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Manual de AplicaoGrupos Geradores Arrefecidos a gua

Traduzido do manual T-030d 07/02T-030d-07 08/03

Manual de Aplicao - Grupos Geradores Arrefecidos a gua

CONTEDO 2

CONTEDOGARANTIA........................................................................................... 61 INTRODUO ............................................................................... 7

Viso Geral ....................................................................................................... 7Sobre Este Manual ........................................................................................... 7Manuais de Aplicao Relacionados ................................................................. 8Segurana ........................................................................................................ 8

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

Requisitos Gerais ........................................................................................ 9Requisitos Especficos ................................................................................. 9Tipos e Classificaes de Sistemas............................................................. 9

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

Classificao de Energia Standby ................................................................ 12Classificao de Energia Prime ................................................................... 12Classificao de Energia de Carga Bsica (Classificao deEnergia Contnua) ........................................................................................ 14

Dimensionamento ............................................................................................. 14Consideraes Sobre Local .............................................................................. 15

Consideraes Sobre o Local Externo ......................................................... 15Consideraes Sobre o Local Interno ........................................................... 15

Consideraes Sobre a Escolha do Combustvel ............................................... 16Combustvel Diesel ...................................................................................... 16Combustvel Bio-diesel ................................................................................. 17Gs Natural ................................................................................................. 17GLP (Gs Liquefeito de Petrleo) ................................................................. 17Gasolina ...................................................................................................... 18Combustveis Alternativos ............................................................................ 18

Consideraes Ambientais ............................................................................... 18Rudos e Controle de Rudos ........................................................................ 18Leis e Normas de Rudos ............................................................................. 18Normas de Emisses de Escape dos Motores ............................................ 18Normas de Armazenamento de Combustveis .............................................. 19Proteo Contra Incndio ............................................................................. 19

Lista de Verificao do Projeto Preliminar ......................................................... 20

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

Viso Geral ....................................................................................................... 21Aplicaes e Classificaes de Trabalho .......................................................... 21

Classificaes de Trabalho de Grupos Geradores ........................................ 21Aplicaes Mandatrias e Opcionais ........................................................... 21

Conhecimento das Cargas ................................................................................ 22Requisitos de Carga Operacional de Partida ................................................ 22Seqenciamento em Passos da Carga ........................................................ 23Tipos de Carga ............................................................................................. 23Caractersticas da Carga .............................................................................. 31


CONTEDO 3

4 SELEO DO EQUIPAMENTO..................................................... 34Viso Geral ....................................................................................................... 34Alternadores CA................................................................................................ 34

Voltagem ..................................................................................................... 34Isolamento e Classificaes ......................................................................... 34Enrolamentos e Conexes ........................................................................... 34Fundamentos e Excitao ........................................................................... 35

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

Controles .......................................................................................................... 49Baseados em Rels ..................................................................................... 49Baseados em Circuitos de Eletrnica (Microprocessador) ............................ 49Circuitos Eletrnicos de Autoridade Plena ................................................. 50Opes de Controle ..................................................................................... 50

Acessrios e Opes........................................................................................ 50Recursos de Segurana e Alertas de Controle ............................................. 50Disjuntores da Linha Principal ...................................................................... 51Baterias e Carregadores de Bateria .............................................................. 51Sistemas de Escape e de Silencioso ........................................................... 52Carenagens (Coberturas) ............................................................................. 52Configuraes Alternativas de Arrefecimento e Ventilao............................ 53Sistemas de Manuteno do Nvel do leo Lubrificante ............................... 54Dispositivos de Aquecimento Standby para Grupos Geradores .................... 54Tanques de Combustvel (Diesel) .................................................................. 56Montagem dos Isoladores de Vibrao ........................................................ 56Equipamento de Comutao de Energia ...................................................... 56Necessidades de Equipamentos Adicionais ................................................. 57

5 PROJETO ELTRICO ................................................................... 58Viso Geral ....................................................................................................... 58Consideraes Sobre o Projeto ......................................................................... 58Conexes Eltricas ........................................................................................... 58

Viso Geral .................................................................................................. 58Conexes de CA no Gerador ...................................................................... 59Condutores de CA ...................................................................................... 61Reduo do Fator de Potncia Pela Carga ................................................... 64Aterramento do Sistema e dos Equipamentos ............................................. 64Coordenao Seletiva .................................................................................. 67

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


CONTEDO 4

6 PROJETO MECNICO .................................................................. 79Fundao e Montagem ................................................................................... 79

Montagem e Isolamento de Vibrao do Grupo Gerador ......................... 79Provises para a Fundao ..................................................................... 80Fundao para Isolamento de Vibraes ................................................ 80Isoladores de Vibraes .......................................................................... 82Resistncia a Terremotos........................................................................ 84Alvio de Tenses na Fiao de Fora e de Controle ............................... 84

Sistema de Escape ........................................................................................ 84Diretrizes Gerais do Sistema de Escape ................................................ 84Clculos do Sistema de Escape ............................................................. 89

Arrefecimento do Motor .................................................................................. 94Radiador Montado no Chassi .................................................................. 94Radiador Remoto .................................................................................... 96Sistema de Radiador Remoto com Desaerao ...................................... 98Radiador Remoto com Bomba Auxiliar do Lquido de Arrefecimento ........ 98Radiador Remoto com tanque tipo "Hot Well" ......................................... 100Arrefecimento em Multi-circuitos do Motor com Radiadores Remotos ..... 102Radiadores para Aplicaes com Radiadores Remoto ............................ 102Arrefecimento do Combustvel com Radiadores Remotos ........................ 107Clculos para o Dimensionamento da Tubulao de Arrefecimento ......... 107

Ventilao ...................................................................................................... 109Diretrizes Gerais ..................................................................................... 109Clculos do Fluxo de Ar .......................................................................... 112Teste de Campo dos Sistemas de Ventilao ......................................... 112Ventilao de Radiador Montado no Chassi ............................................ 113Ventilao em Aplicaes com Trocador de Calor ou Radiador Remoto .. 114Exemplo de Clculo do Fluxo de Ar de Ventilao .................................. 116

Suprimento de Combustvel ............................................................................ 116Suprimento do Combustvel Diesel .......................................................... 116Tubulao do Combustvel Diesel ............................................................ 122Tanques de Combustvel Sob a Base ...................................................... 123Tanques Dirios ...................................................................................... 123Alimentao de Combustvel Gasoso ...................................................... 123Qualidade do Combustvel Gasoso .......................................................... 124Projeto do Sistema de Combustvel do Grupo Gerador ............................ 126Projeto do Sistema de Combustvel ao Local ......................................... 126Clculos da Presso do Combustvel em Sistema de Combustvel Gasoso . 128

Reduo de Rudos em Aplicaes de Grupos Geradores .............................. 131A Cincia dos Rudos ............................................................................. 131Rudos do Grupo Gerador........................................................................ 134Reduo de Rudos Transmitidos por Estruturas ..................................... 135Reduo do Rudos Produzidos pelo Ar .................................................. 135Carenagens com Atenuao do Som (Abrigos) ....................................... 136Desempenho do Silencioso do Escape ................................................... 136

Proteo Contra Incndio ............................................................................... 136Projeto da Sala do Equipamento .................................................................... 137

Consideraes Gerais ............................................................................. 137


CONTEDO 5

7 APNDICE ..................................................................................... 139A. Dimensionamento dos Grupos Geradores com o GenSize .................... 139

Viso Geral ............................................................................................. 139Parmetros de Projeto ............................................................................ 140Entrada de Cargas .................................................................................. 143Definies de Termos .............................................................................. 144Clculos Detalhados de Cargas .............................................................. 145Entrada nos Passos de Cargas .............................................................. 151Consideraes de Passos de Carga ....................................................... 151Diretrizes de Seqencia de Passos ........................................................ 152Recomendaes e Relatrios ................................................................. 152Relatrios ............................................................................................... 157

B. Partida de Motor com Voltagem Reduzida ................................................ 159Uma Comparao de Mtodos de Partida de Motores ............................ 159Partida do Motor com Voltagem Plena .................................................... 160Partida do Motor com Autotransformador, Transio Aberta .................... 160Partida do Motor com Autotransformador, Transio Fechada ................. 161Partida do Motor Reator, Transio Fechada ........................................... 161Partida do Motor Resistor, Transio Fechada ........................................ 162Partida de Motor Estrela-Tringulo, Transio Aberta .............................. 162Partida do Motor com Enrolamento Parcial "Part Winding",Transio Fechada ................................................................................. 163Partida do Motor de Rotor com Enrolamento ........................................... 163Partida de Motor Sncrono ...................................................................... 164Notas Gerais de Aplicaes ................................................................... 164

C. Voltagens e Fontes Utilizadas Mundialmente ............................................ 165D. Frmulas teis ......................................................................................... 168E. Manuteno e Servios ............................................................................ 169F. Cdigos e Padres .................................................................................... 171

Normas de Produtos Relacionados ......................................................... 171G. Glossrio ................................................................................................... 172ndice de Frmulas ......................................................................................... 180ndice de Tabelas ........................................................................................... 180ndice de Figuras ............................................................................................ 181


GARANTIA 6

GARANTIA

Garantia: Este manual foi publicado somente com propsitos informativos e no dever serconsiderado como um documento com propsitos mais amplos. Se forem necessriasinformaes complementares, consulte a Cummins Power Generation. A venda de produtos mostradosou descritos nesta literatura est sujeita aos termos e condies estabelecidos nas polticas apropriadasde vendas da Cummins Power Generation ou outro acordo contratual entre as partes. Esta literaturano dirigida a tais contratos e no estende nem complementa os mesmos. A nica fonte que rege osdireitos e aes recursivas de qualquer comprador deste equipamento o contrato entre o compradore a Cummins Power Generation.AS INFORMAES, RECOMENDAES E DESCRIES CONTIDAS NESTE DOCUMENTO NOFORNECEM NENHUMA GARANTIA, EXPRESSA OU IMPLCITA, INCLUSIVE GARANTIA DEADEQUAO A UM FIM OU VENDA PARTICULAR, NEM GARANTIAS RESULTANTES DENEGOCIAES ENTRE AS PARTES OU DO USO DA MARCA.Cada cliente responsvel pelo projeto e funcionamento dos sistemas por ele desenvolvidos. A CumminsPower Generation no pode assegurar que as especificaes de seus produtos sejam apropriadas esuficientes para os propsitos do cliente. Portanto, o prprio cliente dever certificar-se de que osprodutos e as especificaes da Cummins Power Generation satisfaam seus propsitos de aplicao.Em nenhuma hiptese a Cummins Power Generation ser responsvel junto ao comprador ou usuriodefinido em contrato, por atos incompatveis (inclusive negligncia), obrigaes restritas ou de outranatureza por quaisquer danos especiais, indiretos, incidentais ou conseqenciais ou quaisquer perdas,inclusive mas no 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 deinstalaes de energia existentes, ou por reclamaes contra o comprador ou usurio feitas por seusclientes como resultado do uso das informaes, recomendaes e descries aqui contidas.


