grupo gerador.

Nota: Mesmo que o grupo gerador esteja montado no telhadodeve-se tomar cuidado com o escape do motor para evitar a

contaminação dos dutos de entrada de ar para o edifício, opropriedades adjacentes. Consulte Diretrizes Gerais dVentilação nesta seção para mais informações.

Recomenda-se que os grupos geradores com limitaçõede acesso de serviços sejam equipados com uma conexãode banco de carga dentro do sistema de distribuição doedifício. Isto permitirá que os bancos de carga sejamtemporariamente conectados num local conveniente. Casocontrário, a dificuldade para conectar um banco de cargapoderá prejudicar ou até mesmo impedir o teste apropriadodo grupo gerador.



Manual de Aplicação – Grupos Geradores Arrefecidos a Água

7 APÊNDICE 139

7 APÊNDICE

A. Dimensionando GruposGeradores com o GenSize™

Visão Geral

GenSize™ é um software aplicativo (disponívelno CD do Power Suite fornecido pela CumminsPower Generation) para determinar o tamanhocorreto (capacidade) de grupos geradores paraaplicações de energia Standby ou Prime. Todasas informações necessárias para a configuraçãocorreta de grupo gerador do seu distribuidor local estão incluídas na recomendaçãopreparada pelo software.

No CD Library que acompanha o CD do Power

Suite, você também poderá ver e imprimir umatabela de informações de produtos necessáriaspara projetar corretamente um sistema degeração de energia. As informações neste CDincluem: folhas de especificação de gruposgeradores, informações de suporte técnico(dados de alternador, dados de emissão deescape do grupo gerador, dados de acústica dogrupo gerador, resumos de teste de protótipo degrupo gerador) e desenhos (esboços,esquemas, diagramas elétricos e desenhos deinstalação de acessórios).

Com o GenSize você pode criar, salvar,

acessar, modificar e excluir informações de umprojeto. As informações de carga podem ser copiadas e coladas em um ou vários projetos. OGenSize suporta a maioria dos tipos de carga,inclusive vários tipos de iluminação, HVAC,Carga de Bateria, UPS, motores, Bombas deIncêndio e aplicação de cargas gerais. Existeuma área de carga definida pelo usuário para aentrada de características de uma única carga.O GenSize permite controlar corretamentecargas de soldas, cíclicas e de equipamentosmédicos de imagens (onde o pico de cargaocorre depois da partida de todas as cargas e

não durante a seqüência de partida).NOTA: Se usar o GenSize para dimensionar um grupo gerador de um fabricante diferente da Cummins Power Generation, esteja ciente de que grupos geradores de outros fabricantes,mesmo que tenham a mesma potência (kW),

podem não ser adequados para uma dada aplicação devido às diferenças de desempenho.O projetista do sistema de energia pode minimizar o risco desta situação especificando um grupo gerador com elevação de temperatura do alternador, reatância de subtransiente de alternador por unidade, harmônicos e desempenho de transiente do governador semelhantes.

Além de ser uma ferramenta para visualizar dados de desempenho do grupo gerador, oGenSize inclui uma interface gráfica fácil deusar para a entrada de informações sobre ascargas aplicadas no grupo gerador, a seqüênciade passos de partida das cargas e parâmetrosdo próprio grupo gerador. Embora não haja ummanual específico do GenSize, os arquivos deAjuda sensível ao contexto são suficientes paraexecutar o aplicativo.

Aplicações: Existem quatro Aplicações noPower Suite: GenSize, Library, GenCalc eGenSpec.

No GenSize, o projeto como um todo é exibidono lado esquerdo e o lado direito mostra oconteúdo de qualquer nó selecionado no ladoesquerdo. Este é o coração da aplicação ondeas cargas e as seqüências são informadas edefinidas.

A Aplicação Library permite ao usuário explorar dados e especificações de produto, desenhosde aplicações e outras informações pertinentes,

além de incorporar os dados em um relatório deprojeto. A Aplicação Library é acessada atravésde um CD de Conteúdo da Library. O CD deconteúdo da Library pode ser copiado para aunidade de disco rígido de um PC para melhor acesso.

A Aplicação GenCalc inclui uma Calculadora deCurva de Decremento para os alternadoresusados em grupos geradores Cummins. Estaaplicação prevê a inclusão de futuras aplicaçõespara ajudar o usuário em projetos de sistemasde escape e de combustível, bem como outrosaspectos de sistemas de geração de energia.

A Aplicação GenSpec contém documentosWord com exemplos de especificações paragrupos geradores, equipamentos de paralelismoe comutadores de transferência. Você podeobter mais informações sobre estas Aplicaçõesna Ajuda do GenSize.




7 APÊNDICE 140

Instalando o Power Suite: Insira o CD Power Suite na unidade de CD-ROM e siga asinstruções de instalação do software exibidas natela, ou clique em Iniciar/Executar na área detrabalho do Windows, selecione a unidade deCD ROM apropriada e execute o arquivoSetup.exe. O software GenSize foi projetadopara ser executado em um ambiente de sistemaoperacional Windows NT, 95, 98, ou 2000. Afunção de navegação do CD Library foiotimizado para o Internet Explorer 5.0 e AdobeAcrobat 4.0 (incluído no CD). Depois de feita ainstalação, será exibida uma caixa de diálogoNew Projetct – Select New Project (NovoProjeto – Selecionar Novo Projeto).

Parâmetros de Projeto

O primeiro passo ao dimensionar e selecionar um grupo gerador com motor é estabelecer os

parâmetros do projeto. No mínimo, o grupogerador deve ser dimensionado para atender osrequisitos de execução em alimentação estávelde partida de carga máxima do equipamento decarga conectado.

Para definir os parâmetros padrão de projeto,selecione Projects (Projetos) na barra deferramentas, New Project Default Parameters

(Parâmetros Padrão de Novo Projeto) na parteinferior do menu suspenso. A caixa de diálogoexibida, Figura 7-1, mostra os Parâmetros deNovo Projeto que são aplicados a todos osnovos projetos, e que podem ser alterados deacordo com suas preferências. Os parâmetrospara um único projeto, ou um projeto existente,podem ser modificados sem se alterar osparâmetros padrão destacando o nome doprojeto e então selecionando-se Projects, Edit (Projetos, Editar) e então a guia de parâmetros.

Veja a seguir uma explicação de parâmetros deprojeto e as entradas padrão mostradas nacaixa de diálogo.

Number of Generator Sets Running in Parallel (Número de Grupo Geradores Em Paralelo): Ovalor padrão é 1. Se a carga total for maior quea capacidade de um único grupo gerador, insira2, 3, ou mais conforme apropriado. Se a carga

total for maior que 1000 kW, pode ser vantajosoconectar os grupos geradores em paralelo parase obter maior confiabilidade e flexibilidade deoperação. Contudo, se a carga total for 300 kWou menos, não é economicamente viávelconectar grupos geradores em paralelo –embora tecnicamente possível.




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Figura 7-1. Caixa de Diálogo GenSize – Parâmetros de Novo Projeto

Minimum Genset Load Capacity (Carga/Capacidade Mínima do Grupo Gerador): Operar um grupo gerador sob carga leve pode resultar em danos ao motor e confiabilidade reduzida dogrupo gerador. A Cummins Power Generationnão recomenda a operação de gruposgeradores com menos de 30% de carganominal – este é o ajuste padrão do GenSize.Devem ser usados bancos de carga paracomplementar as cargas regulares quando acarga é menor que o valor recomendado. Umgrupo gerador não deve ser operado commenos de 10% da carga nominal por um longoperíodo.

Maximum Voltage Dip (Starting e Peak) (QuedaMáxima de Voltagem (Partida e Pico): Quando aqueda máxima de voltagem é reduzida durantea partida inicial, ou quando as cargas ciclamsob controles automáticos ou têm altos picos, acapacidade do grupo gerador recomendadoaumenta. A escolha de uma queda menor devoltagem resulta em um grupo gerador de maior capacidade. Entretanto, o ajuste de quedas de

voltagem de mais de 40% pode levar a falhasde relés e de contatores. A Queda Máxima deVoltagem padrão do GenSize é 35 porcento.

Maximum Frequency Dip (Queda Máxima deFreqüência): Quando reduz a queda máxima defreqüência, você aumenta a capacidade dogrupo gerador recomendado. Como o grupogerador é uma fonte de energia limitada (emrelação à rede elétrica), as oscilações devoltagem e freqüência ocorrem durante eventosde cargas transientes. O grupo gerador deveser dimensionado para limitar essas oscilaçõesa um nível apropriado para o desempenho

esperado da carga. A Queda Máxima deFreqüência padrão do GenSize é 10 porcento.Este número talvez precise ser ajustado a umvalor menor na alimentação de cargas sensíveisa freqüências, como sistemas UPS. Consulte ofabricante do UPS para obter informações sobrea sensibilidade do sistema em relação àsoscilações de freqüência quando operar em umgrupo gerador standby.




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Altitude/Temperatura ambiente (Altitude eTemperatura Ambiente): Em função dalocalização geográfica, a capacidade do grupogerador recomendada pelo software pode ser aumentada para um determinado nível dedesempenho à medida que a altitude e/ou atemperatura ambiente aumentam. Os valorespadrão são uma altitude de 500 pés (152 m) euma temperatura ambiente de 77º F (25º C).

Sound Attenuation (Atenuação de Ruídos): Oajuste padrão é None (Nenhuma). Mas vocêpode escolher a opção de grupo gerador QuietSite (Silencioso). As unidades Quiet Site têmsilenciadores especiais de escape, um gabinetede folha de metal com isolamento de atenuaçãode ruídos e/ou amortecedores de admissão e dedescarga. Nem todos os modelos sãofornecidos com a configuração Quiet Site.Quando você escolhe uma opção de atenuação

de ruídos, as recomendações de grupo gerador do GenSize estarão limitadas aos pacotesstandard da fábrica. Contudo, você podeconsultar seu distribuidor local para outrasopções de atenuação de ruídos.

Maximum Alternator Elevação de temperatura (Elevação Máxima da Temperatura doAlternador): Para enrolamentos do alternador,você pode especificar a elevação máxima detemperatura acima de uma temperatura de40º C (104º F). O GenSize fará asrecomendações de motor-alternador quelimitam a elevação de temperatura do alternador

até o valor ajustado durante a alimentação dascargas conectadas especificadas. Recomenda-se usar alternadores de menor elevação detemperatura em aplicações com umaquantidade significativa de cargas não-lineares,onde é necessária uma partida mais eficiente domotor, ou em aplicações de serviços Prime. Oajuste padrão é 125º C. Observe que, seescolher um alternador de menor elevação detemperatura, você poderá aumentar acapacidade do gerador recomendado paraacomodar um alternador maior.

Fuel (Combustível): O combustível padrão é

Diesel. Outras opções de combustíveis são GásNatural e Gás Propano Líquido. Existe umaopção “Any Fuel ” (Qualquer Combustível) quepermite ao GenSize comparar o desempenhode todas as opções de combustível disponíveis.

Nota: Para requisitos de combustíveis gasosos acima de aproximadamente 150/140 kW,consulte o distribuidor.

Frequency (Freqüência): Especifique afreqüência de operação necessária. Os gruposgeradores são configurados para 50 Hz ou 60

Hz. O valor padrão é 60 Hz.Phase (Fase): Selecione a opção de grupogerador monofásico ou trifásico. O valor padrãoé trifásico. Se selecionar monofásico, somentecargas monofásicas serão permitidas. A opçãomonofásico também limita o número demodelos uma vez que não estão disponíveisgrupos geradores maiores com geradoresmonofásicos. A opção padrão trifásica permite ouso de cargas monofásicas mas o GenSizeassume estas serão equilibradas nas três fases.

Duty (Serviço): O GenSize faz uma

recomendação com base na classificação deenergia Standby ou Prime do grupo gerador,reduzindo proporcionalmente segundo ascondições do local. O ajuste padrão é Standby.Para mais detalhes sobre as classificações desistemas e grupos geradores, veja a seçãoProjeto Preliminar.

Um sistema de energia Prime é um sistemaindependente para gerar energia elétrica emvez de adquiri-la de uma empresa fornecedora.(Assume-se que o grupo gerador esteja isoladoda rede elétrica, ou que o serviço da empresafornecedora esteja indisponível.) A classificação

de energia Prime é a energia máxima disponívelem carga variável por um número ilimitado dehoras. Existe uma capacidade mínima de 10%de sobrecarga para classificações de energiaPrime segundo as normas BS 5514 e DIN 6271para motores. Nem toda configuração de grupogerador está disponível para serviço Prime.

Quando os grupos geradores são conectadosem paralelo com o serviço da rede elétrica por longos períodos, eles não devem ser operadosalém de sua classificação de carga básica. Emgeral, a classificação de carga básica de umgrupo gerador é significativamente menor quesua classificação de energia Prime. Consulte ofabricante do grupo gerador ou o distribuidor Cummins Power Generation local para obter as




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classificações de carga básica de gruposgeradores.

Voltage (Voltagem): As opções disponíveis devoltagem são uma função da freqüênciaselecionada. Os valores padrão são 277/480,

Series Estrela.

Entrada de Cargas

O próximo e mais importante passo nodimensionamento de um grupo gerador éidentificar o tipo e o tamanho das cargas que ogrupo gerador alimentará. Como ocorre com amaioria das operações no GenSize, as cargaspodem ser informadas no menu em Projects,Add New Load (Projetos, Adicionar NovaCarga), ou usando-se os ícones na barra deferramentas. Depois de selecionado um tipo decarga, é exibido o formulário de entrada decargas. Cada formulário é aberto com valorespadrão de características de cargas que podemser alterados. Digite todas as informaçõessolicitadas. Se tiver dúvidas sobre qualquer umdos itens, use o recurso de Ajuda on-line paraobter a explicação. À medida que as cargas sãoinformadas, ela aparecem em uma lista no ladoesquerdo da tela sob o projeto no qual estátrabalhando. Selecione (com o botão esquerdodo mouse) uma das cargas da lista para exibir as características de operação da carga no ladodireito da tela. Clique duas vezes no ícone deuma carga para abrir o formulário de entrada

para essa carga e edita-la. As informaçõesabaixo visam ajudá-lo a entender os parâmetrosde carga e a maneira como são calculados peloGenSize.

Identifique todos os tipos e tamanhos de cargasdiferentes que o grupo gerador deverá servir.Se tiver mais de uma carga de um determinadotipo e tamanho, sua entrada deverá ser feitauma única vez, a menos que você queira que

cada carga tenha uma descrição diferente. Aquantidade de cada carga pode ser definida naentrada da carga na seqüência de partida.Conforme descrito mais adiante nesta seção, aCummins Power Generation pesquisou ascaracterísticas de partida e operação de muitascargas comuns e incluiu valores padrão paratais características no GenSize. Você pode usar os valores padrão ou alterar as característicasde sua carga, se forem diferentes. Se tiver umtipo de carga diferente do tipo identificado noGenSize, use uma carga “miscelânea” paradefinir os requisitos de partida e operação dacarga.

Com base nas características da carga, oGenSize calcula os valores de kW de operação(RkW), kVA de operação (RkVA), kVA departida (SkVA), kW de partida (SkW), fator de

potência de partida (SPF), pico de kVA (PkVA),pico de kW (PkW) e corrente de funcionamento(Ramps). Quando são servidas cargas não-lineares, pode ser necessário superdimensionar o alternador e o GenSize calcula um valor dekW (AkW) de alternador para a carga.

Observe que na entrada de carga monofásicaspara um grupo gerador trifásico, o GenSizeassume que todas as cargas trifásicas serãoequilibradas entre as três fases. Portanto, ascargas monofásicas são convertidas em umacarga trifásica equivalente para fins dedimensionamento. Com isto, a corrente de

carga monofásica é distribuída pelas três fasesde modo que a corrente de carga monofásicaseja dividida por 1,73. Quando é informada umacarga monofásica para uma aplicação de grupogerador trifásico, a corrente monofásica real éexibida no formulário de entrada de carga, masquando a carga é inserida em um passo (acarga de passo é a carga equilibrada aplicadaao gerador), a corrente da carga de passo éconvertida para a corrente trifásica equivalente.




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Definição de Termos

As seguintes abreviações são usadas no GenSize para calcular os requisitos de partida e operação decada carga, os requisitos de carga de passo e os requisitos de carga de pico de transiente. Essas

abreviações são usadas em formulários de carga e relatórios da aplicação e na seguinte discussão paradocumentar alguns dos cálculos realizados no GenSize.

Requisitos de Operação de Carga (Operação de Alimentação Estável de Cargas Individuais)

kVA de Funcionamento (RkVA) – a carga quilovolt-ampères de funcionamento.kW de Funcionamento (RkW) – a carga quilowatt de funcionamento.kW do Alternador (AkW) – a capacidade do alternador fornecida para compensar (superdimensionar) adistorção não-linear.PF de Funcionamento (RPF) – o fator de potência de funcionamento com alimentação estável da carga.Eficiência – a relação entre energia de saída e energia de entrada.Corrente de Funcionamento (Ramps) – a amperagem de funcionamento para uma carga ou passo.

Requisitos de Partida de Carga (Partida de Cargas Individuais)

kW de Partida (SkW) - quilowatts de partida de uma carga.kVA de Partida (SkVA)- quilovolt-ampères de partida de uma carga.PF de Partida (SPF) – é o fator de potência da carga no momento em que ela é inicialmente energizadaou é dada sua partida.

Requisitos de Carga de Passo Transiente (Carga Combinada em Cada Aplicação de Carga de Passo)

kW de Passo Máxima – a carga de passo máxima em kW (soma dos quilowatts de partida de cargasindividuais (SkW)) no passo.kVA de Passo Máxima – a carga de passo máxima em kVA (soma dos quilovolt-ampères de partida decargas individuais (SkVA)) no passo.kW de Passo Cumulativa – a kW de Passo Máxima adicionada à kW de funcionamento do passo(s)anterior.kVA de Passo Cumulativa – a kVA de Passo Máxima adicionada à kVA de funcionamento do passo(s)

anterior.kW de Passo Efetiva – a kW de Passo Cumulativa vezes um multiplicador para levar em conta o efeitoda carga reduzida devido à voltagem de saída mantida reduzida durante a carga de passo de transiente.kVA de Passo Efetiva – a kVA de Passo Cumulativa vezes um multiplicador para levar em conta o efeitoda carga reduzida devido à voltagem de saída mantida reduzida durante a carga de passo transiente.

Requisitos de Carga de Pico de Transiente (Carga Combinada para todas as Cargas que RequeremEnergia de Operação Randômica de Pico)

kW de Pico (PkW) – o aumento repentino de potência em kW exigida por uma carga cíclica em suapartida, ou por outras cargas de pico como soldadores e equipamentos médicos de imagens quando sãooperados.kVA de Pico (PkVA) – o aumento repentino de potência em kVA exigida por uma carga cíclica em suapartida, ou por cargas de pico como soldadores e equipamentos médicos de imagens quando sãooperados.

kVA de Pico Cumulativa – a kVA de Pico adicionada à kVA de funcionamento de todas as outras cargasnão-pico.kW de Pico Cumulativa – a kW de Pico adicionada à kW de funcionamento de todas as outras cargasnão-pico.kW de Pico Efetiva – a kW de Passo Cumulativa vezes um multiplicador para levar em conta o efeito dacarga reduzida devido à voltagem de saída mantida reduzida durante a carga de pico transiente.kVA de Pico Efetiva – a kVA de Pico Cumulativa vezes um multiplicador para levar em conta o efeito dacarga reduzida devido à voltagem de saída mantida reduzida durante a carga de pico transiente.




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Cálculos Detalhados de Cargas

Os seguintes documentos de todos os cálculos de requisitos das cargas individuais. Os requisitos defuncionamento, partida e pico de cargas são calculados para cada carga com base em característicaspadrão de operação assumidas conforme mostradas nos formulários de entrada das cargas individuais.

Cálculos de Carga Leve

Três tipos diferentes de carga podem ser informados:Fluorescente – Uma lâmpada de descarga de mercúrio a baixa pressão em que a maior parte da luz éemitida por uma camada excitada de material fluorescente. As mesmas características de carga sãousadas para descarga ou tipos eletrônicos. Ambas são cargas não-lineares, mas o GenSize ignora anão-linearidade deste tipo de carga uma vez que esta é geralmente uma pequena parte da carga totalconectada.

Incandescente – Conjuntos de lâmpadas de bulbo padrão, que usam um filamento para emitir luz.

Descarga (HID) – Lâmpadas que produzem luz pela passagem de uma corrente através de um vapor demetal; inclui luz de descarga gerada por vapor de sódio a alta pressão, haletos metálicos e vapor demercúrio.

RkW Se kVA for informado: RkW = kVA x RPF

Se Ramps for informado: 1∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF) ÷ 10003∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF x 1.73) ÷ 1000RkVA Se RkW para informado: RkVA = RkW ÷ RPF

Se Ramps for informado: 1∅ RkVA = (Ramps x voltagem) ÷ 10003∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF x 1.73) ÷ 1000

RPF Fator de potência de funcionamento conforme informado ou padrãoSkW SkW = RkW para incandescência e fluorescência

SkW = 0.75 x RkW para HIDSkVA SkVA = SkW ÷ SPFSPF SPF = RPF, exceto para HID onde SPF padrão = 0.85AkW AkW = RkWRamps 1∅ Ramps = (RkW x 1000 ÷ (voltagem x RPF)

3∅ Ramps = (RkW x 1000 ÷ (voltagem x RPF x 1.73)

Cálculos de Cargas de Ar-condicionado

O GenSize simplesmente converte toneladas em HP para dimensionar cargas de ar-condicionado narazão de 2 HP/ton como uma estimativa conservativa da carga total para uma unidade de menor eficiência. Se desejar uma capacidade mais exata e souber o valor das cargas individuais deacionamento dos componentes nos equipamentos e CA, digite-os individualmente e calcule um fator dedemanda para as cargas que provavelmente terão a partida simultânea.

RkW RkW = AC Tons x 2 x 0.746RkVA RkVA = RkW ÷ RPFRPF Fator de potência de funcionamento informado ou padrão do banco de dadosSkW SkW de Alta Inércia = SkVA x SPF

SkW de Baixa Inércia = SkVA x SPF x 0.6

SkVA SkVA = HP x (LRkVA/HP) x fator de SkVA, ondeLRkVA/HP é a kVA/HP média para a letra da Norma NEMA do motor e o fator deSkVA é 1.0 para partida em voltagem plena ou obtido na tabela de partida emvoltagem reduzida (veja Método de Partida em Voltagem Reduzida)

SPF Conforme digitado, ou valores padrão do banco de dados por HP e método de partidaPara cargas designadas para ativar e desativar automaticamente a ciclagem:

PkW PkW = SkWPkVA PkVA = SkVA




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AkW (não-VFD) AkW = RkW exceto motor de partida de contato permanente onde AkW = 2.0 x RkW amenos que seja usado um contator de desvio, neste caso AkW = RkW

AkW (VFD) Inversor Convencional de CA: AkW = 2.0 x RkWLargura de Pulso Modulado: AkW = 1.4 x RkW

Ramps Acionamento de CC: AkW = 2.0 x RkW

1∅ Ramps = (HP x 746) ÷ (voltagem x Efic. x RPF)3∅ Ramps = (HP x 746) ÷ (1.73 x voltagem x Efic. x RPF)

Cálculos de Cargas de Carregadores de BateriasUm carregador de bateria é um conjunto retificador controlado por silício (SCR) usado para carregar baterias. É uma carga não-linear que requer um alternador superdimensionado.

RkW RkW = RkVA x RPFRkVA RkVA = (kVA de Saída x Taxa de Recarga) ÷ EficiênciaRPF Fator de potência de funcionamento conforme informado ou padrãoSkW SkW = RkWSkVA SkVA = RkVASPF SPF = RPFAkW Para 3 pulsos, AkW = 2.5 x RkW

Para 6 pulsos, AkW = 1.4 x RkWPara 12 pulsos, AkW = 1.15 x RkWCom filtro de entrada, AkW = 1.15 x RkW

Ramps 1∅ Ramps = (RkVA x 1000) ÷ voltagem3∅ Ramps = (RkVA x 1000) ÷ (voltagem x 1.73)

Cálculos de Cargas para Equipamentos Médicos de Imagens

O GenSize calcula uma queda de voltagem de pico para a ocasião em que uma carga de equipamentomédico de imagem for operado. Esta queda deve ser limitada a 10% para proteger a qualidade daimagem. Se a queda de voltagem de pico for ajustada a um valor maior nos parâmetros do projeto, oGenSize automaticamente a reduzirá e lhe notificará. O grupo gerador é então dimensionado para limitar a queda de voltagem em 10% quando o equipamento médico de imagens é operado com todas as

outras cargas em funcionamento. Se forem usadas várias cargas de equipamentos de imagens, a quedade voltagem de pico é calculada para a maior carga e assume que somente a maior carga será operada.

Note que o GenSize assume que o equipamento médico de imagens não é operador durante a partidadas cargas, assim a queda de voltagem de partida é calculada separadamente e pode exceder 10%.

RkW Se RkVA for informado: RkW = RkVA x RPFSe Ramps for informado: 1∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF) ÷ 1000

3∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF x 1.73) ÷ 1000RkVA Se Ramps for informado: RkVA = RkW ÷ RPFRPF Fator de potência de funcionamento conforme informado ou padrãoSkW SkW = RkWSkVA SkVA = SkW ÷ SPFSPF SkVA = SkW ÷ SPF

PkW PkW = PkVA x SPFPkVA Conforme digitado, ou 1∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF) ÷ 1000

3∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF x 1.73) ÷ 1000SPF SPF = SkVA ÷ SkWAkW AkW = RkWRamps 1∅ Ramps = (RkVA x 1000) ÷ voltagem

3∅ Ramps = (RkVA x 1000) ÷ (voltagem x 1.73)




7 APÊNDICE 147

Cálculos de Cargas de Motores

Se a carga de motor for alimentada por uma unidade de velocidade variável ou de freqüência variável,ou for uma unidade de CA em um motor de CC, selecione Variable Frequency Drive (VFD) (Unidade deFreqüência Variável). Uma VFD é uma carga não-linear que requer um alternador superdimensionadopara atender aos requisitos de carga de funcionamento. Selecione PWM se a VFD for do tipo de largurade pulso modulado (PWM). VFDs do tipo PWM requerem menos superdimensionamento do que tipos

não-PWM.Os requisitos de partida de motores podem ser reduzidos aplicando-se algum tipo de voltagem reduzidaou motor de partida de contato permanente. A aplicação desses dispositivos pode resultar emrecomendações de grupos geradores menores. Entretanto, deve-se ter cuidado ao aplicar-se qualquer um desses métodos de partida. Antes de mais nada, o torque do motor depende da voltagem aplicada etodos esses métodos resultam em uma voltagem mais baixa durante a partida. Esses métodos departida devem ser aplicados somente a cargas de motor de baixa inércia a menos que se possadeterminar que o motor produzirá torque adequado de aceleração durante a partida. Além disso, essesmétodos de partida podem produzir correntes de pico muito altas quando passam da partida aofuncionamento se a transição ocorre antes de o motor alcançar uma rotação muito próxima da rotaçãode operação, resultando em uma situação na qual os requisitos de partida aproximam-se de uma partidaatravés da linha. O GenSize assume que o motor atinge a rotação próxima da rotação nominal antes detal transição, ignorando essas condições potenciais de corrente de pico. Se o motor não atingir a rotação

próxima do valor nominal antes da transição, poderá ocorrer queda excessiva de voltagem e defreqüência quando esses motores de partida forem aplicados aos grupos geradores. Se não estiver certosobre como o motor de partida e a carga irão reagir, use a partida através da linha.

Para a partida através da linha de motores, selecione carga de baixa inércia se tiver certeza de que acarga irá requerer baixo torque de partida em baixas rotações. Isto reduzirá os requisitos de kW departida para o grupo gerador e poderá resultar em um grupo gerador menor. Geralmente, as cargas debaixa inércia são ventiladores centrífugos e bombas. Se não estiver certo, use cargas de alta inércia(deixe a opção baixa inércia desselecionada).

RkW Se HP for informado: RkW = (HP x 0.746) ÷ Eficiência de FuncionamentoSe kW for informado: RKW = kW de Funcionamento ÷ EficiênciaSe Ramps for informado: 1∅ RkW = (Ramp x voltagem x RPF x Eficiência) ÷1000

3∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF x Eficiência x 1.73) ÷ 1000RkVA RkVA = RkW ÷ RPFRPF Fator de potência de funcionamento informado ou padrão do banco de dadosSkW SkW de Alta Inércia = SkVA x SPF

SkW de Baixa Inércia = SkVA x SPF x 0.6SkVA SkVA = HP x (LRkVA/HP) x fator de SkVA, onde LrkVA/HP é a kVA/HP média para a

letra da Norma NEMA do motor e o fator de SkVA é 1.0 para partida em voltagemplena ou obtido na tabela de partida em voltagem reduzida (veja Método de Partidaem Voltagem Reduzida)

SPF Conforme digitado, ou valores padrão do banco de dados por HP e método de partidaPara cargas designadas para ativar e desativar automaticamente a ciclagem:

PkW PkW = SkWPkVA PkVA = SkVA

AkW (não-VFD) AkW = RkW exceto motor de partida de contato permanente onde AkW = 2.0 x RkW amenos que seja usado um contator de desvio, neste caso AkW = RkW

AkW (VFD) Inversor Convencional de CA: AkW = 2.0 x RkWLargura de Pulso Modulado: AkW = 1.4 x RkWAcionamento de CC: AkW = 2.0 x RkW

Ramps 1∅ Ramps = (HP x 746) ÷ (1.73 x voltagem x Eficiência x RPF)3∅ Ramps = (HP x 746) ÷ (voltagem x Eficiência x RPF)




7 APÊNDICE 148

Cálculos de Cargas de Bombas Contra Incêndio

O GenSize dimensionará o gerador limitando a queda de voltagem de pico a 15% na partida da bombade incêndio, com todas as outras cargas não-pico em funcionamento. Isto é feito para atender as normasNorte-americanas de incêndio. O grupo gerador não precisa ser dimensionado para prover a kVA de“rotor travado” do motor da bomba indefinidamente. Isto resultaria num grupo gerador superdimensionado, que apresentaria problemas de manutenção e confiabilidade por ser subtilizado.

Sempre que um motor de partida de voltagem reduzida é usado para um motor de bomba de incêndio, ousuário deve considerar o dimensionamento para a partida através da linha uma vez que o controlador da bomba inclui um meio manual-mecânico, manual-elétrico ou automático para a partida da bombaatravés da linha no caso de falha de funcionamento do controlador. Entretanto, o GenSize não proíbe ouso motores de partida de voltagem reduzida para bombas de incêndio.

RkW Se HP for informado: RkW = HP x 0.746 ÷ Eficiência de FuncionamentoSe kW for informado: RkW = kW ÷ Eficiência de FuncionamentoSe Ramps for informado: 1∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF x Eficiência) ÷1000

3∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF x Eficiência x 1.73) ÷ 1000RkVA RkVA = RkW ÷ RPFRPF Fator de potência de funcionamento informado ou padrão do banco de dados

SkW SkW de Alta Inércia = SkVA x SPFSkW de Baixa Inércia = SkVA x SPF x 0.6

SkVA SkVA = HP x (LRkVA/HP) x fator de SkVA, ondeLrkVA/HP é a kVA/HP média para a letra da Norma NEMA do motor e o fator de SkVAé 1.0 para partida em voltagem plena ou obtido na tabela de partida em voltagemreduzida (veja Método de Partida em Voltagem Reduzida)

SPF Conforme digitado, ou valores padrão do banco de dados por HP e método de partidaPkW PkW = SkWPkVA PkVA = SkVAAkW (não-VFD) AkW = RkW exceto motor de partida de contato permanente onde AkW = 2.0 x RkW a

menos que seja usado um contator de desvio, neste caso AkW = RkWAkW (VFD) Inversor Convencional de CA: AkW = 2.0 x RkW

Largura de Pulso Modulado: AkW = 1.4 x RkW

Acionamento de CC: AkW = 2.0 x RkWRamps 1∅ Ramps = (HP x 746) ÷ (voltagem x Eficiência x RPF)3∅ Ramps = (HP x 746) ÷ (1.73 x voltagem x Eficiência x RPF)

Cálculos de Cargas de UPS

Um UPS estático usa retificadores controlados por silício (SCR) ou outro dispositivo estático paraconverter a voltagem de CA para CC para a carga das baterias, e um inversor para converter CC emenergia de CA condicionada para alimentar a carga. Um UPS é uma carga não-linear e pode requerer um alternador superdimensionado. Alguns problemas de incompatibilidade entre grupos geradores eUPSs estáticos têm levado a muitos erros conceituais sobre o dimensionamento do grupo gerador paraeste tipo de carga. No passado, ocorreram realmente problemas e a recomendação dos fornecedores deUPS na época era superdimensionar o grupo gerador de duas a cinco vezes o valor nominal do UPS.