1 INTRODUO 7

Viso GeralO mundo j se tornou totalmente dependente daeletricidade. O fornecimento de energia eltrica crticopara praticamente todas as instalaes e um fornecimentoconfivel de energia eltrica vital para um nmerocrescente de instalaes. Instalaes como grandesedifcios de escritrios e indstrias, bem como detelecomunicaes, centros de informao e provedores deservio Internet dependem da disponibilidade da energiaeltrica 24 horas por dia, sete dias por semana seminterrupes. Esta necessidade tambm alimentada pelonmero crescente de computadores no processamento dedados, controle de processos, sistemas de suporte vidae comunicaes globais que requerem um fluxo contnuoe ininterrupto de energia eltrica. Alm das questes deconfiabilidade, existem os incentivos ao crescimentoeconmico que favorecem a instalao local de gruposmotor-gerador. Como resultado, os grupos motor-geradorso rotineiramente especificados para a construo denovos edifcios, bem como para reformas. Os mesmosfornecem energia de emergncia no evento de falha daconcessionria de energia eltrica e podem ser utilizadospara reduzir o custo da eletricidade quando a estrutura detarifas e poltica da concessionria local de energia eltricafazem destes uma opo vivel. Devido ao seu importantepapel, os grupos geradores devem ser especificados eaplicados de forma a fornecer energia eltrica confivel dequalidade e na capacidade necessria.

Tanto em comunidades remotas no servidas por uma redecomercial de energia eltrica, quanto em locais onde, poralguma razo, a rede comercial de energia eltrica estejaindisponvel por longos perodos, o fornecimento de energiaeltrica Prime torna-se uma necessidade, e no um luxo,para muitos usurios.

Qualquer que seja o uso pretendido da energia eltrica local,a confiabilidade de servio dos equipamentos locais, seudesempenho e custo so as principais consideraes dosusurios. O objetivo deste manual fornecer aos projetistasde sistemas e de instalaes um guia para a escolha dosequipamentos apropriados de uma determinada instalaoe para o projeto da instalao de modo que sejam atendidasessas necessidades comuns de sistemas.

1 INTRODUO

Sobre Este ManualEste manual descreve as especificaes e a aplicao degrupos motor-gerador estacionrios a diesel ou por ignioa vela e arrefecidos a gua denominados aqui gruposgeradores. Consiste de sete sees principais: ProjetoPreliminar, Impacto da Carga Eltrica no Dimensionamentodo Gerador, Seleo do Equipamento, Projeto Eltrico,Projeto Mecnico e Apndice.

O Projeto Preliminar descreve as consideraes iniciaispara o projeto de um grupo gerador. Os requisitos doequipamento e da instalao variam dependendo das razesde uso do grupo gerador e de seu uso pretendido. Ao projetara instalao de um grupo gerador, a reviso e oconhecimento destas razes ser til como um ponto departida para o projeto do sistema e para a escolha dosequipamentos.

O Impacto da Carga Eltrica no Dimensionamento doGerador explica os vrios tipos de carga e seus impactosno tamanho do grupo gerador, em sua operao e na escolhados equipamentos. discutida tambm a seqncia deconexo de cargas.

A Seleo do Equipamento explica os componentesprincipais de um grupo gerador e dos equipamentosassociados, suas funes e inter-relaes e os critriospara a escolha. So discutidas as caractersticas funcionais,os critrios para a escolha e os equipamentos opcionaisnecessrios.

O Projeto Eltrico abrange o projeto de instalao do geradore dos sistemas eltricos associados, sua interface com oedifcio juntamente com a carga e os tpicos de proteodo gerador. O projeto eltrico e o planejamento do sistemade gerao local so crticos para a operao correta e aconfiabilidade do sistema.

O Projeto Mecnico abrange o projeto de instalao dogrupo gerador, sistemas mecnicos associados e suainterface com o edifcio. O projeto mecnico e oplanejamento do sistema de gerao local so crticos paraa operao correta e a confiabilidade do sistema.


1 INTRODUO 8

So discutidos tpicos sobre fundao e montagens,sistemas de escape, sistemas de arrefecimento, sistemasde combustvel, reduo do nvel de rudos, proteo contraincndio e sala do equipamento.

O Apndice contm vrios tpicos teis como uma visogeral do software de dimensionamento GenSize e docontedo da ferramenta Power Suite. Inclui tambm umadiscusso sobre partida do motor com voltagem reduzidae apresenta referncias teis para as voltagens utilizadasno mundo todo, questes de manuteno, frmulas,referncias sobre Normas e Padres e um glossrio.

Manuais de Aplicao RelacionadosCada instalao de grupo gerador requer equipamento detransferncia de energia, sejam chaves comutadoras ouchave de paralelismo. O sistema correto para o trabalho esua aplicao correta so cruciais para sua operaoconfivel e segura. Os manuais de aplicao da CumminsPower Generation abrangem aspectos relacionados aossistemas de energia standby e de emergncia. Como estesmanuais envolvem aspectos que requerem a tomada dedecises no incio do processo do projeto, eles deveroser revisados juntamente com este documento.

Manual de Aplicao T-011 Sistemas de TransfernciaAutomtica de Energia. Muitas aplicaes utilizam vriasfontes de energia para melhorar a confiabilidade do sistemade energia eltrica. Freqentemente, estes incluem tantoo servio da concessionria de energia (principal) quanto oservio de grupo gerador para cargas crticas. O T-011abrange vrios tipos de sistemas de transferncia de energiadisponveis e consideraes sobre seus usos e aplicaes.A considerao de sistema de comutao de energia noincio de um projeto permitir ao projetista oferecer o serviomais economicamente vivel e mais confivel para o usurioda energia eltrica.

Manual de Aplicao T-016 Paralelismo e Chave Seletorade Paralelismo. O equipamento de paralelismo permite quedois ou mais grupos geradores funcionem como um grandegrupo gerador. Isto pode ser economicamente vantajoso,especialmente quando a carga total for maior que1000 kW. A deciso sobre o uso de grupos geradores emparalelo deve ser tomada nas etapas iniciais do projeto,principalmente se o espao e as necessidades de futurasexpanses forem fatores crticos.

SeguranaA segurana deve ser uma das principais consideraesdo engenheiro de projeto. A segurana envolve doisaspectos: a operao segura do prprio grupo gerador (eseus acessrios) e a operao confivel do sistema. Aoperao confivel do sistema est relacionada com asegurana porque os equipamentos que afetam a vida e asade como sistemas de terapia intensiva em hospitais,iluminao de sadas de emergncia, ventilao de edifcios,elevadores, bombas de combate a incndios, segurana ecomunicaes geralmente dependem do grupo gerador.

Consulte a seo Referncias Tcnicas para informaessobre normas eltricas e de incndio para a Amrica doNorte, Amrica Central e Europa. Os padres, e suasnormas associadas, so atualizados periodicamente,exigindo uma reviso contnua. A conformidade com todasas normas aplicveis responsabilidade do engenheiro deprojeto da instalao. Por exemplo, algumas regies podemexigir um certificado de conformidade com as normas, alvarde zoneamento, alvar do edifcio ou outro certificado localespecfico. Faa as verificaes necessrias junto sautoridades governamentais locais no incio do processode planejamento.NOTA: Embora as informaes contidas neste manual e nosmanuais relacionados sejam precisas e teis, nada substitui odiscernimento de um profissional de projeto qualificado eexperiente. O usurio final deve determinar se o grupo geradorselecionado e o sistema de emergncia/standby so corretospara sua aplicao.


2 PROJETO PRELIMINAR 9

Viso GeralO projeto da instalao de um grupo gerador requerconsideraes sobre os requisitos de equipamentos einstalao. Estes variam dependendo da razo para seinstalar o grupo gerador e de seu uso pretendido. A revisoe o entendimento dessas razes so um ponto de partidaapropriado para o projeto do sistema e a escolha dosequipamentos.

Requisitos de EnergiaRequisitos GeraisA necessidade de gerao local de eletricidade deemergncia e standby geralmente definida por instalaesobrigatrias de recursos para atender requisitos de normasde edifcios e/ou o risco de perdas financeiras que podemresultar da falta de energia eltrica.