Mesmo naquela época, alguns problemas persistiram e desde então os problemas de incompatibilidadeforam resolvidos pela maioria dos fabricantes de UPS. É mais barato exigir do fornecedor do UPS acompatibilidade com o gerador do que superdimensioná-lo.

Se as baterias estiverem descarregadas quando o UPS estiver operando no grupo gerador, este deveráser capaz de alimentar o retificador para a carga das baterias e o inversor para alimentar a carga. Umasegunda razão para usar a classificação plena do UPS é que podem ser incluídas cargas adicionais deUPS no futuro até o valor nominal constante da plaqueta de dados. OS fatores de dimensionamento decarga não-linear usados pelo GenSize baseiam-se no nível de harmônicos que o UPS induz na saída do




7 APÊNDICE 149

gerador com o UPS totalmente carregado. Como os harmônicos aumentam com cargas mais leves,selecionar um alternador de maior capacidade ajuda a compensar este efeito.

Para vários sistemas redundantes de UPS, dimensione o grupo gerador em função das classificaçõesnominais combinadas de cada UPSs. As aplicações de sistemas redundantes são aquelas em que umUPS é instalado para servir como reserva de outro e os dois encontram-se on-line o tempo todo com50% ou menos de carga.

Os equipamentos de UPS geralmente têm requisitos diferentes de qualidade de energia dependendo domodo de operação. Quando o retificador está “rampeando”, podem ocorrer oscilações de voltagem efreqüência relativamente amplas sem interromper a operação do equipamento. Todavia, quando odesvio é habilitado, tanto a freqüência quanto a voltagem devem ser muito constantes, ou ocorrerá umacondição de alarme. Isto acontece quando a freqüência de entrada do UPS, que muda rapidamente, éresultado de uma mudança repentina de carga transiente em um grupo gerador. Durante este evento detransiente, os UPSs estáticos com comutadores de desvio de alimentação estável devem romper osincronismo com a fonte e desabilitar o desvio.

RkW RkW = RkVA x RPFRkVA RkVA = (kVA de Saída x Taxa de Recarga) ÷ EficiênciaRPF Fator de potência de funcionamento conforme informado ou padrãoSkW SkW = RkW

SkVA SkVA = RkVASPF SPF = RPFAkW Para 3 pulsos, AkW = 2.5 x RkW

Para 6 pulsos, AkW = 1.4 x RkWPara 12 pulsos, AkW = 1.1.5 x RkWCom filtro de entrada, AkW = 1.15 x RkW para 6 e 12 pulsos

AkW = 1.40 x RkW para 3 pulsosRamps 1∅ Ramps = (RkVA x 1000) ÷ voltagem


Cálculos de Cargas Diversas

Veja abaixo as descrições dos tipos e cálculos que o GenSize usa para as várias cargas diversas:

Cálculos de Carga de Soldador

RkW Se RkVA for informado: RkW = RkVA x RPFSe Ramps for informado: 1∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF) ÷ 1000

3∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF x 1.73) ÷ 1000RkVA Se Ramps for informado: RkVA = RkW ÷ RPFRPF Fator de potência de funcionamento conforme informado ou padrãoSkW SkW = RkWSkVA SkVA = SkW ÷ SPFPkW PkW = PkVA x SPFPkVA Conforme digitado, ou 1∅ PkVA = (Pamps x voltagem) ÷ 1000

3∅ PkVA = (Pamps x voltagem x 1.73) ÷ 1000SPF SPF = SkVA ÷ SkW

AkW AkW = RkWRamps 1∅ Ramps = (RkVA x 1000) ÷ voltagem





7 APÊNDICE 150

Cálculos Gerais de Cargas de Receptáculos

RkW RkW = kW InformadaRkVA RkVA = RkW ÷ RPFRPF Fator de potência de funcionamento conforme informado ou padrãoSkW SkW = RkWSkVA SkVA = SkW ÷ SPF

SPF SPF = RPFPkW PkW = RkWPkVA PkVA = RkVAAkW AkW = RkWRamps 1∅ Ramps = (RkW x 1000) ÷ (voltagem x RPF)

3∅ Ramps = (RkW x 1000) ÷ (voltagem x RPF x 1.73)

Cálculos de Cargas Definidas pelo Usuário

RkW Se kW for informado: RkW = KWSe kVA for informado: RkW = kVA x RPFSe Ramps for informado: 1∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF) ÷ 1000

3∅ RkW = (Ramps x voltagem x RPF x 1.73) ÷ 1000

RkVA Se kW for informado: RkVA = RkW ÷ RPFSe RkVA for informado: RkVA = kVASe Ramps for informado: 1∅ RkVA = (Ramps x voltagem) ÷ 1000

3∅ RkVA = (Ramps x voltagem x 1.73) ÷ 1000RPF Fator de potência de funcionamento conforme informado ou padrãoSkW Se kW for informado: SkW = kW

Se kVA for informado: SkW = SkVA x SPFSe informado Amps de Partida: 1∅ SkW = (Ramps x voltagem x RPF) ÷ 1000

3∅ SkW = (Ramps x voltagem x RPF x 1.73) ÷ 1000SkVA SkVA = SkW ÷ SPFSPF SPF = RPF, exceto para HID onde SPF padrão = 0.85 e RPF = 0.90PkW PkW = SkWPkVA PkVA = SkVAAkW AkW = RkWRamps 1∅ Ramps = (RkW x 1000) ÷ (voltagem x RPF)

3∅ Ramps = (RkW x 1000) ÷ (voltagem x RPF x 1.73)




7 APÊNDICE 151

Figura 7-2. Janela de Projeto de Aplicação do GenSize

Entrada de Cargas nos Passos

Depois de informar as cargas, você deverá

inserir todas as cargas do projeto em Passos deCarga. Abra a primeira carga de passo clicandona pasta Steps (Passos) na parte esquerda datela. Note que inicialmente, não existem cargasno Passo. A carga de seqüência de passospode reduzir o tamanho do grupo gerador necessário quando se usa vários passos. Várioscomutadores de transferência podem ser usados para conectar carga ao grupo gerador em momentos diferentes, simplesmenteajustando-se os retardos de tempo detransferência em cada comutador. Aguardeapenas alguns segundos entre os passos para

que o grupo gerador estabilize com cada cargade passo.

Para inserir cargas individuais no passo, cliquee arraste a carga sobre o passo. Depois deincluir a carga no passo, você poderá ajustar aquantidade de carga no passo clicando com obotão direito do mouse e selecionando Set Quantity (Ajustar Quantidade) no menu. Como

alternativa, sempre que clicar e arrastar umacarga para um passo, a quantidade aumentará.

Para inserir várias cargas no passo, clique napasta de cargas para exibir todas as cargas nolado direito da tela. Usando as teclas Shift ouCtrl e o mouse, selecione as cargas desejadas,clique em qualquer uma das cargasselecionadas à direita e arraste para o passo.Todas as cargas selecionadas devem aparecer no passo.

Use a barra de ferramentas para incluir um oumais passos adicionais, conforme desejar. Vocêpoderá visualizar as cargas e os passos usandoa opção View (Visualizar) do menu para saber em quais passos as cargas individuais foram

colocadas ou para obter um resumo de todas ascargas em cada passo.

Considerações de Passo de Carga

Para muitas aplicações, o grupo gerador serádimensionado para ser capaz de assumir todasas cargas em um único passo. Para algumasaplicações, é mais vantajoso iniciar as cargascom os maiores requisitos de pico de partida em




7 APÊNDICE 152

primeiro lugar e então, depois que tais cargasestiverem funcionando, iniciar as demais cargasem passos diferentes. A seqüência de partidadas cargas também pode ser determinada por códigos nos quais as cargas de emergênciadevem ser as primeiras, então o equipamentostandby e por fim as cargas opcionais.

O seqüenciamento de passos de partida degrupos geradores pode ser realizado comcomutadores de transferência usando-seretardos de tempo de transferência,seqüenciador de cargas ou outro controlador,como um PLC. Você pode usar esta aplicaçãopara dizer ao seu distribuidor quantos passosde partida sua aplicação requer. Lembre-se:embora haja uma seqüência inicial controladade cargas, pode haver paradas não controladasde cargas e partidas de certas cargas, e vocêtalvez queira verificar as cargas de pico sob tais

condições.

Diretrizes de Seqüência de Passo

Partida Simultânea de Um Único Passo: Umaabordagem comumente usada é assumir que apartida de todas as cargas conectadas seráfeita em um único passo, independentementedo número de comutadores de transferênciausados. Esta suposição resultará na escolhamais conservadora (maior) de grupo gerador.Use a carga de um único passo a menos quesejam acrescentado outras coisas, como várioscomutadores de transferência com retardos de

tempo escalonado ou um seqüenciador decargas.

Passo Único com um Fator de Diversidade:Semelhante à partida simultânea em um únicopasso, exceto que um fator de diversidadeestimada, de talvez 80%, seja aplicado parareduzir os totais de SkVA e SkW para levar emconta outros controles de partida automáticaque sejam fornecidos com o equipamento decarga.

Seqüência de Vários Passos: A partidaseqüenciada de cargas (onde possível) em

geral permite a escolha de um grupo gerador menor. O GenSize assume que haverá umtempo adequado entre cargas de passo paraque a voltagem e a freqüência do grupo gerador se estabilizem, normalmente de 5 10 segundos.

Considere o seguinte quando forem fornecidoscontroles ou retardos para a seqüência depassos das cargas no grupo gerador:

• Dê primeiro a partida no maior motor.

• Quando der a partida em motores que usamunidades eletrônicas (VFD ou VSD) aprimeira regra do maior motor poderá nãose aplicar. O uso de unidades eletrônicaspara a partida e funcionamento de motorespermite que o projetista controle melhor a

carga real aplicada ao grupo gerador controlando a carga de corrente máxima, ataxa de aplicação da carga, etc. O que deveser lembrado sobre essas cargas é que elassão mais sensíveis à variação de voltagemdo que os motores com partida ”através dalinha”.

• Carregue por último o UPS. Os UPSs sãonormalmente sensíveis à freqüência,especialmente à taxa de mudança dafreqüência. Um grupo gerador previamentecarregado será mais estável ao aceitar umacarga de UPS.

• Para cada passo, a SkW requerida é o totalda RkW do(s) passo(s) anterior(es) mais aSkW para esse passo.

Recomendações e Relatórios

As informações abaixo ajudarão a compreender a recomendação do GenSize para um grupogerador e os relatórios gerados. A Figura 7-3mostra a tela padrão na qual o GenSize faz suarecomendação para o modelo de grupo gerador da Cummins Power Generation que mais seaproxima dos parâmetros do projeto atual. Esta

tela pode ser alternada com a tela mostrada naFigura 7-4, na qual podem ser vistos todos osmodelos de grupo gerador que se aproximamdos parâmetros. Pode ser útil visualizar a últimatela para analisar as diferenças de desempenhoentre todos os modelos que podem realizar otrabalho, qualquer um dos quais você poderiaescolher para o projeto. Você também imprimir Relatórios para distribuição e revisão.

Os modelos recomendados são destacados emverde na metade superior da tela. Na metadeinferior são mostrados os parâmetros para ogrupo gerador recomendado, que são:

• Generator Set Requirements (Requisitos deGrupo Gerador): Aqui estão resumidos osparâmetros Serviço, Voltagem, Altitude,Fase, Quedas de Voltagem e outros.

• Load Running/Surge Requirements (Requisitos de Funcionamento/Pico deCarga): Aqui estão resumidos todos os




7 APÊNDICE 153

requisitos de carga do projeto. A opção Pct.Rated Load fornece um modo rápido dedeterminar a quantidade da capacidade defuncionamento do grupo gerador está sendousada.

• Generator Set Configuration (Configuração

do Grupo Gerador): Esta guia relaciona otamanho da armadura do alternador, onúmero de terminais, se o alternador éreconectável, se possui uma capacidademaior para partida do motor, a faixa devoltagem, se o alternador possui uma pilhaestendida e se pode fornecer saídamonofásica plena. Ela também mostra omodelo do motor, cilindrada, número decilindros, combustível e limites dedespotenciamento de altitude e detemperatura ambiente e valores deinclinação (slope ).

A guia de relatórios mostra informações sobre ogrupo gerador recomendado e permite acomparação com outros grupos geradores. Eisuma relação de alguns títulos importantes nestaguia:

Site Rated Standby (Prime) kW (kW Standby(Prime) Nominal do Local): Mostra a kWstandby ou prime nominais do local (o serviçode energia Prime já está reduzida em 10%). Seo valor for mostrado em vermelho, a kWnominal do local é menor do que a kW defuncionamento da carga, ou a kW da carga defuncionamento é menor que 30% da kWnominal ajustada do local. Um grupo gerador recomendado deve satisfazer os requisitos decarga de funcionamento e operar com pelomenos 30% da capacidade nominal para ser recomendado.

Se o valor for mostrado em amarelo , a kW defuncionamento da carga é menor que 30% dakW nominal ajustada do local. O funcionamentode grupos geradores a menos de 30% da carganominal pode ser obtido reduzindo-se o valor percentual mínimo da carga nominal no menuNew Project Parameters (Novos Parâmetros deProjeto).

Site Rated Alternator Max kW (Elevação de temperatura) [kW Nominal Máxima doAlternador do Local (Elevação deTemperatura)]: Mostra a kW nominal doalternador do local para a elevação detemperatura selecionada na opção deparâmetros atuais do projeto. Se o valor for mostrado em vermelho, o alternador nãopoderá manter a elevação de temperatura parao requisito da carga conectada, tanto para a kWde funcionamento quanto para a kW do

Alternador.Site Rated Alternator Max kVA (Elevação de temperatura) [kVA Nominal Máxima doAlternador (Elevação de Temperatura)]: Mostraa kVA nominal do alternador do local para aelevação de temperatura ajustada na opçãoNew Project Parameters (Novos Parâmetros deProjeto). Se o valor for exibido em vermelho, oalternador não poderá manter a elevação detemperatura para o requisito de kVA defuncionamento da carga. A capacidade nominalmáxima de kVA do alternador é mostrada nagrade.

Todavia, o limite de altitude para alternadores é1000 m (3280 pés) e limite de temperatura é 40ºC (104º F). A kW Máxima do Alternador seráreduzida em 3% para cada 500 m (1640 pés) dealtitude acima do limite e 3% para cada 5º C(9º F) de temperatura acima do limite.




7 APÊNDICE 154

F i g u r a

7 - 3 .

J a n e l a

d e C o n f i g u r a ç ã o d o G r u p o G e r a d

o r R e c o m e n d a d o




7 APÊNDICE 155

F i

u r a

7 - 4 .

J a n e l a ‘ T o d o s o s G r u

o s G e r a d o r e s ’




7 APÊNDICE 156

Site Rated Max SkW and Max SkVA (SkW e SkVANominais Máximas do Local): Mostra a SkW eSkVA nominais máximas do local (reduzidasquando necessário para altitude e temperaturaambiente) que a configuração do grupo gerador pode acomodar. Se o valor for exibido emvermelho, o grupo gerador não poderá recuperar

para um valor mínimo de 90% da voltagemnominal com carga em Passo ou de Piconecessária. Uma das filosofias dedimensionamento para carga de pico é que, com acarga de pico aplicada, o grupo gerador deve ser capaz de recuperar até 90% da voltagem nominalde modo que os motores possam desenvolver torque de aceleração adequado. Se o grupogerador recuperar até 90% da voltagem nominal,um motor irá desenvolver 81% do torque nominal,valor que, segundo mostra a experiência, forneceum desempenho aceitável de partida de motores.

Se o valor for exibido em amarelo , o grupo

gerador poderá recuperar para um mínimo de 90%da voltagem nominal com a carga de picorequerida, mas somente porque o requisito de picofoi reduzido. O GenSize reduzirá o requisito depico em reconhecimento ao fato de que avoltagem de saída do grupo gerador é reduzidadurante a partida de cargas com requisitos deenergia de partida que se aproximam dacapacidade máxima do grupo gerador.

Elevação de temperatura At Full Load (Elevaçãode Temperatura em Carga Plena): Mostra aelevação de temperatura que o alternador nãoexcederá enquanto fornecer carga até o valor nominal de carga plena (inclusive) do grupogerador. Cada modelo de grupo gerador terádisponível um ou mais destes alternadores deelevação de temperatura que poderão ser especificados os parâmetros do projeto atual: 8 0ºC, 105º C, 125º C e 150º C. Obviamente, aelevação de temperatura real de um alternador depende da carga real conectada. Por isso, oGenSize poderá recomendar um grupo gerador com uma opção de elevação de temperatura maior ou menor do que a especificada na opção New Project Parameters (Novos Parâmetros de Projeto)uma vez que a recomendação baseia-se na cargaconectada. A carga conectada pode ser menor que a capacidade de carga plena do grupogerador ou, no caso de cargas não-lineares, podeser exigido que o alternador tenha umacapacidade nominal maior que a especificada. Emqualquer caso, a recomendação limitará aelevação de temperatura do alternador àquelaespecificada em New Project Parameters .

Excitation (Excitação): Mostra o tipo sistema deexcitação fornecido com um grupo gerador. Se ovalor for exibido em vermelho, o grupo gerador

será excitado por ponte e a porcentagem da carganão-linear excederá 25% da exigência defuncionamento da carga, RkW. O sistema deexcitação PMG é recomendado para aplicaçõesque tenham um alto teor de cargas lineares. Amenos que a opção PMG não esteja disponível, aCummins Power Generation não recomenda o uso

de grupos geradores com excitação por ponte se aexigência de carga não-linear for maior que 25%da necessidade total de carga.

A necessidade de carga não-linear é calculadaadicionando-se a kW de Funcionamento de todasas cargas onde a kW do Alternador excede a k Wde Funcionamento . Este é o caso para cargas deUPS, motores de freqüência variável e motores departida de contato permanente que não estejamequipados com um desvio automático. Esta somade kW de Alternador é então dividida pela somada kW de Funcionamento de todas as outrascargas.

Por que um grupo gerador não pode ser recomendado: Vários fatores podem fazer comque um grupo gerador não seja recomendado.

• O requisito de kW de Funcionamento podeexceder a capacidade nominal do grupogerador. Parâmetros de projeto como altitude,temperatura ambiente e serviço de energiaPrime podem despotenciar o grupo gerador sem atingir os requisitos do projeto.

• A kW de Funcionamento pode ser menor queo mínimo de 10 a 30% da capacidade nominaldo grupo gerador, especificada nosparâmetros atuais do projeto (30% é o padrão,

como recomendado pela Cummins Power Generation).

• A necessidade de kW de pico pode exceder acapacidade do gerador, que ser menor que osrequisitos do projeto devido aodespotenciamento por altitude e temperaturaambiente. O GenSize usa a kW Cumulativa ea kW de Pico mais altas para determinar a kWde pico de carga.

• A kVA de pico excede a capacidade do grupogerador. O requisito de kVA de pico ésemelhante ao requisito de kW de pico excetoque não há despotenciamento por altitude ou

temperatura ambiente. O GenSize usa o maior valor de kVA Cumulativa e kVA de Pico (sehouver) para determinar o requisito de kVA depico de carga.

• A kW do alternador necessária excede acapacidade do alternador, que pode ser reduzida por altitude e temperatura ambientepelos parâmetros do projeto. Todavia, o limitede altitude para alternadores é 1000 m




7 APÊNDICE 157

(3280 pés) e o limite de temperatura é 40º C(104º F). A kW do alternador será reduzida em3% para cada 500m (1640 pés) de altitudeacima do limite e 3% para cada 5º C (9º F) detemperatura ambiente acima do limite.

• A kVA do alternador necessária excede a

capacidade do alternador, que pode ser reduzida por altitude e temperatura da mesmamaneira que a kW do alternador.

• A necessidade de carga não-linear totalexcede 25% da necessidade total de carga.Isto exclui geradores com excitação por pontenos quais a excitação PMG não estádisponível. A necessidade de carga não-linear total é a soma dos valores de kW deAlternador de todas as cargas não-lineares.

• As quedas calculadas de voltagem efreqüência excedem os limites ajustados nosparâmetros atuais do projeto.

− A queda de voltagem de partida écalculada usando-se o maior de doisvalores: queda baseada na kW dePasso máxima ou na kVA de Passomáxima.

− A queda de voltagem de pico écalculada somente se as cargas doprojeto apresentarem um pico defuncionamento (cargas cíclicas) oucargas de equipamentos médicos deimagens que têm um alto requisito deenergia de pico quando operados.

− A queda de freqüência é calculada

usando-se o maior de dois valores: kWde Passo máxima ou kW de Passo decargas que apresentam pico defuncionamento.

• A mensagem, “No generator set is available that meets your running load requirements ”(Não há grupos geradores que atendam aosrequisitos de carga de funcionamento)geralmente significa que houve algumaalteração na opção New Project Parameters (Novos Parâmetros de Projeto) após a cargade funcionamento ter sido especificada. Por exemplo, esta mensagem será exibida sevocê alterar o combustível de diesel para gásnatural ou a opção ‘Sem Atenuação de Ruído’para a opção Quite Site (Local Sem ruído) ese a carga de funcionamento especificada

exceder a capacidade do maior grupo gerador de gás natural ou com a opção Quite Site disponível. A mensagem também podesignificar que seu projeto é tal que não hajaum grupo gerador na linha de produtos daCummins Power Generation. Neste ponto,reduzir a porcentagem mínima da carga

nominal nos parâmetros do projeto poderiapermitir a recomendação de um grupogerador. Se este for o caso, consulte seudistribuidor Cummins Power Generation localpara obter ajuda.

• A mensagem, “No generator set is available which meets your frequency or voltage dip requirements ” (Não há grupos geradores queatendam aos seus requisitos de queda devoltagem ou de freqüência) geralmentesignifica que o requisito de pico de algumacarga de passo está forçando a seleção de umgrupo gerador tão grande que a carga de

funcionamento em alimentação estável caiabaixo de 30% da capacidade do grupogerador. Como a Cummins Power Generationnão recomenda a operação a menos de 30%da capacidade nominal, nenhum gerador poderá ser recomendado. Neste ponto, vocêpoderá ter várias opções:

− Aumentar a queda permitida devoltagem ou de freqüência.

− Reduzir a porcentagem mínima da carganominal para menos de 30%.

− Aplicar cargas em mais passos paradiminuir a carga de pico de cada passo.

− Fornecer partida de motor com voltagemreduzida.

− Conectar grupos geradores em paralelo.

− Adicionar cargas que não tenham umalto pico de partida (luzes, cargasresistivas, etc.).

Relatórios

Vários tipos de relatórios podem ser gerados parao projeto aberto: Detalhes de Passo/Carga,Detalhes de Passos e Quedas e Gerador Recomendado. Estes relatórios podem ser exibidos na tela para fins de revisão antes de suaconclusão, salvos para transmissão ou impressos.A Figura 7-5 é um exemplo do relatório Gerador Recomendado.




7 APÊNDICE 158

Figura 7-5. Relatório de Gerador Recomendado no Modo Visualização




7 APÊNDICE

B. Partida de Motor com Voltagem ReduzidaEmbora a queda de voltagem freqüentemente cause vários problemas, uma redução controlada da voltagem nos termindo motor pode ser benéfica quando usada para diminuir a kVA de partida de um motor em aplicações onde o torque reduzdo motor é aceitável. Reduzir a kVA de partida do motor pode diminuir o tamanho do grupo gerador necessário, diminuqueda de voltagem e permitir uma partida mais “suave” de cargas do motor. Certifique-se, entretanto, de que o modesenvolverá torque suficiente para acelerar a carga sob condições de voltagem reduzida. Além disso, qualquer motopartida que faça a transição entre “partida” e “funcionamento” poderá causar uma condição de corrente de ligação quasegrave quanto a partida "across-the-line" – a menos que o motor esteja na rotação de sincronismo, ou próximo delatransição. Isto poderá causar queda de voltagem inaceitável e potencialmente a queda do motor de partida.

Uma Comparação de Métodos de Partida de Motor

A Tabela 7-1 compara os efeitos da voltagem plena, autotransformador e partida resistora em um motor de 50 hp, ProjB, Código G. Como mostra a tabela, a partida do autotransformador requer menos capacidade de partida do motor do grgerador. A partida resistora realmentere requer mais kW (energia do motor) do que a partida "across-the-line".

TIPO DE MOTOR DE PARTIDA

AUTOTRANSFORMADOR RESISTOR VOLTAGEM PLENA

% da voltagem aplicada (derivação) 65 50 100% da voltagem plena 0.42 0.50 1.0

(multiplicador)*

KVA de partida com motor de partida 295 ** x 0.42 = 123.9 295 ** x 0.50 = 147.5 295 ** x 1.0 = 295de voltagem reduzida

KW de partida com motor de partida 123.9 x 0.36*** = 43.4 147.5 x 0.8**** = 118 295x 0.36*** = 106.9de voltagem reduzida (kVA x PF)

kVA de Funcionamento 46 46 46

kW de Funcionamento 41 41 41

* Veja a Tabela 3-4** Veja a Tabela 3-5 e multiplique a potência (hp) de 50 pelo fator de 5.9 para o Código de Letra G.*** Veja a Tabela 3-6

**** Veja SPF para Resistor na Tabela 3-4

Table 7-1. Comparação de Partida de Motor com Voltagem Reduzida




7 APÊNDICE 160

Partida de Motor com Voltagem Plena

Partida: A partida "across-the-line" de voltagem plena é típica a menos que seja necessário reduzir a kVA de partida domotor devido à capacidade limitada do grupo gerador ou ao limite de queda de voltagem durante a partida do motor. Não hálimite para HP, tamanho, voltagem ou tipo de motor.

Notas de Aplicação: Este método é mais comum devido à sua simplicidade, confiabilidade e custo inicial. Observe que paraa kVA e curvas de torque que a kVA de partida permanece relativamente constante até que o motor praticamente atinge a

rotação plena. Note também os picos de kW em cerca de 300% da kW nominal próximo a 80% da rotação síncrona.

Partida de Motor com Autotransformador, Transição Aberta

Partida: O autotransformador encontra-se no circuito somente durante a partida para reduzir a voltagem para o motor. Aabertura do circuito durante a transição pode causar graves transientes, que podem causar o desarme dos disjuntores.

Notas de Aplicação: A comutação de transição aberta dos motores de partida de voltagem reduzida deve ser evitada na

aplicações de grupo gerador, especialmente quando os motores não atingem rotação plena no momento da transição. Arazão disto é que o motor diminui a rotação e sai de sincronização durante a transição de comutação. O resultado ésemelhante à conexão em paralelo de grupos geradores fora de fase. A kVA retriada imediatamente após a comutação podeexceder a kVA de partida. Note também que o fator de potência de partida é menor quando é utilizado um autotransformado

MOTOR1

2

3

DIAGRAMA DE PARTIDA DO MOTOR

LINHA

PARTIDA: FECHA 1-2-3FUNCIONAMENTO: SEM ALTERAÇÃO

100

200

300

400

500

600

20 40 60 80 100

KVA

TORQUE

CURVAS TÍPICAS DE TORQUE E KVAPARA M OTORES DE INDUÇÃO COM

GAIOLA DE ESQUILO

ROTAÇÃO (% SÍNCRONA)

kVAETO

RQUE(%

F.L.)

MOTOR

1 2

3

45

6

78


LINHA

PARTIDA: FECHA 2-3-5-6-7FUNCIONAMENTO: ABRE 2-3-5-6-7; FECHA 1-4-8

100

200

300

400

500

600

20 40 60 80 100

KVA

TORQUE


GAIOLA DE ESQUILO

kVAETORQUE(%

F.L.)





7 APÊNDICE

Partida de Motor com Autotransformador, Transição Fechada

Partida: O circuito não é interrompido durante a partida. Durante a transferência, parte do enrolamento do autotransformapermanece no circuito como um reator em série com os enrolamentos do motor.

Notas de Aplicação: A transição fechada é preferida em relação à transição aberta devido ao distúrbio elétrico menocomutação, entretanto, é mais cara e complexa. É o método de partida de voltagem reduzida mais utilizado para grandmotores com requisitos de baixo torque de carga, como bombas de elevação para esgotos e resfriadores. A princvantagem é um maior torque por corrente do que com outros métodos de partida de voltagem reduzida. A operação podeautomática e/ou remota. Note também que o fator de potência de partida é menor quando é utilizado um autotransformad

Partida com Motor Reator, Transição Fechada

Partida: A partida com reator tem a vantagem da simplicidade e da transição fechada, mas resulta em menor torquepartida por kVA do que a partida com autotransformador. O torque relativo, contudo, aumenta à medida que o motor acele

Notas de Aplicação: Em geral, a partida com reator não é usada exceto para motores grandes de alta voltagem ou a

corrente. Os reatores devem ser dimensionados em função da potência (HP) e da voltagem e podem ter disponibilidalimitada. Normalmente, o custo de partida com reator é maior do que da partida com autotransformador para motomenores, mas é mais simples e menos cara para grandes motores. O fator de potência de partida é excepcionalmebaixo. A partida com reator permite uma partida mais suave com praticamente nenhum distúrbio perceptível de transçãé bem adequada para aplicações como bombas centrífugas e ou ventiladores.

MOTOR

1

2

3

5

6

74


LINHA

PARTIDA: FECHA 6-7-2-3-4TRANSFERÊNCIA: ABRE 6-7

FUNCIONAMENTO: FECHA 1-5

100200

300

400

500

600

20 40 60 80 100

KVA

TORQUE


GAIOLA DE ESQUILO


kVAETORQ

UE(%

F.L.)

MOTOR

1

2

3

5

6

4


PARTIDA: FECHA 1-2-3FUNCIONAMENTO: FECHA 4-5-6

100

200

300

400

500

600

20 40 60 80 100

KVA

TORQUE


GAIOLA DE ESQUILO


kVAETORQUE(%

F.L.)




7 APÊNDICE 162

Partida de Motor com Resistor, Transição Fechada

Partida: A partida com resistor é usada ocasionalmente para pequenos motores onde são necessários vários passos departida e não é permitida a abertura dos circuitos do motor entre passos.

Notas de Aplicação: Também disponível como um motor de partida de transição sem passo que fornece uma partidamais suave. A partida com resistor é geralmente a mais barata para pequenos motores. Fornece aceleração mais rápidade cargas devido ao aumento de voltagem com a diminuição da corrente. Possui um fator de potência de partida maior.

Partida de Motor Estrela-Triângulo, Transição Aberta

Partida: A partida Estrela-Triângulo não requer autotransformador, reator ou resistor. O motor parte com conexão em estrelae funciona com conexão em triângulo.

Notas de Aplicação: Este método de partida está tornando-se mais popular em aplicações são aceitáveis torques maibaixos de partida. Este método apresenta as seguintes vantagens:

1. Transição aberta. A transição fechada está disponível a um custo extra.2. Baixo torque.3. Nenhuma vantagem quando o motor é alimentado por um grupo gerador a menos que o motor atinja a rotaçã

síncrona antes da comutação. Em aplicações onde o motor não alcança a rotação síncrona, o grupo gerador deveser dimensionado para atender o pico.

MOTOR

1

2

3

5

6

4 7

8

9


LINHA

PARTIDA: FECHA 1-2-3SEGUNDO PASSO: FECHA 4-5-6TERCEIRO PASSO: FECHA 7-8-9

100

200

300

400

500

600

20 40 60 80 100TORQUE

KVA


GAIOLA DE ESQUILO


kVAETORQUE(%

F.L.)

100

200

300400

500

600

20 40 60 80 100

KVA

TORQUE

CURVAS TÍPICAS DE TORQUE E KVAPARA MOTORES DE INDUÇÃO COM

GAIOLA DE ESQUILO


kVAETORQUE(%F

.L.)