As instalaes obrigatrias para energia de emergncia estandby decorrem dos requisitos das normas de edifciosdefinidos por autoridades federais, estaduais, municipaisou outros rgos governamentais. Essas instalaes sojustificadas em funo da segurana da vida humana, ondea perda da energia normal pode criar riscos contra a vidaou a sade de pessoas. As instalaes voluntrias deenergia standby por razes econmicas normalmente sojustificadas por uma reduo no risco de perdas de servios,dados ou outros ativos valiosos. As instalaes obrigatriase voluntrias de gerao local de energia podem serjustificadas pelas redues nos preos de carga oferecidaspela concessionria de energia eltrica, e podem serservidas pelo mesmo sistema de gerao local, desde queas necessidades de segurana vida tenham prioridade, oque pode ser obtido em funo da capacidade do geradore dos arranjos de transferncia de carga.

Requisitos EspecficosUma ampla gama de requisitos especficos resultar nanecessidade de sistemas de gerao local de energiaeltrica. Veja abaixo algumas dessas necessidades.

Iluminao: Iluminao de sadas de emergncia, sinaisluminosos de sada, iluminao de segurana, luzes deadvertncia, iluminao da sala de operao, iluminaointerna de elevadores, iluminao da sala do gerador, etc.

2 PROJETO PRELIMINAR

Energia de Controle: Energia de controle para caldeiras,compressores de ar e outros equipamentos com funescrticas.

Transporte: Elevadores para uso do Corpo de Bombeiros.

Sistemas Mecnicos: Controle de fumaa e ventiladoresde pressurizao, tratamento de guas servidas, etc.

Aquecimento: Aquecimento de processos crticos.

Refrigerao: Bancos de sangue, armazenamento dealimentos, etc.

Produo: Energia para processos crticos de laboratrios,processos de produo farmacutica, etc.

Refrigerao de Ambientes: Refrigerao de salas deequipamentos de computao, refrigerao e aquecimentopara pessoas que requerem cuidados especiais, ventilaode ambientes perigosos, ventilao de poluentes oucontaminao biolgica, etc.

Proteo Contra Fogo: Bombas de incndio, alarme esinalizao.

Processamento de Dados: Sistemas UPS e refrigeraopara evitar perda de dados, perda de memria, destruiode programas.

Suporte Vida: Hospitais, enfermarias e outras instalaesde cuidados.

Sistemas de Comunicaes: Servios telefnicos deemergncia, como polcia e Corpo de Bombeiros, sistemasde antenas de edifcios pblicos, etc.

Sistemas de Sinalizao: Controle de trfego ferrovirio,martimo e aeronutico.

Tipos e Classificaes de SistemasOs sistemas de gerao local de energia podem serclassificados por tipo e classe do equipamento de gerao.O equipamento classificado como Standby, Prime eContnuo, para gerao de energias standby, prime econtnua, respectivamente. muito importante entenderas definies das classificaes para a aplicao doequipamento. Consulte as Diretrizes de Classificao deEnergia de Grupos Geradores mais adiante. O tipo dosistema de gerao e a classificao apropriada a serutilizada dependem da aplicao. Consulte a Tabela 2-1 eas seguintes descries.



Sistemas de Emergncia: Os sistemas de emergnciageralmente so instalados conforme as necessidades desegurana pblica e por imposio legal. Normalmente elesdestinam-se ao fornecimento de energia e iluminao emcurtos perodos com trs propsitos: permitir a evacuaosegura de edifcios, suporte vida e a equipamentos crticospara pessoas que requerem cuidados especiais, ou parasistemas de comunicaes crticas e locais usados parasegurana pblica. Os requisitos de normas normalmenteespecificam o equipamento de carga mnima a ser servido.

Standby Legalmente Exigidos: Os sistemas standbyexigidos por lei geralmente so instalados por imposiode requisitos legais de segurana pblica. Estes sistemasnormalmente destinam-se ao fornecimento de energia eiluminao por curtos perodos onde necessrio para evitaracidentes ou facilitar as operaes de combate a incndios.Em geral, as exigncias normativas especificam oequipamento de carga mnima a ser servido.

Standby Opcional: Os sistemas Standby Opcionaisgeralmente so instalados onde a segurana no umfator crtico mas a falta de energia pode causar perdas denegcios ou receitas, interrupo de processos crticos,ou causar inconvenincias ou desconfortos. Estes sistemasnormalmente so instalados em centros de processamentode dados, fazendas, edifcios comerciais/industriais eresidncias. O proprietrio do sistema pode selecionar ascargas a serem conectadas ao sistema.

Alm de proporcionar uma fonte standby de energia emcaso de falta de energia da rede normal de eletricidade, ossistemas de gerao local tambm so utilizados para osseguintes fins.

Energia Prime: As instalaes de energia prime utilizam agerao local em vez da energia normal fornecida pela redepblica em reas onde os servios da empresa fornecedorade energia no estejam disponveis. 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 varivel e o outro serve comoreserva no caso de queda de energia e tambm para permitiro desligamento do primeiro para a manuteno necessria.Um relgio de alternncia na chave comutadora alterna parao grupo gerador principal em um intervalo predeterminado.

Corte de Picos: As instalaes de corte de picos utilizama gerao local para reduzir ou nivelar o uso da eletricidadenos picos com o propsito de economizar dinheiro noscustos de demanda de energia. Os sistemas de corte depicos requerem um controlador que d a partida e opera ogerador local em tempos apropriados para nivelar asdemandas de pico do usurio. A gerao instalada parafins de energia standby tambm pode ser usada para cortede picos.

Reduo de Custos: As instalaes para reduo de custosutilizam a gerao local conforme os contratos de preosde energia eltrica mantidos com a fornecedora dos serviosde energia. Em troca de preos de energia mais favorveis,o usurio concorda em operar os geradores e assume umaquantidade especfica de carga (kW) em perodosdeterminados pela concessionria, normalmente para noexceder um determinado nmero de horas por ano. Agerao instalada para fins de energia standby tambmpode ser utilizada para reduo de custos.

Carga Bsica Contnua: As instalaes de carga bsicacontnua utilizam a gerao local para fornecer energiaconstante (kW), geralmente atravs de equipamentos deinterconexo com a rede da concessionria. Em geral,estas instalaes so propriedade das concessionrias deenergia eltrica ou esto sob seu controle.

Co-gerao: Freqentemente, a gerao de carga bsicacontnua utilizada em aplicaes de Co-gerao. Emtermos mais simples, a Co-gerao a utilizao dagerao direta da eletricidade e do calor de escape irradiadopara substituir a energia fornecida pela concessionria. Ocalor irradiado capturado e utilizado diretamente ouconvertido em eletricidade.

Classificao do Grupo GeradorStandby Prime Contnua

Emergncia Energia Prime Carga BsicaStandby Corte de Pico Co-geraolegalmenteexigidosStandby ReduoOpcional de Custos

Tabela 2-1. Classificao e Tipos de Sistemas

Tipo

de

Sist

ema



O Diagrama de Uma LinhaUm diagrama de uma linha do sistema eltrico umelemento importante para se entender o sistema e o arranjodas conexes. Ele pode ser especialmente crtico paratransmitir informaes durante o planejamento, a instalao,a partida inicial e/ou a manuteno do sistema. Estesdiagramas evidenciam os principais componentes tais como

geradores, equipamentos de comutao de energia, relsde proteo, proteo contra sobrecorrente e o esquemageral de conexes. Um diagrama de uma linha deve serdesenvolvido to cedo quanto possvel no planejamento doprojeto para auxiliar no desenho do sistema. A Figura 2-1representa um diagrama tpico de uma linha de um sistemabsico de gerao de energia.

Figura 2-1. Diagrama Tpico de Uma Linha de um Sistema de Distribuio Eltrica

GRUPOGERADOR DEEMERGNCIA

TRANSFORMADORDA REDE ELTRICA

DISPOSITIVO DESOBRECORRENTE

DE SERVIO

DISJUNTOR(SE NECESSRIO)

DISPOSITIVOS DESOBRECORRENTEDO ALIMENTADOR

PARA CARGAS NO EMERGENCIAIS

PAINEL DEDISTRIBUIO NORMAL

PAINEL DE DISTRIBUIODE EMERGNCIA

COMUTADORES DETRANSFERNCIA

PARA CARGAS DE EMERGNCIA



Diretrizes para Classificao deEnergia de Grupos GeradoresA classificao de energia de um grupo gerador publicadapelo fabricante1. As classificaes descrevem as condiesde carga mxima permitida em um grupo gerador. O grupogerador fornecer desempenho e vida (tempo entre revises)aceitveis quando usado de acordo com as classificaespublicadas. Tambm importante operar os gruposgeradores com carga mnima suficiente para atingirtemperaturas normais e queima apropriada do combustvel.A Cummins Power Generation recomenda que um grupogerador seja operado a pelo menos 30% da classificaoindicada na plaqueta de identificao.

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

Classificao de Energia StandbyA classificao de energia standby usada em aplicaesde emergncia onde a energia fornecida durante ainterrupo da energia normal. No h nenhuma capacidadede sobrecarga sustentada disponvel para estaclassificao. (Equivalente Energia de Parada por Faltade Combustvel de acordo com as normas ISO3046,AS2789, DIN6271 e BS5514). Esta classificao utilizadaem instalaes servidas por uma fonte normal e confivelde energia, e aplica-se somente a cargas variveis comum fator de carga mdia de 80% da classificao standbydurante um tempo mximo de 200 horas de operao porano, e um tempo mximo de 25 horas por ano a 100% desua classificao standby. A classificao de energia Primedeve ser usada em instalaes onde a operao excede200 horas por ano com carga varivel ou 25 horas por anoa 100% da classificao. A classificao standby utilizadasomente para aplicaes de emergncia e standby onde ogrupo gerador serve como reserva da fonte normal deenergia. Com esta classificao, no permitida nenhuma

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

operao sustentada em paralelo com a fonte normal deenergia. Para aplicaes que requerem operao sustentadaem paralelo com a fonte normal, devem ser utilizadas asclassificaes de energia prime ou de carga bsica.

Classificao de Energia PrimeA classificao de energia prime aplicada no fornecimentode energia eltrica no lugar da energia adquiridacomercialmente. O nmero de horas de operao permitidopor ano ilimitado para aplicaes de carga varivel, porm limitado para aplicaes de carga constante, comodescrito abaixo. (Equivalente Energia Prime de acordocom a norma ISO8528 e Energia de Sobrecarga de acordocom as normas ISO3046, AS2789, DIN6271 e BS5514.)

Energia Prime com Tempo Ilimitado de Funcionamento: Aenergia prime est disponvel por um nmero ilimitado dehoras de operao anual em aplicaes de carga varivel.Aplicaes que requerem qualquer operao em paralelocom a fonte normal de energia com carga constante estosujeitas s limitaes de tempo de funcionamento. Emaplicaes com carga varivel, o fator de carga mdia nodeve exceder 70% da Classificao de Energia Prime. Umacapacidade de sobrecarga de 10% est disponvel por umperodo de 1 hora dentro de um perodo de 12 horas deoperao, porm no dever exceder 25 horas por ano. Otempo total de operao na Classificao de Energia Primeno deve exceder 500 horas por ano.

Energia Prime com Tempo de Funcionamento Limitado: Aenergia prime est disponvel por um nmero limitado dehoras de operao anual em aplicaes com cargaconstante como de energia interrompvel, reduo de carga,corte de pico e outras aplicaes que em geral envolvem aoperao em paralelo com a fonte normal de energia. Osgrupos geradores podem operar em paralelo com a fontenormal de energia em at 750 horas por ano em nveis deenergia que no excedam a Classificao de Energia Prime.Deve-se notar que a vida do motor ser reduzida pelaoperao constante sob carga alta. Qualquer aplicao querequeira mais de 750 horas de operao por ano naClassificao de Energia Prime dever utilizar aClassificao de Energia de Carga Bsica.



Figura 2-2. Classificao 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 MDIA=

TEMPO

NOTAS:I O tempo total de funcionamento (T + T + T + T + T + T + ... + T ) no deve exceder 200 horas.II O nmero total de horas a 100% de classificao Standby (P ) no deve exceder 25 horas por ano.III No considere os perodos de inatividade (T ).IV No h recurso de sobrecarga.

1 2 3 4 5 6 n

3

S

CLASSIFICAO DEENERGIA STANDBY 100%

ENERGIA MDIAMXIMA PERMITIDA 80%

ENERGIA MDIA =

CLASSIFICAO DESOBRECARGA MXIMA 110%

CLASSIFICAO DEENERGIA PRIME 100%

ENERGIA MDIAMXIMA PERMITIDA 70%

ENERGIA MNIMARECOMENDADA 30%

I Considere cargas de menos de 30% como 30% (P ).II No considere os perodos de inatividade (T )III Uma sobrecarga de 10 % (P ) encontra-se disponvel por 1 hora em um perodo de 12 para um total anual

que no deve exceder 25 horas.IV O nmero total de horas por ano na ou acima da Classificao de Energia Prime (P e P ) no deve

exceder 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)



Classificao de Energia de Carga Bsica(Classificao de Energia Contnua)A classificao de energia de carga bsica aplica-se aofornecimento contnuo de energia para uma carga de at100% da classificao bsica por um nmero ilimitado dehoras. No h nenhuma capacidade de sobrecargasustentada disponvel nesta classificao. (Equivalente Energia Contnua de acordo com as normas ISO8528,ISO3046, AS2789, DIN6271 e BS5514). Esta classificaoaplica-se para a operao de carga bsica da fonte normalde energia. Nestas aplicaes, os grupos geradores sooperados em paralelo com a fonte normal de energia e sobcarga constante durante perodos prolongados.

DimensionamentoPara fins de oramento dos custos do projeto, essencialelaborar uma programao de carga razoavelmente precisaassim que possvel. Se todas as informaes dosequipamentos de carga no estiverem disponveis desde oincio do projeto, ser preciso fazer estimativas e suposiespara os clculos do dimensionamento inicial. Essesclculos devero ser refeitos medida que forem obtidasinformaes mais precisas. Grandes cargas de motor,sistemas de fornecimento ininterrupto de energia (UPS),acionadores de freqncia varivel (VFD), bombas decombate a incndios e equipamentos de diagnstico porimagem tm um efeito considervel no dimensionamentodo grupo gerador e devem ser considerados com ateno.

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

Figura 2-5. Energia de Carga Bsica

T1 T2 T3 T4Ts Ts Ts Ts

P PP P1 2 43

NOTAS:I O tempo total de funcionamento (T + T + T + T + ... + T ) no deve exceder 750 horas.II No considere os perodos de inatividade (T ).III A capacidade de sobrecarga mxima no permitida para a classificao de energia Prime

de tempo de funcionamento limitado.

1 2 3 4 n

s

CLASSIFICAO DEENERGIA PRIME 100%

TEMPO

NOTAS:I O tempo T denota inatividade programada regularmente para manuteno.II Nenhuma capacidade de sobrecarga permitida para a classificao de carga bsica.

s

CLASSIFICAO DEENERGIA DE CARGABSICA 100%

TEMPOTs Ts

PP P

TT T



Especificaes justas sobre desempenho de transiente,queda de voltagem/freqncia e tempos de retomada,durante a partida do motor, e aceitao de carga em blocostambm tm efeito considervel no dimensionamento.Consulte a Seo 3, Impacto das Cargas Eltricas noDimensionamento do Gerador neste manual para clculosde dimensionamento e os tipos de informaes necessriaspara diferentes tipos de equipamento de carga.

Para fins de estimativas preliminares devem ser utilizadasalgumas regras bsicas:

Motores - HP por kW. UPS - 40% de superdimensionamento para 1 e 6

pulsos, ou 15% de superdimensionamento para 6pulsos com filtros de entrada e UPS de 12 pulsos.

VFD - 100% de superdimensionamento exceto paramodulao de largura de pulso, e ento 40% desuperdimensionamento.

Ao carregar o grupo gerador, a diviso das cargas em passosdiscretos ou blocos de carga pode ter um efeito favorvelno tamanho do grupo gerador requerido. O uso de vrioscomutadores de transferncia ou outros meios (rels deretardo de tempo, PLC, etc.) ser necessrio para que avoltagem e a freqncia 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 exeqvel, o uso de grupos geradoresem paralelo no economicamente aconselhvel quandoa carga total for igual ou menor que 300 kW.

Consideraes sobre o LocalUma das primeiras decises no projeto ser determinar seo grupo gerador ficar localizado dentro ou fora do edifcio,em um abrigo ou gabinete.

O custo total e a facilidade de instalao do sistema deenergia eltrica dependem do arranjo e da localizao fsicade todos os elementos do sistema - grupo gerador, tanquesde combustvel, dutos e defletores de ventilao,acessrios, etc. Considere os seguintes aspectos tantopara a localizao interna quanto externa:

Montagem do grupo gerador. Localizao do quadro de distribuio e dos

comutadores de transferncia. Ramificaes dos circuitos para aquecedores de

lquido de arrefecimento, carregador de bateria, etc. Segurana contra inundao, incndio, formao de

gelo e vandalismo. Conteno de derramamento acidental ou vazamento

de combustvel e de lquido de arrefecimento. Possibilidade de danos simultneos nos servios da

fonte normal e de emergncia. Acesso para manuteno e inspees gerais. Acesso e espao de trabalho para grandes servios

como revises ou remoo/substituio de peas.

Consideraes sobre o Local Externo Emisso e atenuao dos nveis de rudos. Tipos de carenagens - Grupos geradores de at

500 kW aproximadamente so fornecidos comcarenagens compactas. Entretanto, manter umatemperatura ambiente mnima de 4 C (40 F) paraatender os requisitos de certas normas pode ser difcilem uma carenagem externa compacta. Existemcarenagens com cobertura para a maioria dos gruposgeradores. Se forem includos recursos de atenuaode rudos, o tamanho da carenagem aumentarconsideravelmente.

O acesso para grandes reparos, substituio decomponentes (tais como radiador ou alternador) ourecondicionamento devem ser considerados no projetoda carenagem e na instalao de grupos geradoresprximos a outros equipamentos ou estruturas. Sefor necessrio um grande servio devido ao nmerode horas de operao ou dano/falha de grandescomponentes, as entradas de acesso se tornarocrticas. Essas entradas incluem tampas de acesso,paredes removveis da carenagem, distncia adequadade estruturas prximas e acesso aos equipamentosde suporte necessrios.

Cercas de proteo e barreiras visuais. Distncias dos limites da propriedade. O escape do motor deve ser direcionado para longe

de ventilaes e aberturas do edifcio. Aterramento - Eletrodos ou anis de aterramento

podem ser necessrios para aterramento separadoou derivado do sistema e/ou do equipamento.

Proteo contra raios.

Consideraes sobre o Local Interno Sala exclusiva para o gerador Para sistemas de

energia eltrica de emergncia, certas normas podemexigir que a sala do gerador seja utilizada somentepara acomod-lo. Considere tambm o efeito que umgrande fluxo de ar da ventilao poderia ter sobreoutros equipamentos na mesma sala, tais comoequipamentos de aquecimento do edifcio.