MOTOR

1

2

3

4 67

8

9

DIAGRAM A DE PARTIDA DO M OTOR

L I N

H A

PARTIDA: FECHA 1-2-3-4-5-6FUNCIONAM ENTO: ABRE 4-5-6; 7-8-9FECHA

5




7 APÊNDICE

Partida do Motor com Enrolamento Parcial "Part Winding", Transição Fechada

Partida: A partida do motor com enrolamento parcial é mais barata porque não requer autotransformador, reator ou resie usa a comutação simples. Disponível em dois ou mais passos de carga dependendo do tamanho, rotação e voltagemmotor.

Notas de Aplicação: Fornece automaticamente a transição fechada. Primeiro, um enrolamento é conectado à linha; depde um certo tempo, o segundo enrolamento é conectado em paralelo com o primeiro. O torque de partida é baixo e fixapelo fabricante do motor. O objetivo da partida com enrolamento parcial não é reduzir a corrente de partida mas fornecorrente de partida em incrementos menores. Não haverá vantagem deste método se o motor for alimentado por um grgerador a menos que o motor possa atingir a rotação síncrona antes da transição para a linha.

Partida de Motores de Rotor com Enrolamento

Partida: Um motor de rotor com enrolamento pode ter o mesmo torque de partida que um motor tipo gaiola de esquilo mcom menos corrente. A diferença entre este motor e os tipos gaiola de esquilo está apenas no rotor. Um motor tipo gaiolaesquilo possui barras de curto circuito, enquanto um motor de rotor com enrolamento tem enrolamentos, geralmente de t

fases.Notas de Aplicação: A corrente de partida, o torque e as características de rotação podem ser alteradas conectando-squantidade correta de resistência externa no rotor. Geralmente, os motores de rotor com enrolamento são ajustadosmodo que a kVA de partida seja cerca de 1,5 vezes a kVA de funcionamento. Este é o tipo de motor mais simples parpartida de um grupo gerador.

MOTOR

1

2

3

45

6


LINHA

PARTIDA: FECHA 1-2-3FUNCIONAMENTO: FECHA 4-5-6

100200

300

400

500

600

20 40 60 80 100

KVA

TORQUE

CURVAS TÍPICAS DE TORQUE E KVAPARA MOTORES DE INDUÇÃO COM

GAIOLA DE ESQUILO


kVAETORQU

E(%

F.L.)

100

200

300

400

500

600

20 40 60 80 100

TORQUE

KVA

CURVAS TÍPICAS DE TORQUE E KVAPARA MOTORES DE ROTOR COM

ENROLAMENTO


kVAETORQUE(%

F.L

.)

1

2

3

4

5

6

7

8

9


L I N H A

MOTORROTOR

RESISTORES

PARTIDA: FECHA 1-2-3PASSO NO.1: 4-5PASSO NO.2: 6-7FUNCIONAMENTO: 4-5-6

FECHAFECHA

FECHA




7 APÊNDICE 164

Partida de Motor Síncrono

Partida: Os motores síncronos podem usar a maioria dos métodos de partida vistos acima. Os motores síncronos comcapacidade nominal de 20 HP ou mais possuem características de partida semelhantes às dos motores de rotor comenrolamento.

Notas de Aplicação: Os motores síncronos ocupam uma classe própria. Não há padrões de desempenho, tamanho daestrutura ou conexões. Os motores com capacidade nominal de 30 HP ou menos têm altas correntes de rotor travado. Ele

podem ser usados em aplicações onde é desejada a correção do fator de potência. (Use a letra padrão de código se a letrareal não for conhecida.)

Notas Gerais de Aplicações

Se o motor de partida de voltagem reduzida possuir um ajuste de tempo ou taxa, ajuste os parâmetros para obter cerca dedois segundos entre as derivações. Isto fornece tempo para que o motor aproxime-se da rotação nominal e, assim, reduzaa kVA de pico no momento da comutação, como mostra a figura abaixo. Note que no ajuste mínimo não há melhroasiginificativa em relação à partida de voltagem plena.

Em algumas aplicações, a corrente de ligação é tão baixa que o eixo do motor não começará a girar na primeira derivaçãotalvez nem mesmo na segunda. Para essas aplicações, há pouca redução da kVA de partida do ponto de vista do grupogerador.

100

200

300

400

500

600

20 40 60 80 100

CURVA DE KVA DEVOLTAGEM PLENA

PICO DE KVA NO TEMPOOU AJUSTE MÍNIMO DEVELOCIDADE DO MOTOR

DE PARTIDA

PICO DE KVA NOTEMPO OU AJUSTE

MÁXIMO DE ROTAÇÃODO MOTOR DE PARTIDA

kVA(%

F.L.)




Manual de Aplicação – Grupos Geradores Arrefec

7 APÊNDICE

C. Voltagens e Fontes Utilizadas Mundialmente

País Freqüência

(Hz)Níveis de Voltagem de Uso Comum (V)

Abu Dhabi (EmiradosÁrabes Unidos)

50 415/250

Afeganistão 50;60 380/220;220África do Sul 50; 25 11 kV; 6.6 kV; 3.3 kV;

433/250; 400/230;380/220; 500; 220

Alemanha (BRD) 5020 kV; 10 kV; 6 kV;380/220; 220

Alemanha (DDR) 5010 kV; 6kV; 660/380;380/220; 220/127; 220;127

Angola 50 380/220; 220Antígua 60 400/230;230

Antilhas Holandesas 50; 60380/220; 230/115;220/127; 208/120

Arábia Saudita 60 380/220; 220/127; 127

Argélia 50 10 kV; 5.5 kV; 380/220;220/127

Argentina 5013.2 kV; 6.88 kV;390/225; 339/220;220

Austrália 50 22 kV; 11 kV; 6.6 kV;440/250; 415/240; 240

Áustria 5020 kV; 10 kV; 5 kV;380/220; 220

Bahamas 60 415/240; 240/120;208/120; 120

Bahrain 50;60 11 kV; 400/230;380/220;230; 220/110

Bangladesh 50 11 kV; 400/230; 230

Barbados 5011 kV; 3.3 kV; 230/115;200/115

Bélgica 50 15 kV; 6kV; 380/220;220/127, 220

Belize 60 440/220; 220/110

Bermuda 604.16/2.4 kV; 240/120;208/120

Bolívia 50;60 230/115;400/230/220/110

Botsuana 50 380/220;220

Brasil 50;6013.8 kV; 11.2 kV;380/220, 220/127

Brunei 50 415/230

Bulgária 50 20 kV; 15 kV; 380/220;220

Burma 50 11 kV; 6.6 kV; 400/230;230

BurundiCabo Verde 50 380/220; 127/220Camarões 50 15 kV; 320/220; 220Camboja (RepúblicaKhmer)

50 380/220; 208/120; 120

Canadá 60

12.5/7.2 kV; 600/347;

240/120; 208/120; 600;480; 240

Chade 50 380/220; 220Chile 50 380/220; 220China 50 380/220 50HzChipre 50 11 kV; 415/240; 240

Cingapura 50 22 kV; 6.6 kV; 400/230;230

Colômbia 60 13.2 kV; 240/120; 120Costa do Marfim 50 380/220; 220Costa Rica 60 240/120; 120

País Freqüência

(Hz)Níveis de Voltagem dUso Comum (V)

Cuba 60 440/220; 220/110Dahomey 50 15 kV; 380/220; 220

Dinamarca 5030 kV; 10 kV;380/220;220

Dominica (IlhasWindward)

50 400/230

Dubai (EmiradosÁrabes Unidos)

50 6.6 kV; 330/220; 220

Egito (República ÁrabeUnida)

50 11 kV; 6.6 kV; 380/22220

Eire (República daIrlanda) 50 10 kV; 380/220; 220

El Salvador 60 14.4 kV; 2.4 kV; 240/

Equador 60 240/120; 208/120;220/127; 220/110

Espanha 50 15 kV; 11 kV; 380/220220/127; 220; 127

Etiópia 50 380/220; 220EUA 60 480/277; 208/120;

240/120

Fiji 50 11 kV; 415/240; 240

Filipinas 6013.8 kV; 4.16 kV; 2.4 220/110

Finlândia 50660/380; 500; 380/22220

França 5020 kV; 15 kV; 380/220380; 220; 127

Gabão 50 380/220Gâmbia 50 400/230; 230Gana 50 440/250; 250Gibraltar 50 415/240Granada (IlhasWindward)

50 400/230; 230

Grécia 5022 kV; 20 kV; 15 kV; kV; 380/220

Groelândia 50 380/220

Guadalupe 50;60 20 kV; 380/220; 220

Guam (Ilhas Mariana) 6013.8 kV; 4 kV; 480/27480; 240/120; 207/12

Guatemala 60 13.8 kV; 240/120Guiana 50 220/110Guiana Francesa 50 380/220

Haiti 60 380/220; 230/115; 23220; 115

Holanda 50 10 kV; 3 kV; 380/220220

Honduras 60 220/110; 110Hong Kong (e Kowloon) 50 11 kV; 346/200; 200

Hungria 50 20 kV; 10 kV; 380/220220

Iêmen do Sul (Aden) 50 400/230Iêmen, RepúblicaDemocrática (PDR)

50 440/250; 250

Ilhas Canário 50 380/220; 230

Ilhas Cayman 60 480/240; 480/227;240/120; 208/120

Ilhas Faeroe(Dinamarca)

50 380/220

Ilhas Falkland (ReinoUnido) 50 415/230; 230

Ilhas Virgens (EUA) 60 110/220Ilhas Virgens (ReinoUnido)

60 208; 120



Manual de Aplicação – Grupos Geradores Arrefec

7 APÊNDICE

País Freqüência


Índia 50; 2522 kV; 11kV; 440/250;400/230; 460/230; 230

Indonésia 50 380/220; 2201127

Iran 50 20 kV; 11kV; 400/231;380/220; 220

Iraque 50 11 kV; 380/220; 220

Islândia 50 380/220; 220Israel 50 22kV; 12.6 kV; 6.3 kV;

400/230; 230

Itália 50 20 kV; 15 kV; 10 kV;380/220; 220/127; 220

Iugoslávia 50 10 kV; 6.6 kV; 380/220;220

Jamaica 50 4/2.3 kV; 220/110

Japão 50; 606.6 kV;200/100; 22 kV;6.6 kV; 210/105;200/100; 100

Jordânia 50 380/220; 220Kuwait 50 415/240; 240Laos 50 380/220Lesotho 50 380/220; 220

Líbano 50380/220; 190/110; 220;

110Libéria 60

12.5/7.2 kV; 416/240;240/120; 208/120

Luxemburgo 50 20 kV; 15 kV; 380/220;220

Macao 50 380/220; 220/110Malásia (Ocidental) 50 415/240; 240Malawi 50 400/230; 230

Mali 50 380/220; 220/127; 220;127

Malta 50 415/240

Manila 6020 kV; 6.24 kV; 3.6 kV;240/120

Marrocos 50 380/220; 220/127Martinica 50 220/127; 127Maurício 50 400/230; 230

Mauritânia 50 380/220

México 6013.8 kV; 13.2 kV;480/277; 220/127;220/120

Moçambique 50 380/220

Mônaco 50380/220; 220/127; 220;127

Montserrat 60 400/230; 230Muscat e Oman 50 415/240; 240Naura 50 415/240Nepal 50 11 kV; 400/220; 220Nicarágua 60 13.2 kV; 7.6 kV; 240/120Nìger 50 380/220; 220

Nigéria 50 15 kV; 11 kV; 400/230;380/220; 230; 220

Noruega 50

20 kV; 10 kV; 5 kV;

380/220; 230Nova Caledônia 50 220

Nova Zelândia 50 11 kV; 415/240;400/230; 440; 240; 230

Panamá 60 12 kV; 480/227;240/120; 208/120

Papua Nova Guiné 5022 kV; 11 kV; 415/240;240

Paquistão 50 400/230Paraguai 50 440/220; 380/220; 220Peru 60 10 kV; 6 kV; 225

País Freqüência


Polinésia Francesa 60 220; 100

Polônia 50 15 kV; 6 kV; 380/220220

Porto Rico 60 8.32 kV; 4.16 kV; 480240/120

Portugal 5015 kV; 5 kV; 380/220

220Guiné Portuguesa 50 380/220Qatar 50 415/240; 240Quênia 50 415/240; 240Reino Unido 50 22 kV; 11 kV; 6.6 kV;

kV; 400/230; 380/220240; 230; 220

República Árabe daLíbia

50400/230; 220/127; 23127

República Árabe daSíria

50 380/220; 200/115; 22115

República CentralAfricana

50 380/220

República da Coréia(Sul)

60 200/100; 100

República da Somália 50 440/220; 220/110; 23

220; 110República Dominicana 60 220/100; 110República Malagassy(Madagascar)

50 5 kV; 380/220; 220/12

República Tcheca 5022 kV; 15 kV; 6 kV; 3 380/220; 220

Reunion 50 110/220

Romênia 50 20 kV; 10 kV; 6 kV;380/220; 220

Ruanda 50 15 kV; 6.6 kV; 380/22220

Rússia 50 380/230; 220/127 eacima

Sabah 50 415/240; 240Sahara Espanhol 50 380/220; 110; 127Samoa Ocidental 50 415/240

São Vicente 50 3.3 kV; 400/230; 230Sarawak (MalásiaOriental)

50 415/240; 240

Senegal 50 220/127; 127Serra Leoa 50 11 kV; 400/230; 230Seychelles 50 415/240Sri Lanka (Ceilão) 50 11 kV; 400/230; 230Sta. Helena 50 11 kV; 415/240Sta. Lucia 50 11 kV; 415/240; 240Sto. Kitts Nevis Anguilla 50 400/230; 230Suazilândia 50 11 kV; 400/230; 230Sudão 50 415/240; 240Suécia 50 20 kV; 10 kV; 6 kV;

380/220; 220Suíça 50 16 kV; 11 kV; 6 kV;

380/220; 220

Suriname 50; 60 230/115; 220/127;220/110; 127; 115

Tailândia 50 380/220; 220Taiwan (República daChina)

60 22.8 kV; 11.4 kV;380/220; 220/110

Tanzânia (RepúblicaUnião da)

50 11 kV; 400/230

Togo 50 20 kV; 5.5 kV; 380/22220

Tonga 50 11 kV; 6.6 kV; 415/24240; 210



Manual de Aplicação – Grupos Geradores Arrefecidos a Á

7 APÊNDICE

País Freqüência


Trinidad-Tobago 60 12kV; 400/230; 230/115Tunísia 50 15 kV; 10 kV; 380/220;

220Turquia 50 15 kV; 6.3 kV; 380/220;

220Uganda 50 11 kV 415/240; 240

Uruguai 50 15 kV; 6 kV; 220Venezuela 60 13.8 kV; 12.47 kV; 4.8

kV; 4.16 kV; 2.4 kV;240/120; 208/120

País Freqüência


Vietnam (República do) 50 15 kV; 380/220;208/120; 220; 120

Yolta Superior 50 380/220; 220Zaire (República do) 50 380/220; 220Zâmbia 50 400/230; 230Zimbábue 50 11 kV; 390/225; 225




7 APÊNDICE

D. Fórmulas Úteis

• “PF” significa fator de potência, que éexpresso como uma fração decimal. Por exemplo, fator de potência de 80% = 0,8para fins de cálculos. Em geral, gruposgeradores monofásicos têm fator depotência nominal de 100% e gruposgeradores trifásicos 80%.

• “Volts” significa a voltagem linha-linha.

• “Amps” significa a corrente linha-linha emampères.

• “F” significa freqüência. A regulagem defreqüência 0% é definida como isocrônica.