Classificao contra incndio na construo da sala As normas geralmente especificam uma capacidademnima de resistncia contra incndio de 1 ou 2 horas.Consulte as autoridades locais para obter os requisitosaplicveis.

rea de trabalho A rea de trabalho ao redor deequipamentos eltricos normalmente especificadapor normas. Na prtica, deve haver pelo menos 1 m(3 ps) de espao livre em torno de cada grupogerador. A substituio do alternador deve ser feitasem a necessidade de remoo de todo o conjuntoou qualquer acessrio. Alm disso, o projeto dainstalao dever prever o acesso para grandestrabalhos (como recondicionamento ou substituiode componentes, como um radiador, p. ex.).

Tipo do sistema de arrefecimento Recomenda-seum radiador montado na fbrica, mas o ventilador doradiador pode criar uma presso 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 est funcionando. Consulte Arrefecimento doGerador na seo Projeto Mecnico para as opesadicionais de arrefecimento.

A ventilao envolve grandes volumes de ar. Numprojeto ideal de sala, o ar sugado diretamente doexterior e expelido para fora pela parede oposta. Paraconfiguraes opcionais de arrefecimento de gruposgeradores que envolvam trocadores de calor ouradiadores remotos, sero necessrios ventiladorespara a ventilao da sala.

Escape do motor A sada de escape do motor deverser to alta quanto a prtica permitir no ladodescendente dos ventos dominantes e voltadadiretamente para fora da ventilao e aberturas doedifcio.

Armazenamento e tubulao de combustvel Asnormas locais podem especificar mtodos dearmazenamento de combustvel dentro de edifcios erestringir as quantidades armazenadas. Uma consultaprvia com o dealer local da Cummins PowerGeneration ou com o comando local do Corpo deBombeiros recomendvel. Ser necessrio acessopara o reabastecimento dos tanques dearmazenamento. Consulte Consideraes de Escolhado Combustvel a seguir.

Recomenda-se que sejam includos recursos nosistema de distribuio eltrica para a conexo deum banco de carga temporrio do grupo gerador.

A localizao dentro de um edifcio dever permitir oacesso para a entrega e instalao do produto eposteriormente para servios e manuteno. Alocalizao lgica para um grupo gerador num edifcio

com base nestas consideraes no andar trreo,prximo a um estacionamento ou pista de acesso,ou na rampa de um estacionamento aberto. Sabendoque estas so reas nobres de um edifcio, se fornecessrio um outro local, lembre-se que podem sernecessrios equipamentos pesados para a instalaoe grandes servios na unidade. Alm disso, asentregas de combustvel, lquido de arrefecimento,leo, etc., so necessrias em vrios intervalos. Umsistema de combustvel provavelmente ser projetadocom tanques de suprimento, bombas, linhas, tanquesdirios, etc., mas as trocas de leo lubrificante e delquido de arrefecimento podero ser dificultadas seos materiais tiverem que ser transportadosmanualmente em barris ou baldes.

As instalaes sobre lajes, embora comuns,requerem um planejamento complementar econsideraes sobre o projeto estrutural. As vibraese o armazenamento/entrega do combustvel podemser problemticos em instalaes deste tipo.

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

Consideraes sobre a Escolha doCombustvelA escolha do combustvel, seja gs natural, diesel ou GLP,afetar a disponibilidade e o dimensionamento do grupogerador. Considere o seguinte:

Combustvel Diesel O combustvel diesel recomendado para aplicaes

de emergncia e standby. Para um bom desempenhode partida e mxima vida til do motor, recomenda-seo combustvel diesel ASTM D975 Grau No. 2. Consulteo distribuidor do fabricante do motor sobre o uso deoutros graus de combustvel diesel para diversosmotores.

Deve -se projetar o armazenamento do combustvelno local, mas o tanque no deve ser muito grande. Ocombustvel diesel pode ser armazenado por umperodo de at dois anos, assim o tanque desuprimento deve ser dimensionado para permitir oreabastecimento de combustvel com base naprogramao de exerccios e testes nesse perodo.Pode ser necessrio aplicar um micro-bioinseticida



2 A Cummins Power Generation no assume qualquerresponsabilidade de garantia sobre reparos ou aumento de custosdecorrentes do uso de bio-diesel combustvel.

se a freqncia de reabastecimento for baixa, ou secondies de umidade elevada favorecerem ocrescimento de micrbios no combustvel. Osmicrbios podem obstruir os filtros de combustvel eafetar o funcionamento do motor ou at mesmodanific-lo.

Climas frios Deve ser usado o combustvel Premiumde Grau 1-D quando a temperatura ambiente estiverabaixo do ponto de congelamento. Pode sernecessrio o aquecimento do combustvel para evitara obstruo dos filtros de combustvel quando atemperatura cair abaixo do ponto de nvoa docombustvel cerca de 6 C (20 F) para combustvelde Grau 2-D e 26 C (15 F) para Grau 1-D.

Os requisitos de emisses podem ser aplicveis.Consulte Consideraes Ambientais.

Combustvel BiodieselCombustveis biodiesel derivam de uma ampla variedadede fontes renovveis como leos vegetais, gorduras animaise leos de cozinha. Genericamente, estes combustveisso chamados steres Metil-cido-Graxos (FAME).Quando usados em motores diesel, normalmente a emissode fumaa, a potncia e a economia de combustvel soreduzidas. Embora a fumaa seja reduzida, o efeito emoutras emisses varia, com reduo de alguns poluentes eaumento de outros. O biodiesel um combustvel alternativoe o desempenho e as emisses do motor no podem sergarantidos se o mesmo utilizar este combustvel2.

Uma mistura de combustveis biodiesel e diesel dequalidade na razo de at 5% de concentrao de volumeno dever causar problemas graves. Concentraes acimade 5% podem causar vrios problemas operacionais. ACummins no aprova nem desaprova o uso de misturas decombustvel biodiesel. Consulte a Cummins para obteroutras informaes.

Gs Natural Para a maioria das instalaes, o armazenamento

deve ser feito fora do local. O gs natural pode ser uma opo econmica de

combustvel quando disponvel nas taxas de fluxo epresso exigidos.

Um suprimento de reserva de GLP combustvel podeser necessrio para sistemas de fornecimento deenergia eltrica de emergncia.

O gs natural pode ser utilizado em campo com certosgrupos geradores. Entretanto, devem ser feitasanlises do combustvel e consultas com o fabricantedo motor para se determinar o despotenciamento etambm se a composio do combustvel acarretardanos ao motor devido fraca combusto, detonaoou corroso.

Podero ocorrer danos e detonao do motor quandoalgumas empresas ocasionalmente adicionam butanopara manter a presso da linha. Os motores a gsnatural requerem tubulaes limpas e secas, gs dequalidade para gerar a potncia nominal e asseguraruma vida til ideal ao motor.

A estabilidade de freqncia de grupos geradores commotores de ignio por vela pode no ser to boaquanto a dos grupos geradores com motores diesel.Uma boa estabilidade de freqncia importante naalimentao de cargas UPS.

Climas frios Em temperaturas ambientes abaixo de7 C (20 F), os motores com ignio por velageralmente so mais fceis de partir e aceitam cargamais rapidamente do que os motores diesel.

NOTA: A Cummins Power Generation no recomenda o usode gs natural em tubulao de alta presso (34 kPa [5 psig]ou mais) em edifcios.

GLP (Gs Liquefeito de Petrleo) A disponibilidade local de GLP dever ser investigada

e confirmada antes de se optar por um grupo geradorcom motor a GLP.

Devem ser providenciados recursos para oarmazenamento local de combustvel. O GLP podeser armazenado indefinidamente.

A estabilidade de freqncia de grupos geradoresacionados por motores com ignio por vela pode noser to boa quanto a dos grupos geradores commotores a diesel. Esta uma considerao importantepara a alimentao de cargas UPS.

Climas frios O tanque de armazenamento de GLPdeve ser dimensionado para fornecer a taxa necessriade vaporizao na temperatura ambiente mais baixaesperada, ou ser providenciada a retirada de lquidocom um aquecedor.

NOTA: A Cummins Power Generation no recomenda o usode GLP em tubulao de alta presso (138 kPa [20 psig] oumais), de lquido ou de vapor em edifcios.



GasolinaA gasolina no um combustvel adequado para gruposgeradores standby estacionrios devido sua volatilidadee prazo de validade.

Combustveis AlternativosEm geral, os motores a diesel podem funcionar comcombustveis alternativos com lubricidade aceitveldurante os perodos em que o fornecimento do combustveldiesel N 2-D esteja temporariamente limitado. O uso decombustveis alternativos pode afetar a cobertura degarantia, o desempenho e as emisses do motor. Oscombustveis alternativos abaixo geralmente esto dentrodos limites prescritos:

Combustvel diesel 1-D e 3-D leo combustvel de Grau 2 (combustvel de

aquecimento) Combustvel para turbinas de avies, Grau Jato A e

Jato A-1 (combustvel para jatos comerciais) Combustvel para turbinas a gs para aplicaes no

aeronuticas, Grau 1 GT e 2 GT Querosene Grau 1-K e 2-K

Consideraes AmbientaisVeja a seguir uma breve abordagem para a avaliao dosproblemas ambientais relacionados a rudos, emisses doescape e armazenamento de combustvel. Consulte ocaptulo Projeto Mecnico para mais informaes.

Rudos e Controle de RudosO controle de rudos, se exigido, deve ser considerado noincio do projeto preliminar. Geralmente, os mtodos decontrole de rudos resultam em um custo considervel eaumentam a rea fsica necessria para a instalao. Umgrupo gerador uma fonte complexa de rudos que incluirudos do ventilador de arrefecimento, do motor e do escape.A eficincia do controle de rudos deve levar em conta todasessas fontes. Na maioria dos casos, os mtodosrecomendados de controle de rudo alteram ou redirecionam

o caminho do rudo da fonte no grupo gerador at as pessoasque o ouvem. Simplesmente usar um abafador de gradepoder ou no contribuir para reduzir o nvel do rudo emum determinado local. Como os rudos so direcionais,deve-se considerar com cuidado os aspectos delocalizao, orientao e distncia do grupo gerador emrelao aos limites ou locais da propriedade onde os rudospossam ser um problema.

Leis e Normas de RudosNa Amrica do Norte, regulamentaes estaduais emunicipais estabelecem os nveis mximos de rudo paradeterminadas reas. As normas municipais, em suamaioria, definem as regulamentaes sobre o nvel mximode rudo permitido nos limites da propriedade. Veja naTabela 2-2 algumas regulamentaes representativas sobreo nvel de rudo externo. A conformidade com as normasde controle de rudos requer um conhecimento do nvel derudo ambiental e o nvel do rudo resultante com o grupogerador funcionando a plena carga naquele ambiente.

As normas sobre rudos tambm existem para proteger aaudio dos trabalhadores. As pessoas que trabalham emsalas de gerador devem usar sempre proteo para osouvidos enquanto um grupo gerador est funcionando.

Normas de Emisses de Escape de MotoresOs grupos geradores, independentemente da aplicao,podem estar sujeitos a normas de controle de emissesde escape do motor em nvel local ou nacional, ou ambos.A conformidade com as normas de emisses geralmenterequer permisses especiais. Certas localidades podemter normas especficas exigindo o uso de motoresalimentados a gs ou estratgias de ps-tratamento dosgases de escape para motores diesel. Ainda no incio dafase de qualquer projeto, verifique junto ao rgo municipalde controle da qualidade do ar as normas existentes decontrole de emisses.

A Tabela 2-3 apresenta as emisses tpicas 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 motorpara obter informaes detalhadas de produtos especficos.



ZONAS DE RUDOS PICO PICO CONTNUO CONTNUODIURNO dB(A) NOTURNO dB(A) DIURNO dB(A) NOTURNO dB(A)

Residencial Urbana 62 52 57 47Residencial Suburbana 57 47 52 42Suburbana Muito Calma 52 42 47 37ou Residencial RuralUrbana Prxima a Indstrias 67 57 62 52Altamente Industrializada 72 62 67 57

Tabela 2-2. Nveis Representativos de Rudos Externos

CRITRIO SOBRE POLUENTES GRAMAS/BHPHR

HC (Total de Hidrocarbonetos 0,10,7 No Queimados)NOx (xidos de Nitrognio 6,013,0 como NO2)CO (Monxido de Carbono) 0,52,0PM (Partculas de Materiais) 0,250,5SO2 (Dixido de Enxofre) 0,50,7

Tabela 2-3. Emisses Tpicas de Escape deMotores Diesel

Na Amrica do Norte, os grupos geradores mveis (movidosmais de uma vez por ano) esto sujeitos Certificao daEPA a qual basicamente limita no nvel federal as emissesde NOx em 6,9 g/bhph. Consulte um distribuidor CumminsPower Generation para conhecer os modelos disponveis.

Normas de Armazenamento de CombustveisO projeto e instalao de tanques de armazenamento decombustvel em muitas reas so controlados por normascriadas geralmente com dois fins distintos: proteoambiental e proteo contra incndio. Devido sregulamentaes, cujas obrigaes e isenes variam deacordo com o local, necessrio verificar e entender osrequisitos locais.

Na Amrica do Norte, as normas de proteo ambientalgeralmente so criadas pelos governos federal e estadual.Conjuntos diferentes de normas aplicam-se a tanques dearmazenamento de combustvel subterrneos e superficiais.Essas normas abrangem padres de projeto e construo,registro, testes dos tanques e deteco de vazamento. Elastambm atendem os requisitos de carenagens, a preparao

de planos de preveno de derramamento, provises pararesponsabilidade financeira e cobertura de fundos dereserva. Como regra geral sujeita verificao local, asisenes das normas so concedidas para tanques dearmazenamento de diesel subterrneos e superficiais,destinados alimentao de grupos geradores deemergncia nos seguintes casos: 1) a capacidade dostanques de armazenamento de 500 L (1.320 gales) oumenos, 2) nenhum tanque isolado tem capacidade superiora 250 L (660 gales), e 3) o combustvel consumido naprpria instalao (no distribudo).

Mesmo quando uma instalao est isenta de atender asnormas, deve-se considerar que as despesas de limpezapodem ser muito altas no caso de derramamento decombustvel, mesmo em pequenas quantidades, resultantede vazamentos, excesso de volume, etc. A tendncia dearmazenamento de combustvel diesel para gruposgeradores locais, internos e externos, a instalao detanques superficiais de parede dupla sob a base, comdeteco de vazamento e proteo contra excesso devolume, fornecidos por empresas certificadas. Consulte aSeo 6, Projeto Mecnico, para mais informaes sobreo projeto do sistema de combustvel.

Proteo Contra IncndioNa Amrica do Norte, as normas geralmente adotam oufazem referncia a um ou mais dos padres da AssociaoNacional de Proteo Contra Incndio (NFPA). Essespadres abrangem requisitos relativos ao combustvel,como: capacidade de armazenamento interno, sistemasde tubulao, projeto e construo de tanques, localizao,represamento e/ou provises para drenagem de segurana.Consulte a Norma N 37 da NFPA, Instalao de MotoresEstacionrios. O Corpo de Bombeiros local pode exigirrequisitos mais rigorosos ou interpretar diferentemente osrequisitos dos padres federais.



Tipo do SistemaEmergnciaStandby Legalmente ExigidoStandby OpcionalEnergia PrimeCorte de PicosReduo de CargaCarga Bsica

Classificao do Grupo GeradorStandbyPrimeContnua

Tamanho do Grupo GeradorUnidade Simples ___ kW ___ kVA___ FPUnidades em Paralelo ___# ___ kW___kVA ___FP

Voltagem e Freqncia do Grupo Gerador___ Voltagem ___ HZMonofsicoTrifsico

LocalizaoInterna

Nvel do SoloAcima do Nvel do SoloAbaixo do Nvel do Solo

ExternaNvel do SoloSobre Laje

Acesso Direto para Instalao/ServioSim ___ No ___

CombustvelDieselGs NaturalGLP

Fornecimento de Combustvel - DieselTanque DirioTanque Sob a BaseTanque Externo

Fornecimento de Combustvel - LPRemoo de VaporRemoo de Lquido

CarenagemProteo contra IntempriesAcsticoCom PassarelasCoberto

AcessriosChave Seletora de ParalelismoChave de Transferncia AutomticaCarregadores de BateriaInterface de RedeAlarmes/Monitorao RemotaDisjuntor(es)Mdulos de Controle de ParalelismoSilenciosoIsoladores de Vibrao

Requisitos Especiais do AlternadorClassificao de Temperatura Reduzida,105C 80CRTDs ou Termistores

Sistema de ArrefecimentoRadiador Montado na UnidadeRadiador Remoto

Lista de Verificao do Projeto Preliminar


3 IMPACTO DA CARGA ELTRICA NO DIMENSIONAMENTO DO GERADOR 21

Viso GeralEsta seo discute o impacto das cargas eltricas nodimensionamento do grupo gerador. importante prepararum esquema de cargas razoavelmente preciso na faseinicial do projeto de gerao de energia uma vez que acarga o fator mais importante no dimensionamento dogerador. Se todas as informaes sobre o equipamento decarga, necessrias ao dimensionamento, no estiveremdisponveis no incio do projeto, os clculos preliminaresde dimensionamento devero basear-se em estimativas eprojees. Novos clculos devero ser feitos quando houverinformaes atualizadas e mais precisas. Diferentes tiposde carga motores, fornecimentos ininterruptos de energia(UPS), equipamentos de freqncia varivel (VFD),equipamentos de diagnstico por imagem e bombas decombate a incndios tm influncias considerveis ediferentes no dimensionamento do grupo gerador.

Aplicaes e Classificaes deTrabalhoClassificaes de Trabalho do Grupo GeradorDeterminar as cargas a serem suportadas por um grupogerador uma funo do tipo da aplicao e do trabalhorequerido. Geralmente, existem trs classificaes detrabalho para as aplicaes de grupos geradores: Standby,Prime ou Contnua. Estas classificaes esto definidasna Seo 2, Projeto Preliminar. Os tipos disponveis degrupo gerador variam de acordo com estas classificaes.Um grupo gerador usado em aplicaes Standby umareserva da fonte de energia principal (concessionria deenergia) e espera-se que o mesmo no seja utilizado comfreqncia, de modo que a classificao Standby a maisalta disponvel para o grupo gerador. Espera-se que osgrupos geradores classificados como Prime funcionemdurante um nmero ilimitado de horas e o grupo gerador considerado a fonte principal de energia para cargasvariveis, de modo que a classificao Prime geralmenterepresenta 90% da classificao Standby. Em aplicaesde trabalho Contnuo, espera-se que o grupo geradorproduza a sada nominal durante um nmero ilimitado dehoras sob carga constante (aplicaes onde o grupogerador pode ser operado em paralelo com a fonte principalde energia e sob carga bsica). Assim, a classificaoContnua normalmente 70% da classificao Standby. Acapacidade de suporte de carga do grupo gerador umafuno da vida esperada ou do intervalo entre revises gerais.