7 APÊNDICE

E. Manutenção e ServiçosUm programa bem planejado de manutençãopreventiva e serviços deve ser parte integral doprojeto de sistema de geração de energia local.A falha de partida e funcionamento de um grupogerador Standby pode resultar em acidentesgraves e até morte, ferimentos pessoais, danosà propriedade e perdas econômicas. A falha departida e funcionamento devido à carga baixada bateria resultante de má manutenção é o tipomais comum de falha. Um programa abrangenterealizado regularmente por pessoas qualificadaspode evitar tais falhas e suas conseqüências.Os programas de manutenção e serviços que amaioria dos distribuidores de grupos geradoresoferecem devem ser considerados em umcontrato de manutenção. Normalmente, essescontratos incluem a realização de manutençãoprogramada, reparos, reposição de peças e

registro dos serviços.A programação de manutenção de gruposgeradores de energia Prime deve ser feita emfunção do tempo de funcionamento, segundo asrecomendações do fabricante. Como os gruposgeradores Standby operam ocasionalmente, aprogramação de manutenção deve ser feita emtermos de tarefas diárias, semanais, mensais ouperíodos mais longos. Siga as instruções dofabricante. Em qualquer caso, a programaçãode manutenção deve incluir:

Diariamente:

• Verifique se há vazamentos de óleo, líquidode arrefecimento e combustível.

• Verifique a operação dos aquecedores delíquido de arrefecimento do motor. Se obloco não estiver aquecido, os aquecedoresnão estão funcionando e a partida do motor poderá não ocorrer.

• Verifique se a chave de comutação está naposição AUTO e se o disjuntor do gerador,se usado, está fechado.

Semanalmente:

• Verifique os níveis de óleo do motor elíquido de arrefecimento.

• Verifique o sistema de carga da bateria.

Mensalmente:

• Verifique se á restrições no filtro de ar.

• Exercite o grupo gerador dando a partida eoperando-o pro pelo menos 30 minutos sobcarga não inferior a 1/3 da carga nominal.

Verifique se há vibrações, ruídos e escapeincomuns, vazamentos de combustível e delíquido de arrefecimento durante a operaçãodo grupo gerador. (O exercício regular mantém lubrificados os componentes domotor, aumenta a confiabilidade da partida,impede a oxidação de contatos elétricos econsome o combustível antes de o mesmodeteriorar e precisar ser descartado.)

• Verifique se há restrições no radiador,vazamentos de líquido de arrefecimento,mangueiras deterioradas, correias doventilador soltas e deterioradas, anteparosmotorizados inoperantes e a concentraçãocorreta de aditivos do líquido dearrefecimento do motor.

• Verifique se há furos, vazamentos e

conexões soltas no sistema de filtro de ar.• Verifique o nível de combustível e a

operação da bomba de transferência decombustível.

• Verifique se há vazamentos e restrições nosistema de escape e drene o bujão decondensação.

• Verifique se os medidores, indicadores eluzes funcionam corretamente.

• Verifique as conexões dos cabos e o níveldo fluido da bateria e recarregue se adensidade específica for menor que 1.260.

• Verifique se há restrições de ventilação nasaberturas de entrada e saída do gerador.

• Certifique-se de que todas as ferramentasde serviço necessárias estejam disponíveis.

Semestralmente:

• Troque o(s) filtro(s) de óleo do motor.

• Troque o(s) filtro(s) do circuito dearrefecimento do líquido de arrefecimento.

• Limpe ou substitua o(s) filtro(s) de respirodo cárter. Troque o(s) filtro de combustível,

drene os sedimentos dos tanques, verifiquese as mangueiras flexíveis apresentamcortes e abrasões e verifique o tirante dogovernador.

• Troque o(s) filtro de combustível, drene ossedimentos dos tanques, verifique se asmangueiras flexíveis apresentam cortes eabrasões e verifique o tirante dogovernador.




7 APÊNDICE

• Verifique os controle elétricos e alarmes desegurança.

• Remova o acúmulo de graxa, óleo e sujeirado grupo gerador.

• Verifique a fiação de distribuição de energia,

as conexões, disjuntores e comutadores detransferência.

• Simule uma queda de energia da redeelétrica. Isto testará a capacidade de ogrupo gerador dar a partida e assumir acarga nominal. Verifique a operação doscomutadores de transferência automática,chave de comutação e controles associadose todos os outros componentes do sistemade energia Standby.

Anualmente:

•

Verifique o cubo do ventilador, polias ebomba d’água.

• Verifique o respiro do tanque diário.

• Verifique e os parafusos do coletor deadmissão e do turbocompressor e aperte senecessário.

• Aperte as ferragens de montagem do grupogerador.

• Limpe a caixa de saída e o quadro decontrole do gerador. Verifique se háconectores soltos e aperte-os, senecessário. Meça e anote as resistências deisolamento dos enrolamentos do gerador.Verifique a operação das cintas do

aquecedor do gerador e lubrifique osrolamentos.

• Verifique o funcionamento do disjuntor principal do gerador (se usado) operando-omanualmente. Teste a unidade de rearmede acordo com as instruções do fabricante.

• Se o exercício regular do grupo gerador for feito sem cargas ou com cargas leves,opere o gerador por pelo menos três horas,uma hora em operação sob carga com valor aproximado da carga nominal.

• Faça testes de isolamento do grupo gerador anualmente por toda a vida útil do mesmo.Os teste iniciais feitos antes das conexõesde cargas finais visam servir como umareferência para os testes anuais. Essestestes são obrigatórios para geradores comcapacidade acima de 600 VAC. Consulte aNorma ANSI/IEEE 43, “Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machinery ” (Prática Recomendadapara Testes de Resistência de Isolamentode Equipamentos Rotativos).




7 APÊNDICE

F. Normas e Padrões

Normas de Produtos Relacionados

As normas de desempenho aplicáveis a gruposgeradores incluem:

• International Electrotechnical Committe e:Standard for Rotating Electrical Machines,Part 1 (Rating and Performance), IEC 34-1.

• International Standards Organizatio n:Standard for Reciprocating InternalCombustion Engine Driven AlternatingCurrent Generator Sets, Parts 1 through 9,ISO 8528.

• National Electrical Manufacturer’s Association: Standard for Motors and

Generators, NEMA MG1-1.

• Canadian Standards Association, CSA 22,Canadian Electrical Code.

Na América do Norte, muitas questões desegurança (e ambientais) relacionadas aaplicações de grupos geradores são tratadas

pelas seguintes normas da National Fire Protection Association (NFPA):

• Flammable and Combustible Liquids Code -NFPA 30

• Stationary Combustion Engines and GasTurbines - NFPA 37

• National Fuel Gas Code - NFPA 54

• Storage and Handling of Liquified PetroleumGas - NFPA 58

• National Electrical Code - NFPA 70

• Health Care Facilities Code - NFPA 99

•

Life Segurança Code - NFPA 101• Emergency and Standby Power Systems -

NFPA 110.




7 APÊNDICE 17

G. GlossárioAcionamento do Motor

Em aplicações de paralelismo, a menos que umgrupo gerador seja desconectado do barramento

quando há falha do motor (geralmente devido aum problema no sistema de combustível), ogerador acionará o motor, retirando energia dobarramento. A proteção de reversão de energia,que desconecta automaticamente um grupogerador em falha do barramento, é essencial parasistemas de paralelismo. Além disso, em certasaplicações como elevadores, a carga pode acionar o motor do grupo gerador se houver cargaadicional insuficiente.

AlternadorAlternador é outro termo para gerador de CA.

Ampère

Ampère é uma unidade de fluxo de correnteelétrica. Um ampère é a intensidade de umacorrente elétrica que percorre uma resistência deum ohm sob um potencial de um volt.

Ângulo de FaseÂngulo de fase refere-se à relação entre duasondas senoidais que não passam pelo ponto zerono mesmo instante, como as fases de gerador trifásico. Considerando-se um ciclo completo de360 graus, o ângulo de fase expressa a distânciaque as duas ondas encontram-se em relação a umciclo completo.

Áreas Não-conformesÁreas do país que consistentemente deixam deatender os padrões de qualidade do ar da AgênciaAmericana de Proteção Ambiental (EPA).

AterramentoAterramento é a conexão intencional do sistemaelétrico ou do equipamento elétrico (gabinetes,conduítes, estruturas, etc.) à terra ou ao solo.

Auto-excitadoUm alternador cujo sistema de excitação retiraenergia de sua própria saída de CA principal.

Autoridade CompetenteA autoridade competente é o indivíduo com aresponsabilidade legal de inspecionar uma

instalação e aprovar os equipamentos atestandoque os mesmos atendem as normas e padrõesaplicáveis.

Baixa VoltagemNo contexto deste manual, baixa voltagem refere-se às voltagens de operação de sistemas de CAentre 120 e 600 VAC.

BarramentoO barramento são as barras de cobre detransporte de corrente que conectam os geradores

de CA e as cargas em um sistema de paralelismocom a saída em paralelo dos geradores de CA deum sistema, ou com um alimentador em umsistema de distribuição.

CampoO campo do gerador (rotor) consiste de umeletroímã de vários pólos que induz voltagem desaída nas bobinas do induzido (estator) dogerador quando é girado pelo motor. O campo éenergizado pela corrente contínua fornecida peloexcitador.

Campo Livre (Medições de Ruídos)Nas medições de ruídos, um campo livre é um

campo em um meio homogêneo, isotrópico (ummeio que tem a qualidade de transmitir somigualmente em todas as direções) livre defronteiras. Na prática, é um campo no qual osefeitos das fronteiras são desprezíveis na regiãode interesse. No campo livre, o nível de pressãodo som diminui 6 dB cada vez que a distância édobrada a partir de uma fonte pontual.

Capacidade de Corrente AdmissívelÉ a capacidade, em ampères, de um condutor elétrico transportar corrente elétrica comsegurança, conforme exigido por normas legais.

Capacidade DielétricaA capacidade dielétrica é a habilidade de oisolamento suportar voltagens sem romper.

Carga BásicaA carga básica é a parte constante da demandade carga de um de um edifício. É a “base” dacurva de demanda de um edifício.

Carga ContínuaUma carga contínua é aquela que deve ter acorrente máxima continuamente por três horas oumais (segundo a NEC para cálculos de projetos).

Carga de PicoCarga de pico é o ponto mais alto na curva dedemanda de quilowatt de uma instalação. Esta

carga é usada como base para a medição dedemanda da companhia fornecedora de energia.

Carga Não-linearUma carga não-linear é aquela para a qual arelação entre voltagem e corrente não é umafunção linear. Algumas cargas não-linearescomuns são iluminação fluorescente, motores departida SCR e sistemas UPS. As cargas não-lineares causam aquecimento anormal decondutores e distorção de voltagens.




7 APÊNDICE 173

CicloUm ciclo é a reversão completa de uma correntealternada ou voltagem – do zero, a um valor máximo positivo e de volta ao zero e, então, dozero a um valor máximo negativo e novamente aozero (senóide). O número de ciclos por segundo échamado “freqüência”.

CircuitoUm circuito é um caminho percorrido por umacorrente elétrica submetida a uma voltagem.

Classificação de SobrecargaA classificação de sobrecarga de um dispositivo éo excesso de carga além da carga nominal que odispositivo pode suportar durante um certo temposem ser danificado.

Compensação de Corrente CruzadaCompensação de corrente cruzada é um métodode controlar a potência reativa fornecida por geradores de CA em um sistema de paralelismode modo que eles compartilhem igualmente a

carga total reativa do barramento sem um cortesignificativo da voltagem.

Concessionária de Energia ElétricaA concessionária de energia elétrica é a fonte deenergia comercial que fornece energia elétrica ainstalações específicas a partir de uma grandeestação central de energia.

Conexão em EstrelaUma conexão em estrela é um método deinterconectar as fases de um sistema trifásico paraformar uma configuração que lembra a letra Y. Umquarto fio (neutro) pode ser conectado ao pontocentral.

Conexão em TriânguloA conexão em triângulo é uma conexão trifásicana qual o início de cada fase está conectado aofinal da próxima fase, formando a letra grega ∆

(delta). As linhas de carga estão conectadas nosvértices do delta.

ContatorUm contator é um dispositivo para abrir e fechar um circuito elétrico.

Coordenação SeletivaA coordenação seletiva é a aplicação seletiva dedispositivos de sobrecorrente de tal modo que asfalhas de curto-circuito sejam eliminadas

imediatamente pelo dispositivo no lado da linha dafalha, e somente pelo dispositivo.

CorrenteCorrente é o fluxo de carga elétrica. Sua unidadede medida é o ampère.

Corrente Alternada (CA)É a corrente elétrica que alterna entre um valor máximo positivo e um valor máximo negativo em

uma freqüência característica, geralmente 50 ou60 ciclos por segundo (Hertz).

Corrente Contínua (CC)Corrente contínua é a corrente sem reversões empolaridade.

Corrente de Partida

O valor inicial da corrente utilizada por um motor quando sua partida ocorre a partir do repouso.

Curto-circuitoEm geral, um curto-circuito é uma conexão elétricanão pretendida entre componentes quetransportam corrente.

Diagrama de Uma LinhaUm diagrama de uma linha é um diagramaesquemático de um sistema de distribuição deenergia trifásico que usa uma linha para mostrar as três fases. Quando este desenho de leitura fácilé usado, assume-se que 1 linha representa 3.

DisjuntorUm disjuntor é um dispositivo de proteção queinterrompe automaticamente a corrente que fluipor ele quando a mesma excede um certo valor durante um determinado período. Veja Disjuntor aAr, Disjuntor Principal, Disjuntor de CarcaçaMoldada e Disjuntor de Alimentação.

Disjuntor a ArUm disjuntor a ar interrompe automaticamente acorrente que passa por ele quando a correnteexcede o valor nominal de desarme do disjuntor.O ar é o meio de isolamento elétrico entre aspartes elétricas vivas e as partes metálicasaterradas. Veja também Disjuntor de Alimentação.

Disjuntor de AlimentaçãoA disjuntor de alimentação é um disjuntor cujoscontatos são forçados a fechar por meio de ummecanismo acionado por molas, acima do centropara se obter um fechamento rápido (5 ciclos) eclassificações altas de corrente de corte e deinterrupção. Um disjuntor de alimentação pode ser de carcaça isolada ou um disjuntor a ar.

Disjuntor de Carcaça MoldadaUm disjuntor de carcaça moldada interrompeautomaticamente a corrente que passa por elequando a mesma excede um certo nível duranteum determinado tempo. Carcaça moldada refere-se ao uso de plástico moldado como o meio de

isolamento elétrico para conter os mecanismos epara separar superfícies condutoras entre eles eas partes metálicas aterradas.

Disjuntor PrincipalUm disjuntor principal é um disjuntor na entradaou na saída do barramento, através do qual toda aenergia do barramento deve fluir. O disjuntor principal do gerador é o dispositivo, geralmentemontado no grupo gerador, que pode ser usado




7 APÊNDICE 174

para interromper a saída de energia do grupogerador.

Eficiência (EFF)Eficiência é a relação entre a saída e a entrada deenergia, como a relação entre a entrada deenergia elétrica de um motor e a saída de energiamecânica no eixo do motor.

ElevaçãoElevação refere-se à quantidade pela qual avoltagem ou freqüência excedem o valor nominalà medida que o regulador de voltagem ou ogovernador respondem a mudanças de carga.

EnergiaA energia ocorre na forma de eletricidade, calor,luz e a força capaz de realizar trabalho. Ela podeser convertida de uma forma a outra, como em umgrupo gerador, que converte a energia mecânicaem energia elétrica. As unidades de energia sãokW•hora, BTU (British Thermal Unit = UnidadeTérmica Britânica), Hp•hora, pé•lbf, joule e caloria.

Enrolamentos de AmortecimentoOs enrolamentos de amortecimento de umgerador de CA síncrono são os condutoresinseridos nas faces dos pólos do rotor. Eles sãoconectados entre si nas duas extremidades dospólos através de anéis. Sua função é amortecer asoscilações da forma de onda durante asmudanças de carga.

Entrada de ServiçoA entrada de serviço é o ponto por onde o serviçoda rede elétrica pública entra na instalação. Emsistemas de baixa voltagem, o neutro é aterradona entrada de serviço.

Escala dB/dB(A)A escala logarítmica de decibel (dB) usada emmedições de níveis de sons. Os medidores deníveis de sons geralmente têm várias escalas dedecibéis (A, B, C). A escala A, dB(A), é a maiscomum para medir a intensidade de ruídosproduzidos por grupos geradores.

EstatorO estator é a parte estacionária de um gerador oumotor. Veja Induzido.

ExcitadorExcitador é um dispositivo que fornece correntecontínua (CC) às bobinas de campo de um

gerador síncrono, produzindo o fluxo magnéticonecessário para induzir a voltagem de saída nasbobinas do induzido (estator). Veja Campo.