3 IMPACTO DA CARGA ELTRICA NO DIMENSIONAMENTO DOGERADOR

Aplicaes Obrigatrias e OpcionaisGenericamente, as aplicaes de grupos geradores podemser divididas em duas categorias bsicas: aquelas que soobrigatrias por fora de normas (exigncia legal), e aquelasque so utilizadas por razes econmicas (geralmenteassociadas disponibilidade ou confiabilidade de energia).Estas categorias definiro um conjunto completamentediferente de opes quando forem tomadas decises sobrequais cargas sero alimentadas com o grupo gerador.

Obrigatrias por Fora de Normas: Em geral, estasaplicaes so aquelas consideradas pelas autoridadescomo de emergncia ou standby legalmente exigidas, ondea segurana e o suporte vida so essenciais. Estes tiposde aplicaes podem ser definidos em normas de edifciosou normas especficas de segurana da vida e normalmenteenvolvem instalaes como centros de sade (hospitais,enfermarias, clinicas), construo de edifcios altos e locaisde grande trfego de pessoas (teatros, locais deconvenes, praas esportivas, hotis). Normalmente, ogrupo gerador fornecer energia de reserva para cargascomo iluminao de sadas, ventilao, deteco deincndio e sistemas de alarme, sistemas de comunicaode segurana pblica e at processos industriais onde afalta de energia cria riscos de vida ou de acidentes pessoais.Outros sistemas legalmente exigidos so obrigatriosquando for determinado que a falta de energia da empresafornecedora de eletricidade constitui um risco ou umobstculo para as operaes de resgate ou de combate aincndios. Para determinar as cargas mnimas que podemser alimentadas pelo gerador, consulte as autoridades locaispara obter normas e padres associados. Opcionalmente,podem ser aplicadas cargas adicionais ao gerador desdeque aprovadas pelas autoridades locais.

Standby Opcional: Este tipo de sistema tem sido usadocom mais freqncia uma vez que a disponibilidade deenergia tem se tornado mais crtica. Estes sistemas deenergia so empregados em instalaes como edifciosindustriais e comerciais e alimentam cargas como sistemasde aquecimento, refrigerao, comunicaes e centros deprocessamento de dados, e processos industriais crticos.O emprego de geradores justifica-se onde a perda daenergia da fonte normal possa causar desconforto ou ondea interrupo de processos crticos seja uma ameaa aprodutos ou equipamentos.



Prime e Contnua: O uso de grupos geradores de energiaprime ou contnua cresce especialmente em pases emdesenvolvimento e em muitas aplicaes de gerao deenergia distribuda. Existem muitas oportunidades para asempresas fornecedoras em termos de gerao e venda deenergia. Novas regulamentaes e normas ambientais maisrgidas foram as empresas fornecedoras de energia aprocurar outras formas de produo e distribuio para aconstruo de novas plantas de gerao, como estruturasde corte de picos e taxas de interrupo para atender ademanda crescente. Os clientes das concessionrias deenergia utilizam a gerao local para reduzir a demanda depico da fonte normal e continuam a buscar oportunidadesde co-gerao onde haja demanda para energia eltrica eenergia trmica.

De qualquer modo, deve-se ter em mente que os gruposgeradores so pequenas fontes de energia comparados coma fonte normal da rede pblica, e as caractersticasoperacionais das cargas podem ter um efeito profundo naqualidade da energia se o gerador no for dimensionadocorretamente. Considerando que um gerador uma fontede energia limitada, sempre que forem conectadas oudesconectadas cargas de um gerador, deve-se esperar poralteraes na voltagem e na freqncia. Essas alteraesdevem ser mantidas dentro de limites aceitveis para todasas cargas conectadas. Alm disso, surgiro distores devoltagem na sada do gerador quando forem conectadascargas no lineares que produzem correntes harmnicas.Essas distores podem ser consideravelmente maioresquando as cargas so alimentadas pelo gerador do quequando so alimentadas pela rede da concessionria, eprovocaro um aquecimento adicional tanto no geradorquanto no equipamento de carga se no forem mantidassob controle. Conseqentemente, so necessriosgeradores maiores do que o exigido para alimentar cargase limitar as alteraes de voltagem e freqncia durante ascargas transientes e as distores harmnicas quandoforem suportadas cargas no lineares como computadores,UPSs e VFDs.

Os atuais programas de software de dimensionamento degeradores permitem maior preciso na escolha do grupogerador e fornecem um nvel mais alto de confiana para aaquisio de um sistema grande o suficiente para asnecessidades do cliente e no maior. Embora a maioriados exerccios de dimensionamento de geradores forneamelhores resultados com programas como o GenSize daCummins Power Generation (veja o Apndice A) ou com

a ajuda de um representante do fabricante ainda tilsaber o que envolve a escolha correta do grupo geradorpara sua aplicao.

Alm da carga conectada, vrios outros fatores afetam odimensionamento do grupo gerador: requisitos de partidade cargas como motores e suas cargas mecnicas,desbalanceamento de cargas monofsicas, cargas no-lineares como equipamentos UPS, restries de queda devoltagem, cargas cclicas, etc.

Conhecimento das CargasRequisitos de Carga Operacional e de PartidaA energia exigida por muitos tipos de carga pode serconsideravelmente maior durante a partida da carga do quea exigida para o funcionamento estvel e contnuo (a maioriadas cargas acionadas por motores no emprega nenhumtipo de equipamento de partida suave). Algumas cargastambm requerem energia de pico mais alta durante suaoperao do que durante o funcionamento (equipamentosde solda e de diagnstico por imagem, por exemplo). Outrascargas (cargas no-lineares como computadores, UPS,VFDs e outras cargas eletrnicas) provocam distoroexcessiva do gerador a menos que este seja dimensionadoalm do exigido para aliment-las. A fonte de energia deveser capaz de atender todos os requisitos de energia dacarga.

Durante a partida ou em condies de funcionamento comcarga de pico, cargas transientes sbitas podem provocaralteraes de voltagem e de freqncia prejudiciais cargaconectada ou grandes o suficiente para impedir uma partidabem-sucedida ou o funcionamento apropriado da carga seo gerador estiver subdimensionado. Embora algumas cargassejam bastante tolerantes a oscilaes transientes devoltagem e de freqncia em curtos perodos, outras cargasso bastante sensveis. Em alguns casos, o equipamentode carga deve ter controles de proteo que provoquem odesligamento da carga sob tais condies. Embora noto crticos, outros efeitos como reduo da intensidade dailuminao ou acelerao brusca de elevadores podem serno mnimo incmodos.

Um grupo gerador uma fonte limitada de energia tanto emtermos de potncia do motor (kW) quanto em volts-ampresdo gerador (kVA), independentemente do tipo do sistemade excitao. Como resultado, as mudanas nas cargascausaro o surgimento de transientes de voltagem e defreqncia.



A magnitude e a durao desses transientes so afetadaspelas caractersticas da carga e pelo tamanho do geradorcom relao carga. Um grupo gerador uma fonte deimpedncia relativamente alta quando comparada com umtransformador tpico da rede pblica de energia. Consulte aSeo 4, Seleo do Equipamento, para mais detalhes.

Seqenciamento da Carga em PassosEm muitas aplicaes, pode ser aconselhvel limitar aquantidade de cargas a serem conectadas ou iniciadassimultaneamente pelo grupo gerador. Normalmente, ascargas so conectadas ao grupo gerador em seqnciapara reduzir os requisitos de partida e, conseqentemente,o tamanho do gerador requerido. Isto requer controle dacarga e equipamento para comutar a carga para o gerador1.Para isso, so comumente utilizados vrios comutadoresde transferncia. Comutadores de transferncia individuaispodem ser ajustados para conectar cargas em diferentesmomentos utilizando conjuntos de transferncia com retardode tempo padro para escalonar as cargas. Recomenda-se um atraso de tempo de alguns poucos segundos parapermitir que o gerador estabilize a voltagem e a freqnciaentre os passos de carga. Isto, claro, significa que qualqueremergncia ou cargas legalmente exigidas devero serconectadas em primeiro lugar para atender os requisitosdas normas. As cargas que requerem mais energia para apartida, como grandes motores, devero ser conectadasquando houver uma quantidade mnima de cargas. As cargasUPS podem ser deixadas por ltimo uma vez que soalimentadas por bateria.

Com estas informaes bsicas, veja a seguir a discussode caractersticas operacionais de cargas individuais.

Tipos de CargaCargas de Iluminao: Os clculos de iluminao sobastante diretos, uma soma da potncia de lmpadas ouacessrios, ou da potncia requerida para os circuitos deiluminao mais a potncia requerida para reatores. Ostipos comuns de iluminao so: incandescente conjuntos de padro de lmpadas de bulbo que geralmenteusam um filamento de tungstnio; fluorescente umalmpada de gs ionizado ativado por reator aplica-setambm para iluminao de descarga de gs; e descarga sdio de baixa presso, sdio de alta presso, etc. AsTabelas 3-1 e 3-2 contm alguns dados teisrepresentativos.

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

Tabela 3-1. Fatores de Potncia de Iluminao(Partida e Funcionamento)

LMPADA REATOR48 Polegadas T-12, 40 W, Pr-aquecida 10 W48 Polegadas T-12, 40 W, Partida Rpida 14 WSada Alta 40 W, Fluorescente 25 WMercrio, 100 W 18-35 WMercrio, 400 W 25-65 W

Tabela 3-2. Potncia de Reatores

Cargas de Ar-condicionado: As cargas de ar-condicionadogeralmente so especificadas em toneladas. Para estimaros requisitos de potncia em quilowats, uma converso de2 HP/ton usada como uma estimativa muito conservadorada carga total para uma unidade de menor eficincia. Sedesejar uma medida mais precisa e conhece as cargasindividuais do motor e dos componentes do equipamentode A/C, some as cargas individualmente e acrescente umfator de demanda para as cargas que podem ser iniciadassimultaneamente.