Faixa de OitavasEm medições de pressão do som (usando-se umanalisador de faixa de oitavas), as faixas deoitavas são as oito divisões do espectro defreqüência do som medido, onde a freqüênciamais alta de cada faixa é duas vezes maior quesua freqüência mais baixa. As faixas de oitavas

são especificadas por suas freqüências de centro,geralmente: 63, 125, 250, 500, 1.000, 2.000, 4.000e 8.000 Hz (ciclos por segundo).

FalhaQualquer fluxo não pretendido de corrente fora docaminho do circuito pretendido em um sistemaelétrico.

FaseFase refere-se aos enrolamentos de um gerador de CA. Em um gerador de três fases (trifásico) hátrês enrolamentos, geralmente designados por A-B-C, R-S-T ou U-V-W. As fases têm uma diferençade fase de 120 graus entre si. Isto é, os instantesnos quais as voltagens das três fases passampelo ponto zero ou alcançam seus valoresmáximos estão separados em 120 graus, onde umciclo completo é considerado 360 graus. Umgerador de uma fase (monofásico) tem umenrolamento somente.

Fator de CargaO fator de carga é a relação entre a carga média ea classificação de potência do grupo gerador.

Fator de DemandaO fator de demanda é a razão entre a carga atuale a carga total conectada à voltagem.

Fator de Desvio

É o desvio instantâneo máximo, em %, davoltagem do gerador de uma forma de ondasenoidal real de mesmo valor RMS e freqüência.

Fator de Influência Telefônica (TIF)Os harmônicos mais altos de uma forma de ondade voltagem de um gerador podem causar efeitosindesejáveis nas comunicações telefônicasquando as linhas de energia estão em paralelocom as linhas telefônicas. O fator de influênciatelefônica é calculado pelo quadrado dos valoresRMS das séries de harmônicos fundamental enão-triplo, somando-os e então extraindo-se a raizquadrada da soma. A razão entre este valor e ovalor RMS da onda de voltagem sem carga é

chamada TIF Equilibrado. A razão entre este valor e o valor RMS multiplicado por 3 da voltagemfase-neutro sem carga é chamada RIF deComponente Residual.




7 APÊNDICE 175

Fator de Potência (FP)As indutâncias e capacitâncias em circuitos de CAfazem com que o ponto pelo qual a onda devoltagem passa pelo ponto zero seja diferente doponto pelo qual a onda de corrente passa peloponto zero. Quando a onda de corrente precede aonda de voltagem, o resultado é um fator de

potência adiantado, como no caso de cargascapacitivas ou motores síncronos superexcitados.Quando a onda de voltagem precede a onda decorrente, o resultado é um fator de potênciaatrasado. Geralmente, este é o caso. O fator depotência expressa a extensão na qual o zero davoltagem é diferente do zero da corrente. Com umciclo completo de 360 graus, a diferença entre ospontos zero pode ser expressa como um ângulo.O fator de potência é calculado como o co-senodo ângulo entre os pontos zero e é expresso comofração decimal (0,8) ou como porcentagem (80%).É a razão entre kW e kVA. Em outras palavras:kW = kVA x FP.

Fator de Potência AdiantadoO fator de potência adiantado em circuitos de CA(0.0 a -1.0) é causado por cargas capacitivas oumotores síncronos superexcitados que fazem acorrente adiantar-se em relação à voltagem. VejaFator de Potência.

Fator de Potência AtrasadoO fator de potência atrasado em circuitos de CA(um fator de potência menor que 1.0) é causadopor cargas indutivas, como motores etransformadores, que fazem a corrente atrasar emrelação à voltagem. Veja Fator de Potência.

Fator de ServiçoO fator de serviço é um multiplicador que éaplicado à classificação de potência nominal deum motor para indicar um aumento na saída deenergia (capacidade de sobrecarga) que o motor écapaz de fornecer sob certas condições.

Fora de FaseFora de fase refere-se correntes ou voltagensalternadas de mesma freqüência que não passampor seus pontos zero ao mesmo tempo.

FreqüênciaFreqüência é o número de ciclos completos por unidade de tempo de qualquer quantidade quevaria periodicamente, como voltagem ou correntealternada. É geralmente expressa em Hertz (Hz)

ou ciclos por segundo (CPS).

Fusível Limitador de CorrenteUm fusível limitador de corrente é um dispositivode acionamento rápido que, quando interrompecorrentes em sua faixa de limitação, reduzsignificativamente a intensidade da corrente,geralmente em meio ciclo.

GeradorUm gerador é uma máquina que converte energiamecânica rotativa em energia elétrica. VejaGerador de CA.

Gerador de CAGerador de CA é o termo preferido para se referir a um gerador que produz corrente alternada (CA).Veja Alternador e Gerador.

Gerador de Ímã Permanente (PMG)Um gerador de ímã permanente é um gerador cujocampo é um ímã permanente em vez de umeletroímã (campo induzido). Usado para gerar energia de excitação para alternadores excitadosseparadamente.

GovernadorA governador é um dispositivo do motor quecontrola o combustível para manter uma rotaçãoconstante do motor sob várias condições decarga. O governador deve ser capaz de ajustar arotação (freqüência do gerador) e o corte de

rotação (condição sem carga à condição de cargaplena).

HarmônicosHarmônicos são componentes de voltagem oucorrente que operam em múltiplos inteiros dafreqüência fundamental de um sistema de energia(50 ou 60 Hertz). As correntes de harmônicosproduzem distorções na forma de onda devoltagem em relação à forma puramente senoidal.

Hertz (Hz)O termo Hertz é a designação preferida paraciclos por segundo (CPS).

InduzidoO induzido de um gerador de CA é o conjunto deenrolamentos e partes de núcleo metálico na quala voltagem de saída é induzida. É a parteestacionária (estator) de um gerador de camporotativo.

IsolamentoO isolamento é um material não condutor usadopara evitar fuga de corrente elétrica de umcondutor. Existem várias classes de isolamentopara a fabricação de geradores, cada umareconhecida por sua temperatura máxima deserviço contínuo.

Jerk

Taxa de mudança da aceleração. Geralmenteusada como medida do desempenho em sistemasde elevadores.

kVA (Quilo-Volt-Ampère)kVA é um termo que classifica dispositivoselétricos. A classificação kVA de um dispositivo éigual ao produto entre sua saída nominal, em




7 APÊNDICE 176

ampères, e sua voltagem de operação nominal.No caso de grupos geradores trifásicos, kVA é aclassificação de saída de kW dividida por 0,8, ofator de potência nominal. KVA é a soma vetorialda potência ativa (kW) e da potência reativa(kVAR) que flui num circuito.

kVAR (Quilo-Volt-Ampères Reativo)KVAR é o produto entre a voltagem e aamperagem necessárias para excitar circuitosindutivos. Está associado à potência reativa queflui entre os enrolamentos de geradores emparalelo e entre enrolamentos de geradores ecargas que fornecem correntes magnetizadoraspara a operação de transformadores, motores eoutras cargas eletromagnéticas. A potência reativanão aplica carga sobre o motor do grupo gerador mas limita termicamente o gerador.

kW (Quilo-Watt)KW é um termo usado para classificar a potênciade dispositivos e equipamentos elétricos. NosEUA, os grupos geradores são classificados emkW. KW, às vezes chamada de potência ativa,aplica cargas ao motor de um grupo gerador.

kW••••h (Quilo-Watt-hora)É a unidade de energia elétrica. É equivalente aum kW de energia elétrica fornecida em uma hora.

Material AcústicoÉ qualquer material referido em termos de suaspropriedades acústicas, especialmente suacapacidade de absorção ou redução de sons.

Medidor do Nível de SomUm medidor do nível de som mede o nível depressão de um som. O medidor possui várias

escalas de decibel (dB) de freqüência (A, B, C)para abranger várias partes da faixa de medição.Os medidores de níveis de som indicam o somRMS, exceto se as medições forem qualificadascomo instantâneas ou de pico.

NEC (National Electrical Code)Este documento é mais conhecido como padrãogeral de eletricidade nos Estados Unidos.

NEMANational Electrical Manufacturers Association (Associação de Fabricantes de EquipamentosElétricos)

Neutro Aterrado

Um neutro aterrado é o ponto central de umgerador de 4 fios, conectado em Y (estrela), ou oponto intermediário de um gerador monofásico,aterrados intencionalmente.

NeutroNeutro refere-se ao ponto comum de um gerador de CA conectado em Y (estrela), um condutor conectado a esse ponto ou ao ponto deenrolamento intermediário de um gerador de CAmonofásico.

NFPANational Fire Protection Association (AssociaçãoNacional de Proteção Contra Incêndio)

Nível de Pressão de Som (SPL)O nível de pressão de som refere-se à magnitudeda f=diferença de pressão causada por uma ondasonora. O nível é expresso em uma escala dedecibéis (A,B,C) em relação a algum padrão(geralmente 10 a 12 microbar).

O termo “pólo” também pode referir-se aoseletrodos de uma bateria ou ao número de fasesservidas por um comutador ou disjuntor.

OhmOhm é uma unidade de resistência elétrica. Umvolt faz uma corrente de um ampère passar por uma resistência de um ohm.

Onda SenoidalUma onda senoidal é uma representação gráficade uma função seno, onde os valores de seno

(geralmente no eixo y) são plotados em funçãodos ângulos (eixo x) aos quais correspondem. Asformas de onda de voltagens e correntes de CAaproximam-se de tal curva.

Operação em ParaleloÉ a operação de duas ou mais fontes de energiaCA cujos terminais de saída estão conectados auma carga comum.

OscilaçãoÉ um fenômeno que pode ocorrer com mudançasde cargas nas quais a freqüência ou a voltagemcontinua a elevar acima e diminuir abaixo do valor desejado sem atingir um valor de alimentaçãoestável. É causado por umidade insuficiente.

Partida ImediataA partida imediata refere-se à partida de umsistema de energia com suas próprias fontes deenergia, sem assistência de fontes externas deenergia.

PassoPasso é a razão do número de fendas deenrolamento do estator do gerador contidos emcada bobina e o número de fendas deenrolamento por pólo. É uma característicamecânica que o projetista do gerador pode usar para otimizar o custo do gerador em função daqualidade da forma de onda da voltagem.

PicoPico é uma elevação repentina de voltagem emum sistema, geralmente causada pela desconexãode cargas.

Pólo”Pólo” é um termo usado quando se refere a ímãs,que são bipolares, isto é, têm dois pólos: Norte eSul. Como os ímãs são bipolares, todos osgeradores têm um número par de pólos. O número




7 APÊNDICE 177

de pólos determina a rotação do gerador para seobter a freqüência especificada. Por exemplo, umgerador com um campo de 4 pólos deve ser operado a 1800 rpm para se obter uma freqüênciade 60 Hz (1500 rpm para 50 Hz).

Ponte de DesarmePonte de desarme é um recurso incorporado aoum disjuntor ou interruptor de fusível para permitir a abertura remota do disjuntor ou interruptor por um sinal elétrico.

Ponte de ExcitaçãoUm alternador que usa uma parte de sua saída deCA para corrente de excitação.

Potência AparentePotência aparente é o produto da corrente pelavoltagem, expressa como kVA. É a potência real(kW) dividida pelo fator de potência (FP).

Potência AtivaÉ a potência real (kW) fornecida pelo grupo

gerador à carga elétrica. A potência ativa cria umacarga no motor do grupo gerador e é limitada pelapotência do motor e eficiência do gerador. Apotência ativa é responsável pelo aquecimento,iluminação, giro de eixos do motor, etc.

Potência RealA potência real é o produto da corrente, voltageme fator de potência (o co-seno do ângulo pelo quala corrente adianta-se ou atrasa-se em relação àvoltagem) e é expressa como W (watts).

Potência ReativaA potência reativa é o produto da corrente,voltagem e o seno do ângulo pelo qual a correnteadianta-se ou atrasa-se em relação à voltagem e éexpressa como VAR (volts ampère-reativo).

PotênciaPotência refere-se à taxa de realização detrabalho ou de gasto de energia. Geralmente, apotência mecânica é expressa em termos decavalo-vapor (HP) e a potência elétrica em termosde quilowatt. Um kW é igual a 1,34 hp.

Proteção de Falha de Terra (GFP)Um sistema de proteção de falha de terra visalimitar o dano aos equipamentos causados pelascorrentes de falha entre a linha e o terra.

Proteção de Reserva

A proteção de reserva consiste de dispositivos deproteção que devem entrar em operação somentedepois que outros dispositivos de proteçãofalharam em operar ou detectar falhas.

Queda de VoltagemA queda de voltagem é a redução de voltagemque resulta quando uma carga é acrescentada,ocorrendo antes que o regulador possa corrigi-la,ou resultando da ação do regulador de voltagempara descarregar um gerador sobrecarregado.

QuedaQueda refere-se à quantidade pela qual avoltagem ou a freqüência caem abaixo do valor nominal à medida que o regulador de voltagem ougovernador respondem às mudanças de carga.

Rádio-interferênciaRádio-interferência refere-se à interferência narecepção de ondas de rádio causada por umgrupo gerador.

RamoUm ramo é um enrolamento de fase de umgerador, ou um condutor de fase de um sistemade distribuição.

ReatânciaReatância é a resistência à passagem de correnteem circuitos de CA causada por indutâncias ecapacitâncias. A reatância é expressa em termosde ohms e seu símbolo é X.

Recorte de Pico

Recorte de pico é o processo pelo qual as cargasem uma instalação são reduzidas durante umcurto período para limitar sua demanda elétricamáxima e para evitar uma parte das cargas dedemanda da rede elétrica local.

Rede ElétricaRede elétrica é o termo usado extensivamentefora dos EUA para descrever o serviço normal deenergia elétrica (empresa fornecedora).

Regulador de VoltagemUm regulador de voltagem é um dispositivo quemantém a saída de voltagem de um gerador próxima de seu valor nominal em resposta amudanças nas condições de carga.

Regulagem de FreqüênciaA regulagem de freqüência é uma medida que dáa diferença entre freqüência sem carga e sobcarga plena como porcentagem da freqüência sobcarga plena.

Regulagem de VoltagemA regulagem de voltagem é uma medida que dá adiferença entre a voltagem máxima e mínima dealimentação estável como uma porcentagem davoltagem nominal.

Relé DiferencialUm relé diferencial é um dispositivo de proteção

alimentado por transformadores de correntelocalizados em dois pontos de série diferentes nosistema elétrico. O relé diferencial compara ascorrentes e é acionado quando há uma diferençaentre elas, o que significa uma falha na zona deproteção. Esses dispositivos são normalmenteusados para proteger os enrolamentos emgeradores ou transformadores.




7 APÊNDICE 178

ResistênciaA resistência é a oposição à passagem decorrente em circuitos de CC. Ela é expressa emohms e seu símbolo é R.

Retificador Controlado por Silício (SCR)Um SCR é um dispositivo de contato permanentede três eletrodos que permite que a corrente fluasomente em uma direção e apenas quando éaplicado um potencial adequado ao terceiroeletrodo, chamado “portão” (gate ).

Retorno de TerraRetorno de terra é um método de detecção defalha de terra que usa um único sensor (CT) aoredor da principal ponte de ligação entre o neutrodo sistema de energia e o terra. Este dispositivopropriamente não é capaz de detectar o circuitodefeituoso mas, quando usado com sensores defalha de terra nas conexões de alimentadores efontes, pode fornecer proteção de falha debarramento quando coordenado (atrasado)corretamente.

RMS (Raiz Quadrada da Média dosQuadrados)Os valores de RMS de uma quantidade medidacomo voltagem de CA, corrente e potência sãoconsiderados os valores “efetivos” dasquantidades. Veja Watt.

Rotação de FaseA rotação (ou seqüência) de fase descreve aordem (A-B-C, R-S-T ou U-V-W) das voltagens defase nos terminais de saída de um gerador trifásico. A rotação de fase de um grupo gerador deve corresponder à rotação de fase da fonte deenergia normal da instalação e deve ser verificada

antes da operação das cargas elétricas dainstalação.

RotorUm rotor é o elemento rotativo de um motor ougerador.

RPMRevoluções Por Minuto

Separadamente ExcitadoUm alternador cujo sistema de excitação retira suaenergia de uma fonte separada (não sua própriasaída).