Cargas de Motor: Existe uma grande variedade de tipos demotores e tipos de cargas conectadas a esses motores,cada uma das quais afeta a partida do motor e ascaractersticas de funcionamento. Veja a seguir, umadiscusso sobre essas diferenas e caractersticas e seusefeitos nas opes de dimensionamento do grupo gerador.

Baixa e Alta Inrcia: A quantidade de inrcia de uma massarotativa, como um motor e sua carga, uma medida desua resistncia acelerao pelo torque de partida do motor.O torque de partida requer mais potncia do grupo gerador(SkW) do que a carga em funcionamento. Entretanto, antesde fazer clculos, geralmente suficiente caracterizar ascargas como de alta inrcia ou de baixa inrcia com oobjetivo de determinar a potncia necessria do motor paraa partida e para acelerar as cargas dos motores. Assim,as cargas de baixa inrcia so aquelas que podem seraceleradas quando pode-se assumir um fator de servio de

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



Cargas de Baixa Inrcia* Cargas de Alta Inrcia **Ventiladores e ventoinhas centrfugas Elevadores

Compressores rotativos Bombas mono e multi-cilindrosBombas rotativas e centrfugas Compressores mono e multi-cilindros

Moinhos de pedra

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

* Excepcionalmente ventiladores ou bombas quetrabalhem contra grandes cabeotes no podemser qualificados como cargas de baixa inrcia.No caso de dvidas, assuma Alta Inrcia.

Tabela 3-3. Resumo da Inrcia Rotativa

1,5 ou menos, enquanto que as cargas de alta inrcia soaquelas para as quais deve-se assumir um fator de serviomaior que 1,5. Um fator de servio maior tambm deve serassumido para cargas desbalanceadas mecanicamente oupulsantes. A Tabela 3-3 mostra a diviso em categoriasdas cargas comuns.

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

A queda de voltagem transiente instantnea ocorre noinstante em que o motor conectado na sada do geradore estritamente uma funo das impedncias relativas dogerador e do motor. A queda de voltagem instantnea aqueda de voltagem prevista pelas curvas de queda devoltagem, publicadas nas folhas de dados do alternador2.Estas curvas de queda fornecem uma idia do que se podeesperar como queda instantnea, assumindo-se que afreqncia seja constante. Se o motor diminuir lentamentesua rotao devido a um grande requisito de kW para apartida, a queda de voltagem transiente pode ser acentuada medida que a caracterstica de acoplamento de torquedo regulador de voltagem deixa de alimentar a excitaodo alternador para auxiliar na retomada de rotao do motor.

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

Aps a deteco da queda de voltagem transienteinstantnea, o sistema de excitao do gerador respondeaumentando a excitao para retomar a voltagem nominal ao mesmo tempo que o motor acelerado, aumentandoassim sua rotao de funcionamento (assumindo-se que omotor desenvolva torque suficiente). O torque dos motoresde induo diretamente proporcional ao quadrado davoltagem aplicada. A acelerao do motor uma funoda diferena entre torque do motor e os requisitos de torqueda carga. Para evitar tempos excessivos de acelerao,ou parada do motor, o gerador deve retomar a voltagemnominal assim que possvel.

O modo no qual o gerador retoma a voltagem uma funodos tamanhos relativos do gerador e do motor, da potnciado motor (capacidade em kW) e da capacidade de forar aexcitao do gerador. Vrios milissegundos aps a quedade voltagem transiente inicial, o regulador de voltagem aplicavoltagem com fora 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 soprojetados e dimensionados para se obter o menor tempode resposta possvel, mantendo ao mesmo tempo aestabilidade da voltagem e evitando a sobrecarga do motor.Os sistemas de excitao que respondem to rapidamenteou que sejam to bruscos podem de fato sobrecarregar omotor durante a partida de grandes motores. Dependendoda intensidade da carga, o gerador dever retornar voltagem nominal dentro de vrios ciclos, ou pelo menosdentro de alguns segundos.

Transportadores



Para aplicaes de partida de motor, tanto a queda devoltagem transiente inicial quanto a voltagem de retomadadevem ser consideradas. Um gerador deve ser dimensionadode modo a no exceder a queda de voltagem transienteinicial especificada para o projeto e de modo que ele retornea um mnimo de 90% da voltagem nominal de sada 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 aacelerao, o que tem provado ser adequado para a maioriadas aplicaes de partida. Em vez de especificaes deum projeto nico, uma queda de voltagem de 35% napartida considerada aceitvel em uma situao de partidado motor de um grupo gerador.

Existem vrios tipos de motores de partida com voltagemreduzida para diminuir os kVA na partida de um motor ondeo torque reduzido do motor aceitvel. Reduzindo-se oskVA de partida do motor, pode-se reduzir a queda devoltagem, o tamanho do grupo gerador e proporcionar umapartida mecnica mais suave. Entretanto, conformediscutido a seguir, deve-se tomar cuidado quando se usaestes motores de partida em grupos geradores.

Mtodos de Partida Trifsica: Existem vrios mtodosdisponveis para a partida de motores trifsicos, conformeresumido na Tabela 3-4 e conforme indicado no ApndiceC Partida de Motores com Voltagem Reduzida. O mtodomais comum de partida a partida direta atravs da linha(voltagem total). Os requisitos de partida do motor podemser reduzidos aplicando-se algum tipo de motor de partidacom voltagem reduzida ou de alimentao estvel,resultando na recomendao de um grupo gerador menor.Entretanto, deve-se tomar cuidado ao aplicar qualquer umdestes mtodos de partida com voltagem reduzida. Comoo torque do motor uma funo da voltagem aplicada,qualquer mtodo que reduza a voltagem do motor tambm

reduzir o torque do motor durante a partida. Estes mtodosde partida devem ser aplicados somente para cargas demotores de baixa inrcia, a menos que possa serdeterminado que o motor produzir torque adequado paraa acelerao durante a partida. Alem disso, estes mtodosde partida podem produzir correntes de pico muito altas natransio de partida para funcionamento (caso a transioocorra antes que o motor atinja a rotao de funcionamento),resultando em requisitos de partida prximos aos da partidaatravs da linha. Se o motor no atingir uma rotaoprxima rotao de funcionamento antes da transio,podero ocorrer quedas excessivas de voltagem e defreqncia quando estes motores de partida forem utilizadoscom grupos geradores. Se voc no estiver seguro sobrecomo o motor de partida e a carga reagiro, assuma apartida atravs da linha.

Acionamentos com Freqncia Varivel (VFDs): Entretodas as classes de carga no-linear, os acionamentoscom freqncia varivel, utilizados para controlar a rotaode motores de induo, induzem a maior distoro navoltagem de sada do gerador. Alternadores maiores sonecessrios para evitar o superaquecimento do alternadordevido s correntes harmnicas induzidas pelo acionamentocom freqncia varivel, e para limitar a distoro devoltagem do sistema reduzindo a reatncia do alternador.

Por exemplo, cargas VFD inversoras de fontes de correnteconvencionais em um gerador devem ser menores queaproximadamente 50% da capacidade do gerador paralimitar a distoro harmnica total para menos de 15%.Mais recentemente, VFDs Modulados em Largura de Pulsotm se tornado cada vez mais baratos e comuns e induzemsubstancialmente menos harmnicos. O alternador deveser superdimensionado em apenas 40% para estesacionamentos.



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

MTODO DE PARTIDA APLICADA (TAP) TOTAL TOTAL SkVA SPF100 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 so porcentagens ou fatores da corrente de funcionamento que dependem dos valores das resistncias em srie adicionadasaos enrolamentos do rotor.

Voltagem Total

Autotransformador comVoltagem Reduzida

Reator em Srie

Resistncia em Srie

Estrela TringuloEnrolamento (Tpico)

Motor com Rotor Enrolado

Tabela 3-4. Mtodos e Caractersticas de Partida com Voltagem Reduzida

Para aplicaes de acionamento com rotao varivel,dimensione o grupo gerador para a classificao totalindicada na plaqueta de identificao do acionamento eno para a classificao indicada na plaqueta deidentificao do motor acionado. Os harmnicos podemser maiores com o acionamento funcionando com cargaparcial e possvel que um motor maior, com capacidadetotal igual do acionamento, seja instalado no futuro.

Letra NEMA de Cdigo do Motor: Na Amrica do Norte, opadro NEMA para motores e geradores (MG1) projeta asfaixas aceitveis para a partida do motor em kVA comLetras de Cdigo de A at V. O projeto do motor develimitar os kVA de partida (rotor travado) a um valor dentroda faixa especificada para a Letra de Cdigo marcada nomotor. Para calcular os kVA de partida do motor, multipliquea potncia do motor em HP pelo valor na Tabela 3-5 quecorresponde Letra de Cdigo. Os valores na Tabela 3-5so as medias das faixas especficas de valores para asLetras de Cdigo.

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

Tabela 3-5. Fatores de Multiplicao Correspondentess Letras de Cdigo

Projeto de Motores Trifsicos: Na Amrica do Norte, oprojeto de motores tipos B, C ou D so motores trifsicosde induo com gaiola, classificados pela NEMA(Associao Nacional de Fabricantes de Produtos Eltricos)com relao ao valor mximo de corrente com o rotor travadoe ao valor mnimo de torque com o rotor travado, elevao er

manual de aplicação grupos geradores arrefecidos a Água gerador... · manual de aplicação -...

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