Seqüência ZeroSeqüência zero é um método de detecção defalha de terra que usa um sensor (CT) quecircunda todos os condutores de fase, além doscondutores de neutro. O sensor produz uma saídaproporcional ao desequilíbrio da falha de terra nocircuito. Esta saída é então medida por um relépara iniciar o acionamento do disjuntor ou alarmede falha de terra.

Sinalizador (Annunciator)Um sinalizador é um dispositivo acessório usadopara fornecer uma indicação remota do status deum componente operacional de um sistema. Ossinalizadores são normalmente usados emaplicações nas quais o equipamento monitoradonão se encontra nas instalações servidas. A NFPA

possui requisitos específicos para sinalizadoresremotos usados em algumas aplicações, comohospitais.

SincronizaçãoEm aplicações de paralelismo, a sincronização éobtida quando um grupo gerador que assume ageração de energia tem a mesma freqüência,voltagem e seqüência de fase que a fonte deenergia.

Sistema de EmergênciaUm sistema de emergência é um equipamentoindependente de geração de energia exigido por lei para alimentar equipamentos ou sistemas cujafalha possa colocar em risco a vida e a segurançade pessoas ou de instalações.

Sistema StandbyUm sistema standby é um sistema independentede geração de energia que permite a continuidadede operação de uma instalação no evento dequeda de energia da fonte normal.

SomO som é considerado em termos de ondas depressão sonora no ar (pressões superimpostas napressão atmosférica) e a correspondentesensação “aural”. O som pode ser “estrutural”, istoé, transmitido através de um meio elástico sólido,mas é audível somente em pontos onde o meio

sólido “irradia” as ondas de pressão para o ar.

Supressão de Rádio-interferênciaA supressão de rádio-interferência refere-se aométodo utilizado para reduzir rádio-interferências.

Supressor de PicoSupressores de pico são dispositivos capazes deconduzir altas voltagens transientes. São usadospara proteger outros dispositivos que poderiam ser destruídos pelas voltagens transientes.

Taxa LentaTaxa de mudança da freqüência.

Terminais

Terminais de conexão (terminações) nasextremidades dos fios.

TerraUm terra é uma conexão, intencional ou acidental,entre um circuito elétrico e o solo (terra) ou outrocorpo condutor que faz a função do solo.




7 APÊNDICE 179

TransformadorUm transformador é um dispositivo que muda avoltagem de uma fonte de CA de um valor paraoutro.

Transformador de Corrente (CT)Transformadores de corrente são dispositivosusados juntamente com amperímetros, circuitosde controle e relés de proteção. Geralmente, elestêm secundários de 5 ampères.

Transição SuaveA transição suave é a transferência “conexãoantes da queda” de uma carga elétrica de umafonte para outra na qual os transientes devoltagem e freqüência são mantidos a um mínimo.

Transição Suave de CargaA transição suave de carga é à transferência decarga para/de um gerador feita gradualmente paraminimizar os transientes de voltagem e freqüênciano sistema.

Tremulação (Cintilação)Um termo que descreve o aumento ou reduçãovisível de luzes resultantes de um pico devoltagem ou oscilação.

VoltVolt é uma unidade de potencial elétrico. Umpotencial de um volt fará uma corrente de umampère percorrer uma resistência de um ohm.

Voltagem Linha-LinhaA voltagem linha-linha é a voltagem entre duasfases quaisquer de um gerador de CA.

Voltagem Linha-NeutroEm um gerador trifásico, de 4 fios, conectado emY (estrela), a voltagem linha-neutro é a voltagementre uma fase e o neutro comum onde as trêsfases são conectadas.

Voltagem MédiaNo contexto deste manual, voltagem média refere-se às voltagens de operação de sistemas de CAentre 601 a 15.000 VAC.

WattWatt é uma unidade de potência elétrica. Emcircuitos de corrente contínua (CC), a potência éigual à voltagem vezes a amperagem. Emcircuitos de corrente alternada (CA), a potência éigual ao produto entre a voltagem efetiva (RMS), aamperagem efetiva (RMS), o fator de potência euma constante que depende do número de fases.

1.000 watts é igual a um kW.

Zonas de ProteçãoAs zonas de proteção são áreas definidas em umsistema de distribuição que são protegidas por grupos específicos.



Índice de Fórmulas, Tabelas e Figuras 180

Índice de Fórmulas

Adicionando Níveis de Pressão de Som, 133

Cálculos de Fluxo de Ar, 112

Desequilíbrio Permitido de Carga Monofásica, 64

Corrente de Curto-circuito Disponível, 70

Cálculo da Altura da Fundação, 81Convertendo Reatâncias PU, 70

Cálculos do Tamanho de Tubos de Arrefecimento, 107

Efeito da Distância na Pressão do Som, 133

Cálculo da Contrapressão de Escape, 89

Corrente de Falha como Porcentagem daClassificação do Disjuntor, 72

kW, kVA e PF, 33

Corrente de Linha, 61

Capacidade do Tanque de Combustível Propano, 128Água Necessária para o Trocador de Calor, 105

Tamanho Necessário do Cabo da Bateria, 46

Corrente de Carga Necessária da Bateria, 45

Carga Sobre o Solo, 81

Cálculo da Queda de Voltagem, 62

Índice de Tabelas

Tabela 2-1. Classificação e Tipos de Sistemas, 10

Tabela 2-2. Níveis Representativos de Ruídos

Externos, 19Tabela 2-3. Emissões Típicas de Escape de Motores

Diesel, 19

Tabela 3-1. Fatores de Potência de Iluminação(Partida e Funcionamento), 23

Tabela 3-2. Potência de Reatores, 23

Tabela 3-3. Resumo da Inércia Rotativa, 24

Tabela 3-4. Métodos e Características de Partidacom Voltagem Reduzida, 26

Tabela 3-5. Fatores de MultiplicaçãoCorrespondentes às Letras de Código, 26

Tabela 3-6. Padrões para Motores Trifásicos:Códigos NEMA, EFF, SPF, RPF, 28

Tabela 3-7. Padrões de Motores Monofásicos:Códigos NEMA, EFF, SPF, RPF, 29

Tabela 3-8. Requisitos do Grupo Gerador paraAplicações de Imagens Médicas, 31

Tabela 3-9. Tolerâncias Típicas de Voltagem eFreqüência, 32

Tabela 6-1. Áreas das Seções em Corte de Aberturasde Vários Diâmetros, 91

Tabela 6-2. Comprimentos Equivalentes deConexões de Tubos em Pés (Metros), 91

Tabela 6-3. Comprimentos Equivalentes deConexões de Tubos e Válvulas emPés (Metros), 108

Tabela 6-4. Pontos de Congelamento e Pontos deEbulição vs. Concentração de Anticongelante, 110

Tabela 6-5. Perdas de Calor a partir de Tubos deEscape e Silenciosos Não Isolados, 116

Tabela 6-6. Especificações de CombustíveisDiesel, 118

Tabela 6-7. Comprimento Equivalente dos DiâmetrosMínimos de Mangueiras e Tubos de Combustível,Até 15 Metros (50 Pés), 122

Tabela 6-8. Porcentagens Máximas Permitidas paraInflamáveis no Combustível do Motor, 126

Tabela 6-9. Porcentagens Máximas Permitidas deConstituintes de Gases Antes do Despotenciamentode Motores Turbocomprimidos, 126

Tabela 6-10. Dimensionamento do Tubo de FerroSchedule 40 para Gás Natural – CapacidadeMáxima do Tubo em Pés Cúbicos de Gás por Hora. As recomendações para o tamanho do tuboestão baseadas no tubo schedule 40 de ferro

preto. As recomendações são baseadas na NFPA54, Código Nacional de Combustíveis Gasosos,Tabela 9.2, 130

Tabela 6-11. Dimensionamento de Tubo de FerroSchedule 40 para Vapor de Propano – Capaci-dade Máxima do Tubo em Pés Cúbicos de Gáspor Hora. As recomendações para o tamanho dotubo estão baseadas no tubo schedule 40 de ferropreto. As recomendações são baseadas na NFPA54, Código Nacional de Combustíveis Gasosos,Tabela 9.26, 130

Tabela 6-12. Dimensionamento de Tubo de FerroSchedule 40 para Propano Líquido – CapacidadeMáxima do Tubo em Pés Cúbicos de Gás por Hora. As recomendações para o tamanho do tuboestão baseadas no tubo schedule 40 de ferropreto. As recomendações são baseadas na NFPA54, Código Nacional de Combustíveis Gasosos,Tabela 9.25, 131

Tabela 7-1. Comparação de Partida de Motor comVoltagem Reduzida, 159




Índice de Figuras

Figura 2-1. Diagrama Típico de Uma Linha de umSistema de Distribuição Elétrica, 11

Figura 2-2. Classificação de Energia Standby, 13

Figura 2-3. Energia Prime de Funcionamento por Tempo Ilimitado, 13

Figura 2-4. Classificação de Energia Prime deFuncionamento por Tempo Limitado, 14

Figura 2-5. Energia de Carga Básica, 14

Figura 3-1. Queda de Voltagem em AplicaçõesMédicas de Diagnóstico por Imagem, 30

Figura 4-1. Seção Transversal de um Gerador de 4Pólos, 35

Figura 4-2. Gerador Auto-excitado, 36

Figura 4-3. Gerador Excitado Separadamente(PMG), 37

Figura 4-4. Perfil Típico de Voltagem em Aplicação eRemoção de Carga, 38

Figura 4-5. Curvas Típicas de Saturação doGerador, 39

Figura 4-6. Características de Resposta do Sistemade Excitação, 39

Figura 4-7. Queda de Voltagem Transiente, 40

Figura 4-8. Características Típicas de Partida doMotor Através da Linha, 41

Figura 4-9. Queda de Voltagem Sustentada, 42

Figura 4-10. Gráfico Típico NEMA de Gerador da

Queda de Voltagem Transiente em função do kVAde Partida do Motor, 42

Figura 4-11. Resposta de Curto-circuito SimétricoEntre as Três Fases, 43

Figura 4-12. Capacidade de Curto-circuito, 43

Figura 4-13. Temperaturas Aproximadas dosEnrolamentos em Curto-circuito, 44

Figura 4-14. Conexões Típicas do Motor de PartidaElétrico, 46

Figura 4-15. Resistência vs. Comprimento paraVários Tamanhos de Cabos AWG, 47

Figura 4-16. Arranjo Típico de Tubulação para umMotor de Partida a Ar, 48

Figura 4-17. Painel de Interface do Controle a DoisFios, 49

Figura 4-18. Painel de Interface do ControleDetector 12, 49

Figura 4-19. Sistema PowerCommand comMicroprocessador, 49

Figura 4-20. PowerCommand Eletrônico com PlenaAutoridade, 50

Figura 4-21. Instalação do Aquecedor na Jaqueta deÁgua. Note a Válvula de Isolamento do

Aquecedor, o Tipo da Mangueira e o Percurso daMangueira, 55

Figura 5-1. Fiação Típica de Controle e deAcessórios de um Grupo Gerador, 60

Figura 5-2. Amperagem do Alimentador, 61

Figura 5-3. Desbalanceamento Permitido para CargaMonofásica, 63

Figura 5-4. Curva Típica da Capacidade de PotênciaReativa de um Alternador de Estado Sólido, 65

Figura 5-5. Diagramas de Uma Linha Típicos deMétodos Alternativos de Aterramento deSistemas, 66

Figura 5-6. Sistema Típicos de Aterramento de BaixaResistência para um Grupo Gerador de VoltagemMédia e Equipamento de Transferência deCarga, 68

Figura 5-7. Sistema e Conexões de AterramentoTípicos nos Equipamentos da Concessionária deEnergia Elétrica, 69

Figura 5-8. Efeito de Falha em um Disjuntor de 100Ampères com Característica "A" de Desarme, 73

Figura 5-9. Efeito de Falha em um Disjuntor de 100Ampères com Característica "B" de Desarme, 74

Figura 5-10. Curva Característica de Proteção

AmpSentry™ do Controle PowerCommand® eCurva de Danos do Alternador, 77

Figura 5-11. Esquema Típico de Proteção, 78

Figura 6-1. Provisões Anti-Vibração para um GrupoGerador Típico, 79

Figura 6-2 Fundação Típica de Isolamento deVibrações, 81

Figura 6-3. Isolador de Vibração com Mola deAço, 83

Figura 6-4. Grupo Gerador Montado com Isoladoresde Vibração com Mola de Aço, 83

Figura 6-5: Características Típicas de um Sistema deEscape para um Gerador Instalado Dentro de umEdifício, 85

Figura 6-6. Sistema de Escape Típico, 86

Figura 6-7: Características do Sistema de Escape doGrupo Gerador, 87

Figura 6-8: Construção Típica de Ilhó paraInstalações em Paredes Inflamáveis, 88




Figura 6-9. Um Sistema de Escape Simples Equipadocom Proteção para Impedir que a Chuva Penetreno Escape, 88

Figura 6-10. Proteção Fabricada contra Chuva paraSaída Vertical do Escape do Grupo Gerador, 89

Figura 6-11. Exemplo de Sistema de Escape para

Cálculo, 90Figura 6-12. Contrapressão no Silencioso vs.

Velocidade do Gás em um Escape Típico, 92

Figura 6-13. Contrapressão de Escape em Diâmetrosde Tubos com Valores Nominais em Polegadas(Metros), 93

Figura 6-14. Tipo de Desaeração do Tanque Superior do Radiador, 95

Figura 6-15. Arrefecimento do Radiador Montado naFábrica, 95

Figura 6-16. Arrefecimento do Radiador Remoto(Sistema do Tipo Desaeração), 97

Figura 6-17. Radiador Remoto com Bomba deArrefecimento Auxiliar e Tanque Auxiliar, 99

Figura 6-18. Radiador Remoto com “Hot Well” eBomba de Arrefecimento Auxiliar, 101

Figura 6-19. Um Radiador Remoto Horizontal eRadiador Pós-arrefecido, 103

Figura 6-20. Arrefecimento com Trocador de Calor Montado na Fábrica, 104

Figura 6-21. Sistema com Dois Trocadores de Calor (com Arrefecedor Secundário Líquido-Ar), 106

Figura 6-22. Diagrama da Aplicação Representativa

de Torre de Arrefecimento, 107Figura 6-23. Perdas de Pressão por Fricção para

Tubos de Diâmetros Nominais em Polegadas(Metros), 109

Figura 6-24. Sistema de Arrefecimento do Radiador Montado na Fábrica, 110

Figura 6-25. Temperatura Típica do Ar ao Redor deum Grupo Gerador, 112

Figura 6-26. Instrumentação Recomendada paraMedir a Restrição do Fluxo de Ar, 114

Figura 6-27. Capacidade de Arrefecimento emAmbientes Elevados, 115

Figura 6-28. Ventilação para um Sistema deArrefecimento com Trocador de Calor, 115

Figura 6-29. Sistema Típico de Suprimento deCombustível - Tanque de Suprimento Acima doGrupo Gerador, 119

Figura 6-30. Sistema Típico de Suprimento deCombustível - Tanque de Suprimento Abaixo doGrupo Gerador, 120

Figura 6-31. Sistema Típico de CombustívelGasoso, 127

Figura 6-32. Tamanho Mínimo do Tanque de LPG(50% Cheio) Necessário para Manter 5 psig naTaxa Específica de Retirada e TemperaturaMínima Esperada de Inverno, 129

Figura 6-33. Níveis de Ruídos Típicos, 132

Figura 6-34. Gráfico de Valores para a Adição deNíveis de Ruídos, 133

Figura 6-35. Redução na Intensidade com o Aumentoda Distância (Campo Aberto), 134

Figura 7-1. Caixa de Diálogo GenSize – Parâmetrosde Novo Projeto, 141

Figura 7-2. Janela de Projeto de Aplicação doGenSize, 151

Figura 7-3. Janela de Configuração do GrupoGerador Recomendado, 154

Figura 7-4. Janela ‘Todos os Grupos Geradores’, 155

Figura 7-5 Relatório de Gerador Recomendado noModo Visualização, 158



Cummins Brasil LtdaRua Jati 310 - CumbicaGuarulhos - São PauloCEP: 07180-900Disque energia: 0800-701-4701Fax: 11 55 2186 4729site: www.cumminspower.com.br

manual de aplicação - grupos geradores arrefecidos a agua

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